温度和PEG修饰密度对纳米颗粒跨非对称膜的影响

纳米颗粒在真核细胞的内化对其作为药物载体的生物应用非常重要。为了改善纳米颗粒体内循环半衰期，纳米颗粒表面PEG化修饰被广泛使用。但是，这也阻碍了膜对纳米颗粒的内吞能力。而有研究表明，温度升高能够增强膜的扩散并可能影响纳米颗粒进入或排出细胞的能力。为了充分利用上述PEG修饰和细胞膜本身的特点，我们使用近原子级别的粗粒度分子动力学模拟，系统地研究了温度和PEG修饰密度对纳米颗粒跨真核细胞非对称膜的影响。我们的结果显示了温度升高能够使磷脂更加无序化并增强磷脂的侧向扩散，从而加快了纳米颗粒跨膜。相反的，PEG的空间位阻的影响会阻碍纳米颗粒跨膜，并且导致跨膜后膜的上下层磷脂分子的交换增多。由于PEG是亲水性分子，而磷脂膜中心是由疏水性的碳链构成，在跨膜过程中，PEG链会重新排布使得其与磷脂尾部接触最少，这和先前文献中报道的“潜浮效应”非常类似。此外，磷脂分子的上下层交换同时受PEG密度和纳米颗粒跨膜方向影响。较高PEG修饰密度会增多上下层交换，并减少纳米颗粒疏水性核导致的磷脂分子从细胞膜上脱离。当纳米颗粒由细胞内向外跨膜后，内侧膜的磷脂分子向外侧膜转移数量要多于外侧膜的磷脂分子向内侧膜的转移数量，这导致膜两侧变得更加对称。

文章在线发表于Colloids and Surfaces B: Biointerfaces；https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2017.09.013

Zuoheng Zhang, Xubo Lin, Ning Gu*. Effects of temperature and PEG grafting density on the translocation of PEGylated nanoparticles across asymmetric lipid membrane. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2017.