Oddziaływanie pochodnych chlorowodorku poli(alliloaminy) z membranami lipidowymi badane metodą dynamiki molekularnej

Liposomes have variety of features that make them promising carriers for controlled drug release. However, their main disadvantage is short in vivo lifespan. Stable vesicles can be obtained by covering their surface with positively charged polymers. Polycationic surfactants seems to be appropriate candidates for that purpose, however their interactions with lipid bilayers appears to be complicated – some compounds can penetrate the lipid bilayer, causing its temporary or permanent perforation. Pore formation inside biological membranes also plays an important role in gene therapy, where polycations can be used as non-viral transfection agents.In this study, molecular dynamics (MD) simulations were performed to investigate interactions between two poly(allylamine) hydrochloride (PAH) derivatives and lipid bilayers, which is an appropriate model of a biological membrane and/or a liposome. They allowed to get insight into the systems at the molecular level, typically not accessible to the experimental observation. Based on the results, the effect of bilayer composition and polymers side chain substitution on their mutual interaction was determined.

Liposomy wyróżniają się szeregiem cech, które szczególnie predestynują je jako nośniki do kontrolowanego uwalniania leków, jednakże ich wadą jest krótki czas życia, zwłaszcza w warunkach in vivo. Jedną z metod poprawy stabilności pęcherzyków liposomalnych jest zwiększenie ładunku na ich powierzchni poprzez osadzanie na niej dodatnio naładowanych polimerów. Dogodnymi kandydatami do tego celu wydają się być surfaktanty polikationowe, jednak oddziaływanie polikationów z dwuwarstwami lipidowymi ma skomplikowaną naturę – część związków tego typu wykazuje zdolność do wnikania w głąb membrany, powodując jej chwilową lub trwałą perforację. Tworzenie tymczasowych porów wewnątrz błon biologicznych pozwala na stosowanie wyżej wymienionych związków w terapii genowej jako niewirusowych czynników transfekcyjnych.W niniejszej pracy wykorzystano metodę dynamiki molekularnej (MD) do symulacji oddziaływań między dwoma polielektrolitami, pochodnymi chlorowodorku poli(alliloaminy) (PAH), oraz dwuwarstwą lipidową, stanowiącą odpowiedni model liposomu i/lub błony komórkowej. Symulacje umożliwiły obserwację zjawiska w skali molekularnej, zwykle niedostępnej w większości metod doświadczalnych, jak również ocenę wpływu składu dwuwarstwy lipidowej i podstawienia alkilowego bocznych grup polimerów na zachowanie się cząsteczek polikationów względem membrany.