Estimation Method for Crossing Blood-Brain Barrier of Magnetically Driven Magnetite Nanocarriers Using Molecular Dynamics Simulation

Abstract

이 연구에서는 다양한 크기와 형태의 마그네타이트 나노캐리어가 모델링되어 자성 나노캐리어와 혈액-뇌 장벽 사이의 상호 작용을 분석하기 위한 굵은 입자 분자동역학 시뮬레이션에 활용되었다. 선형 마그네타이트 나노캐리어의 길이, 그리고 그것이 세포막과 이루는 각도가 세포막 통과에 미치는 영향이 분석되었다. 나노캐리어의 기하학적 형태, 나노캐리어와 세포막 분자 사이에 작용하는 힘, 세포막 분자 사이에 작용하는 힘을 고려함으로써, 나노캐리어가 세포막을 통과하는데 필요한 자기력의 크기를 추정하는 방법이 제시되었다.|In this study, magnetite nanocarriers of various sizes and shapes are modeled and utilized for coarse-grained molecular dynamics simulations to analyze the interaction between magnetic nanocarriers and the Blood-Brain Barrier. The effect of the length of the linear magnetite nanocarrier and the effect of the angle it makes with the cell membrane on the membrane crossing are analyzed. An estimation method of the magnitude of the magnetic force required for nanocarriers to cross the cell membrane is suggested by considering the geometric shapes of the nanocarriers, the force acting between the nanocarriers and the cell membrane molecules, and the force acting between the cell membrane molecules.