力學所揭示納米顆粒與肺表面活性劑相互作用新機理

　　作為呼吸免疫系統的第一道防線，肺表面活性劑分子膜與可吸入細顆粒物的相互作用代表了肺部最初始的生物-納米作用。這類相互作用決定了吸入顆粒的最終歸宿、毒性效應及潛在的藥物用途。由于其細小尺度，很大部分吸入納米顆粒將沉積到肺泡附近，并與肺表面活性劑發生相互作用。其復雜作用機制與納米顆粒的物理化學特性密切相關，也依賴于肺表面活性劑的分子組成、動態表面相變行為、單層膜生物力學特性等因素。

　　中科院力學研究所非線性力學國家重點實驗室研究員胡國慶、博士研究生焦豹、副研究員施興華與美國夏威夷大學教授Zuo Yi課題組開展合作，結合分子動力學模擬和實驗測量，深入研究了不同親水性及表面電荷對納米顆粒/天然肺表面活性劑單層膜相互作用的影響機理。研究表明，納米顆粒與肺表面活性劑的相互作用及其脂蛋白冕的形成，不僅影響肺表面活性劑單層膜的生物物理特性，還將對隨后的顆粒表面生物分子交換、與肺細胞的相互作用、顆粒進入不同組織和器官等過程產生影響。研究進一步建議，在評估納米顆粒毒性以及設計以納米顆粒為載體的吸入式給藥方式時，應考慮納米顆粒-肺表面活性劑脂蛋白復合體的特性。

　　該研究獲得科技部973計劃、國家自然科學基金以及美國自然科學基金的大力資助。相關研究成果已發表于ACS Nano (Guoqing Hu, Bao Jiao, Xinghua Shi, Russell P. Valle, Qihui Fan, and Yi Y. Zuo. Physicochemical Properties of Nanoparticles Regulate Translocation across Pulmonary Surfactant Monolayer and Formation of Lipoprotein Corona. ACS Nano, 2013, 7, 10525–10533)。

圖1 因其細小尺度，很大部分吸入納米顆粒將沉積到肺泡附近，并與肺表面活性劑發生相互作用。

圖2 不同表面電荷的疏水顆粒與肺表面活性劑的作用。從左到右：顆粒表面分別帶正電、中性、負電，單層膜經歷逐步壓縮過程。