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Ultrastructure perturbation of pulmonary surfactant monolayers by inhaled single-walled carbon nanotubes with defined aspect ratio and surface pattern: internalization pathways

Ultrastructure perturbation of pulmonary surfactant monolaye...

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中国化学会-生物物理化学专业委员会第四届全国生物物理化学会议

作者：徐燕岳同涛黄方 China University of petroleum

Single-walled carbon nanotubes(SWCNTs) are widely used in different areas especially the field of biomedicine as drug vehicles. However, large scale production and various applications of SWCNTs have raised health and environmental concerns. As the entrance of inhaled nanoparticles, the lung establishes a significant barrier: pulmonary surfactant monolayer(PSM) to protect the respiratory system. Here, we have applied molecular dynamics simulations to probe how the shape and surface property of SWCNTs modulate their interaction with PSM. For pristine SWCNTs, they can insert into or be wrapped by PSM, depending on their aspect ratio. The final entry angle is determined by competition between speed of tube rotation and that of PSM invagination. For hydrophilic tubes, they directly translocate across the PSM. The random entry angle determined the perturbation of PSM. Patterned SWCNTs with stripy modification or random modification regulate frustration of PSM. Lipids would adjust their configuration spontaneously to accommodate the hydrophobicity mismatch. Comparatively, patterned SWCNTs with wider stripe may facilitate their translocation with minimized PSM frustration. This work may answer questions about inhalation toxicity of SWCNTs and the design of functionalized SWCNTs for biomedical applications.

关键词： single-walled carbon nanotubes pulmonary surfactant monolayer

来源： cnki会议评论

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