检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：吕康上海交通大学

学位级别：硕士

随着石墨烯在生物医学技术上的发展,石墨烯的安全问题备受关注,其与细胞膜的相互作用已成为研究热点。虽然石墨烯片与细胞膜的基本行为已经得到广泛的研究,但石墨烯锥在细胞环境中的行为知之甚少。与超薄的二维合成材料相比,石墨烯锥凭... 详细信息

随着石墨烯在生物医学技术上的发展,石墨烯的安全问题备受关注,其与细胞膜的相互作用已成为研究热点。虽然石墨烯片与细胞膜的基本行为已经得到广泛的研究,但石墨烯锥在细胞环境中的行为知之甚少。与超薄的二维合成材料相比,石墨烯锥凭其特殊的拓扑结构,在生物医学方面具有巨大的潜在价值。本文采用粗粒化分子动力学(CGMD)方法,研究了石墨烯锥与细胞膜之间的相互作用。根据实验观察,我们构造了具有五个不同锥角的石墨烯锥的粗粒化模型。分子动力学的模拟结果表明,石墨烯锥可以从锥角或锥底边缘自发的进入到细胞膜中,这两种穿膜方式与石墨烯锥的锥角大小和尺寸有关。针对这两种不同的穿膜方式,我们建立了穿膜能垒的理论模型,分析了石墨烯锥穿膜行为的规律,研究了穿膜能垒与锥角大小和尺寸之间的关系。在锥角穿膜的模式下,石墨烯锥倾向于垂直进入到细胞膜中;在锥底穿膜的模式下,石墨烯锥以倾斜的方向进入到细胞膜中,以减少进入障碍。此外,随着石墨烯锥进入细胞膜,石墨烯锥和细胞膜的相互作用可以通过原子力显微镜(AFM)测量得到。因此,我们采用耗散粒子动力学(DPD)模拟来分析石墨烯锥深入细胞膜的过程中相互作用力和自由能的变化。研究结果表明,覆盖在探针上的石墨烯锥可以引起细胞膜的严重变形,从而促使磷脂分子吸附并扩散到石墨烯的表面。在石墨烯锥深入到细胞膜的过程中,我们研究并计算了尖端形状、大小和表面改性对其的影响。细胞膜的变形可以减少锥尖形状对细胞膜的影响。表面功能化的分析表明,石墨烯锥的水平条纹可以改变深入过程中的石墨烯锥的稳定位置,但石墨烯上的竖向条纹可能会破坏细胞膜。本文中的研究为石墨烯材料可控制细胞穿透性的分子设计提供了有用的指导。

关键词：石墨烯锥细胞膜耗散分子动力学

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两嵌段共聚物共混体系的相分离研究

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浙江大学学报（理学版） 2009年第6期36卷 662-665,669页

作者：罗进何林李温州大学物理系浙江温州325007 浙江大学物理系浙江杭州310027

用耗散粒子动力学方法(DPD)研究了由两种不同成分组成的两嵌段共聚物组成的混合体系在纳米尺度下的自组装行为.两种嵌段共聚物的聚合度相同,在稳定状态下,纯嵌段共聚物1呈层状有序结构,纯嵌段共聚物2呈无序或六角柱状结构.DPD研究表明,... 详细信息

用耗散粒子动力学方法(DPD)研究了由两种不同成分组成的两嵌段共聚物组成的混合体系在纳米尺度下的自组装行为.两种嵌段共聚物的聚合度相同,在稳定状态下,纯嵌段共聚物1呈层状有序结构,纯嵌段共聚物2呈无序或六角柱状结构.DPD研究表明,在两者混合体系中,随着嵌段共聚物2体积分数的增加,嵌段共聚物1只出现了层状的有序相,而嵌段共聚物2则呈现出从球状相到柱状相再到层状有序相的有趣变化,随着嵌段共聚物2对称性的增强,其形成的有序相所占的体积分数区域越小.同时,通过混合体系单体密度分布曲线和末端距分布情况,从理论上分析了混合体系的微相分离与单体分布的细节.

