氧化钛表面拓扑结构对蛋白质吸附的分子动力学模拟

分别选取了具有代表性的球状和纤维状蛋白质分子1PPT和α-FNA,利用分子动力学模拟技术构建了金红石(110)晶面上不同尺寸球状凸起缺陷和凹槽缺陷表面模型,采用COMPASS力场,正则系综(NVT),对蛋白质/TiO2相互作用体系进行结合能、二面角及径向分布函数的分析。研究发现,不同形状的蛋白质分子与不同曲率半径的表面缺陷吸附能存在较大差异,并且水的溶剂化效应阻碍了蛋白质在金红石表面的吸附。

表面拓扑结构对接触角的影响

本文从能量角度分析表面拓扑结构对表面接触角的影响,并建立简单的数学模型介绍推导润湿性的一般方程,简化了接触角的计算过程。通过Matlab对方程进行实验,从微观的角度验证改变物体表面粗糙度对接触角的影响,即对表面亲水性的影响,为实现玻璃超亲水防雾提供思路。

疏水表面拓扑结构对其润湿状态影响的粗粒化模拟

采用BMW-MARTINI粗粒化分子动力学模拟方法研究了表面的拓扑结构对疏水性表面润湿状态的影响.模拟结果表明,对于疏水性表面,增大表面的粗糙度对其疏水性影响不大,而主要是影响其润湿状态.在一定范围内(柱间距不超过4.7 nm),水珠在微柱结构疏水表面的润湿行为受到柱间距(d)和柱高(h)的双重影响.柱间距一定时,存在一个临界的柱高,可以使得水珠在表面的润湿状态由Wenzel态向Cassie-Baxter态发生转变,并且该临界高度随着柱间距的增大而增大.进一步分析发现,本文研究范围内,润湿状态的转变和柱间距与柱高的比值d/h有关,当d/h不超过2时,水珠呈Wenzel态,超过2时则由Wenzel态向Cassie-Baxter态发生转变.通过能量分析,发现润湿状态的转变主要取决于水珠与表面之间的范德华作用.本文研究结果可以为开发具有特定功能的疏水性材料提供参考.

鱼鳞片表面微观拓扑结构的测量与分析

利用移测显微镜观测了鱼鳞片表面的微观结构,对比分析了大黄鱼和鲈鱼鱼鳞片不同区域的鳞嵴间距.将鱼鳞片表面微观拓扑结构的测量这一具有水产院校特色的研究性实验项目引入本科大学物理实验教学,使学生在学习中体会到将所学物理实验技术应用于海洋科学研究中的乐趣,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力.

RGD与特定形貌金红石表面相互作用的分子动力学模拟

精氨酸–甘氨酸–天冬氨酸(Arg-Gly-Asp,RGD)序列是细胞膜整合素受体与细胞外配体相结合的识别位点,利用其对材料表面进行仿生修饰可以提高植入体的生物相容性。采用全原子分子动力学方法,模拟研究了RGD与理想和具有不同深度凹槽结构的金红石型TiO_2(110)表面的结合模式和结合稳定性。研究结果表明,在纯水环境下,RGD在金红石表面存在锚定点是该序列中带负电的羧基基团与表面Ti原子直接键合的前提。凹槽侧壁表层的不饱和原子是RGD形成吸附的潜在作用点,故在金红石表面引入凹槽结构能在一定程度上影响该序列同基底之间的结合模式。当RGD通过羧基基团与槽底原子稳定键合之后,若剩余部分的长度足以触及至槽壁区域,则肽链中带正电的氨基或胍基基团与槽壁原子形成氢键的概率较大;若RGD通过两侧末端基团分别同槽底形成了稳定作用,则会显著抑制该序列与槽壁原子之间氢键的形成。RGD序列同金红石表面结合作用的强弱取决于结合点的数量以及相互作用的具体类型。

微球改性生物材料表面的构建及其细胞相容性研究

本研究采用两亲共聚物PEO-PPO-PEO作为表面活性剂制备得到了较窄粒径分布范围的聚乳酸微球,然后将这些微球按不同分布密度结合到聚乳酸基材表面,制备得到不同表面微球分布密度的微球改性聚乳酸生物材料表面。激光共聚焦显微镜、扫描电镜对改性表面的稳定和表面形貌的测试结果显示,该方法成功地获得了稳定的、具有不同表面微球分布密度的微球改性聚乳酸表面;软骨细胞相容性测试结果表明不同表面微球分布密度的微球改性聚乳酸膜片具有不同的细胞相容性,表面拓扑结构能在较在程度上对材料表面的细胞相容性产生影响。

蛋白质在纳米拓扑结构材料表面的吸附

蛋白质在生物医用材料表面的吸附行为与材料的生物相容性密切相关.长期以来,大量的研究报道基本上都集中在生物医用材料表面化学组成对蛋白质吸附行为的影响,而单独考察材料表面拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究近年来才刚刚开始.本文介绍了材料表面纳米拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究进展.所涉及的材料表面纳米尺度拓扑变量包括粗糙度、曲面曲率和特定几何形状等,而蛋白质的吸附行为则包括蛋白质吸附量、吸附后蛋白质的活性和吸附蛋白层的形貌等.

不同脱酸方法对壳聚糖膜纳米拓扑结构及细胞相容性的影响

壳聚糖是一种广泛应用于组织工程和药物缓释领域的天然生物材料。在壳聚糖基质材料的制备过程中,一般先将壳聚糖溶于乙酸等稀酸,之后烘干成膜,或者冻干成支架,