بررسی تاثیر کلسترول روی شکل‌گیری و پایداری لیپوزوم‌ها با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی دانه‌درشت

لیپوزوم ها یا وزیکول های زیستی از کلسترول، فسفولیپید و آب تشکیل می شوند. همچنین گاهی اوقات سایر مولکول های زیستی و غیرزیستی در ساختار لیپوزوم به کار برده می شوند. مفهوم پایداری لیپوزومی، در بحث درمان بیماری ها و دارورسانی، بسیار حیاتی و مهم است و می تواند متاثر از ترکیب فسفولیپیدی غشای لیپوزوم باشد. علاوه بر این حضور و عدم حضور کلسترول نیز می تواند پایداری لیپوزومی را تحت تاثیر قرار دهد.همچنین شکل گیری لیپوزوم ها نیز تحت تاثیر حضور یا عدم حضور کلسترول است. در این تحقیق ما درصدد هستیم تا اثر حضور و عدم حضور کلسترول را روی پایداری و شکل گیری لیپوزومی بررسی کنیم، که به این منظور از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده می شود. لیپوزوم هایی که مورد شبیه سازی قرار گرفتند شامل دو نوع لیپوزوم، لیپوزوم دوناگزومه (نوع اول) و لیپوزوم دوناگزومه فاقد کلسترول (نوع دوم) هستند. آنالیزهای شکل گیری شامل تابع توزیع شعاعی و ناحیه سطح در دسترس حلال نشان دادند که هر کدام از لیپوزوم ها ساختارهای نانودیسکی کروی ایجاد کرده اند. لیپوزوم نوع اول یک ساختار نانودیسکی و لیپوزوم نوع دوم دو ساختار نانودیسکی ایجاد کرد. همچنین آنالیزهای انرژی شامل انرژی کل، انرژی میان کنش های واندروالس و الکترواستاتیک نشان دادند که لیپوزوم نوع اول پایدارتر است. دلیل این پایداری حضور مولکول کلسترول در ساختار این لیپوزوم است که توانایی ایجاد پیوند هیدروژنی با لیپیدهای مجاور دارد و باعث افزایش پایداری می شود. به علاوه میان کنش های آب گریز بین کلسترول و فسفولیپیدها و همچنین توزیع و جهت گیری مناسب این قسمت ها سهم عمده ای در پایداری ساختار ایفا می کند.

Investigation the Effect of Cholesterol on the Formation and Stability of the Liposomes using Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations

Liposomes or biological vesicles are formed from cholesterol, phospholipids, and water. Also, sometimes other biological and nonbiological molecules imported in the structure of liposome. The stability of the liposomes in the treatment of diseases and drug delivery, it is vitally important and can be influenced by the composition of phospholipid. In addition, the presence or absence of cholesterol may also affect the stability of liposome. Also, the formation of liposomes is affected by the presence or absence of cholesterol. In this study, we are seeking to affect the presence or absence of cholesterol on the stability and the formation of the liposome. For this purpose, the molecular dynamics simulation method is used. Liposomes that they are simulated was of two types of liposomes type I and liposome type II. The formation analyzes including radial distribution function and solvent accessible surface area showed that each of liposomes created. The type I liposome created one nanodisc structure and type II liposome created two nanodisc structures. Also, energy analysis including total energy, van der Waals interaction energy, and electrostatic interaction energy showed that type I liposome is more stable. Because the cholesterol molecules are the presence of in this liposome structure, that ability to gives hydrogen bonding with side lipids and an increase of stability. In addition, hydrophobic interactions between cholesterol and phospholipids as well as distribution and proper orientation of these parts play a major stake in the stability of the structure.