利用计算模拟技术建立头孢呋辛酯片体内、外相关性溶出度评价方法

目的利用计算模拟技术,探索建立前体药物头孢呋辛酯片的体内外相关性预测模型,用于仿制药生物等效性评估。方法参考文献中头孢呋辛酯片口服给药后的PK数据,结合参比制剂的血药浓度数据,利用GastroPlus TM软件搭建头孢呋辛酯片药代动力学模型;结合原研制剂在不同溶出条件、4种溶出介质(pH1.2盐酸溶液、pH4.0醋酸盐缓冲溶液、pH6.8磷酸盐缓冲溶液和水)中的体外溶出行为,筛选适宜的溶出条件;将在不同溶出介质中得到的溶出曲线作为体内释放曲线,预测头孢呋辛酯片在体内PK参数并与参比制剂的临床实测数据进行比较,探讨头孢呋辛酯片体内外相关的溶出度方法。结果成功建立了头孢呋辛酯片体内外相关的溶出度方法:桨法,转速为55 r/min,以pH4.0醋酸盐缓冲液900 mL为溶出介质。结论所建立的头孢呋辛酯片药代动力学预测模型,可用于仿制药的生物等效性虚拟评估,为该药物的质量与疗效一致性评价提供了新思路。

基于硼亲和分子印迹策略的MOF/MIPs对沙丁胺醇的选择性吸附和计算模拟

为了探索所构筑的硼酸功能化金属有机框架(MOF)表面印迹材料(FSU-BA@MIP)对底物的亲和识别能力,对FSU-BA@MIP的金属-有机骨架材料(UiO-66-BA)中的3-羧基苯硼酸配体与沙丁胺醇间的硼亲和作用进行计算,再采用密度泛函理论(DFT)对FSU-BA@MIP材料对沙丁胺醇的选择性机理进行模拟,最后进行选择性实验.计算结果表明,离子化的3-羧基苯硼酸与沙丁胺醇间存在的氢键作用使得这两种物质有较强的作用力,更容易形成硼酸环酯;与竞争物质相比,UiO-66-BA与沙丁胺醇的结合能与反应能最低,说明所形成的FSU-BA@MIP印迹材料对底物沙丁胺醇具有特异性吸附.分析结果与实验得到的沙丁胺醇的最高吸附量一致,说明UiO-66-BA是一种可用于分析顺式二醇化合物的理想硼酸功能化材料.

基于多光谱方法和计算模拟的细胞色素CYP1A2与阿奇霉素的结合机制研究

为了解阿奇霉素(AZI)在模拟的人体环境中与CYP1A2的结合情况,探索AZI在人体内的转化机制,本论文使用分子对接、分子动力学模拟、荧光光谱、紫外分光光度法、傅立叶变换红外光谱、圆二色光谱等多种实验方法,阐明AZI与CYP1A2之间的相互作用机制。分子对接结果表明AZI与CYP1A2的结合方式是半包裹并且以疏水作用力相结合。分子动力学模拟结果表明,CYP1A2-AZI复合物的均方根偏差(RMSD)值增大;均方根波动(RMSF)值表明复合物体系柔性较大;回旋半径(Rg)值表明蛋白质特定区域的结构松散。荧光猝灭光谱实验表明,CYP1A2与AZI是以静态猝灭机制结合在一起。热力学参数表明AZI与CYP1A2之间的主导作用力为疏水作用力。时间分辨光谱表明AZI对CYP1A2的机制为静态猝灭。紫外光谱实验表明AZI与CYP1A2反应生成了复合物。红外光谱实验结果表明CYP1A2的二级结构含量发生了改变。圆二色光谱证实AZI对CYP1A2的二级结构产生影响。

基于计算模拟的历史街区新触媒点的推导——以苏州十全街地块为例

城市快速发展过程中,随着人们生活方式的变化与发展,部分历史街区与城市空间逐渐表现出活力不足、空间发展落后等问题,需要寻求与现代城市生活协调共生的有效途径。以苏州十全街地块为例,基于触媒理论,通过对场地原有城市元素的分析,利用计算机模拟地块内建筑与景观对人的影响,从而生成新触媒点和待改造或更新的位置。在最大限度保护区域本来面貌和建筑的同时,客观地对场地进行梳理,为后续的规划和设计提供参考和建议。

