两亲性嵌段共聚物 DSPE-PEG-Gln 由疏水的二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)、亲水的聚乙二醇(PEG)及具有生物活性的 L-谷氨酰胺(Gln)组成。在溶液环境中,其各部分展现出独特且相互影响的性质,分子动力学模拟为深入探究这些特性提供了有效途径。
图为:DSPE-PEG-Gln结构式
DSPE 部分的两条长链烷基具有强烈的疏水性,在水溶液里,它们倾向于聚集在一起,以减少与水分子的接触面积,这种疏水作用是驱动 DSPE-PEG-Gln 自组装的关键因素之一。PEG 链具有良好的亲水性和柔顺性,能够增加分子在水中的溶解性,并通过空间位阻效应维持自组装结构的稳定性。Gln 则为整个分子赋予了特定的生物活性,其在溶液中的取向和相互作用可能影响分子与生物靶点的结合能力。
分子动力学模拟显示,随着模拟时间推进,DSPE-PEG-Gln 在水溶液中经历了复杂的构象转变。初始阶段,分子呈较为无序的分散状态,DSPE 的疏水链段随机分布。但由于疏水作用的驱动,DSPE 部分逐渐聚集,开始形成疏水内核。PEG 链则环绕在疏水内核周围,伸向水环境,形成亲水外壳。在这个过程中,Gln 的位置和取向并非固定不变,其侧链的酰胺基团可与周围水分子或 PEG 链上的氧原子形成氢键,影响分子整体的构象稳定性。同时,溶液的温度、pH 值等环境因素对 DSPE-PEG-Gln 的构象转变也有影响。升高温度,分子热运动加剧,可能使自组装结构变得松散;而不同的 pH 值会改变 Gln 的带电状态,进而影响分子内和分子间的静电相互作用,导致构象发生相应改变。
图为:谷氨酰胺结构式
通过对 DSPE-PEG-Gln 分子动力学模拟的研究,有助于深入理解两亲性嵌段共聚物在溶液中的自组装机制和构象转变规律,为设计更纳米药物载体、生物传感器等提供理论基础。