铆接于固体表面的两性聚电解质链构象的分子动力学模拟

用分子动力学模拟研究了铆接于带电固体壁面上的两性无规共聚电解质链的构型及其随溶剂的介电常数、系统温度和带电壁面电场的变化。结果表明,聚离子链的构型取决于外电场对链节的作用、链内各链节间的静电作用和链节的热运动(温度)三者的综合作用结果。电场强度较低时,铆接聚离子链与非铆接聚离子链的构型变化类似。电场强度较高时,两性聚离子链构型更为舒展。溶剂介电常数减小,链节间静电作用增强,净电荷比较小的中性或非中性两性聚电解质链倾向于收缩,净电荷比较多的链则膨胀。温度的升高一般总是抵消电场和分子内静电作用的影响,当它占主导地位时将使聚离子链膨胀。     

接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA的合成及溶液性质

合成了以壳聚糖(CS)为主链、 聚(L-谷氨酸)(PLGA)为侧链的接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA(CGA), 表征了其结构与组成, 探讨了pH值、 离子强度和离子种类等对CGA水溶液性质的影响. 研究发现, 随着溶液离子强度的增大, CGA的等电点(IEP)移向高pH值; 离子水化半径越大, 对CGA分子中相反电荷的屏蔽作用越弱, 对IEP的影响越小; CGA中氨基和羧基相对含量越接近, 对溶液离子强度的变化越敏感. 此外, CGA具有显著的pH响应性, 在酸性及碱性溶液中分别形成结构相反的聚集体. 在CS主链氨基含量相近的条件下, 聚集体的稳定性随PLGA链长的增加而提高. 酸性溶液中聚集体粒径取决于CS主链的电荷数; 碱性溶液中PLGA侧链越长则平均粒径越大.     

电解质溶液自扩散系数的布朗动力学模拟

采用布朗动力学方法对电解质溶液进行了模拟,在传统布朗动力学的基础上综合考虑了流体力学的影响,并且引入SmartMonteCarlo方法的接受概率,避免了离子不现实的移动和位型重叠,这样不仅可以将模拟过程中的时间步长大幅度提高,而且还可使溶质在相空间的演化过程更接近实际.模拟过程以电解质溶液的原始模型为基础,将溶剂看作连续介质,溶质分子之间的相互作用采用软核加静电的势能函数模型,长程静电力采用Ewald加和的处理方法.模拟得到KCl和NaCl溶液的径向分布函数g+-(r),g++(r)和g--(r),并与文献中HNC计算以及模拟的结果进行比较,使用推广的Green-Kubo公式模拟计算溶液中各种离子的自扩散性质,计算结果与实验数据吻合良好.     

溶剂性质对星形聚电解质构象的影响

采用分子动力学方法模拟仿真溶剂对星形聚电解质构象的影响.选择的溶剂是从良溶剂到不良溶剂.研究了溶剂性质对单体的密度曲线、均方末端距、均方旋转半径、均方位移和系统渗透压的影响,结果表明星形聚电解质的构象随着溶剂参数β的增加而逐渐收缩,另外随着溶剂参数β的不断变大,系统中反离子的扩散能力不断下降,反离子凝聚能力增强,系统的...     

电解质水溶液传递性质的布朗动力学模拟研究

在传统布朗动力学的基础上, 考虑流体力学的影响, 并且引入Smart Monte Carlo方法的接受概率, 对电解质溶液进行布朗动力学模拟, 得到不同浓度和温度下KCl溶液中离子间的径向分布函数, 并且与超网链积分方程理论计算结果进行了比较, 同时, 模拟了KCl和NaCl溶液的摩尔电导率. 模拟过程基于电解质溶液的原始模型, 溶剂被看作连续介质, 溶质分子之间的相互作用采用软核加静电的势能函数模型, 长程静电力的处理采用Ewald加和方法. 结果显示, 流体力学的作用对于电解质溶液的结构性质没有明显的影响, 但是对于传递性质的影响显著; 考虑流体力学作用的布朗动力学模拟结果与实验数据吻合良好.     

聚两性电解质及其水凝胶的研究进展

对近十年国内外在聚两性电解质及其水凝胶的合成、性质及在工业、生物医药方面的应用作了较全面的综述。     

具有反聚电解质溶液行为的两性聚合物

大分子链上同时含有正负电荷基团且其数目相等的两性聚合物，具有独特的反聚电解质溶液行为和广阔的应用前景。本文就其合成、溶液特性及应用进行了概述。     

两性聚电解质溶液的分子热力学模型和分子动力学模拟

从带电硬球混合物出发采用化学缔合理论建立了聚电解质和两性聚电解质溶液的分子热力学模型.用考虑溶剂的粘滞力和热浴随机力作用的分子动力学(MD)方法模拟了聚电解质和两性聚电解质溶液的渗透系数.对模型预测结果和MD模拟结果进行了比较,表明基于化学缔合理论的分子热力学模型可以用于聚电解质溶液和两性聚电解质溶液热力学性质的预测,对于均聚电解质溶液效果令人满意,对由直径不同的离子构成的聚电解质溶液,模型的预测效果变差,有待进一步改进.该模型对两性聚电解质溶液渗透系数的预测效果比对聚电解质溶液的预测效果更好.     

