Компьютерное моделирование комплексов разветвленных и линейных полиэлектролитов

• Автор: Ларин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 83 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Комплексы ДИК с пистонными белками как пример природных полиэлектролитных комплексов.

1.2. Разветвленные поли электр о литы как чрансиоргные агенты для трансфекции ДНК

1.3. Теоретическое описание комплексов, образованных макроионами и линейным полиэлектролитом

1.3.1. Эффект инверсии заряда в комплексах макроион линейный полиэлектролит.

1.3.2. Полиэлектролитные комплексы с мягкими и проницаемыми макроионами

1.3.3. Полиэлектролитные комплексы, содержащие несколько макроиолов.

ГЛАВА 2. ГЮЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ С ИЗБЫТОЧНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ЛИНЕЙНОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА
2.1. Модель
2.2. Структурные характеристики комплексов.
2.2.1. Размер и форма комплексов.
2.2.2. Распределение мономерных звеньев в комплексах.
2.2.3. Распределение заряда в комплексах
2.3. Эффект инверсии заряда
ГЛАВА 3. ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ С НЕДОСТАТОЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЛИНЕЙНОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА
3.1. Модель
3.2. Комплексы, образованные полимерными звездами и линейным
полиэлектролитом
3.3. Комплексы, образованные цилиндрической щеткой и линейным
нолиэлектролитом
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Преимуществом разветвленных полиэлектролитов является возможность создания высокой локальной плотности заряда и, соответственно, получения на их основе компактных устойчивых комплексов. Структурное многообразие полиэлсктролитных комплексов, включающих в состав разветвленные полиэлектролиты различной архитектуры и молекулы линейного полиэлектролита, обусловливает широкий спектр вопросов и задач, возникающих при их исследовании. Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию такого рода комплексов, остается слабоизучеипым влияние архитектуры разветвленных полиэлсктролитов, распределения в них зарядов, состава комплексов, характеристик линейного полиэлсктролита и факторов внешней среды на морфологию образующихся комплексов и их стабильность в растворе. Изучение этих вопросов актуально для разработки методов получения и управления свойствами интерполиэлектролитиых комплексов разветвленных и линейных макромолекул. Такого рода комплексы, например ДНКполикатион, используются в медицине и биотехнологиях. Для экспериментального исследования интерполиэлектролитиых комплексов применяется широкий спектр различных методов. Поэтому важным методом теоретического исследования является компьютерное моделирование, которое позволяет получать детальную и в ряде случаев уникальную информацию о структуре и динамике таких комплексов на молекулярном уровне. Целью диссертационной работы является исследование методами компьютерного моделирования структуры полиэлектролитных комплексов, образованных линейным и разветвлештьтм дендримером, полиэлсктролитной звездой, цилиндрической щеткой полиэлектролитами с противоположными по знаку зарядами влияния на структуру комплекса архитектуры разветвленного полиэлектролита, длины цепи линейного полиэлектролита и соотношения компонентов в составе комплекса. Изучить структуру полиэлектролитных комплексов, содержащих дендример или звезду и цепь линейного полиэлектролита, заряд которой превышает суммарный заряд разветвленного полиэлсктролита. Исследовать влияние длины цепи линейного полиэлектролита и строения разветвленного полиэлсктролита па структуру образующихся комплексов и эффект инверсии заряда разветвленного полиэлсктролита в комплексе. Изучить структурные особенности иестехиометрических полиэлектролитных комплексов линейного и разветвленного полиэлектролитов, и зависимость структуры комплексов от степени нейтрализации заряда разветвленного полиэлектролита. Объектами исследования в данной работе являются комплексы, образованные разветвленными полиэлсктролигами заряженными дендримерами, звездами или щетками и цепями линейного полиэлскгролига. С помощью методов компьютерного моделирования проведено исследование структуры полиэлектролитных комплексов, образованных линейным полиэлектролитом и разветвленными полиэлектролитами с заряженными группами, распределенными по объему дендримерами с заряженными точками ветвления, полиэлектролитными звездами и цилиндрическими полиэлектролитными щетками. Показана доступность практически всех заряженных групп развеетвленного полиэлектролита для заряженных групп линейного полиэлектролита. Установлен эффект инверсии заряда в комплексах, в которых заряд линейного полиэлектролита превышает заряд разветвленного полиэлектролита. Показано, что величина избыточного заряда, связанного с разветвленным полиэлектролитом, определяется его размером и зарядом и слабо зависит от его архитектуры. Установлена структура комплекса линейного полиэлектролита с полиэлектролитными звездами в зависимости от соотношения компонентов в комплексе и длины лучей звезды. Установлена структура комплекса линейного полиэлсктролита с полиэлектролитными цилиндрическими щетками в зависимости от соотношения компонентов в комплексе. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют интерпретировать имеющиеся экспериментальные данные и могут быть использованы при создании полиэлектролитных комплексов на основе разветвленных полиэлектролитов, перспективных для использования в медицине и биотехнологии.