1.5 Nanoparticle membrane interacti

1.5 Nanoparticle membrane interactions
Because of the wide use of nanoparticles in a variety of products, varying from drug
and gene delivery materials to consumer products like paints, it is important to understand
how these materials interact with cell membranes [115–117]. In particular,
the cytoxicity of these materials is one of the parameters that needs to be further studied,
as it can either lead to a hazardous event or be used as targeted drug delivery, for
example in cancer therapy.
There are numerous studies about the membrane internalization mechanisms and the
cytoxicity of different types of nanoparticles [118]. In a recent study, Verma et al. used
gold nanoparticles, coated with anionic and hydrophobic groups either at random
positions or at striations of alternating groups [119]. The radius of the nanoparticles
was approximately 6 nm. This study showed that the ‘striped’ nanoparticles were able
to cross the cell membrane without bilayer disruption, whereas the other nanoparticles
followed an endocytic pathway and were trapped in endosomes (Figure 1.7).
Figure 1.7: Different uptake mechanisms of nanoparticles with different coatings.
The ‘striped’ nanoparticles are able to cross the cell membrane either directly without
bilayer disruption (left) or by endocytosis (centre), whereas the other nanoparticles follow
an endocytic pathway and are mostly trapped in endosomes (right). Figure adapted from
[120]
In another study, Leroueil et al. used nanoparticles of different sizes injected onto supported
lipid bilayers [121]. They found that cationic nanoparticles with a diameter of
about 5-6 nm induced membrane disruption. Nanoparticles of a 50 nm size led to the
formation of holes in the lipid bilayers.
Recently, a study with nanoparticles with sizes ranging from 1 nm to 140 nm was carried
out by Roiter and co-workers [122]. In this work, the authors used AFM to capture
the structural differences of a lipid bilayer after interacting with silica nanoparticles of
different sizes. The results are shown in Figure 1.8. The lipid bilayer forms uniformly
in the case of nanoparticles with diameter less than 1.2 nm. For nanoparticles larger
than 1.2 nm or smaller than 22 nm thinning of the bilayer and formation of pores are
observed. For nanoparticles larger than 22 nm, with and without bumps, coverage or
incomplete coverage due to the bumps is observed. A similar study was performed
by Ahmed and Wunder [123]. In this work, nanoparticles with a diameter of 5 nm
induced the transition of the lipid bilayer from the lamellar to an interdigitated state.
Simulation studies have also been performed in the area of nanoparticle-membrane
interactions. In [124], the authors captured the formation of holes in lipid bilayers
induced by clusters of dendrimers at their surface. They used coarse-grained MD
simulations, and in particular the MARTINI force field. Water and ions could pass
through the pores which had diameters of 1-5 nm. In another study, the authors used
DPD method in a stretched bilayer and observed the formation of holes under the
dendrimer cluster as well as at other points of the bilayer [125]. In the case where
a ‘not stretched’ bilayer was used, the dendrimers seemed to diffuse in the lipid bilayer
and the clusters were deformed. Also, D’Rozario et al. performed coarse-grained
MD simulations with particles of a diameter about 1.1 nm to study the interactions of
pristine C60 and its derivatives with lipid bilayers [126]. The nanoparticles were represented
as spheres with 20 evenly spaced coarse-grained particles of different types on
their surfaces. Pristine was represented only by hydrophobic coarse-grained beads.
Its derivatives C60(OH)N, with N = 5, 10, 15 or 20, were constructed by replacing N
number of hydrophobic beads with polar ones. This replacement was either done
at a patch of the nanoparticle, or at random positions. The authors performed MD
simulations and they showed that the apolar and amphipathic fullerenes are mainly
within the lipid bilayer, with the amphipathic nanoparticles being closer to the lipid

Figure 1.8: Lipid bilayer fusion on rough surfaces. For nanoparticles larger than 1.2
nm or smaller than 22 nm the formation of pores is observed (top). The lipid bilayer has
the same topography with the nanoparticles with diameter less than 1.2 nm (centre, left).
For nanoparticles larger than 22 nm, with and without bumps, coverage (centre, right) or
incomplete coverage (bottom) due to the bumps is observed. Figure adapted from [122].
heads. PMF calculations were also carried out and were in good agreement with the
simulation observations. Recently, Li and Gu presented a simulation study of interactions
between charged nanoparticles and charge-neutral phospholipid membranes
[127]. They employed the MARTINI force field and showed that due to the increase
of the electrostatic energy, the charged nanoparticle can be partially wrapped by the
membrane.
