纳米科技迅速发展,新型纳米材料的研究越来越具有战略意义。纳米材料在生物医学领域展现出蓬勃的活力,其生物安全性有待进一步的研究。纳米材料进入生命体后势必会与生命体中的生物大分子蛋白质发生相互作用,对生命体产生影响。生物分子在纳米材料表面会发生自由能变化,重构等效应,但其发生机理并未被完全理解。一般来说,纳米材料和生物大分子的相互作用处于纳米尺度级别,时间在皮秒到微秒级别,所以,通过实验很难进行研究。分子动力学模拟方法作为实验方法的补充,在描述纳米材料和生物分子的相互作用方面具有独特的优势。所以,我们利用分子动力学模拟的方法对这一过程进行理论预测研究。大量实验证明,Gd@C82(OH)22可以有效抑制肿瘤转移,是极具潜力的肿瘤治疗药物。作为极具发展前景的纳米药物,在广泛的临床应用之前必须对Gd@C82(OH)22的生物相容性和安全性进行详尽的评估。本研究关注Gd@C82(OH)22和以CYP2C8为代表的细胞色素酶的相互作用。CYP2C8是一种单加氧酶,代谢目前已知的60多种临床药物和大量的内源性物质,主要富集于肝脏中。通过全原子分子动力学模拟和自由能计算,我们发现,Gd@C82(OH)22倾向于结合在CYPs蛋白酶的B-C Loop和F-G Loop区域,这两个区域都是该家族酶的底物识别位点(SRS);Gd@C82(OH)22与这两个Loop区域的结合,堵塞了通道2b,2e和4的通道口,这三个最常见的通道是底物进出深埋的血红素活性中心的重要通道口。Gd@C82(OH)22与CYP2C8的结合主要是静电相互作用主导的,Gd@C82(OH)22碳笼表面由于Gd3+的诱导产生的负电荷使其更倾向于结合在呈现正电性的B-C Loop和F-G Loop区域。此外,通过对三个通道口区域的结合过程进行轨迹分析,我们认为,Gd@C82(OH)22自身的团聚是其对CYP2C8酶通道造成影响的重要因素。金属富勒醇Gd@C82(OH)22可能会通过失活底物进出通道,扰乱底物识别位点影响,或抑制蛋白正常的功能。当然,细胞色素酶CYP与金属富勒醇的相互作用值得进一步的实验探究。