通过CeBTC改性的CNT纳米载体进行pH响应性SLS递送的计算机模拟（In Silico）和体外实验（In Vitro）分析：从分子动力学模拟到实验评估

《Langmuir》：In Silico and In Vitro Analysis of pH-Responsive SLS Delivery via CeBTC-Modified CNT Nanocarriers: Molecular Dynamic Simulation to Experimental Assessment

pH响应药物递送系统研究通过多尺度建模（QM/MD）与实验验证，发现高度功能化碳纳米管（DFCNT）具有最优性能：DFT显示SLS和CeO?低HOMO-LUMO能隙（0.206/0.231 eV），MD模拟证实DFCNT高稳定性（RMSD=3.51 ?，SASA=9367.73 ?2），药物（SLS）在pH 5.0时高效释放（实验值87.5% vs 模拟95%）。对比显示其他载体性能更差，验证其pH敏感性。该成果为酸性环境靶向治疗提供新载体。

　　

本研究结合了基于计算机的多尺度建模（包括量子力学（QM）和分子动力学（MD）模拟）与体外实验验证，全面评估了经过CeBTC功能化的碳纳米管（CNT）纳米载体在酸性条件下对木质素磺酸钠（SLS）的pH响应性药物释放行为。在原始碳纳米管（PCNT）、中等程度功能化的碳纳米管（MFCNT）和高度功能化的碳纳米管（DFCNT）中，20S-5CeBTC-DFCNT体系被证明是最有效的载体。密度泛函理论（DFT）分析显示其HOMO-LUMO能隙较小（SLS：0.206 eV；CeO₂：0.231 eV），这有利于电子反应性和相互作用性的提升。分子动力学模拟结果表明，DFCNT具有优异的构象稳定性：均方根位移（RMSD）为3.51 ± 0.33 ?，R_g值为16.28 ± 0.14 ?，均方根傅里叶变换（RMSF）为1.17 ± 0.85 ?，且溶剂接触面积最大（SASA = 9367.73 ± 182.07 ?²，PSA = 4147.67 ± 145.04 ?²）。药物装载过程中的相互作用能量达到5668.23 ± 54 kcal/mol，其中库仑相互作用贡献了3851.53 ± 53.36 kcal/mol。当pH值降至5.0时，药物（SLS）的释放能量为23616.87 ± 125 kcal/mol，SLS与载体之间的质心距离增加到43.22 ± 6.32 ?，表明药物释放效率较高。体外实验以及扫描电子显微镜（FE-SEM）、高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测结果显示，在酸性条件下100小时内药物装载率为88%，释放率为87.5%，与模拟结果（装载率100%，释放率95%）高度吻合。相比之下，其他纳米载体（MFCNT和PCNT）的表现较差：RMSD较大（>25 ?），溶剂接触面积较小（<2200 ?²），相互作用能量较弱（<4300 kcal/mol，R_{g = 0.98193），进一步证实了其pH敏感特性。这些研究结果表明，DFCNT是一种稳定、可调且高效的纳米载体，适用于酸性病理环境中的靶向药物输送，具有开发未来氧化还原响应性和联合治疗疗法的潜力。}