水蒸气诱导两性离子聚合物刷的构象转变

我们把Flory Huggins模型(association models)推广应用到暴露于水蒸气中的两性离子聚合物刷体系,考虑两性离子聚合物-水氢键(P-W氢键)与两性离子聚合物链间两亲离子单体-单体键合(zwitterions complex)、形成氢键与两性离子聚合物链构象的耦合特性,研究水蒸气诱导的两性离子聚合物刷构象转变的机理和相行为.研究发现,随着水蒸气浓度的增加,P-W氢键效应会使得两性离子聚合物刷溶胀;两亲离子单体-单体键合效应会导致水分子将会被排出刷外,并会导致两性离子聚合物刷塌缩.通过分析两性离子聚合物刷的相图发现,P-W氢键效应在决定两性离子聚合物刷的相行为中起到主导作用,在水蒸气增加过程中两性离子聚合物刷将会单调溶胀.基于本文的分析,可以预言,由于P-W氢键效应,两性离子聚合物刷可以吸附水蒸气,当两性离子聚合物链接枝密度足够高时,两性离子聚合物刷内的水分子将会被排出,并会形成两亲离子单体-单体键合连接的凝胶状结构.     

离子液体中聚氧化乙烯(PEO)相变过程中的氢键效应

我们把Flory-Huggins模型推广应用到聚合物/离子液体体系,研究聚氧化乙烯(PEO)在离子液体[EMIM][BF_4]中相变过程中的氢键效应,理论模型考虑了三种类型氢键(Ⅰ型:PEO-[EMIM]~+氢键,Ⅱ型:PEO-[BF_4]~-氢键和Ⅲ型:[EMIM]~+-[BF_4]~-氢键)的形成,分析了三种类型的氢键分数随温度、 PEO体积分数的变化.研究发现,三种类型的氢键分数随温度的升高而减少.在较小PEO体积分数条件下,增加PEO体积分数,Ⅰ型、Ⅱ型氢键分数轻微地减小;在较大PEO体积分数条件下,增加PEO体积分数,Ⅰ型、Ⅱ型氢键分数急剧减少.Ⅲ型氢键分数随着PEO体积分数的增加而急剧降低.由于三种氢键效应,第二维里系数A_2随温度的增加而减小.通过计算分析不同分子量的PEO在[EMIM][BF_4]中的相图发现,在PEO体积分数较低的条件下,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型氢键是PEO相变的主要驱动力;在PEO体积分数较高的条件下,Ⅰ型和Ⅱ型氢键在PEO相变过程中起到主导作用.     

中性/聚电解质高分子混合刷对蛋白质的吸附/解吸附

本文应用分子理论,研究中性(A)/聚电解质(B)高分子混合刷对蛋白质的吸附/解吸附特性.理论模型考虑蛋白质与中性高分子A的排斥、以及与聚电解质高分子B的静电吸引.研究发现,在pH=4～6、中性高分子A处于弱水合状态时,混合刷中A高分子链塌缩,B聚电解质链溶胀.由于蛋白质和B聚电解质链间的静电吸引,导致高分子混合刷对蛋白质的吸附.当A高分子水合性增强时,A高分子链溶胀,B聚电解质链塌缩.由于蛋白质与A高分子链间的排斥作用增强,与B聚电解质链间的静电吸引减弱,混合刷对蛋白质解吸附.     

GYS2 与 p53 抑制 HBV 相关的肝癌进展

本文基于 Hill 动力学与 Michaelis-Menten 方程,建立理论模型研究糖原合酶2 (GYS2) 与 p53 蛋白抑制乙肝病毒(HBV)相关的肝癌进展。理论模型考虑乙肝病毒x蛋白 (HBx)、组蛋白脱乙酰基酶1 (HDAC1)与乙酰化的p53(p53AC) 结合形成复合体,抑制GYS2 表达,以及GYS2通过调控增强稳态 p53(Sp53) 表达,进而抑制肝癌(HCC)的发生发展。研究发现,GYS2 灵敏地调控 Sp53 表达上调,从而使得未乙酰化的Sp53(FSp53) 表达提升,抑制 HCC 的发生发展。部分 Sp53 经过 p300 蛋白乙酰化后与 HBx、 HDAC1 结合形成复合体,通过负反馈抑制 GYS2表达。通过考察不同浓度 HBx 条件下 GYS2 与 FSp53 的动力学特性,我们发现,较高浓度的 HBx 减弱了 GYS2 表达,进而弱化了下游 FSp53 的表达水平。另外,p300 与部分 Sp53 结合,也在一程度上调低了 FSp53 的表达水平,减弱了 FSp53 对 HCC 的抑制程度,从而促进了HCC 发生发展。理论结果符合实验,并进一步揭示 GYS2 与 p53调控的 HCC 的抑癌机理,可为设计阻断乙型肝炎向 HCC 转变通路的治疗方案提供理论依据。     

