مطالعه برهمكنش نانولوله كربني دو‌ديواره با هورمون محركه فوليكولي (FSH) به كمك شبيه سازي ديناميك مولكولي

Study of the Interaction of Double-Walled Carbon Nanotubes with Follicle-Stimulating Hormone: A Molecular Dynamics Simulation

برهمكنش نانوذراتي همچون نانولوله‌هاي كربني با درشت‌ملكول‌هاي زيستي به علت كاربرد گسترده آنها در حوزه‌هاي مختلف از جمله شناسايي و از بين بردن سلول‌هاي سرطاني، مهندسي بافت، بلوري كردن پروتئين‌ها، ساخت راكتورها و همچنين حس‌گرهاي زيستي اهميت زيادي پيدا كرده است. باور بر اين است كه نانولوله‌هاي كربني از طريق برهمكنش با پروتئين‌ها (نانوذرات-پروتئين كرونا) مي‌توانند اثرات زيستي مهمي در بدن داشته باشند. نانولوله‌‌هاي كربني در حالت طبيعي و دست نخورده بسيار آب‌گريز هستند، بنابراين امكان اتصال نانولوله‌‌هاي كربني طبيعي و دست‌نخورده به هسته آب‌گريز پروتئين با استفاده از ميل تركيبي قوي بين نانولوله‌هاي كربني و اسيدآمينه‌هاي آب‌گريز وجود دارد. با اين وجود، چنين اتصالي مي‌تواند منجر به از دست دادن عملكرد اصلي پروتئين نيز ‌شود. هورمون محركه فوليكولي (FSH) گليكوپروتئيني است كه از بخش قدامي غده هيپوفيز آزاد مي‌شود. اين هورمون در رشد و بلوغ اندام‌هاي جنسي و صفات ثانويه جنسي موثر است. با توجه به اينكه FSH، هورمون بسيار ناپايداري است و تحقيقات كمي در آزمايشگاه بر روي آن صورت گرفته است، در اين مقاله سعي شده است كه برهمكنش نانولوله كربني دو‌ديواره با كايراليته (14 ،11) و طول تقريباً 25 آنگستروم با FSH از طريق شبيه‌سازي ديناميك مولكولي بررسي شود. نتايج حاكي از آن است كه زنجيره‌هاي آب‌گريز بيشترين تمايل را جهت برهمكنش با سطح خارجي نانولوله‌ كربني دو‌ديواره از خود نشان مي‌دهند و نيروهاي غالب در برهمكنش ميان نانولوله‌هاي كربني و هورمون مورد نظر، مي‌توانند نيروهاي π-π و آبگريز باشند.

The interaction between nano particles such as carbon nanotubes (CNTs) and macromolecules are receiving much attention because of their wide range of applications in cancer therapy, tissue engineering, protein crystallization and biological sensors. It is believed that carbon nanotubes through interaction with proteins (nanoparticle-protein corona) can have biological effects. Carbon nanotubes are highly hydrophobic in pristine condition, so there is the possibility of interaction of natural and pristine carbon nanotubes to the hydrophobic core of protein due to the strong affinity between carbon nanotubes and hydrophobic amino acids. However, such interaction can lead to loss of main function of the protein. Follicle-stimulating hormone (FSH) is a glycoprotein hormone that is release from the pituitary gland. This hormone is regulates the development and growth of pubertal maturation, and reproductive processes of the body. FSH is a very unstable hormone in vitro and there has been very little research on it, so in this paper, we study the interaction of double-walled carbon nanotube of chirality (11, 14) and approximately 25 Å in length with FSH by molecular dynamics simulation. The results revealed that the hydrophobic chains tend to interact with the outer surface of double-walled carbon nanotube, and the π-π and hydrophobic interaction is revealed to be main driving force to the adsorption between carbon nanotubes and the hormone.