铜陵狮子山矿田矽卡岩铜(金)成矿系统三维动力学计算模拟及其意义

狮子山矿田产有铜陵地区乃至整个长江中下游成矿带最大的矽卡岩型铜(金)矿床,由于成矿特征的复杂性,矿田内巨大的层状矽卡岩矿床的定位机制一直存在争议。为了探讨本区成矿的动力学机制及其控制因素,本次研究基于矿田内全部的勘探资料建立了矿田三维地质模型,在此基础上建立动力学模型,在FLAC3D平台进行岩体冷却过程力‒热‒流耦合动力学计算模拟。模拟结果显示在拉张构造应力环境中,在浅部东、西狮子山矿床产出部位只在岩体接触带上形成了规模不大的高扩容区(体积应变值≥1.2%),而在深部层状矿体产出的地层中形成了大规模的层状高扩容变形区,同时流体也向高扩容区汇聚。这些流体汇聚的高扩容区与已知矿体的容矿空间高度吻合,由此推断矿体的定位受控于岩体冷却过程中产生的扩容和流体流动。石炭系中流体汇聚的高扩容空间的规模远大于已知的成矿规模,表明矿田深部的冬瓜山矿床仍存在较大的增储潜力。改变模型的边界条件和模型组成单元的特征参数进行假设模型计算实验,结果表明拉伸的构造应力环境为大规模汇流容矿空间的形成提供了有利条件,并且赋矿地层中更弱的抗剪切强度和上覆地层低渗透的孔隙特征也是控制矿体定位空间和成矿规模的重要因素。

计算模拟在金属有机框架材料吸附性机理及设计中的应用研究进展

金属有机框架(MOFs)材料因具有良好的稳定性、优异的吸附性能和可设计性等优点受到广泛关注。近十几年来,有关MOFs材料的研究发展迅速。理论计算模拟作为一种重要的研究手段,在MOFs材料的吸附机理研究、高通量筛选等工作研究中发挥了不可替代的作用。本文归纳了量子力学计算、分子力学模拟、介观模拟、有限元模拟和机器学习等计算机模拟方法,总结了不同层次的计算模拟方法用于解决MOFs材料研究中的主要科学问题,重点介绍了这些方法在MOFs对气体的吸附性分离与储存、溶液中有机化合物的吸附性分离与提取、催化反应和药物负载等几个典型研究方向的研究进展。最后,对计算模拟应用于MOFs材料研究的前景和发展方向做了展望。

国产芯片在材料计算模拟中的性能探究

第一性原理材料计算模拟是化学、物理、材料等科学研究的重要手段,发展国产计算芯片及建设软件生态是提升我国材料计算模拟效率的重要环节之一。文中以极端条件下金刚石的结构优化和电子结构计算为典型算例,探究维也纳从头算模拟软件包(VASP)在国产中央处理器(CPU)和国产图形计算加速卡(GPU)上的计算可靠性及运行效率。计算结果表明,国产CPU和GPU在VASP计算模拟的各种算法中关联的数学库呈现极好的稳定性和优异的计算效率。不同芯片计算平台下相同计算任务消耗的时间对比结果表明,国产CPU芯片在体系价电子数小于500的计算模拟体系中能够取得更好的计算性能,而国产GPU计算加速卡在体系价电子数大于500的计算模拟体系中能够取得显著的加速效果,最高加速是常用Intel CPU计算平台的42倍。国产材料计算模拟平台已趋成熟,能够在我国催化反应机理、半导体器件设计、材料极端物性等领域发挥重要作用。

计算模拟软件在晶态多孔材料气体吸附与分离方面的应用

晶态多孔材料因其独特的结构可确定性与功能基元的可调节性在气体的储存与分离方面有着重要的应用前景。利用计算模拟软件研究晶态多孔材料的吸附行为,不仅可以对材料的结构与性能的关系有更深层次的认识,而且可以指导材料吸附性能的优化,降低实验难度和成本。该文介绍了计算模拟软件在晶态多孔材料吸与分离方面的应用。