关键词：耗散分子动力学混合体系两嵌段共聚物微相分离

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胶体体系的固化及分离过程的计算机模拟

胶体体系的固化及分离过程的计算机模拟

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作者：李子奇中国科学院研究生院

学位级别：博士

胶体体系是自然界很重要的组成部分,广泛应用于工业生产和日常生活中。胶体体系在固化的过程中,会形成有序的晶体结构或无序的玻璃态结构。对胶体的结晶和玻璃化的认识对研究相变理论,纳米材料以及自组装有着重要的意义。事实上,在这一... 详细信息

胶体体系是自然界很重要的组成部分,广泛应用于工业生产和日常生活中。胶体体系在固化的过程中,会形成有序的晶体结构或无序的玻璃态结构。对胶体的结晶和玻璃化的认识对研究相变理论,纳米材料以及自组装有着重要的意义。事实上,在这一领域存在着许多悬而未决的问题。另一方面,胶体的分离也是胶体科学研究中不可或缺的步骤。特别是近年来微流器件技术的进步为流体动力学色谱分离方法带来了进一步发展的机会,这为胶体的分离提供了非常有效的实验手段。然而,由于实际应用过程的复杂性,理论方法还不足以深入探讨胶体粒子体系固化和分离的本质。作为一种可以直接反映物理过程的研究方法,计算机模拟成为一种有效的研究胶体粒子固化和分离的手段。\n 硬球模型是一种最简单的胶体粒子体系,能够很好地描述具有体积排斥作用的胶体粒子的行为,因此,对于胶体粒子体系固化问题,我们采用分子动力学方法研究了硬球粒子体系的固化过程。此外,对于胶体和高分子体系的分离过程,我们主要采用耗散分子动力学(dissipative particle dynamics DPD)进行研究。论文的主要内容包括:\n 1)采用硬球分子动力学模型,研究了胶体颗粒在不同的压缩速率下得到的堆积态的结构异质性。我们应用Lubachevsky-Stillinger方法,在不同的压缩速率下得到了一系列的结构受限的硬球堆积状态。这些体系的有序度随着压缩速率的减小而增加,而体系的密度则是先增加后减小又增加,在中间压缩速率时出现最小值。通过测量体系中的局域序参量分布,粒子位置的均方根涨落分布和直接观察受限粒子的位置,发现这些状态中包含有无规区域和结晶区域,存在显著的结构异质性。特别的是低密度状态中许多小的有序区域互相连接成贯穿体系的逾渗网络,说明晶区之间的结构不匹配是生成这些状态的重要机理。\n 2)用DPD方法模拟了线性高分子链和星形高分子链在穿越纳米孔道的输运过程。对复合管道中小管的半径分别为2.5和2.0的两种情况进行了研究。在各种情况下我们都发现了存在一个临界流量Jc,只有当流量大于Jc的时候高分子才能进入纳米孔洞。对于线性高分子,长链的高分子进入同样粗细的小管所需要的临界流量比短链大。线性链和星形链在半径是2.0小管子中的临界流量比通过半径2.5的管子的临界流量大,或者近似相同。在半径2.5的小管中,星形高分子的临界流量要大于同等尺寸的线性高分子。此外,我们没有观察到不同接枝数的星形高分子的临界流量之间的差异。出现这种情况的因为可能是DPD模型中粒子问的相互作用势能很软,所以不能很好地体现出不同接枝数的星形高分子在位阻上的差异。\n 3)我们利用DPD方法模拟了圆柱形管道中线性高分子链的输运过程。比较了模拟得到的高分子保留时间和DG理论预测值之间的差异。发现分子量越大的高分子对DG理论的偏离越显著。计算了高分子链在流动过程中伸长的情况,发现了链的伸长率S与Weissenberg number有着明确的标度关系。与狭缝中的情况类似,对于圆柱型管道中流动的线性高分子,如果采用修饰过的Peclet number,则能够更好地满足Aris-Taylor分散的标度关系。\n 4)我们建立了纳米粒子在DPD模拟的动力学模型,研究了在本体溶液中纳米粒子的自扩散系数和速度关联函数对与胶体粒子的半径定性关系。发现纳米粒子的扩散系数随粒子半径的增加而减小。纳米粒子的半径越大,其速度关联函数的衰减越慢,同样大小纳米粒子的质量越大,其速度关联函数衰减得越慢。我们进一步模拟了在狭缝中纳米粒子的输运过程。通过观察流体受限方向的流速曲线,我们发现由于与器壁之间的体积排斥作用,使得纳米粒子远离流体的边界。对Aris-Taylor分散的研究结果表明,在λ不大的时候,应用不同的Peelet numbers对分散方程结果的影响不大。

