药物大分子穿越细胞核孔的动力学理论模型研究

发布时间：2017-10-25 10:03

  本文关键词：药物大分子穿越细胞核孔的动力学理论模型研究

  更多相关文章： 药物大分子 核孔复合物 穿越时间 自洽场理论 排除体积效应

【摘要】：随着能够直接作用于DNA的新型抗癌药物的不断研制以及基因疗法的不断发展,药物进核技术得到越来越多的关注。药物进核技术可以极大地减少药物对正常细胞的毒副作用,在临床应用方面具有很好的前景。但是目前存在的问题是药物进入肿瘤细胞后能够成功穿越细胞核孔的概率较低,而穿越成功的概率与药物分子穿越细胞核孔进入细胞核的时间有着密切的关联,因此从微观层面探索药物分子进核的机理的研究成为人们关注的焦点。本文基于自洽场理论,发展了一个药物大分子穿越细胞核孔的微观输运模型。模型同时考虑了细胞环境中的多种效应(细胞液静电效应、细胞核孔蛋白质分子疏水效应、蛋白质分子静电效应、细胞核孔阻力效应以及药物大分子的排除体积效应)对药物大分子穿越过程的影响。通过对理论模型的数值计算,获得了细胞核孔内核孔蛋白链的分布,研究了相关参数(药物大分子链长、细胞核孔长度、药物大分子的分子基团的电荷数、疏水作用强度、排除体积强度)对药物大分子穿越细胞核孔的时间的影响规律。数值模拟结果表明,在核孔中部将形成蛋白质分子密度贫化区,这能增加穿越成功的概率。平均穿越时间随着核孔长度和药物大分子电荷数的变化呈凹曲线变化规律,存在一个平均穿越时间最小的临界核孔长度和药物大分子电荷数。而核孔蛋白链的疏水性和排除体积效应强度对穿越时间的影响是单调的,二者与穿越时间均是负相关的,疏水性越强,平均穿越时间越短；排除体积效应增强,平均穿越时间同样变短。本文的研究工作及成果可望为研制高吸收率的抗肿瘤药物提供一些理论依据。
【关键词】：药物大分子 核孔复合物 穿越时间 自洽场理论 排除体积效应
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R96
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 变量说明9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 引言11-12
• 1.2 药物大分子穿越细胞核孔概述12-13
• 1.2.1 抗肿瘤药物作用机制12
• 1.2.2 影响穿越过程的因素12-13
• 1.2.3 药物分子穿孔过程简介13
• 1.3 国内外研究现状及本课题研究意义13-15
• 1.4 本文主要研究内容15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 药物大分子穿越细胞核孔的动力学模型的理论基础16-29
• 2.1 细胞生物学基础16-18
• 2.1.1 细胞核孔结构16-17
• 2.1.2 穿越细胞核孔的过程17-18
• 2.1.3 蛋白质分子结构及疏水作用18
• 2.2 高分子构象统计理论18-25
• 2.2.1 热力学基础18-20
• 2.2.2 高分子链的静态构象20-21
• 2.2.3 真实链的构象21-24
• 2.2.4 排除体积效应24-25
• 2.3 高分子体系的自洽场理论25-28
• 2.3.1 自洽场理论简介25-26
• 2.3.2 自洽场方程组26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 药物大分子穿越细胞核孔的动力学理论模型的建立29-38
• 3.1 药物大分子穿越细胞核孔的物理模型29
• 3.2 药物大分子在细胞质和细胞核内的扩散理论模型29-32
• 3.3 细胞核孔结构的理论模型32-33
• 3.4 药物大分子在核孔的扩散理论模型33-35
• 3.5 穿越过程中的自由能和穿越时间35-37
• 3.5.1 自由能35-36
• 3.5.2 穿越时间36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 药物大分子穿越细胞核孔的动力学模型的数值求解38-51
• 4.1 控制方程的无量纲化38-41
• 4.2 控制方程的离散化41-44
• 4.3 数值求解方法44-47
• 4.4 模型编程求解47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 药物大分子穿越细胞核孔的动力学模型的求解结果分析51-62
• 5.1 核孔蛋白链的分布52-53
• 5.2 穿越过程中药物大分子链的自由能和构象熵的变化53-58
• 5.3 平均穿越时间58-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 不足与展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68

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