力学所揭示纳米颗粒与肺表面活性剂相互作用新机理

　　作为呼吸免疫系统的第一道防线，肺表面活性剂分子膜与可吸入细颗粒物的相互作用代表了肺部最初始的生物-纳米作用。这类相互作用决定了吸入颗粒的最终归宿、毒性效应及潜在的药物用途。由于其细小尺度，很大部分吸入纳米颗粒将沉积到肺泡附近，并与肺表面活性剂发生相互作用。其复杂作用机制与纳米颗粒的物理化学特性密切相关，也依赖于肺表面活性剂的分子组成、动态表面相变行为、单层膜生物力学特性等因素。

　　中科院力学研究所非线性力学国家重点实验室研究员胡国庆、博士研究生焦豹、副研究员施兴华与美国夏威夷大学教授Zuo Yi课题组开展合作，结合分子动力学模拟和实验测量，深入研究了不同亲水性及表面电荷对纳米颗粒/天然肺表面活性剂单层膜相互作用的影响机理。研究表明，纳米颗粒与肺表面活性剂的相互作用及其脂蛋白冕的形成，不仅影响肺表面活性剂单层膜的生物物理特性，还将对随后的颗粒表面生物分子交换、与肺细胞的相互作用、颗粒进入不同组织和器官等过程产生影响。研究进一步建议，在评估纳米颗粒毒性以及设计以纳米颗粒为载体的吸入式给药方式时，应考虑纳米颗粒-肺表面活性剂脂蛋白复合体的特性。

　　该研究获得科技部973计划、国家自然科学基金以及美国自然科学基金的大力资助。相关研究成果已发表于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)。

图1 因其细小尺度，很大部分吸入纳米颗粒将沉积到肺泡附近，并与肺表面活性剂发生相互作用。

图2 不同表面电荷的疏水颗粒与肺表面活性剂的作用。从左到右：颗粒表面分别带正电、中性、负电，单层膜经历逐步压缩过程。