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表面官能团和 pH 在调控树枝状大分子的结构动力学、水合行为及药物结合行为方面起决定性作用。本研究采用全原子分子动力学（MD）模拟，考察了五个代次的 PAMAM（G1–G5）和 PETIM（G2–G6）树枝状大分子，这些体系具有 O-核和 N-核构型，并在不同质子化状态下分别以胺基、羧酸基或糖基为末端官能团进行修饰。三级支化点胺的质子化会使树枝状大分子结构膨胀，提高内部孔隙率和水合程度，并增强两个体系家族中的结构涨落。相反，未质子化胺基 -NH2（NP）和羧酸基 -COOH（NP）封端的树枝状大分子，以及去质子化羧酸盐 -COO-（DeP）体系，则保持相对紧凑的构象。糖基功能化树枝状大分子（β-半乳糖封端的 PETIM 和 D-葡萄糖封端的 PAMAM）具有最高的水合程度和结构刚性，而胺基封端的树枝状大分子则表现出最大的构象动态性。带有 -NH2、-NH3+ 和 -COO- 末端基团的 PAMAM 树枝状大分子通常比其 PETIM 对应物具有更高的水合程度。然而，β-半乳糖封端的 PETIM 树枝状大分子比 D-葡萄糖封端的 PAMAM 树枝状大分子表现出更强的亲水性。N-核 PETIM 树枝状大分子也比等效的 O-核 PETIM 树枝状大分子呈现出更紧凑、更接近球形的构象。药物结合的 MD 模拟表明，姜黄素结合主要受范德华（vdW）相互作用主导，而阿霉素络合则主要由静电相互作用驱动。在所研究的表面官能团中，-NH2（NP）、-NH3+（P）、-COOH（NP）和 -COO-（DeP）封端表现出最有利的药物结合特性。除去质子化羧酸盐体系外，姜黄素的结合强度普遍高于阿霉素。总体而言，这些发现从分子层面建立了表面官能团、质子化状态、树枝状大分子构型与药物结合行为之间的关系，为设计具有增强载药能力和可控释放性能的 pH 响应型树枝状大分子纳米载体提供了设计原则。
表面官能团和 pH 在调控树枝状大分子的结构动力学、水合特性及药物结合行为方面起决定性作用。本文采用全原子分子动力学（MD）模拟，研究了五个代次的 PAMAM（G1-G5）和 PETIM（G2-G6）树枝状大分子，这些体系具有 O-核和 N-核结构，并在不同质子化状态下分别以胺基、羧酸基或糖基作为末端官能团。三级支化点胺的质子化会使树枝状大分子结构膨胀，增加内部孔隙率和水合程度，并增强两个家族中结构涨落的幅度。相比之下，未质子化胺基 -NH2（NP）和羧酸基 -COOH（NP）封端的树枝状大分子，以及去质子化羧酸盐 -COO-（DeP）体系，则保持相对紧凑的构象。糖官能化树枝状大分子（β-半乳糖封端 PETIM 和 D-葡萄糖封端 PAMAM）具有最高的水合程度和结构刚性，而胺基封端树枝状大分子表现出最大的构象动力学。具有 -NH2、-NH3+ 和 -COO- 末端基团的 PAMAM 树枝状大分子通常比其 PETIM 对应物具有更高的水合程度。然而，β-半乳糖封端的 PETIM 树枝状大分子的亲水性高于 D-葡萄糖封端的 PAMAM 树枝状大分子。N-核 PETIM 树枝状大分子还呈现出比等效 O-核 PETIM 树枝状大分子更紧凑且更接近球形的构象。药物结合 MD 模拟表明，姜黄素结合主要由范德华（vdW）相互作用主导，而阿霉素络合则主要由静电相互作用驱动。在所研究的表面官能团中，-NH2（NP）、-NH3+（P）、-COOH（NP）和 -COO-（DeP）封端表现出最有利的药物结合特性。除去质子化羧酸盐体系外，姜黄素的结合强度普遍高于阿霉素。总体而言，这些发现从分子水平建立了表面官能团、质子化状态、树枝状大分子结构以及药物结合行为之间的关系，为设计具有增强载药能力和可控释放性能的 pH 响应型树枝状大分子纳米载体提供了设计原则。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742721v1?rss=1
🏷️ 树枝状聚合物 分子动力学模拟 表面官能团 pH响应 药物结合 纳米药物载体