A multiscale approach to study molecular and interfacial characteristics of vesicles
A multiscale approach to study molecular and interfacial characteristics of vesicles
复制标题
研究囊泡分子和界面特征的多尺度方法
DOI：
10.1039/c8me00029h
复制
发表时间：
2018
影响因子：
3.6
通讯作者：
Dutt, Meenakshi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu, Xiang;Dutt, Meenakshi
胶体（例如膜和囊泡）的功能由界面特性决定，而界面特性是由跨越多个时空尺度的物理相互作用和过程的相互作用决定的。膜和囊泡的多尺度特征可以通过混合分子动力学-晶格玻尔兹曼技术来解决。该技术能够解析粒子动力学以及长程静电和流体动力学相互作用。我们已经研究了与基于马蒂尼的隐式溶剂粗粒度力场结合实施混合技术以捕获膜和囊泡的分子和界面特征的可行性。为简单起见，我们研究了两种类型的囊泡，其分子成分与溶剂具有不同的持续相互作用。其中一个囊泡包含磷脂，另一个囊泡由磷脂和聚乙二醇（PEG）接枝脂质组成。磷脂囊泡和聚乙二醇化或毛状囊泡的分子和界面特征与早期的实验、计算和理论发现非常一致。这些结果表明，与基于 Martini 的隐式溶剂粗粒度模型结合使用的多尺度混合技术适合捕获膜和囊泡的分子和界面特征。此外，其他隐式溶剂粗粒度模型可以与混合分子动力学-晶格玻尔兹曼技术结合使用，以检查膜和囊泡的分子和界面特征。我们的研究证明了混合技术在捕获不同流动条件下悬浮液中胶体内和胶体间相互作用的多尺度界面特征及其与分子特性的关系方面的潜力。此外，该技术还可用于设计具有多尺度特性的胶体，从而产生与其他胶体所需的相互作用以及对外部刺激的响应。
The functions of colloids, such as membranes and vesicles, are dictated by interfacial properties which are determined by an interplay of physical interactions and processes spanning multiple spatiotemporal scales. The multiscale characteristics of membranes and vesicles can be resolved by the hybrid molecular dynamics-lattice Boltzmann technique. This technique enables the resolution of particle dynamics along with long range electrostatic and hydrodynamic interactions. We have examined the feasibility of an implementation of the hybrid technique in conjunction with a Martini-based implicit solvent coarse-grained force field to capture the molecular and interfacial characteristics of membranes and vesicles. For simplicity, we have examined two types of vesicles whose molecular components have different sustained interactions with the solvent. One of the vesicles encompassed phospholipids and the other vesicle was composed of phospholipids and poly ethylene glycol (PEG)-grafted lipids. The molecular and interfacial characteristics of the phospholipid vesicle and PEGylated, or hairy, vesicles are found to be in good agreement with earlier experimental, computational and theoretical findings. These results demonstrate that the multiscale hybrid technique used with a Martini-based implicit solvent coarse-grained model is suitable for capturing the molecular and interfacial characteristics of membranes and vesicles. Furthermore, other implicit solvent coarse-grained models can be used in conjunction with the hybrid molecular dynamics-lattice Boltzmann technique to examine the molecular and interfacial characteristics of membranes and vesicles. Our study demonstrates the potential of the hybrid technique in capturing multiscale interfacial characteristics of intra- and inter-colloid interactions in suspensions under different flow conditions, and their relation to molecular properties. In addition, this technique can be applied to design colloids with multiscale characteristics which yield desired interactions with other colloids and responses to external stimuli.
登录
查看更多内容
DOI：
10.1021/jp9058966
发表时间：
2009-10-08
期刊：
The journal of physical chemistry. B
影响因子：
--
作者：
Lee H;de Vries AH;Marrink SJ;Pastor RW
通讯作者：
Pastor RW
两亲性大分子不饱和度和疏水构象对 DSPC 脂质双层影响的模拟
DOI：
--
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
作者：
Bin Zhang
通讯作者：
Bin Zhang
高电荷胶体的电泳特性：混合分子动力学/晶格玻尔兹曼模拟研究。
DOI：
10.1063/1.2431174
发表时间：
2006
期刊：
The Journal of chemical physics
影响因子：
--
作者：
A. Chatterji;J. Horbach
通讯作者：
J. Horbach
影响因子：
6.3
作者：
Mackay, F. E.;Ollila, S. T. T.;Denniston, C.
通讯作者：
Denniston, C.
DOI：
10.1021/issn.1520-6106
发表时间：
--
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--