离子键交联的聚两性电解质凝胶在不同pH和不同电解质溶液中溶胀行为研究

以丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAM)形成的离子复合物与丙烯酰胺(AAm)共聚,合成了一种新型的离子键交联的聚两性电解质凝胶(PADA).由于分子之间的氢键作用,PADA凝胶并不是在A/C(负正离子单体摩尔比)为1,而是在A/C为1.55处有最大消溶胀.与共价键交联的聚两性电解质凝胶相比,PADA凝胶的溶胀行为具有更强的pH敏感性.PADA凝胶在不同pH缓冲溶液中的溶胀行为表明,在pH 3~4之间消溶胀程度最大.在偏离该pH区域时凝胶均发生溶胀.但凝胶的溶胀程度在pH<3的酸性溶液中随A/C的增加而降低;而在pH>4的偏碱性溶液中随其增加而增加.在不同价数的离子溶液中,离子浓度对于PADA凝胶的平衡溶胀有着不同的影响.对于一价的NaCl溶液,PADA凝胶有典型的反聚电解质效应.但对于高价的CaCl2和柠檬酸三钠溶液,只在较低的浓度下,才表现出反聚电解质效应.而在较高盐浓度时,随盐浓度的增加其溶胀比反而降低.这可能与高价离子形成的离子键交联有关.与pH对PADA凝胶溶胀程度的影响相似,在CaCl2溶液中,PADA凝胶的溶胀程度随A/C的增加而降低;而在柠檬酸三钠溶液中则刚好相反.这种独特的溶胀行为似乎与高价离子电荷的正负性有关.     

两性聚电解质PDMA_m-b-PAA_n与表面活性剂(12-6-12)的相互作用

采用Zeta电位、荧光探针、表面张力和黏度等方法研究了碱性条件下不同嵌段比的两性聚电解质聚(N,N-二甲胺基甲基丙烯酸乙酯-b-丙烯酸)(PDMAm-b-PAAn)与阳离子偶联表面活性剂(C12 H25(CH3)2N(CH2)6N(CH3)2C12H25·2Br-)(简称12-6-12)的相互作用.结果表明:由于静电相互作用,两嵌段聚电解质PDMAm-b-PAAn和12-6-12之间可形成类胶束或复合物,PDMA链段的弱亲水性对复合物起到稳定的作用.对同一类型的两嵌段聚电解质,改变两链段的相对长度之比,既不会使其在溶液中的构象发生改变,也不会使其与表面活性剂的相互作用模式发生改变.     

单嘧磺隆晶体-活性构象转换的分子动力学模拟

应用分子动力学模拟方法对单嘧磺隆在水、正辛醇和正辛烷3种不同溶剂中的构象行为、单嘧磺隆与3种溶剂之间的相互作用能及氢键相互作用进行了计算研究. 计算结果表明, 在3种不同的溶剂中, 单嘧磺隆的优势构象不同; 其构象转换过程, 特别是转换成活性构象的过程主要发生在水溶液中; 与溶剂分子间的相互作用是分子构象行为的决定因素; 单嘧磺隆的脲桥部分可以和含氢键接受体的溶剂形成氢键, 分子间与分子内氢键的竞争可能是从晶体构象转换成活性构象的主要驱动力.     

全伸展DNA链折叠过程中三种非线性作用的布朗动力学模拟

脱氧核糖核酸(DNA)单分子链从完全拉伸状态折叠到平衡状态的动力学过程是溶液中DNA单分子力学的重要特征之一.通过构建全参数化的珠子-弹簧分子链模型,并运用一种高效平衡的半隐式预测——校验积分算法,系统研究了体积排斥作用、有限伸长弹性作用和涨落流体动力学作用等三种非线性作用对稀溶液中DNA分子链折叠过程相对回旋半径和驰豫时间的影响程度和变化趋势.模拟结果发现:体积排斥作用不影响分子链的折叠驰豫时间,但能显著减小平衡时的相对回旋半径;流体动力学作用不影响分子链的相对回旋半径,但明显缩短折叠过程的驰豫时间;有限伸长弹性作用能明显减小短链的相对回旋半径,能显著延长长链的折叠驰豫时间.模拟数据进一步表明:完全伸展的DNA分子链在折叠过程中的相对回旋半径随时间平滑变化,且折叠驰豫时间随长度的标度指数对上述三种非线性作用都具有两种不同的长度依赖性.     

