Nanomechanika biomembránových inkluzí

Abstract

Práce je věnována zhodnocení vlivu mechaniky membrány na zabudování hydrofobní nanočástice různého rozměru, tvaru a počtu. Kritický poloměr nanočástice zabudované do membrány ovlivňují zejména mechanické vlastnosti membrány a jako primární parametr se jeví vlastní křivost monovrstvy. Je-li vlastní křivost záporná, je membrána schopna pojmout i nanočástice s velkým průměrem. Práce ukazuje menší kritický rozměr cylindrické nanočástice v porovnání se sférickou nanočásticí stejného objemu, který může vysvětlit vyšší biologickou aktivitu cylindrických nanočástic pozorovanou v buněčných experimentech. Membrána v mechanickém popisu není jen pasivní složkou, ale její deformace vede ke vzniku síly působící na nanočástice. Tato síla může být jak přitažlivá, tak odpudivá, v závislosti na vzájemné vzdálenosti a velikosti nanočástic. Na základě výsledků je v práci vysvětleno experimentální pozorování Janusových lipozomů s nanočásticemi na základě existence dvou stavů oddělených energetickou bariérou.

The work is devoted to the evaluation of the influence of membrane mechanics on the incorporation of hydrophobic nanoparticles of various sizes, shapes and numbers. The critical radius of the nanoparticle incorporated into the membrane is mainly influenced by the mechanical properties of the membrane, and the intrinsic curvature of the monolayer appears to be the primary driving parameter. If the intrinsic curvature is negative, the membrane is able to accommodate even nanoparticles of a large diameter. The work shows a smaller critical dimension of a cylindrical nanoparticle compared to a spherical nanoparticle of the same volume, which may explain the higher biological activity of cylindrical nanoparticles observed in cell experiments. The membrane in the mechanical description is not only a passive component, but its deformation leads to a force acting on the nanoparticles. This force can be either attractive or repulsive, depending on the distance and the size of the nanoparticles. Based on the results, the work explains the experimental observation of Janus liposomes with nanoparticles based on the existence of two states separated by an energy barrier.