Аннотация:В работе разрабатываются методы молекулярного моделирования и молекулярного дизайна комплексов углеродных нанотрубок с биополимерами. Эти объекты являются новым полем дам применения методов молекулярного дизайна с использованием неравновесной молекулярной динамики и перспективны для биомедицинских приложений. Ранее рассматривался, в частности, процесс спонтанного встраивания модельной нанотрубки в фосфолипидный бислой в приближения coarse-grain (т.е. крупных, не атомных, блоков). Однако до сих пор практически нет публикаций по динамике взаимо¬действия биомембран с углеродными нанотрубками в полноатомном приближении.
Согласно имеющимся данным, углеродные нанотрубки могут быть использованы в качестве нейтральных (неиммуногенных) емкостей для биологически активных молекул, а также для их селективной доставки к клеточной мембране. Для дизайна таких структур использовался метод управляемой молекулярной динамики (SMD) и силовое поле Amber99. Углеродная нанотрубка (13,5 Å в диаметре, 35 Å в длину, тип укладки атомов – кресло) под действием внешнего давления проникала через поверхность раздела биомембрана-вода. Обсуждаются различные режимы проникновения в зависимости от способа приложения силы к нанотрубке (ко всем атомам равномерно, только к голове, только к хвосту). Обсуждается также механизм проникновения вещества, заключенного в нанотрубке, в клетку с использованием наношприца – выталкивающей силы за счет нановзрыва. Демонстрируется возможность самосборки наноустройств типа наношприца. Обсуждаются вопросы селективности по отношению к абсорбции полостью нанотрубки активных молекул и проблема селективной очистки, например, биологических жидкостей от молекул (типа холестерина). Изучение абсорбции молекул холестерина полостью нанотрубки проводилось при различных условиях в водной среде. Кинетика процесса чувствительна к деталям строения поверхности нанотрубки и функциональным группам молекул, контактирующим с нанотрубкой.