冰的导热系数测量方法的研究和计算模拟

基于常用的通过“热传导”过程测量导热系数的稳态法,从逆向思维出发,推导和设计了适用于测量受热易融化的低温不良导热体的导热系数的“冷传导”方法,并且,通过实验和计算模拟验证了这种方法的可行性。利用COMSOL多物理场仿真软件计算和分析了待测冰样品的厚度、隔热层和待测冰样品的形状等对冰的导热系数测量的影响。

基于计算模拟的“气体溶解平衡”的拓展教学

利用计算模拟技术,开发了计算机程序实现一个简化的气体/溶液模型。该程序可以直观地模拟气体在液相中的溶解情况,可以定量地探究各个因素对气体溶解平衡的影响。基于此程序设计了新的教学模式,使学生容易理解气体溶解平衡的若干性质,建立起化学体系的微观运动和动态平衡的观念,并了解实验数据记录和统计分析的基本方法。

多尺度晶体材料的原位表征技术与计算模拟研究进展

大尺寸晶体材料是半导体、激光、通讯等领域的基础原料,大尺寸、高品质晶体材料的制备已成为制约相关行业发展的瓶颈。我国面临的“卡脖子”技术中大多与关键基础材料相关。大尺寸晶体材料制备理论与技术是我国新材料产业高质量发展的一个重要方面,也是提升相应高技术产业的基础,突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术是获得高品质大尺寸晶体材料的关键。探究并准确理解大尺寸晶体生长机理需要借助原位表征技术和多尺度计算模拟方法。单一的原位表征和模拟技术只能探究特定时间和空间范围内的结晶信息,为了准确反映结晶过程需要综合应用多种方法。本文综述了最新的多尺度晶体生长研究的原位表征方法、多尺度计算模拟技术以及机器学习方法,为发展结晶理论和控制晶体品质提供重要的实验和理论依据,并将为提升大尺寸晶体生长工艺的开发而服务。

间冷式冰箱冷冻室内流场的PIV测试和计算模拟

冰箱内温度分布是间冷式冰箱结构优化设计的主要评价指标 ,而温度分布与流场紧密相关。在国内首次应用PIV技术测量了间冷式冰箱冷冻室内部流场 ,采用K -ε紊流模型进行了计算模拟 ,通过与测量结果的比较 ,验证了数学模型的正确性。

螺旋慢波电路高频特性的三维计算模拟

使用MAFIA软件对螺旋慢波线高频特性进行计算模拟,避免解析理论中的假设处理,提高了计算精度,与实验测试值相比色散特性的平均模拟误差为1%左右,耦合阻抗的平均误差为0.2%左右;并对不同建模方法下的不同模拟方法在计算时间和精度上作了比较,证明了准周期边界条件的模拟方法是一种在实际工程应用上同时满足精度与效率要求的模拟方法。

制冷压缩机工作过程的计算模拟

采用国内外近年来的研究成果，设计了较为精确的描述制冷压缩机工作过程的数学模型，编制了功能较多的计算模拟软件，应用该软件对制冷压缩机在广泛工况范围内的工作过程进行了模拟计算，经国产新型８ＥＳ１０和８１０ＡＣ两种压缩机的试验结果验证，说明该计算模拟是成功的。

陕西金堆城斑岩钼矿成矿过程中热及流体传输的计算模拟

在对陕西金堆城斑岩铂矿成矿地质背景和矿床地质详细研究的基础上，运用定点等积测量方法，建立了成矿过程中渗透率分布的概念模型。根据质量、动量、能量守恒定律，建立了控制微分方程组。运用有限元方法，求解数学模型，得到了热流体运移的流函数和温度分布值，进而求出流速和热流值。将前述理论应用于金堆城矿区成矿过程中温度场和流体场的研究，取得了满意的计算模拟结果。为进一步研究斑岩钼矿的形成过程，提供了有意义的信息。与国外同类研究相比，在渗透率分布模型的建立、数值解的方法及程序设计等方面，亦有一定特色。