关键词：胶体硬球结构异质性耗散分子动力学分离

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界面活性剂与囊胞作用之研究

界面活性剂与囊胞作用之研究

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作者：黄奎钧国立台湾大学

学位级别：硕士

在药物输送系统上（Drug Delivery System, DDS），人们希望药物具有控释性（controlled release）及标定性（targeting)，也就是人体服用药物后，能将药物运达目标部位，再以理想速率释出有效剂量，并维持我们所期望之有效时间，为了... 详细信息

在药物输送系统上（Drug Delivery System, DDS），人们希望药物具有控释性（controlled release）及标定性（targeting)，也就是人体服用药物后，能将药物运达目标部位，再以理想速率释出有效剂量，并维持我们所期望之有效时间，为了达到目的，药物载体的选择很重要。由于囊胞结构之微脂粒有良好的生物可分解性（biodegradable)以及生物相容性（compatible)，因此常被人们当作药物的载体，其可依目的制备成期望之大小、单多层、及带电荷量，也可在外层接上不同之官能基，使其可以对特定目标具有标定性，加上其低毒性之优点，故微脂粒为现今之热门药物载体。然而人体内有许多界面活性剂可能会破坏囊胞之稳定性，使其达不到预期疗效，甚至伤害人体内健康细胞。所以深入地了解界面活性剂与囊胞之间的作用，是药物输送系统中，一个十分重要的课题。在本论文中我们以耗散粒子动力学法模拟界面活性剂对囊胞的影响，在界面活性剂浓度低时，界面活性剂会部分分布在溶剂中，部份进入囊胞之双层结构中。而分布系数为Db / Dw(L+Db)，其中Db为界面活性剂在双层结构中之浓度，Dw为界面活性剂在溶剂中之浓度，L为脂质浓度。经过我们之计算得知，界面活性剂疏水链段之疏水性越强则分布系数越大；而界面活性剂在亲水端的亲水性较强时，会较倾向于留在溶剂当中，即分布系数越小。当界面活性剂浓度增加，达到一临界值时，囊胞会开始溶解（solubilization），而此时在双层结构中的界面活性剂浓度及构成囊胞之脂质（lipid）浓度比值Reb值，是一个界面活性剂溶解能力强弱的指标，当界面活性剂疏水链段越长，或是斥力参数越大，即疏水性较强时，会得到较大之Reb值，表示当尾巴疏水性强的时候，界面活性剂对囊胞的破坏性比较差。而亲水链段越长，或是亲水头基斥力参数越小，即亲水性较强时，会得较小之Reb值，故我们知道当界面活性剂亲水性较高时，只需要较低浓度就能破坏囊胞稳定性。最后我们将研究不同浓度界面活性剂下，囊胞之型态（morphology）改变，大体来说，在界面活性剂低浓度时囊胞存在无恙，随着浓度增加囊胞开始产生破洞，而再提高浓度后，构成囊胞之lipid仍大团聚集但已非囊胞型态，过量之界面活性剂浓度便会使得囊胞完全破碎形成混合微胞。

关键词：耗散分子动力学界面活性剂囊胞微脂粒溶解作用

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纳米材料与细胞膜相互作用的生物力学行为

纳米材料与细胞膜相互作用的生物力学行为

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作者：王烁上海交通大学

学位级别：硕士

随着纳米技术越来越多地被运用于生物领域,纳米材料与生物体之间的作用被广泛关注。纳米材料与细胞膜的之间的相互作用规律对其在药物运输、基因载体和生物成像等领域的生物应用至关重要。本文采用耗散分子动力学方法,分别对两种纳米材... 详细信息

随着纳米技术越来越多地被运用于生物领域,纳米材料与生物体之间的作用被广泛关注。纳米材料与细胞膜的之间的相互作用规律对其在药物运输、基因载体和生物成像等领域的生物应用至关重要。本文采用耗散分子动力学方法,分别对两种纳米材料展开了探究:纳米颗粒和碳纳米锥。其中对于纳米颗粒我们构建了纳米颗粒—细胞膜模型,探究了其刚度对于直接穿透细胞膜能力的影响。通过模拟我们发现刚度和亲疏水性共同决定了纳米颗粒的穿透能力:对于亲水颗粒而言刚度越大则越容易穿透,对于亲水颗粒则刚度越大越难以穿透。之后我们通过进一步的自由能分析、形态与接触面积变化、对称与非对称的刚性颗粒模拟等方法进一步验证了纳米颗粒的不同柔性与亲疏水性决定了其不同的变形,从而导致穿透能力不同。而对于碳纳米锥,我们构建了碳纳米锥—囊泡的粗粒化模型,探究了其对于囊泡的潜在毒性与机理。我们发现闭口碳纳米锥的锥角、氧化位置会对其接触并停留在囊泡表面的状态产生影响,但总体而言并没有表现出明显毒性。然而我们观察到开口碳纳米锥可能在进入磷脂膜后垂直于磷脂膜从而充当跨膜通道,造成囊泡的泄露。进一步的统计发现开口碳纳米锥的锥角越大、纵横比越小,其毒性越大。我们还采用了理论自由能分析、最倾向角度模拟等手段验证了锥角与纵横比的影响,阐述了开口碳纳米锥产生毒性的机理。通过本文的研究,模拟结果可以与理论以及实验结果对照,为构建具有合理结构和较小毒性的纳米药物或纳米机器人提供依据。