In this study, an effort to get insights of the interaction of nanoparticles of different
sizes and surface chemistry with lipid bilayer has been made

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1.5 โต้ตอบ Nanoparticle เมมเบรนเนื่องจากการใช้กว้างของเก็บกักในหลากหลายผลิตภัณฑ์ แตกต่างจากยาเสพติดยีนส่งวัสดุสินค้าอุปโภคบริโภคเช่นสี ก็ควรทำความเข้าใจวิธีเหล่านี้ติดต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์ [115-117] โดยเฉพาะcytoxicity การผลิตเหล่านี้เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่ต้องการจะเพิ่มเติมศึกษามันอาจเป็นเหตุการณ์ที่อันตราย หรือจะใช้เป็นที่ส่งยาเสพติดเป้าหมายตัวอย่างในการรักษาโรคมะเร็งมีการศึกษามากมายเกี่ยวกับกลไก internalization เยื่อและcytoxicity ชนิดต่าง ๆ ของเก็บกัก [118] ใช้ในการศึกษาล่าสุด al. Verma ร้อยเอ็ดเก็บกักทอง เคลือบ hydrophobic และย้อมกลุ่มหรือสุ่มตำแหน่ง หรือ striations ของกลุ่ม [119] สลับกัน รัศมีของการเก็บกักมีประมาณ 6 nm การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า เก็บกัก 'ลาย' ก็สามารถข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ โดย bilayer ทรัพย ขณะเก็บกักอื่น ๆตามทางเดิน endocytic และได้ติดอยู่ใน endosomes (รูปที่ 1.7)รูป 1.7: กลไกการดูดธาตุอาหารต่าง ๆ ของเก็บกักมีไม้แปรรูปต่าง ๆเก็บกัก 'ลาย' จะข้ามเยื่อเซลล์โดยตรงโดยไม่ต้องbilayer ทรัพย (ซ้าย) หรือ โดย endocytosis (ศูนย์), ในขณะที่เก็บกักอื่น ๆ ตามทางเดิน endocytic และมีการส่วนใหญ่ติดอยู่ใน endosomes (ขวา) รูปที่ดัดแปลงจาก[120]In another study, Leroueil et al. used nanoparticles of different sizes injected onto supportedlipid bilayers [121]. They found that cationic nanoparticles with a diameter ofabout 5-6 nm induced membrane disruption. Nanoparticles of a 50 nm size led to theformation of holes in the lipid bilayers.Recently, a study with nanoparticles with sizes ranging from 1 nm to 140 nm was carriedout by Roiter and co-workers [122]. In this work, the authors used AFM to capturethe structural differences of a lipid bilayer after interacting with silica nanoparticles ofdifferent sizes. The results are shown in Figure 1.8. The lipid bilayer forms uniformlyin the case of nanoparticles with diameter less than 1.2 nm. For nanoparticles largerthan 1.2 nm or smaller than 22 nm thinning of the bilayer and formation of pores areobserved. For nanoparticles larger than 22 nm, with and without bumps, coverage orincomplete coverage due to the bumps is observed. A similar study was performedby Ahmed and Wunder [123]. In this work, nanoparticles with a diameter of 5 nminduced the transition of the lipid bilayer from the lamellar to an interdigitated state.Simulation studies have also been performed in the area of nanoparticle-membraneinteractions. In [124], the authors captured the formation of holes in lipid bilayersinduced by clusters of dendrimers at their surface. They used coarse-grained MDsimulations, and