奈米碳管與石墨烯可移除細胞外膽固醇
- 上線日期：2011/11/18 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
奈米碳管(Carbon nanotubes, CNT)在醫學上的應用已被研究多時，例如做為組織生長的支架、偵測抗體的受質和標靶藥物的載體等。最近，波蘭科學家正在研究一種新用途─清除活體中過量的膽固醇(cholesterol)。
膽固醇是哺乳類細胞膜的主要成分，也會出現在細胞外淋巴液中，更是維持細胞膜結構及功能的必要成分。然而，過量的膽固醇不僅有害，還會在血管內膜沉澱成斑塊(plaque)，造成動脈硬化。由西里西亞大學(University of Silesia)的Zygmunt Gburski領導的研究團隊，採用分子動力學(molecular dynamics, MD)模擬，研究細胞膜內和胞外蛋白附近的膽固醇分子如何受到奈米碳管和的石墨烯的影響。
電腦模擬很適合用來初步研究生物系統，不僅能讓科學家直接觀察分子動態，並可藉由改變系統組成成分，找出系統動力學中真正重要的因素。波蘭團隊首先探討在生理溫度時，奈米碳管對嵌在構成細胞膜的磷脂質雙層膜(phospholipid bilayer)中膽固醇分子的影響。
模擬數據顯示，奈米碳管的存在使膽固醇分子平均位移由1.1埃增加到1.3埃，但仍然停留在細胞膜內。接著，他們研究了被40個膽固醇分子包覆的胞外蛋白(1KF9)，結果發現膽固醇分子群聚在蛋白質表面且幾乎不動；但當碳管出現在附近時，膽固醇分子的遷移率會增加，這是因為碳管的吸引力遠大於群聚在蛋白質表面的趨勢。
由分子簇脫離的膽固醇分子分散在碳管表面形成薄層，移除碳管便可減少膽固醇分子數量，例如長80.5埃的碳管可以拔除23個膽固醇分子，移除率為57%。為了更貼近真實的生理環境，該團隊研究了水性環境中被膽固醇包圍的胞外蛋白，蛋白質選用常見於動脈血管內皮層的1LQV。模擬結果與先前相似，當施加外力移除碳管時，長60埃的碳管能移除21個分子中的17個(移除率為80%)。
研究人員也檢驗石墨烯對內皮細胞蛋白上的膽固醇分子的影響，他們發現將720個碳原子構成的石墨烯片置於距1LQV蛋白2.3 nm處，會顯著增加膽固醇分子的遷移率，使大量膽固醇分子脫離蛋白質。
該團隊認為這種移除胞外蛋白表面膽固醇分子卻不影響胞膜內分子的能力，可以用來開發治療膽固醇過剩的醫療裝置。詳見Solid State Commun. 150, p.415 (2011)。
原始網站: http://medicalphysicsweb.org/cws/article/research/47539
譯者:賽逸昕
責任編輯:蔡雅芝
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