Computer Simulation of Solid-Supported Lipid Bilayers: Interfacial Structure and Adhesion Mechanism

固体支持的脂质双层的计算机模拟：界面结构和粘附机制

• 批准号: 174857380
• 负责人: Professor Dr. Michael Grunze
• 金额: --
• 依托单位: Forschungsgruppe für Angewandte Physikalische Chemie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/174857380?language=en
• 关键词: Computer; Simulation; Solid; Supported; Lipid

Lipid-Doppelschichten auf festen Substraten (SLB Solid Lipid Bilayers) erlauben eine präzise Kontrolle der Doppelschichten, ohne die Fluidität der Membran nachteilig zu beeinflussen. SBL´s finden Verwendung in der biomedizinischen Forschung, insbesondere in der Pharmazie und als Substrate für chemische und biochemische Sensoren, und als ultradünne dielektrische Schichten. Kritisch für den praktischen Einsatz der Schichten ist deren Adhäsion auf dem Substrat. In der Literatur ist bisher nur eine einzige Publikation zur experimentellen Bestimmung der Adhäsion von SBL und eine zur MDSimulation der Adhäsionsstärke zu finden. In diesem Antrag schlagen wir vor, thermodynamisch fundierte Monte Carlo Computer-Simulationen zur freien Energie der Adhäsion und zu Struktur und Aufbau der Grenzschicht zum Substrat durchzuführen. Die Simulation reproduziert die Geometrie eines Surface Force-Experimentes, in dem die Kraft zwischen der Doppelschicht und dem Substrat in Lösung als Funktion des Abstandes gemessen wird. Die wässrige Phase zwischen der Doppelschicht und dem Substrat wird als ein offenes, aber eingeschränktes System beschrieben, in dem Wasser mit der Umgebung austauschen kann. Die freie Energie der Adhäsion wird durch Integration des Filmdruckes (disjoining pressure) über die Bilayer-Substrat-Separation bestimmt. Der Gesamtdruck wird als Summe aus elektrostatischer-, van der Waals- und sterischer Wechselwirkung ausgedrückt, um den Beitrag der einzelnen diskreten Komponenten zur Gesamtwechselwirkung zu bestimmen und den Mechanismus der Adhäsion beschreiben zu können. Als Substrate werden strukturlose Modelloberflächen, aber auch reale und praktische Substrate wie ωsubstituierte Alkanthiole, Polymere, Oxide und Mineraloberflächen untersucht. Im Hinblick auf den experimentellen Befund von Anderson et al. [Langmuir 25, 6997 (2009)] dass die Wechselwirkung der Doppelschicht stark von der Ionenkonzentration in der Lösung abhängt, planen wir Simulationen mit und ohne Ionen in der Lösung.

Lipid-Doppelschichten auf festen Substraten（SLB固体脂质双层）可实现对双层膜的精确控制，使膜的流动性更好。SBL公司在生物医学研究、制药、化学和生物化学传感器的底物以及超电介质方面有很大的发展。Kritisch für den praktischen Einstrumen der Schichten ist deren Adhäsion auf dem Substrat. In der Literatur ist bisher努尔einzige Publlikation zur experimentellen Bestimmung der Adhäsion von SBL and eine zur MD Simulation der Adhäsionsstärke zu finden.在这一过程中，我们将使用蒙特卡罗计算机模拟方法来模拟基底上的粘结和结构及增强的自由能量。模拟再现了表面力实验中的几何形状，并将其应用于反射镜和Lösung中的基底上。在瓦塞尔和Umgebung austauschen中，通过一个单独的系统，Doppelschicht和Substrat的wässrige相位转换将是一个错误。自由的粘附能通过膜印刷的集成（分离压力）而不是通过双层-基底-分离来估计。Der Gesamtdruck wird als Summe aus elektrostatischer-，货货车der Waals-and sterischer Wechselenkung ausgedrückt，um den Beitrag der einzelnen diskreten Komponenten zur Gesamtwechselenkung zu bestimmen and den Mechanismus der Adhäsion beschreiben zu können. Als Substrate韦尔登strukturlose Modelloberflächen，aber auch reale and praktische Substrate wie ωsubstituierte Alkanthiole，Polymere，Oxide und Mineraloberflächen untersucht. Im Hinblick auf den experimentellen Befund von安德森et al. [Langmuir 25，6997（2009）] dass die Wechselechtung der Doppelschicht stark von der Ionenkonzentration in der Lösung abhängt，planen wir Simulationen mit und ohne Ionen in der Lösung.