表面改性对纳米材料穿透细胞膜能力的影响及机理表征

基本信息
批准号:11402145
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:李寅峰
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张春雷,胡哲霖,陈仁宏,王青
关键词:
热力学积分分子动力学表面改性纳米材料穿膜机理
结项摘要

With the development of nanotechnology and its advances in interdisciplinary research, nanomaterials have received increasing attention due to their great potential applications in biomedical sciences. Taking advantage of the unique size-dependent properties and surface effect, the biological behavior of nanomaterials can be effectively manipulated by smart surface functionalization, which has opened new avenues exploring their use in the fields of specific targeting, drug delivery, and enhanced bioimaging. This proposal focuses on the effect of surface functionalization on the penetration of nanomaterials with different geometries across a cell membrane. The principles and mechanisms of surface functionalization on the penetration of nanomaterials are revealed by coarse-grained molecule dynamics simulations and application of thermodynamic integration method to nano-biological systems. Bioimaging experiments will be carried out for verifications of the revealed mechanisms. The investigations on the mechanism of surface functionalization for nanomaterials with different geometries are critical to manipulation and safe design of nanomaterial-enabled biological applications.

随着纳米科技的兴起和学科间交叉融合,人们对纳米材料在生物系统中的应用给予了广泛的国际关注。利用纳米材料独特的尺寸效应和表面效应,通过智能修饰纳米材料的表面性质,能够显著改变纳米材料的生物靶向、药物输运及增强生物成像的能力。该申请旨在采用粗粒化分子动力学模型,并结合在纳米生物系统中应用热力学积分方法,研究表面改性对不同几何特征的纳米材料穿透细胞膜进入细胞的动态过程的影响,揭示表面改性影响纳米材料穿透细胞膜的规律与机制,并借助生物成像实验对所揭示的机理予以验证。本项课题研究将为纳米材料生物效应的控制和功能化设计提供一定的理论依据。

项目摘要

该项目聚焦了纳米材料与细胞膜接触作用的生物行为,利用粗粒化分子动力学模型揭示了多种形状的纳米衍生结构与细胞膜接触的全动力学过程,系统研究了表面亲疏水改性调控不同几何形状纳米材料穿膜行为的规律,并从理论上阐明了这一过程的关键力学控制变量,完善了不同几何形状纳米材料生物传质模式的研究体系。此外,还研究了表面亲疏水改性对柔性纳米颗粒穿透细胞膜能力的影响,揭示了表面改性与刚度耦合影响纳米颗粒传质效率的力学机制。并拓展研究了表面改性影响二维纳米材料面内强度和导热性能的规律和机理,实现了石墨烯力热性能的表面氢化改性调控。该项目研究进展对纳米低维材料的生物毒性以及纳米结构的靶向药物输运具有重要意义,项目研究结果在微纳米研究领域的重要刊物Nanoscale、Carbon等刊物发表SCI论文12篇,参加国内外学术会议12次,其中国际会议7次,所发表的工作也获得了很好的学界评价。项目研究培养毕业硕士生1人,另有在读硕士生3人,并辅助培养1名博士生和1名硕士生。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2020.05.013
发表时间:2020

李寅峰的其他基金

相似国自然基金

1

金属材料表面纳米化对离子注入及表面改性的影响

批准号:50471070
批准年份:2004
负责人:卫英慧
学科分类:E0106
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
2

表面改性对纳米悬浮液导热微观机理的影响

批准号:50276030
批准年份:2002
负责人:李俊明
学科分类:E0606
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
3

生物钛材料表面改性对细菌粘附的影响

批准号:30670570
批准年份:2006
负责人:韩栋伟
学科分类:C1002
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
4

表面修饰的金纳米颗粒对模拟细胞膜结构的影响

批准号:11405199
批准年份:2014
负责人:邢雪青
学科分类:A30
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目