基于多极水BMW-MARTINI力场框架的PEO/PPO均聚物和Poloxamer共聚物的粗粒化模型构建
采用计算机模拟技术研究细胞膜表面发生的物理化学过程是研究生物体系复杂相行为的一个重要方面。由于水分子在这些物理化学过程中起着非常重要的作用，在计算机模拟中选取合适的水模型来准确地描述水相环境下细胞膜表面性质对研究细胞膜表面复杂相行为以及生物大分子与细胞膜表面特定的相互作用起到决定性的影响。距今为止人们开发了众多水模型来描述不同模拟尺度上水相的结构和热力学性质。 BMW(BigMultipole Water)水模型具有三位点拓扑结构，并且能够准确描述分子模拟体系中四分子水团簇结构的偶极矩和四极矩张量，因而受到科研工作者的广泛关注。此外BMW水模型与描述由磷脂分子组成的双层磷脂膜体系的MARTINI力场具有较好的兼容性，因此经常用于研究生物体系的复杂物理化学行为。Poloxamer共聚物由亲水的聚环氧乙烷(PEO)嵌段和疏水的聚环氧丙烷(PPO)嵌段组成，在药物输送和改进药物制剂性质方面具有十分广泛的应用。有鉴于此，我们在本论文中以BMW-MARTINI力场框架为基础构建了PEO/PPO均聚物和Poloxamer共聚物的粗粒化模型，通过大量全原子和粗粒化分子动力学模拟确定了粗粒化粒子之间的有效相互作用，为将来研究Poloxamer共聚物-磷脂膜复合体系的复杂相行为提供了可靠的理论框架。 本论文的主要研究内容包括：1）优化了BMW水模型的力场参数，使得该模型能更好地描述BMW水相体系的热力学、结构以及动力学性质；2）以MARTINI力场的粗粒化规则为基础，开发了PEO/PPO均聚物以及相应Poloxamer共聚物的粗粒化模型；3）拟合粗粒化粒子之间的键连相互作用参数使得PEO/PPO均聚物和Poloxamer共聚物粗粒化模型的键长、键角和二面角分布能够与从全原子分子动力学模拟得到的模拟结果相一致；4）调控粗粒化粒子之间的非键相互作用参数使得相应的粗粒化模型能准确地描述PEO/PPO均聚物和Poloxamer共聚物在稀溶液环境下的构象行为以及均聚物的亲水/疏水特性。 所取得的研究结果为我们研究Poloxamer共聚物与生物膜的相互作用打下良好基础。
均聚物;Poloxamer共聚物;聚环氧乙烷;聚环氧丙烷;粗粒化模型;药物作用;BMW水模型;双层磷脂膜体系
吉林大学
硕士
物理化学
吕中元
2020
中文
R962
2020-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）