关键词：纳米颗粒碳纳米锥细胞膜耗散分子动力学

来源：评论

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纳米颗粒对二嵌段共聚物的相分离的影响

纳米颗粒对二嵌段共聚物的相分离的影响

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作者：王俊珺温州大学

学位级别：硕士

在高分子自组装研究中，通过在聚合物材料的形成过程中加入一定量的纳米粒子将能得到相变形式非常丰富，功能更强的高分子材料。这类相变系统的关键通常在于控制纳米颗粒及高分子域的方向和位置。本文采用耗散颗粒动力学研究了掺杂极性... 详细信息

在高分子自组装研究中，通过在聚合物材料的形成过程中加入一定量的纳米粒子将能得到相变形式非常丰富，功能更强的高分子材料。这类相变系统的关键通常在于控制纳米颗粒及高分子域的方向和位置。本文采用耗散颗粒动力学研究了掺杂极性纳米颗粒的两嵌段共聚物体系在不同相互作用能及不同杂质浓度下的相变化过程;然后采用MonteCarlo方法探索了在高分子薄膜中添加不同浓度的极性纳米颗粒后的自组装现象。　　首先采用耗散分子动力学方法研究了掺杂极性纳米颗粒的非对称的二嵌段共聚物（A3B7）的自组装。发现当纳米粒子与嵌段B的相互作用参数(αBC)及纳米粒子浓度变化时，共聚物体系产生了一系列各具特色并具有一定规律性的相结构。模拟结果表明，当αBC<50时，在αBC较小时，规整的相图容易产生在杂质浓度低的时候;当αBC较大时，稳定的相图则容易产生在杂质浓度高的时候。但是在αBC变化的一系列自组装过程中，总的稳定状态数目较少。当αBC>55时，随着两嵌段共聚物与纳米颗粒相互作用的变大自组装过程变得容易趋于稳定，生成的相图规律性更加明显，出现的稳定状态数量也较多。此外，为了更细致的研究二嵌段共聚物的结构属性，还研究了嵌段共聚物尺寸大小的变化规律。　　其次，采用MonteCarlo模拟退火方法研究了在非对称嵌段A10B6共聚物薄膜中加入表面涂有极性纳米粒子的化学物质。研究极性纳米粒子对构相的影响，并观察纳米粒子在构相中的分布情况。当增加纳米粒子后，构相由最初的层状分布逐渐转变为层状和柱状共存的构相，最终转变为柱状构相。当纳米颗粒足够多时，形成了如六边形（6-fold）、七边形(7-fold)和五边形柱状(5-fold)的相结构，其中六边形出现的尤其的多。　　本文采用计算机模拟方法，通过调节共聚物嵌段和纳米粒子的相互作用参数及纳米粒子的浓度，系统地研究了纳米颗粒对二嵌段共聚物体系自组装相变的影响，并得到了相变图，这使得我们只需控制加入的纳米粒子来控制构相成为可能，为新型纳米材料的提供了理论依据。

关键词：纳米颗粒物质自组装二嵌段共聚物耗散分子动力学 MonteCarlo方法

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低维材料穿透细胞膜过程的生物力学行为分析

低维材料穿透细胞膜过程的生物力学行为分析

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第十五届全国物理力学学术会议

作者：李寅峰吕康王烁李学进上海交通大学工程力学系上海200240者单位浙江大学工程力学系浙江杭州310027

低维材料在带来巨大科技革新和经济效益的同时，其安全性评价也日益引起人们的重视。探索低维纳米材料与生物细胞的作用机制并评估其生物毒性，扬长避短设计制造生物友好或抗菌抗病毒的纳米药物，成为生物力学、生物物理和生物医药等领... 详细信息