结合分子模拟探讨共聚酯PBSH在不同溶剂中的PC脂肪酶催化降解

采用固定化洋葱假单胞菌(PC)脂肪酶为催化剂,研究了在氯仿和四氢呋喃(THF)中不同摩尔比的聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸己二醇酯)(PBSH)的酶促降解规律及其差异性.通过PBSH降解前后的相对分子质量变化、降解产物的MALDI-TOF-MS分析研究了共聚酯降解规律,并以分子动力学(MD)及分子对接模拟分别研究了PC酶的溶剂效应及酶与底物的结合机制.研究结果表明,PC酶在2种溶剂中均可催化PBSH降解,但在氯仿中酶的活性较大,PBSH降解率大.分子动力学模拟数据表明,在THF中,PC酶整体氨基酸残基的涨落比氯仿中大,且THF会进入酶活性口袋中与催化残基Ser87结合,破坏了催化残基Ser87和His286之间的相互作用.分子对接结果分析发现,含丁二酸己二醇酯(HS)单元底物与PC酶活性位点的对接比含丁二酸丁二醇酯(BS)单元的更为稳定.     

单分子链穿插进入双链凝聚线团的分子动力学方法模拟

用分子动力学(MD)方法模拟了聚乙烯(含300个CH₂单元)单链凝聚线团与一个双链处于平衡态的凝聚线团相互穿插的融合过程,考察分析了体系结构演变的能量信息及第三个链的引入对原来两链穿插状态的影响.研究发现,在两部分线团凝聚成一体后,各分子链一方面在表面势能各向异性的作用下试图挤入体系内部,另一方面在构象熵的驱动下又尽可能地占据体系的空间,线团的穿插是在两者共同作用下逐步完成的.第三个链的融入使得原来两个链的质心距离有所增加,链段的邻接程度减弱.     

Molecular Dynamics Simulation Studies on the Cooling Process of Polyvinyl Chloride

IntroductionRecently,molecular dynamics(MD)simulationhas been used extensively in the study of polymer sys-tems[1—11].The increased interest in computer simula-tion is assisted by the fast evolution of computer tech-nology,which makes molecular simulatio…     

Exhaustive Enumeration of the Effects of Point Charge Mutations on the Electrostatically Driven Association of Hemoglobin Subunits, Using Weighted-Ensemble Brownian Dynamics Simulations

Electrostatic interactions between charged and otherwise polar residues in proteins, and between those residues and polar molecules nearby, are believed important in recognition of ligands, and have been investigated extensively through computer simulation. Electrostatic steering in protein dimerization was examined here by mutating each exposed surface residue of the homodimeric hemoglobin from the ark clam Scapharca inaequivalvis to the other two charge states: positive, neutral or negative. Changes in association rate coefficients observed for dimerization varied within a narrow range, from an increase of 58% for the D5N mutation to a decrease of 38% for the V91K mutation. The magnitudes of these changes were dispersed relatively uniformly within this range and mutations giving increases were similar in number to those giving decreases. Substantially more mutations inhibiting than promoting rapid association resided on the rear face of the protein as bound to its partner subunit than in other regions, indicating that the pattern of charges on the rear face strongly affects the search for the correct binding orientation. Several residues also accelerated or inhibited association for both alternative charge states, while others promoted for one and inhibited for the other, suggesting that some residue charges are optimized while others are not.     

间位聚苯及其衍生物的构象与电子结构的理论研究

用分子力学方法(MM)对间位聚苯(PMP)及其衍生物的势能随扭曲角(f)变化规律进行了研究.结果表明，势能曲线上出现四个能量最小值，分别对应于扭曲角f ≈－135°,－45°,45°,135°.进一步对以上构建的全部PMP及其衍生物用分子力场Drieding 2.11进行了分子力学能量优化.最终得到主要的四种构象，其中螺旋构象的能量最低，而且以螺旋构象为优势分布构象.在真实条件下，PMP及其衍生物长链可能采取以上四种构象的混合片段组成.用量子化学方法(GGA-DFT)研究了PMP及其衍生物的电子结构能隙随相邻苯环之间的扭曲角的变化趋势.用量子化学半经验方法(AM1)对四种构象分别进行几何优化，优化结果与分子力学优化结果基本一致，并运用混合密度泛函方法(DFT/B3LYP/6-31G)进一步对AM1优化的构象结构进行更精确的电子结构能隙计算.最终得出影响间位聚苯及其衍生物电子结构能隙的主要因素为连接苯环间扭曲角的大小.