树状分子是一种新型生物医用高分子材料,在药物运载、基因治疗等方面具有广阔应用前景。本文采用分子动力学的模拟方法,研究了不同因素对树状分子穿膜运动能力和携带纳米颗粒进入细胞行为的影响。此外,本文还提出通过囊泡包裹树状分子的形式,可在保证树状分子携带药物分子进入胞内情况下,降低树状分子对细胞膜的破坏作用。论文主要贡献如下:首先,本文应用全原子模型研究了树状分子浓度以及磷脂膜中胆固醇含量对于树状分子与磷脂膜相互作用的影响,以及树状分子携带带电纳米颗粒RNA进入细胞的能力。模拟结果阐明了树状分子穿膜运动的驱动力是树状分子与细胞膜间的静电相互作用。树状分子浓度通过影响树状分子与细胞膜接触区域的电场分布,从而显著影响树状分子的穿膜能力。另一方面,模拟结果显示胆固醇对保持磷脂膜完整性具有重要作用。其次,本文提出通过囊泡包裹树状分子的形式,可在保证树状分子携带药物分子进入胞内情况下,降低树状分子对细胞膜的破坏作用。通过构建不同模型,研究了磷脂膜曲率、离子浓度、膜张力大小等对包裹树状分子的磷脂囊泡膜与细胞膜融合过程的影响。囊泡膜与细胞膜接触后可通过磷脂膜融合的方式释放树状分子到胞内。通过该方式,包裹树状分子的囊泡膜融合到细胞膜上,不会在细胞膜上留下孔洞,从而降低树状分子的细胞毒性。最后,针对胆固醇对细胞膜功能的重要作用,本文研究了磷脂膜曲率对膜内胆固醇分布的影响。发现曲率影响胆固醇在磷脂膜上的分布,主要结果表现为胆固醇倾向于分布在曲率高的磷脂膜上。