Molecular simulation of water behaviors on crystal faces of hydroxyapatite

The water behavior on (001) and (100) crystal faces of hydroxyapatite (HAP) were studied using molecular dynamics (MD) simulations. The study showed that the water molecules between the HAP faces were under conditions of strong electrical field and high pressure, and hence formed 2–3 well-organized water layers on the crystal surfaces. These structured water layers had ice-like features. Compared with the crystallographic [100] direction of HAP, the polarity along the [001] direction was stronger, which resulted in more structured water layers on the surface. The interaction of water molecules with the calcium and phosphate sites at the HAP-water interface was also studied. The results indicated the multiple pathways of water adsorption onto the HAP surfaces. This study revealed the formation and the detailed structure of water layers on HAP surfaces and suggested that the interfacial water played an important role in stabilizing the HAP particles in aqueous solutions. Translated from Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2006, 22(8): 1392–1400 (in Chinese)     

分子动力学研究V82A和L90M变异对HIV PR-IDV复合物的影响

为了说明V82A和L90M变异对蛋白酶(PR)和茚地那韦(IDV)复合物的影响,进行了5.5ns的MD模拟.用MM-PBSA方法计算了体系的结合自由能,计算和实验结果一致.分解自由能为不同能量项说明,这两个变异引起熵的贡献变化大于焓的贡献变化.分解自由能到每个残基说明Wild,V82A和L90M具有相似的结合模式,结合能的贡献主要来源于A28/A28',I50/I50'和I84/I84'这六个残基组,详细分析了Wild和IDV的结合模式,对比分析了V82A和L90M变异引起结合模式的细小变化.V82A变异引起结合模式的变化是由于变异后位阻减小导致的.L90M变异引起D25和L90间的作用增强并引起结合模式的细小变化.研究结果有助于更好地理解变异对抑制剂和HIV-1PR结合模式的影响,并可以用来帮助设计更高效的PR抑制剂.     

苄嘧磺隆印迹聚合物的波谱分析及吸附性能研究

以苄嘧磺隆为模板分子, α-甲基丙烯酸为功能单体, 三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂, 二氯甲烷为致孔剂, 在20 ℃温度下, 采用紫外引发沉淀聚合方法制备了苄嘧磺隆分子印迹聚合物. 紫外光谱和核磁共振氢谱实验提示了聚合前模板分子与功能单体之间的相互作用主要是分子间氢键, 分子间氢键相互作用能和双氢键的键距由Hyperchem 7.0和Gaussian 03W软件分别计算为: －28.6163 kJ/mol和0.179～0.181 nm. 制备的印迹聚合物在高效液相色谱和吸附动力学实验中都表现出对模板分子有较强的吸附作用.     

Dielectric study on membrane adsorption and release: Relaxation mechanism and diffusion dynamics

Dielectric monitoring of the adsorption or release process of salicylic acid (SA) by chitosan membrane shows that the dielectric spectra of the chitosan membrane/ SA solution systems change regularly in the adsorption or release process. By analyzing the regularity, a new mechanism for the relaxations is proposed. The concentration polarization layer (CPL) caused by SA adsorption or release is confirmed to be essential for the dielectric relaxations. The changes of the spectra with time are explained by account of the relationship between CPL properties and dielectric strength. Based on this relaxation mechanism, a theoretical method can be established to calculate dynamical parameters of inner structure of the adsorption or release systems from their dielectric spectra. Therefore, dielectric spec- troscopy is demonstrated to be a promising method for estimating interfacial distribution of ionic sub- stances and their binding to membrane in a non-invasive way.     

非等活性加核自缩合乙烯基聚合体系回转半径的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo模拟方法研究了加核自缩合乙烯基聚合反应体系中超支化高分子的二次回转半径随双键转化率的变化情况. 在模拟中, 重点考察了两类活性基团的反应活性差异、 引发核的配比及基团数等因素对超支化高分子均方回转半径的影响. 结果表明, 上述因素对于超支化高分子的尺度有着显著影响, 从而可为调控体系中高分子的空间尺度提供有效途径.     

软粒子力学性能的模拟研究

运用弹性膜理论结合三角网格动力学模型模拟研究了平行板压缩软粒子的过程, 仔细考察了压缩过程中软粒子的形状变化、应力响应、力学松弛和粘弹行为. 模拟结果与已有的实验基本一致.     

葡萄糖水溶液氢键结构和动力分析

利用分子动力学模拟方法研究了不同浓度下葡萄糖水溶液的氢键结构和氢键生存周期. 分析了参与i个氢键(分子内、分子间、所有类型)的葡萄糖分子和水分子的百分比分布. 研究发现存在一个特征数N, 参与N个氢键的分子的比例最高, 当iN时, 参与i个氢键的分子的比例随着浓度的增加而减小. 还分析了不同类型氢键(葡萄糖分子内、葡萄糖分子间、水分子间、葡萄糖分子与水分子间、所有类型)的连续和截断自相关函数, 并计算了对应的氢键生存周期.     

溶剂尺寸对ABA两亲性三嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装行为影响的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了溶剂尺寸对ABA两亲性三嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装行为的影响。模拟结果表明,溶剂尺寸是决定共聚物聚集形态的重要因素之一。随着溶剂尺寸的增大,嵌段共聚物自组装所形成的胶束可以发生从球状到棒状再到囊泡状的转变。通过对各组分的相互作用对数随溶剂尺寸变化曲线的分析发现,增大溶剂尺寸会使溶剂的溶解性变差,由此引发体系中的一系列形态转变。此外,通过对体系自组装形貌结构相图的分析发现,增大溶剂尺寸或增加疏水作用同减小亲水作用对于自组装形态的改变具有同等效果。     

离子液体的分子模拟与量化计算

分子模拟方法是研究离子液体结构与性质关系非常有效的方法,可以从分子间相互作用出发研究离子液体的微观结构、热力学和动力学性质;量子化学计算则在分子、电子水平上对离子液体的结构、性能及催化机理进行理论研究。本文综述了分子模拟方法应用于离子液体体系的研究进展,重点介绍了利用分子动力学模拟和量子化学计算方法对不同离子液体进行研究,获得离子液体的结构性质、光谱性质(红外光谱、拉曼光谱)及离子液体催化反应机理等,为探讨离子液体结构-性质的关系、离子对的作用方式、催化反应活性中心、反应途径、反应活化能、振动模式和频率以及设计功能性离子液体提供理论导向。     

环形嵌段共聚物的胶束化行为模拟

利用Monte Carlo模拟, 对比了相同组成下环形二嵌段共聚物AB和线形三嵌段共聚物ABA在选择性溶剂中的胶束化行为. 结果发现, 相同链组成的环形和线形嵌段共聚物的临界胶束浓度(cmc)的差别与A嵌段的比例(f_A)及B嵌段间的吸引强度(ε)密切相关. 在f_A较小、 ε较大的情况下, 相应环形嵌段共聚物的cmc值更小; 而在f_A较大、 ε较小的情况下, 线形嵌段共聚物的cmc值更小. 为了进一步理解胶束化行为同f_A及ε的关系, 计算了胶束化过程中熵和势能部分对自由能的贡献. 结果表明, 在所研究的f_A和ε范围内, 环形嵌段共聚物形成胶束时的熵损失更小, 因而从熵贡献角度来看, 环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而从势能贡献角度来看, 当f_A较小、 ε较大时, 环形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而当f_A较大、 ε较小时, 线形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时线形嵌段共聚物更易发生胶束化. 由此可见, 对体系的胶束化自由能进行系统分析, 有助于更好地理解环形和线形嵌段共聚物的胶束化行为.