in particular the MARTINI force field. Water and ions could passผ่านทางรูขุมขนซึ่งมีสมมาตร nm 1-5 ผู้เขียนใช้ในการศึกษาอื่นDPD วิธีใน bilayer ยืด และสังเกตการก่อตัวของหลุมภายใต้การคลัสเตอร์ dendrimer เช่นกันกับจุดอื่น ๆ ของ bilayer [125] ในกรณีที่bilayer 'ไม่ยืด' ถูกใช้ dendrimers ดูเหมือนจะ กระจายใน bilayer ไขมันและคลัสเตอร์ถูก deformed ยัง D'Rozario et al. ทำ coarse-grainedMD จำลองกับอนุภาคของเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1.1 nm เพื่อศึกษาการโต้ตอบของC60 บริสุทธิ์และอนุพันธ์ มีไขมัน bilayers [126] การเก็บกักได้แสดงเป็นทรงกลมมี 20 อย่างสม่ำเสมอระยะห่าง coarse-grained อนุภาคชนิดต่าง ๆ บนพื้นผิวของพวกเขา เก่าแก่ถูกแสดง โดยลูกปัด coarse-grained hydrophobic เท่าอนุพันธ์ C60 (OH) N กับ N = 5, 10, 15 หรือ 20 ถูกสร้าง โดยแทน Nจำนวนลูกปัด hydrophobic กับขั้วโลก จะกระทำการแทนนี้ในแพทช์ ของ nanoparticle หรือสุ่มตำแหน่ง ผู้เขียนทำ MDจำลองและพวกเขาพบว่า fullerenes amphipathic และ apolar เป็นส่วนใหญ่ภายใน bilayer ไขมัน พร้อมเก็บกัก amphipathic ที่อยู่ใกล้ชิดกับกระบวนการรูปที่ 1.8: ฟิวชั่น bilayer ไขมันบนพื้นผิวหยาบ สำหรับเก็บกักมากกว่า 1.2นาโนเมตร หรือเล็กกว่า 22 nm การก่อตัวของรูขุมขนแล้วหรือไม่ (ด้านบน) Bilayer ไขมันได้ภูมิประเทศที่เหมือนกับเก็บกักมีเส้นผ่าศูนย์กลางน้อยกว่า 1.2 nm (กลาง ซ้าย)สำหรับเก็บกักมากกว่า 22 nm มี และไม่ มี กระแทก ความครอบคลุม (ศูนย์ ขวา) หรือสังเกต (ล่าง) ความครอบคลุมสมบูรณ์เนื่องจากการกระแทก รูปที่ดัดแปลงจาก [122]หัว คำนวณ PMF ยังดำเนินการ และอยู่ในข้อตกลงที่ดีกับการข้อสังเกตุของการจำลอง ล่าสุด Li และกูนำเสนอการศึกษาการจำลองการโต้ตอบระหว่างคิดค่าธรรมเนียมการเก็บกักสารฟอสโฟลิพิดเป็นค่ากลาง[127] . พวกเขาจ้างฟิลด์บังคับมาร์ตินี่ และพบว่าเพิ่มพลังงานไฟฟ้าสถิต nanoparticle คิดค่าธรรมเนียมสามารถถูกบางส่วนห่อโดยการเมมเบรนในการศึกษานี้ ความพยายามที่จะได้รับข้อมูลเชิงลึกของการโต้ตอบเก็บกักของแตกต่างกันขนาดและเคมีพื้นผิวกับไขมัน bilayer ได้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1.5 สำหรับเมมเบรนปฏิสัมพันธ์
เพราะกว้างใช้นาโนในความหลากหลายของผลิตภัณฑ์และวัสดุที่แตกต่างจากยา
ส่งยีนผลิตภัณฑ์เพื่อผู้บริโภคเช่นสี , มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะเข้าใจ
ว่าวัสดุเหล่านี้โต้ตอบกับเยื่อหุ้มเซลล์ [ 115 - 117 ] โดยเฉพาะ
cytoxicity วัสดุเหล่านี้เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่ต้องเพิ่มเติมศึกษา
มันสามารถนำไปสู่เหตุการณ์อันตราย หรือใช้เป็นเป้าหมายการส่งยา ,

ตัวอย่างในการรักษาโรคมะเร็ง มีการศึกษามากมายเกี่ยวกับเยื่อ internalization กลไกและ
cytoxicity ของประเภทที่แตกต่างกันของอนุภาคนาโน [ 118 ] ในการศึกษาล่าสุด verma et al . ใช้
อนุภาคทองระดับนาโนเมตร เคลือบ ด้วยประจุลบ ) ทั้งกลุ่มและสุ่ม
ตำแหน่งที่ striations หรือสลับกลุ่ม [ 119 ] รัศมีของอนุภาคนาโน
ประมาณ 6 นาโนเมตร การศึกษานี้พบว่าอนุภาคนาโนสามารถ ' ลาย '
ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์โดยไม่หยุดชะงักสองชั้น ส่วนอนุภาคอื่น ๆตามทางเดิน endocytic
และติดอยู่ใน endosomes ( รูปที่ 1.7 ) .
รูปที่ 1.7 :