2.2 壳聚糖-BNNTs跨膜输运DOX

为实现壳聚糖-BNNTs 复合载体在药物输运领域的应用，从分子水平理解壳聚糖-BNNTs 复合载体材料与生物体及药物之间相互作用具有重要的意义，而细胞膜是生物体中药物输运过程的重要屏障。基于此本文探讨了壳聚糖-BNNTs 复合载体跨膜输运DOX 过程的可行性。跨膜输运DOX 时，考虑到肿瘤低pH 环境，选择将CS_A10/DOX/BNNT 构型，替换为完全质子化状态的CS_B10/DOX/BNNT构型。

从图6 所示的瞬时构型图可以发现BNNT (14,14)管随模拟时间增长不断陷入并最终完全进入到磷脂双分子层（POPC）中。图7(a)为POPC/CS_B10壳聚糖/DOX 与BNNT(14,14)质心距离随时间的变化。BNNT (14,14)管与POPC 的距离最初为2.5 nm。随着模拟时间的不断增长，BNNT(14,14)管与POPC 的距离不断下降，10 ns 后下降到并最终稳定在0 nm左右。即BNNTs 能稳定存在于POPC 中，该结果与Thomas 等[28]研究结果较好吻合，他们指出BNNTs 能自发嵌入并稳定存在于磷脂双分子层中。此外从图6 所示的瞬时构型图中不难发现，随着模拟时间的不断增长，CS_B10壳聚糖从管中逐渐脱离并最终稳定吸附于POPC 表面。DOX 也由BNNT (14,14)管底部最终上升到管顶部。图7(a)也显示CS_B10壳聚糖/DOX与BNNT(14,14)管中心的距离快速上升。

图6 壳聚糖-BNNTs复合载体跨细胞膜输运DOX的瞬时构型图Fig.6 Snapshot of transmembrane transport of DOX by chitosan-BNNT(14,14)

图7 (a)POPC/CS_B10壳聚糖/DOX与BNNT(14,14)质心距离随时间的变化；(b)CS_B10壳聚糖/DOX/PO与BNNT(14,14)相互作用能随时间的变化（PO表示单个进入管中的POPC分子）；(c)BNNT(14,14)管中随时间的模拟细节截图（虚线为POPC的中心位置）Fig.7 (a)COM distance between POPC/CS_B10/DOX and BNNT(14,14)versussimulation time;(b)interaction energy between CS_B10/DOX/PO and BNNT(14,14);(c)snapshot in BNNT(14,14)(the dotted line is the center of POPC)

图7(c) 为BNNT (14,14)管中过程细节图，随着BNNT(14,14)管不断陷入POPC 中，2 ns 左右管中进入一个完整的磷脂分子。而随着磷脂分子的进入，由于管中空间有限，CS_B10壳聚糖以及DOX 被不断向上排挤。为验证这一结果，分别统计CS_B10壳聚糖、DOX 以及PO（进入管中的磷脂分子）与BNNT(14,14)相互作用能随时间的变化，结果如图7(b) 所示。从图中可知PO与BNNT(14,14)相互作用最强，即磷脂分子能稳定存在于BNNT(14,14)管中。此外POPC 与BNNT (14,14)的较强疏水作用使得BNNT(14,14)不断陷入POPC中，管中磷脂分子因而能不断向上逐渐排挤CS_B10壳聚糖以及DOX。而随着CS_B10壳聚糖不断被挤出管中，CS_B10壳聚糖与BNNT(14,14)相互作用逐渐减弱为0，CS_B10壳聚糖完全脱离BNNT (14,14)管，DOX 上升到BNNT (14,14)上方。该结果表明，壳聚糖-BNNTs 跨膜输运阿霉素时，管中吸附物质能被细胞膜磷脂分子挤出或者存在离开管中趋势。这为后续实验设计提供思路：即可以提高管中封装药物浓度，当跨膜输运时，药物可以被磷脂分子挤出，进一步提高肿瘤部位给药浓度。

3 结 论

本文采用分子动力学模拟方法，对壳聚糖-BNNTs复合载体封装以及跨膜输运DOX 进行研究，得到以下结论。

（1）PMF 自由能显示DOX 以及非质子化壳聚糖存在自发进入管中趋势，通过施加力变化分析发现DOX 以不同构象进入管中难易程度不同。结果表明，非质子化壳聚糖能提供DOX 进入管中驱动力，并吸附且调整DOX 以合适的构象进入管中。

（2）壳聚糖-BNNTs 跨膜输运阿霉素时，相互作用能结果显示，细胞膜磷脂分子与BNNT (14,14)管存在较强的相互作用，磷脂分子能自发嵌入到BNNT (14,14)管中。管中吸附物质能被细胞膜磷脂分子挤出。这为后续实验设计提供思路，即可以提高管中封装药物浓度，当跨膜输运时，通过磷脂分子挤出药物来进一步提高肿瘤部位给药浓度。

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文章来源：《中国药物经济学》 网址: http://www.zgywjjx.cn/qikandaodu/2021/0503/823.html