[发明专利]用软件建立体内屏障晶体结构模型及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于制药工程及生物技术领域，具体涉及用软件建立体内屏障晶体结构模型及其应用。 

背景技术

脑是中枢神经系统的主要部分，它控制和协调行动、体内稳态（例如心跳、血压、体温等）以及精神活动（例如认知、情感、记忆和学习）。当脑发生疾病时（如脑中风、脑肿瘤等），会给身体造成严重的后果，故对脑疾病的治疗是医学领域的前沿攻关难题。 

血液与脑组织之间在存在着血脑屏障（blood-brain barrieer，BBB），能有效地限制有害物质进入脑组织，从而保护脑组织。它是由脑毛细血管内皮细胞、基膜和神经胶质膜构成。脑毛细血管内皮细胞之间以紧密连接封闭，内皮外有基板、周细胞及星形胶质细胞突起的脚板围绕。内皮细胞是构成血脑屏障的主要结构，营养物质和代谢产物可顺利通过，以维持神经系统内环境的相对稳定。星形胶质细胞有诱导内皮细胞形成屏障特性的作用。 

脑具有以下特殊的组织结构： 

①脑毛细血管缺少一般毛细血管所具有的孔，或者这些孔既少且小。内皮细胞彼此重叠覆盖， 

而且连接紧密，能有效地阻止大分子物质从内皮细胞连接处通过。 

②内皮细胞还被一层连续不断的基底膜包围着。 

③基底膜之外还有许多星形胶质细胞的血管周足（终足）把脑毛细血管约85％的表面包围起来，构成了脑组织的防护性屏障。 

在病理情况下，如血管性脑水肿时，内皮细胞间的紧密粘合处开放，由于内皮细胞肿胀重叠部分消失，很多大分子物质可随血浆滤液渗出毛细血管，这会破坏脑组织内环境的稳定，造成严重后果。 

故血脑屏障是药物进入脑组织所需要通过的屏障。治疗脑疾病的药物需 要透过血脑屏障，进入到病灶，达到一定的血药浓度才可以发挥疗效。 

另外，皮肤屏障、胃肠道、鼻、口腔粘膜屏障、神经突触前后膜、细胞膜（还包括线粒体膜、叶绿体膜、内质网膜、核膜等）等和血脑屏障有着相似的结构，都是上皮细胞紧密的贴在一起生长成致密层而形成不同的屏障。上皮细胞的屏障结构基础是脂质体双分子层，在此基础上表达不同的、特异性的蛋白质来执行功能。 

故各种身体屏障：如血脑屏障、皮肤屏障、胃肠道、鼻、口腔粘膜屏障、神经突触前后膜、细胞膜（还包括线粒体膜、叶绿体膜、内质网膜、核膜等）等最终是通过表达有不同蛋白质的脂质体双分子类晶体结构来体现并且直接执行屏障功能的，故可以用计算机软件模拟以上结构特征，进行药物的筛选和研究。 

另外，单纯的脂质双分子层可以模拟纳米脂质体，研究包囊其中的药物扩散释放行为。 

发明内容

本发明需要解决的问题是提供一种计算机软件模拟血脑屏障、皮肤屏障、胃肠道、鼻、口腔粘膜屏障、神经突触前后膜、细胞膜（还包括线粒体膜、叶绿体膜、内质网膜、核膜等）等晶体结构模型，并且可以用于计算和分析。解决了目前血脑屏障、皮肤屏障、胃肠道、鼻、口腔粘膜屏障、神经突触前后膜、细胞膜（还包括线粒体膜、叶绿体膜、内质网膜、核膜等）模型复杂繁琐，而且不容易重复等许多问题。 

本发明所述用软件建立体内屏障晶体结构模型是用计算机软件NAMD或DS或MS或GROMACS或AMBER或VMD或CHARMM等建立血脑屏障、皮肤屏障、胃肠道、鼻、口腔粘膜屏障、神经突触前后膜、细胞膜（包括线粒体膜、叶绿体膜、内质网膜、核膜等）等晶胞结构模型。 

(1).本发明所述用软件建立体内屏障晶体结构模型的制备方法： 

将大豆磷脂或卵磷脂或二棕榈酰磷脂酸（DPPA）或二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPP）或二棕榈酰磷脂酰乙醇胺（DPPE）或二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）或二棕榈酰磷脂酰甘油（DPPG）或二棕榈酰磷脂酰丝氨酸（DPPS）或双肉豆蔻磷脂酸（DMPA）或双肉豆蔻磷脂酰丝氨酸（DMPS）或双肉豆蔻磷脂酰乙醇胺（DMPE）或双肉豆蔻磷脂酰胆碱（DMPC）或双肉豆蔻磷脂酰甘油（DMPG）或二月桂酰磷脂酰 甘油（DLPG）或二月桂酰磷脂酰胆碱（DLPC）或二油酰磷脂酰甘油（DOPG）或二油酰磷脂酰胆碱（DOPC）或二硬脂酰磷脂酰胆碱（DSPC）或二硬脂酰磷脂酰甘油（DSPG）或胆固醇等，单独或按不同比例混合建立血脑屏障的双层脂质体晶胞结构中。 

将表达在血脑屏障上的ZO-1或ZO-2或ZO-3或occluding或claudin或junction adhesion molecular（JAM）或P-gp等蛋白加入到上述双层脂质体晶胞结构中，构成血脑屏障模型。