Взаимодействие фуллеренов с плазматическими мембранами: результаты моделирования методом молекулярной динамики

Понимание взаимодействия углеродных наночастиц с биологическими мембранами имеет большое значение для применения этих частиц в биомедицине и токсикологии. Из-за сложности и разнообразия таких систем в большинстве исследований методом молекулярного моделирования изучали взаимодействие углеродных наночастиц с бислоями, состоящими из одного компонента. В настоящей работе методом крупнозернистой молекулярной динамики исследовали поведение фуллеренов в присутствии нескольких липидных компонентов плазматических мембран при различных концентрациях фуллеренов. Показано, что фуллерены могут самопроизвольно проникать в плазматическую мембрану. Примечательно, что фуллерены преимущественно локализуются в области высоконенасыщенных липидов, обогащающих внутренний монослой плазматической мембраны. Это приводит к агрегации фуллеренов даже при низких концентрациях. При повышении концентрации фуллеренов кластеры увеличиваются, а во внутреннем монослое плазматической мембраны может возникать почкование. Полученные результаты свидетельствуют о том, что, регулируя липидный состав, можно глубоко включать фуллерены в плазматическую мембрану, что может быть полезно для создания липосом — переносчиков лекарственных средств. Кроме того, предложены механизмы нарушения фуллеренами структуры многокомпонентных клеточных мембран и их непосредственного проникновения в клетку. Эти данные могут помочь оценить токсичность фуллеренов для живых клеток.