研究纳米材料和细胞的相互作用，对揭示纳米效应导致的、不同寻常的生物效应至关重要。在本研究中，我们利用粗粒度分子动力学方法，模拟了亲疏水性质对于纳米颗粒与细胞膜作用的影响。模拟涉及两类不同性质的颗粒：疏水颗粒和半亲水颗粒。通过计算我们发现，不同的亲疏水性质可能导致颗粒与膜两种不同的作用机制。疏水颗粒会嵌入膜内，这种行为会导致脂质分子的疏水匹配；而半亲水颗粒只是吸附在膜上，膜形貌会产生相应的变化。自由能计算的结果显示，疏水颗粒的嵌入是一种自发的行为；而亲水颗粒跨膜则存在着一个显著的能量势垒，克服能垒可能需要外界物质或能量的辅助，相应的跨膜行为可能通过细胞吞噬机制来完成。同时，我们还考察了，纳米颗粒与成膜的脂质分子的不同组分之间，和颗粒与水分子之间的相互作用的势能变化；以及两种作用对于成膜脂质分子的影响。从膜表面脂质分子密度变化图来看，无论嵌入或吸附，两类颗粒的作用都会引起膜自身的形变，但这两类影响都是短程的。这部分研究的结果表明，亲疏水性质的不同可能会导致纳米颗粒与细胞膜之间不同的作用机制。
Fig 1. 疏水颗粒嵌入膜中，导致膜的疏水匹配
Fig 2. 亲水颗粒吸附在膜上，导致膜形变
Yang Li, Xin Chen and Ning Gu. Computational Investigation of Interaction between Nanoparticles and Membranes: Hydrophobic/Hydrophilic Effect. J. Phys. Chem. B, 2008, 112 (51), pp 16647–16653
