纳米颗粒在进入生物体后，会不可避免地与各种生物体液接触，在此过程中，纳米颗粒会吸附不同种类的生物分子，在其表面形成生物分子冕。此分子冕将会改变颗粒的原始表面性质，从而影响随后纳米颗粒与生物体的相互作用，包括对细胞的毒性以及颗粒在生物体内的输运。肺器官作为呼吸系统，是纳米颗粒进入人体的主要途径之一，吸入颗粒首先与肺泡中表面活性剂接触，吸附其中的磷脂分子及蛋白质分子，形成肺表面活性剂分子冕，显著改变肺泡上皮细胞、肺巨噬细胞等对纳米颗粒的内吞行为，目前与之相关的机理研究非常缺乏。
　　中国科学院力学研究所胡国庆研究团队采用耗散粒子动力学模拟方法，研究了肺表面活性剂修饰的纳米颗粒与细胞膜之间的相互作用。研究表明，肺表面活性剂磷脂和蛋白质分子将改变纳米颗粒的物化特性，影响纳米颗粒与细胞膜的相互作用。其中，颗粒所吸附的磷脂分子可作为被细胞识别的配体，通过受体介导控制颗粒的内吞。在内吞过程中，磷脂会发生明显的形变，使其提供的配体与细胞膜受体更紧密地结合，从而促进内吞完成。所吸附的磷脂分子密度会改变颗粒表面的亲疏水性及配体密度，从而以非特异性和特异性两种作用对纳米颗粒的摄入产生影响。此外，具有疏水特性的表面活性剂蛋白分子通过与细胞膜磷脂的非特异性粘附作用，能够加速细胞膜对纳米颗粒的内吞，但细胞膜的内吞行为主要由肺表面活性剂中占多数成分的磷脂分子所决定。该工作对于评估吸入纳米颗粒的毒性以及设计呼吸给药载体具有重要意义。
该项研究合作者包括中科院生态环境中心的刘思金等。相关结果发表在ACS Applied Materials & Interfaces上（Bai, X.; Xu, M.; Liu, S.; Hu, G. Computational Investigations of the Interaction between the Cell Membrane and Nanoparticles Coated with a Pulmonary Surfactant. 2018, 10, 24, 20368-20376; https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.8b06764）。相关工作获得了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究项目和中科院B类先导项目的支持。

图1 肺表面活性剂磷脂的修饰密度对细胞膜内吞纳米颗粒的影响

图2 表面活性剂蛋白对细胞膜内吞纳米颗粒的影响


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