用分子动力学模拟筛选高效皮肤光透明剂

摘要

皮肤光透明技术的发展无疑为活体光学成像打开了一扇窗，如何发展高效的光透明方法一直是本领域关注的热点。分子动力学模拟为研究光透明剂分子与皮肤组织中胶原分子间的相互作用、揭示皮肤光透明的分子间相互作用机制、筛选高效皮肤光透明剂提供了重要的理论方法，但相关的研究刚刚起步，目前仅用于醇类光透明剂研究。事实上，糖类分子在结构上与醇类分子有着一定的相似性。本研究论文将分子动力学模拟这一研究方法用于糖类高效在体皮肤光透明剂的筛选。针对糖类的特定分子结构，对模拟和分析方法进行调整，实现皮肤光透明效果的预测，在此基础上，通过实验对理论结果进行了验证。
　　主要研究内容与结论如下：
　　（1）对甘油、木糖醇和山梨醇分子与胶原分子之间的相互作用进行建模，以分子间形成的氢键桥的构型分布来评价醇类试剂的光透明效果，以此预测其光透明效果，且大小依次是：山梨醇、木糖醇、甘油；通过离体皮肤光透明实验结合1951 USAF（United States Air Force，USAF）分辨板对三种醇类的光透明效果进行验证，与分子动力学模拟所得预测结果相同。且以分子间形成的氢键及氢键桥的平均数目的多少为依据，同样能够准确预测试剂的光透明效果。
　　（2）利用分子动力学模拟分别模拟单糖类分子果糖、葡萄糖和核糖与胶原分子之间的相互作用，以分子间形成的氢键及氢键桥的平均数目来评价糖类分子的胶原解离能力，发现光透明效果大小依次是：果糖、葡萄糖、核糖，并通过离体实验进行了验证；为克服在体皮肤角质层对光透明剂的屏障作用，选用噻酮\PEG400混合溶液作为皮肤促渗剂，利用激光散斑衬比成像系统拍摄皮下血管结构和血流分布，证明了果糖\噻酮\PEG400混合溶液（3M的果糖溶液55％，噻酮5％，PEG40040％）的高效在体皮肤光透明效果，并且滴加生理盐水可使皮肤迅速恢复至初态。
　　（3）利用分子动力学模拟比较研究蔗糖、麦芽糖的光透明效果，发现蔗糖在两种分子中的光透明效果较好；利用结合单积分球的分光光度计测量系统测量离体皮肤样品的反射和透射，计算所得样品的约化散射系数显示的实验结果验证了理论预测的正确性；为考察蔗糖的在体光透明效果，将其与果糖溶液的光透明效果进行比较，结果证明蔗糖溶液具有高效的在体皮肤光透明效果，并且滴加生理盐水后，皮肤快速恢复至初态。
　　本研究使用分子动力学模拟的方法筛选出了高效皮肤光透明剂果糖和蔗糖，为皮肤光透明剂的筛选提供了新思路，这对光诊断与光治疗的临床应用至关重要，因而具有重要研究价值和临床应用前景。

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1 绪论

1.1 皮肤的高散射特性

1.2 皮肤光透明剂选型研究现状

1.3 问题的提出

1.4 本文的主要内容

2 分子动力学模拟研究醇类分子与胶原相互作用

2.1 分子动力学模拟设计与实现

2.2 光透明效果的实验验证

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 单糖类皮肤光透明剂筛选的理论与实验研究

3.1 基于试剂理化性质的初步筛选

3.2 分子动力学模拟实现高效皮肤光透明剂的选型

3.3 光透明效果的实验验证

3.4 促渗剂提高光透明剂向在体皮肤的渗透

3.5 讨论

3.6 小结

4 双糖与单糖皮肤光透明效果的比较研究

4.1 基于试剂理化性质的初步筛选

4.2 分子动力学模拟实现高效皮肤光透明剂的选型

4.3 光透明效果的实验验证

4.4 果糖与蔗糖诱导在体皮肤光透明效果的比较研究

4.5 讨论

4.6 小结

5 总结与展望

5.1 本文主要内容及结论

5.2 本文的主要创新

5.3 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文