磁光纳米探针磁性及探针对潜伏膜蛋白作用的计算研究

发布时间：2021-11-29 13:36

　　恶性肿瘤已经严重危害人类健康,鼻咽癌是较为常见的恶性肿瘤之一,在广东省的发病率尤其高。由于高靶向性、高灵敏度和高光热转换效率等特点,新型磁光纳米生物医学探针在肿瘤的生物成像和治疗领域起着关键作用。氧化铁材料作为磁共振成像造影剂,金纳米材料用作光热治疗,多功能纳米探针可以提高肿瘤的诊疗一体化效果,对肿瘤进行高灵敏度成像诊断的同时还能安全有效地进行治疗。在以前关于多功能纳米探针的成像功能和光热治疗功能已有大量的实验基础,实验工作主要集中在纳米探针的结构设计、制备、性能表征和毒性分析等。纳米探针的磁性会直接影响磁共振成像的灵敏度,纳米探针进入生物体内会与各种生物组织发生相互作用。然而由于原子层面或分子层面的信息缺失,实验手段难以深刻理解新型磁光纳米探针掺杂稀土离子的磁性增强机理以及探针与脂质膜、膜蛋白等生物组织相互作用的机理,多尺度的先导性计算可以发挥重要的作用。磁光纳米探针的设计仍需进一步完善,最佳的稀土离子掺杂量还不确定,探针与肿瘤相互作用的诊疗机理还不明确,特别是理论方面的研究十分缺乏,所以对磁光纳米探针的磁性增强机理以及探针对膜蛋白的作用机理展开先导性的计算研究十分有必要。通过第一原... 

【文章来源】：中山大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 肿瘤简介
        1.1.2 多功能纳米探针
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 稀土掺杂γ-Fe_2O_3造影剂
        1.2.2 金纳米探针与生物分子相互作用
    1.3 计算材料和计算生物物理学
    1.4 选题意义和研究内容
        1.4.1 选题意义
        1.4.2 研究内容
第二章 计算理论与方法
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 密度泛函理论的基本原理
        2.2.2 交换关联项、Hubbard U项、基组和赝势
    2.3 分子动力学方法
        2.3.1 分子动力学的基本原理
        2.3.2 分子动力学力场简介
        2.3.3 系综、温度控制、压力控制和模拟退火
    2.4 计算软件及计算平台
第三章 磁光纳米探针磁性的第一性原理计算
    3.1 引言
    3.2 经典磁学计算
    3.3 γ-Fe_2O_3计算模型
    3.4 γ-Fe_2O_3第一性原理的计算方法和参数设置
        3.4.1 计算方法
        3.4.2 Hubbard U项
        3.4.3 赝势文件
        3.4.4 其他参数的设置
    3.5 γ-Fe_2O_3掺杂Dy~(3+)的第一性计算结果分析和讨论
        3.5.1 γ-Fe_2O_3掺杂Dy~(3+)前后的电子态密度
        3.5.2 计算的磁性与实验结果的比较
        3.5.3 成像灵敏度与磁性
    3.6 本章小结
第四章 磁光纳米探针对膜蛋白作用的分子动力学计算
    4.1 引言
    4.2 计算模型
        4.2.1 金棒、PEG3-SH和DPPC磷脂双分子层模型
        4.2.2 膜蛋白LMP1-TRAF3模型
    4.3 PEG3-SH修饰金纳米探针的模拟退火过程
        4.3.1 计算方法和参数设置
        4.3.2 退火分析与结果处理
    4.4 修饰后的金纳米探针与脂质膜相互作用的分子动力学模拟
        4.4.1 计算方法和参数设置
        4.4.2 金纳米探针与脂质膜DPPC相互作用的结果分析
    4.5 修饰后的金纳米探针对膜蛋白作用的分子动力学模拟
        4.5.1 计算方法和参数设置
        4.5.2 PEG3-SH及盒子大小的影响
        4.5.3 膜蛋白LMP1结构变化分析
        4.5.4 LMP1和TRAF3之间的氢键和二级结构分析
    4.6 金表面对残基Asp 210作用的第一性计算
        4.6.1 计算方法和参数设置
        4.6.2 残基结构变化分析和电荷分布
    4.7 本章小结
第五章 全文总结
    5.1 主要结论
    5.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
攻读学位期间参加的项目及会议情况
    1. 硕士期间参与研究的课题
    2. 参加的学习研讨会及国际会议
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]材料科学中的高性能计算[J]. 王涛,胡双林.  计算机科学与探索. 2017(02)
[2]材料基因工程:材料设计与模拟[J]. 刘利民.  新型工业化. 2015(12)
[3]Advancement and prospects of tumor gene therapy[J]. Chao Zhang1, Qing-Tao Wang1, He Liu1, Zhen-Zhu Zhang1, and Wen-Lin Huang1,2,3 CAS Key Laboratory of Pathogenic Microbiology 1 and Immunology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, P. R. China; State Key Laboratory of Oncology 2 in South China, Guangzhou, Guangdong 510060, P. R. China; Research 3 Department, Sun Yat-sen University Cancer Center, Guangzhou, Guangdong 510060, P. R. China..  癌症. 2011(03)

博士论文
[1]金纳米粒子聚集行为以及与细胞膜相互作用的模拟研究[D]. 林佳奇.大连理工大学 2012
[2]尖晶石型钴铁氧体及磁铅石型锶铁氧体的第一性原理研究[D]. 侯育花.华南理工大学 2011

硕士论文
[1]EBV-LMP2A诱导鼻咽癌细胞EMT和对其生物学特性的影响[D]. 陈志.南京医科大学 2015
[2]尖晶石铁氧体：第一性原理研究[D]. 肖天亮.华东师范大学 2013



本文编号：3526601