本文選題：朗之萬動力學 + 折線型納米孔��； 參考：《中國科學技術大學》2015年碩士論文

【摘要】：在實際的材料應用過程中和生物體內,高分子的受限都是一個非常普遍的現象。高分子的受限行為可以分為一維受限、二維受限和三維受限三個類型。近年來,高分子在受限環(huán)境中的動力學和構象受到了廣泛而深入的研究。一方面,它能夠幫助我們更好地理解許多生物學現象；另一方面,它在某些前沿的科技領域有著光明的應用前景,比如,高分子穿越納米孔道動力學的研究對下一代基因測序技術的發(fā)展就起著至關重要的作用。本文采用計算機模擬的方法,對高分子穿越折線型納米孔道的動力學和含有多配體高分子鏈的吸附動力學和構象進行了研究。 下一代基因測序技術發(fā)展的一個關鍵問題是,如何有效地降低DNA的穿孔速率,使DNA上的堿基單元能夠一個一個的穿過納米孔,從而可以被準確的檢測出來。本文的第三章中,應用二維朗之萬動力學的模擬方法,我們對外加電場力驅動下高分子鏈穿越折線型納米孔道的動力學行為進行了研究。由于高分子鏈和孔道墻粒子存在著較強的相互作用力,因此,和穿越直線型納米孔道相比,高分子鏈穿越折線型納米孔道的動力學有顯著的變化。在模擬中,我們采用了五種不同的折線型納米孔道,每一種類型的納米孔都對應著一個彎曲角θ。我們對高分子鏈的穿孔時間和穿孔成功率與θ的變化關系進行了研究。和直孔相比,折線型納米孔的穿孔時間會隨著θ角的增大而顯著的增長,穿孔速率得到了有效的降低,這個結果跟之前的實驗是相一致的。 本文的第四章,我們對含有多個配體的高分子鏈在含有多個受體的膜表面上的吸附行為進行了研究。早在1998年,哈佛大學的Mammen教授等人研究發(fā)現,多個相同配體-受體的相互作用普遍存在于生物體內,并提出了生物體內的多價態(tài)結合(multivalency)的理論。這個理論認為,生物分子或者生物表面之間的結合,是瞬時的多配體-受體的多價態(tài)作用的結果。盡管多種多配體高分子已經被合成出來并且對它的吸附行為進行了大量的實驗研究,但是,多價態(tài)理論的物理機理依然不明確。Frenkel教授等人研究發(fā)現,多配體高分子鏈或者是多配體納米粒子,對含有多個吸附位點的膜的吸附具有選擇的特性。我們的研究結果,跟他們的理論和實驗工作是相吻合的。除此之外,我們發(fā)現,對于Φ=0.20的鏈,當平面的受體密度φ增大的時候,高分子鏈的均方末端的會出現一個極大值。當鏈上的配體密度增加到0.34的時候,極值點所對應的φ會減小。分子鏈的尺寸和鏈長也是有一定的標度關系的。標度指數會隨著φ的增大而減小。隨著φ的增加,吸附達到平衡所需要的時間會逐漸減少。但是,當φ增大到一定程度的時候,吸附達到平衡所需要的時間將不再隨著φ的增大而降低。
[Abstract]:The limitation of polymer is a very common phenomenon in practical material application and in vivo. The confined behavior of polymer can be divided into three types: one dimensional confinement, two dimensional confinement and three dimensional confinement. In recent years, the dynamics and conformation of polymers in confined environments have been extensively and deeply studied. On the one hand, it can help us better understand many biological phenomena; on the other hand, it has a bright future in some cutting-edge fields of science and technology, such as, The study of the kinetics of polymer traversing nanochannels plays an important role in the development of the next generation gene sequencing technology. In this paper, the kinetics of polymer traversing the broken nanorods and the adsorption kinetics and conformation of polymer chains containing polyligand have been studied by computer simulation. One of the key problems in the development of next generation gene sequencing technology is how to effectively reduce the perforation rate of DNA so that the base units in DNA can pass through the nano-pores one by one and can be accurately detected. In the third chapter, we study the dynamic behavior of polymer chains passing through broken nanorods driven by electric field forces by using two-dimensional Langevin dynamics simulation method. Because of the strong interaction between polymer chains and pore wall particles, the kinetics of polymer chains passing through broken line nanochannels has a significant change compared with that of linear nanochannels. In the simulation, five different broken nanorods are used, and each type of nano-pore corresponds to a bending angle 胃. We have studied the relationship between the perforation time and the success rate of the polymer chain and theta. Compared with the straight hole, the perforation time increases significantly with the increase of 胃 angle, and the perforation rate decreases effectively, which is consistent with previous experiments. In chapter 4, we study the adsorption behavior of polymer chains containing multiple ligands on the surface of membranes containing multiple receptors. As early as 1998, Professor Mammen et al of Harvard University found that the interaction of multiple identical ligands and receptors existed generally in organisms, and put forward the theory of multivalency binding in organisms. This theory suggests that the binding between biomolecules or biological surfaces is the result of the transient multivalent interaction of multiple ligand receptors. Although a variety of polyligand polymers have been synthesized and their adsorption behavior has been studied in many experiments, the physical mechanism of the polyvalent state theory is still unclear. Polyligand polymer chains or polyligand nanoparticles have selective adsorption properties for membranes with multiple adsorption sites. Our results agree with their theoretical and experimental work. In addition, we find that for the chain with 桅 0. 20, a maximum of the mean square end of the polymer chain will occur when the receptor density 蠁 increases in the plane. When the ligand density on the chain increases to 0.34, the 蠁 corresponding to the extreme point decreases. Molecular chain size and chain length also have a certain scale relationship. The scaling index decreases with the increase of 蠁. With the increase of 蠁, the time required for adsorption to reach equilibrium will gradually decrease. However, when 蠁 increases to a certain extent, the time required for adsorption to reach equilibrium will no longer decrease with the increase of 蠁.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O631.1

【共引文獻】

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4 要e，

本文編號：1801305