巨型囊泡是由单层磷脂双分子组成的壳状结构,被广泛应用于理论模拟研究生物膜体系的相分离、膜融合、内吞作用等。脂质体-纳米粒是一种新型的纳米药物载体,是由脂质体包裹纳米粒自组装形成的核-壳结构,在癌症治疗和基因治疗方面体现出显著的优势。本文使用自洽平均场方法对脂质体-纳米粒与巨型囊泡的相互作用进行了研究。第一章,简单介绍了生物膜的组成结构、功能、理论模型以及生物膜自组织行为的研究进展,同时介绍了自洽场方法在生物膜研究中的应用。自洽场理论作为一种粗粒化模型,能很好的反映生物膜中磷脂分子的两亲性,有效形状以及链的柔性等性质。因此,本文采用了自洽场方法来研究生物膜的自组织行为。第二章,研究球形脂质体-纳米粒与巨型囊泡的相互作用对膜结构的影响。讨论脂质体纳米粒的磷脂组分比和纳米粒半径对体系相结构的影响以及体现自由能的变化。随着囊泡的磷脂分子组分的变化,体系呈现出丰富的结构变化,例如,融合通道(stalk相),半融合隔膜(HD相)以及囊泡的渗漏形成亲水聚集体(棒状HII相或IMI相)。纳米粒半径的变化对体系的结构影响不大。定量计算了各个体系的自由能,从自由能分析可知,随着距离的减小,脂质体-纳米粒与巨型囊泡相互作用的过程是一个自发过程。在相互作用过程中,新结构的形成需要克服能量壁垒,且能量壁垒随着磷脂头组分和纳米粒半径的增大都会有一定程度的增加。第三章,研究非球形脂质体-纳米粒的跨膜过程。讨论了粒子尺寸对体系能量的影响,脂质体纳米粒与囊泡的接触边较长时体系自由能较小,并推断各向异性的脂质体纳米粒跨膜过程的旋转行为,正方形脂质体纳米粒的跨膜过程:首先脂质体和囊泡接触时,正方形粒子的一个角先与囊泡接触,即粒子倾斜;接着磷脂亲水头融合,粒子旋转到正方形的一个边接触,即粒子是水平的;之后磷脂疏水尾融合时,粒子旋转成倾斜的,内侧亲水头融合时粒子是水平的,最后粒子旋转成水平状态进入囊泡内。还比较了不同形状的脂质体纳米粒的自由能,球形粒子的自由能较大,具有各向异性的棒状粒子的自由能较小。第四章,在文章最后对模拟结果进行了总结,并展望下一步理论研究方向。