碳纳米材料与生物小分子间相互作用及保护机理的理论研究的中期报告.docxVIP

碳纳米材料与生物小分子间相互作用及保护机理的理论研究的中期报告 1. 研究背景 碳纳米材料具有独特的电子、光学、磁学、力学等物理和化学特性，因此在生物医学、环境保护、能源与储存等领域有广泛的应用前景。然而，碳纳米材料与生物小分子相互作用的本质仍不清楚，且带着许多争议。明确碳纳米材料与生物小分子间的相互作用机理对于了解碳纳米材料的生物毒性及应用具有重要意义。 2. 研究进展 本研究从理论角度出发，采用量子化学计算方法，探讨了碳纳米材料与生物小分子（如蛋白质、核酸、糖类等）的相互作用机理。主要研究进展如下： （1）碳纳米材料的端基官能团及表面物种对于生物小分子的识别及相互作用起着重要的作用。我们研究了碳纳米管端基官能团（如羧基、氨基、羟基）与生物小分子（如ATP、AMP、氨基酸）的相互作用机理。计算结果表明，不同端基官能团的选择对于碳纳米管与生物小分子结合能的大小及结合方式有很大的影响。 （2）碳纳米材料与生物小分子之间的相互作用力包括范德华力、电子转移等多种力。我们研究了碳纳米管与生物小分子之间的范德华相互作用及电子转移过程，并发现范德华相互作用对于碳纳米管与生物小分子之间的结合起着关键的作用。 （3）碳纳米材料与生物小分子的相互作用对于生物小分子的构象及功能具有明显的影响。我们研究了碳纳米管与蛋白质分子的相互作用，计算结果表明，碳纳米管与蛋白质的相互作用会导致蛋白质分子结构的变化及功能的丧失。 3. 研究展望 本研究将继续深入探讨碳纳米材料与生物小分子间的相互作用机理，并进一步研究碳纳米材料对生物小分子的保护机理，为新型材料的设计及应用提供理论依据。同时，我们计划进一步开展实验室工作，验证理论计算结果，并进一步了解碳纳米材料在生物系统中的作用及影响。