两性聚电解质刷离子特异性的分子动力学研究

发布时间：2017-07-16 12:13

  本文关键词：两性聚电解质刷离子特异性的分子动力学研究

  更多相关文章： 离子特异性效应 两性聚电解质 分子动力学模拟

【摘要】：两性聚电解质刷具有优异的蛋白阻抗性能,该特性能应用于海洋防污领域。通常该特性被认为是由于两性聚电解质刷特殊的静电和氢键作用形成的水化层所赋予的。另一方面,两性聚电解质又有其特殊的“反”聚电解质性质。例如,在低盐浓度下,两性聚电解质链由于链内/链间静电相互作用,两性聚电解质刷呈现坍缩构象,刷内的水化程度较低。相反,在高盐浓度下,两性聚电解质链内/链间的静电相互作用被盐离子屏蔽,两性聚电解质刷的水化程度增加而采取溶胀构象。考虑到两性聚电解质刷的水化程度与其所采取的构象相关,那么其蛋白阻抗性能也同样与其构象相关。我们已经知道两性聚电解质的构象受离子强度、pH值和温度影响。目前研究表明,离子种类同样会影响两性聚电解质刷的构象,也就是该体系中存在离子特异性。在本工作中,我们选取甜菜碱型两性聚电解质PSBMA作为研究对象,通过分子动力学模拟的方法,研究其在不同卤化钠盐溶液体系中,由于离子特异性效应导致的构象变化。研究结果表明,卤素离子的水化能力从强到弱的顺序为:F-Cl-Br-I-,而PSBMA上带正电荷的季铵根基团属于弱水化离子基团。水化能力越弱的卤素离子在季铵根基团周围的分布密度更高,卤素离子层半径越小,与季铵根基团相互作用的势能越低,形成的离子对越稳定,因此越能有效地破坏PSMBA链内/链间的静电相互作用,导致两性聚电解质刷的水化程度越高而采取更为溶胀的构象状态。由此水化能力较弱的卤素离子能更好的提升PSBMA两性聚电解质刷的蛋白阻抗性能,或者更有利于已经吸附在PSBMA两性聚电解质刷表面的蛋白质解吸附。
【关键词】：离子特异性效应 两性聚电解质 分子动力学模拟
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-29
• 1.1 海洋生物污损9-11
• 1.1.1 主要海洋污损生物10
• 1.1.2 海洋污损生物附着的影响因素10
• 1.1.3 海洋生物污损发生过程10-11
• 1.2 海洋防污技术发展历史11-14
• 1.2.1 基料不溶型海洋防污材料12
• 1.2.2 基料可溶型海洋防污材料12-13
• 1.2.3 自抛光型海洋防污材料13-14
• 1.3 国内外海洋防污材料研究现状14-19
• 1.3.1 传统自抛光海洋防污涂料14-15
• 1.3.2 低表面能的海洋防污材料15-16
• 1.3.3 仿生结构的海洋防污材料16-17
• 1.3.4 接枝抗菌基团的海洋防污材料17
• 1.3.5 可降解的海洋防污材料17-18
• 1.3.6 抗蛋白吸附的海洋防污材料18-19
• 1.4 离子特异性效应19-28
• 1.4.1 盐溶液体系中的离子特异性效应20-23
• 1.4.2 水化匹配模型23-26
• 1.4.3 色散力作用26-27
• 1.4.4 离子特异性效应的相关研究27-28
• 1.5 本论文的主要工作28-29
• 第二章 分子动力学模拟介绍29-39
• 2.1 系综30
• 2.2 边界条件30-32
• 2.3 分子力场32-34
• 2.3.1 AMBER力场33
• 2.3.2 CHARMM力场33
• 2.3.3 CVFF力场33-34
• 2.3.4 OPLS力场34
• 2.4 粒子位置和速度的初始化34-35
• 2.5 求解牛顿运动方程的算法35-38
• 2.5.1 Verlet算法35-36
• 2.5.2 Leap-Frog算法36
• 2.5.3 Velocity-Verlet算法36-37
• 2.5.4 Beeman算法37
• 2.5.5 Gear算法37-38
• 2.6 分子动力学模拟软件包38-39
• 第三章 两性聚电解质刷的离子特异性效应39-56
• 3.1 引言39
• 3.2 模型构建和模拟参数39-43
• 3.3 结果分析43-56
• 3.3.1 体系的势能变化43-44
• 3.3.2 溶剂可及表面积44-46
• 3.3.3 离子分布比例46-47
• 3.3.4 径向分布函数和均力势47-56
• 结论56-57
• 参考文献57-64
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果64-65
• 致谢65-66
• 附件66

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