低维材料在带来巨大科技革新和经济效益的同时，其安全性评价也日益引起人们的重视。探索低维纳米材料与生物细胞的作用机制并评估其生物毒性，扬长避短设计制造生物友好或抗菌抗病毒的纳米药物，成为生物力学、生物物理和生物医药等领域前沿的研究方向，对于纳米材料的生物医学应用和生物安全管理具有重要的意义。本研究利用粗粒化分子动力学(CGMD)方法关注了低维材料的几何形状、刚度及其表面亲疏水性质对其穿透细胞膜行为和效率的影响，通过构建球形柔性纳米颗粒，研究了表面亲疏水改性及其颗粒刚度耦合影响其穿透细胞膜效率的规律，并通过穿膜模式的分析阐述了耦合调控的机理;此外，受到实验观察的启发，研究了具有特殊几何形状的锥形石墨烯与细胞膜之间的相互作用，并发现了石墨烯锥自发进入细胞膜的两种模式，通过能量的角度阐述了两种穿膜模式的行为特征，理论分析了穿膜能垒与锥角大小和尺寸之间的关系，发现锥形纳米材料与细胞膜接触时，以熵驱动的最优化接触姿态减少穿透能垒。此外，我们还通过表面亲疏水的功能化改性，实现了对锥形纳米材料接触细胞膜行为的调控，并分析了亲水改性的排布破坏细胞膜的毒性特征。研究结果为低维材料接触细胞膜的行为模式及其生物应用毒性规律和安全性控制提供了分析依据。

关键词：低维材料磷脂双分子层耗散分子动力学穿膜行为表面改性

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外场调控的非平衡态高分子自组装

外场调控的非平衡态高分子自组装

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中国化学会2017全国高分子学术论文报告会

作者：许多张阔吕中元吉林大学理论化学研究所吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室

非平衡态自组装是自然界(特别是生物体系)中普遍存在的一种现象。对自组装过程中的热力学条件或弱耦合外场(如流场、电场、磁场等)进行调控,可以获得在平衡态自组装中无法得到的一系列独特的结构。弱耦合的外场改变了体系的自由能面,若... 详细信息

非平衡态自组装是自然界(特别是生物体系)中普遍存在的一种现象。对自组装过程中的热力学条件或弱耦合外场(如流场、电场、磁场等)进行调控,可以获得在平衡态自组装中无法得到的一系列独特的结构。弱耦合的外场改变了体系的自由能面,若改变外场的调控周期与强度,就能在很大程度上可控制备不同的自组装结构。通过耗散粒子动力学模拟方法,我们考虑振荡变化的粒子间相互作用或分子构型,研究了两亲性嵌段共聚物的自组装行为,发现了一系列独特的非平衡自组装结构。振荡周期是非平衡态自组装的重要控制因素,只有当振荡周期小于高分子链扩散的时间尺度时,才会得到特有的组装结构。若振荡周期较长,组装结构只是在不同的平衡态结构之间不断变化。理解这种非平衡态的自组装行为,对探索光控反应或Belousov–Zhabotinsky(BZ)反应在不同的实验条件下可能产生的应用,将起到重要的预测和指导作用。

关键词：非平衡态自组装耗散分子动力学两亲性嵌段聚合物

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囊泡形成与自发融合的耗散粒子动力学研究

囊泡形成与自发融合的耗散粒子动力学研究

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2009年全国高分子学术论文报告会

作者：刘英涛刘玉华吕中元吉林大学理论化学研究所

＜正＞利用耗散分子动力学（Dissipative Particle Dynamics,DPD）模拟方法,研究了梳型嵌段共聚物自组装形成囊泡,以及囊泡间自发融合的过程。通过改变溶剂的性质,构建了表征囊泡形成条件的相图。通过对囊泡自发融合过程的研究,我们发... 详细信息

＜正＞利用耗散分子动力学（Dissipative Particle Dynamics,DPD）模拟方法,研究了梳型嵌段共聚物自组装形成囊泡,以及囊泡间自发融合的过程。通过改变溶剂的性质,构建了表征囊泡形成条件的相图。通过对囊泡自发融合过程的研究,我们发现了一种新的融合机制,即在融

关键词：囊泡耗散分子动力学融合

来源：评论

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