Nd∶YAG激光器热效应的计算模拟及实验研究

对Nd :YAG激光棒的热透镜效应、应力双折射、退偏效应采用自编软件进行计算模拟 。

基于计算模拟的中药及方剂量效关系研究方法概述

中药及方剂是中医临床实践的重要内容,其中方剂更是临床用药的主要形式。方剂中不仅包含组成药味,还必须为每味药物确定合适的用量。方剂中药物的用量与方剂的临床效果密切相关,若用量选用不当,轻则方剂疗效降低或消失。

构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约:从安庆月山岩体冷却过程动力学计算模拟结果分析

为探讨构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约,以安庆地区的月山岩体及其所形成的安庆铜矿床为例,在传统地质调查研究的基础上,通过假设不同的力学边界条件进行岩体冷却过程动力学的计算模拟实验研究。计算结果显示,在没有构造应力作用时,在岩体的接触带上不可能形成有利成矿定位的局部汇流扩容空间,挤压和拉伸作用都能够在岩体接触带形成局部汇流扩容空间,但二者的空间分布规律有着极大的差别,只有拉伸构造应力作用下的动力学计算模拟实验能在已发现矿体部位形成汇流扩容空间,表明构造应力环境对成矿定位的汇流空间的制约以及拉伸构造应力作用对月山岩体成矿的重要贡献。在拉伸构造应力和无构造应力作用时,接触带上的流体压力都是随着变形的进程而趋降低的,只有在挤压构造应力作用下,流体压力才会有一个超压的过程,流体超压是形成斑岩型矿床的重要机制。可见挤压环境才是一种有利于斑岩型矿床成矿的构造环境,铜陵-安庆地区缺乏与矽卡岩矿床相对应的斑岩型矿床主要原因之一是成矿时处于一种拉伸的构造应力作用环境。

金属腐蚀的多尺度计算模拟研究进展

综述了计算方法在金属腐蚀研究中的应用与进展,提出了利用第一性原理与内聚有限单元相结合的跨尺度计算与模拟方法研究金属铝的腐蚀行为与机理。采用基于密度泛函的第一性原理计算Cl-与钝化膜的相互作用,明确了铝点蚀的萌生机理。利用第一性原理计算方法研究Al-H体系,计算了H原子沿铝表面以及从表面向内部的吸附、溶解和扩散,表明H沿晶界的扩散和偏聚对晶界强度影响显著。将第一性原理计算得到的晶界结合能输入到内聚有限元模型,模拟铝合金的晶间开裂行为,实现了原子尺度到宏观尺度的衔接,建立了从原子尺度到宏观尺度的跨尺度计算与模拟框架。

新型抗菌肽的设计、活性研究及与磷脂相互作用的计算模拟

设计合成了多个具有2个活性序列的线性和环状多肽及具有单个活性序列的短链多肽,研究了它们的杀菌活性,发现其杀菌活性顺序为长链肽>环状肽>短链肽,特别是线性的Linear-KT和Linear-KS对多种革兰氏阴性菌和阳性菌均具有较高的杀菌活性.采用MTT法考察了Linear-KT和Linear-KS对正常细胞的毒性,其中Linear-KS表现出较低的细胞毒性,优于阳性对照多粘菌素B.利用计算模拟的方法计算了多肽与细菌细胞膜中磷脂酰甘油(DMPG)的相互作用.结果表明,多肽和DMPG的结合能也表现出长链肽>环状肽>短链肽的规律,特别是Linear-KT和Linear-KS具有较高的结合能.长链肽含有2个活性序列,可提供多个荷正电的氨基酸与荷负电的磷脂结合,结合能较大,杀菌活性较强.同时,柔性的结构及Linear-KT和Linear-KS中丝氨酸和苏氨酸的β碳上的羟基可与磷脂上的羰基形成多个氢键,进一步增大了结合能.计算模拟的方法为抗菌肽的杀菌活性从理论上提供了一定的依据.