HBx 诱发肝脏糖原代谢的昼夜节律性异常

在本文中,基于Hill 动力学与 Michaelis-Menten 方程,建立理论模型研究乙肝病毒x蛋白(HBx)诱发肝脏糖原代谢的昼夜节律性改变。理论模型考虑：HBx、组蛋白脱乙酰基酶1 (HDAC1) 与乙酰化的p53(p53AC) 结合形成复合体,并抑制 GYS2 表达;CLOCK 基因通过调控昼夜节律mRNA(Circadian mRNA)和频率蛋白(FRQ)的表达合成,调节 GYS2 磷酸化/去磷酸化的昼夜节律性。研究发现,在较低 HBx 浓度条件下,磷酸化的 GYS2 (pGYS2) 和去磷酸化的 GYS2 (dGYS2) 随时间演化,呈现了周期性的振荡特性。GYS2 通过磷酸化作用抑制其活性,通过去磷酸化,GYS2 被激活,这种磷酸化/去磷酸化转变保持了肝脏糖原代谢的昼夜节律性。在较高 HBx 浓度条件下,dGYS2 随时间演变的周期振荡节律性被改变,并且振荡幅度降低。由此表明,较高浓度的 HBx 则会在很大程度上改变 GYS2 去磷酸化的活性,GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性会被 HBx 破坏。另外,HBx 与 HDAC1、p53AC 形成复合体协同抑制 GYS2,也会在很大程度上改变 GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性。糖原代谢昼夜节律性的改变,导致肝脏内糖原代谢紊乱,进而促使肝癌(HCC)的发生发展。理论结果符合实验,并进一步揭示了 HBx 诱发肝脏糖原代谢紊乱,进而导致 HCC 的发生发展的一种致癌机理,可为设计阻断 HBV 向 HCC 转变通路的治疗方案提供理论依据。     

水蒸气诱导聚电解质刷的构象转变

我们把Flory-Huggins模型(association models)推广应用到暴露于水蒸气中的聚电解质刷体系,考虑聚电解质-水氢键(P-W氢键)与水-水氢键(W-W氢键)、形成氢键与聚电解质链构象的耦合特性,研究水蒸气诱导的聚电解质刷构象转变的机理.研究发现,当P-W氢键效应起主导作用时,随着水蒸气浓度的增加,聚电解质刷会单调溶胀;P-W和W-W两种氢键效应,则会导致随着水蒸气浓度的增加,聚电解质刷的构象首先塌缩,然后开始溶胀的反常转变行为.基于本文的分析,可以预言,由于P-W氢键效应,聚电解质刷可以吸附水蒸气,吸附能力随聚电解质链长的增加而增强;当聚电解质链接枝密度足够高时,由于P-W和W-W两种氢键效应,增加体系中的水蒸气,会在聚电解质刷体系中形成由P-W氢键和W-W氢键交错链接的三维网络状凝胶结构.     

Role of hydrogen bonding in solubility of poly(N-isopropylacrylamide) brushes in sodium halide solutions

By employing molecular theory, we systematically investigate the shift of solubility of poly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAM) brushes in sodium halide solutions. After considering PNIPAM–water hydrogen bonds, water–anion hydrogen bonds, and PNIPAM–anion bonds and their explicit coupling to the PNIPAM conformations, we find that increasing temperature lowers the solubility of PNIPAM, and results in a collapse of the layer at high enough temperatures. The combination of the three types of bonds would yield a decrease in the solubility of PNIPAM following the Hofmeister series: Na ClNa BrNa I. PNIPAM–water hydrogen bonds are affected by water–anion hydrogen bonds and PNIPAM–anion bonds. The coupling of polymer conformations and the competition among the three types of bonds are essential for describing correctly a decrease in the solubility of PNIPAM brushes, which is determined by the free energy associated with the formation of the three types of bonds. Our results agree well with the experimental observations, and would be very important for understanding the shift of the lower critical solution temperature of PNIPAM brushes following the Hofmeister series.     

水蒸气诱导聚电解质刷的构象转变

我们把 Flory−Huggins 模型(association models)推广应用暴露于水蒸气中的聚电解质刷体系,考虑聚电解质-水氢键(P-W氢键)与水-水氢键(W-W氢键)、形成氢键与聚电解质链构象的耦合特性,研究水蒸气诱导的聚电解质刷构象转变的机理.研究发现,当 P-W 氢键效应起主导作用时,随着水蒸气浓度的增加,聚电解质刷会单调溶胀;P-W 和 W-W 两种氢键效应,则会导致随着水蒸气浓度的增加,聚电解质刷的构象首先塌缩,然后开始溶胀的反常转变行为。基于本文的分析,可以预言,由于 P-W 氢键效应,聚电解质刷可以吸附水蒸气,吸附能力随聚电解质链长的增加而增强;当聚电解质链接枝密度足够高时,由于 P-W 和 W-W 两种氢键效应,增加体系中的水蒸气,会在聚电解质刷体系中形成由 P-W 氢键和 W-W 氢键交错链接的三维网络状凝胶结构。     

水合作用与pH调控聚电解质刷的构象转变

我们基于Flory-Huggins理论,建立理论模型研究水合作用与pH调控聚电解质刷的构象转变.理论模型考虑聚电解质链与水分子间的作用(聚电解质链的水合作用)、体系中的静电作用.研究发现,随着水合作用的改变,聚电解质刷出现由溶胀到塌缩的构象转变.由此表明了水合作用可在很大程度调节聚电解质刷的相变.通过分析pH的调控效应我们还发现,在碱性环境中(pH=8),聚电解质链单体的解离度增大,静电排斥会使得聚电解质刷溶胀.由此表明,聚电解质刷内水合作用与静电效应的耦合,将会共同决定聚电解质刷的构象转变特性.理论结果深刻揭示了水合作用的改变,会使得聚电解质刷体系发生相变,pH可在很大程度上改变其相变特性.     

原子力显微镜研究DPPC磷脂多层膜结构与力学性能

应用原子力显微镜(AFM)首先研究了在蔗糖溶液中二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)磷脂双层膜的结构,分析了其力学性能;其次,研究了在纯水中、CaCl2溶液中的DPPC磷脂多层膜的结构特性和杨氏模量.实验结果表明,在CaCl2溶液中DPPC多层膜的水层厚度大于在纯水中厚度,在CaCl2溶液中多层膜的杨氏模量变小.