随着纳米技术和纳米科学的飞速发展,纳米材料特别是碳基纳米材料由于其优越的物理和化学性质而被广泛地应用于生物医学等领域并取得了良好的进展,例如,作为药物载带和基因传递的平台,作为细胞和组织标记及显像剂,用于肿瘤光热和光动力疗法。另一方面,纳米材料的生物安全性问题也同样引起了人们极大的研究兴趣。纳米材料进入生物系统中与重要生物分子（例如,蛋白质,核酸和生物膜）在分子甚至原子水平上的相互作用是它们获得生物功能的关键。由于所使用的制备方法以及环境和操作条件的影响,实验制备的纳米材料并不是完美的,而是不可避免地会产生各种缺陷（例如,局部缺陷或褶皱等）。尽管生物分子与纳米材料之间的相互作用已经通过实验和理论方法得到了大量的研究,但是缺陷在其中的作用却仍所知甚少。在论文中,本人利用分子动力学模拟方法,研究了带有局部缺陷的石墨烯与YAP65WW结构域,带有褶皱缺陷的石墨烯与dsDNA和HP35蛋白之间的相互作用。结果表明,YAP65WW结构域在理想石墨烯上能够很好地保存其天然结构,然而在带有局部缺陷的石墨烯上会发生严重的解折叠。这是由于YAP65WW结构域中带电的氨基酸与石墨烯的缺陷处具有很强的静电相互作用,使得蛋白质部分被锚定在缺陷处,而蛋白质其他部分却能在石墨烯无缺陷区域相对自由地运动,这种运动的差异致使整个蛋白质发生解折叠。对于带有褶皱的石墨烯与dsDNA的模拟,结果显示dsDNA结合到带有褶皱缺陷的石墨烯表面时会发生严重的去折叠,而结合到理想的石墨烯纳米片上则会保持其完整的结构。进一步的自由能分析表明,dsDNA末端碱基与石墨烯褶皱区域具有远强于其与石墨烯平整区域的结合能。dsDNA末端的一个碱基会被较强的锚定在褶皱区域,而dsDNA其余部分则能够在平整区域移动并对锚定碱基产生较强的“拉伸”力,从而导致头部碱基对之间氢键的断裂和局部解折叠。这种解折叠就像拉开拉链的拉头一样,会逐渐扩展到下一个碱基对。这种“拉链式”的解折叠方式使得更多的碱基暴露于褶皱区域,加速了 dsDNA的变形。在带有褶皱缺陷的石墨烯与HP35蛋白相互作用中,我们也发现了类似的解折叠现象。我们的这些发现厘清了形貌缺陷在石墨烯与生物分子相互作用中的重要性,并加深了石墨烯形貌结构对生物分子构象影响的认识。