《流場驅動大分子遷移穿過微通道過程的計算機模擬》是依託中國科學技術大學，由李學進擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：流場驅動大分子遷移穿過微通道過程的計算機模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李學進
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
我們擬藉助消除微通道壁滑移和流體粒子密度漲落的耗散粒子動力學方法來模擬真實流體動力學作用，觀察大分子在流場驅動作用下遷移穿過微通道時的鏈構象變化和動力學行為，證實並更好的解釋實驗觀察結果；研究在微通道尺寸、流體流動驅動力及大分子與通道壁相互作用等外部參數變化時對大分子穿過微通道遷移速度的影響，並找到大分子遷移穿過微通道所需的最小流體流動驅動力，給實驗工作者提供參考；通過對比在不考慮流體動力學作用情況下大分子遷移穿過微通道時的模擬數據，分析流體動力學在大分子遷移穿過微通道過程中所起的作用，進而嘗試理解並提出大分子在流場驅動作用下以多鏈摺疊方式穿過微通道的遷移機理。此外，我們擬通過引入靜電相互作用來描述DNA和蛋白質等帶電生物大分子體系，並通過流場驅動來控制生物大分子遷移穿過微通道，進而更好的理解生物大分子遷移穿過微通道時的跨膜輸運動力學行為。
結題摘要
我們藉助消除通道壁滑移和密度漲落的耗散粒子動力學方法模擬了真實流體動力學作用，觀察到高分子鏈在流場驅動作用下遷移穿過微通道時的鏈構象變化和動力學行為，證實並更好的解釋了實驗觀察結果。首先，我們發展了一套適用於模擬流體粒子的耗散粒子動力學模擬方法，消除了流體粒子的邊界滑移和密度漲落，實現了用此方法對真實流體力學作用的模擬；藉助此模擬方法，我們觀察到在流場驅動下高分子鏈可採取不同的鏈構象方式穿過微通道的動力學過程，為理解高分子鏈在流場驅動下穿過微通道的遷移機理提供了一種輔助手段。同時，我們研究了在微通道尺寸、流體流動驅動力及高分子鏈與通道壁相互作用等外部參數變化時對高分子鏈穿越微通道遷移速度的影響，並找到高分子鏈遷移穿過微通道所需的最小流體流動驅動力，給實驗工作者提供了參考；在考慮流體力學作用和不考慮流體力學作用條件下，我們統計了高分子鏈通過微通道的平均遷移速率與高分子鏈鏈長的關係，發現流體力學作用可以加速高分子鏈遷移穿過微通道的進程，並提高高分子鏈成功遷移穿過微通道的機率；通過對比在不考慮流體動力學作用情況下高分子鏈遷移穿過微通道的模擬結果，分析了流體動力學作用在高分子鏈遷移穿過微通道過程中所起的效用，進而嘗試理解並提出了高分子鏈在流場驅動作用下以多鏈摺疊方式穿過微通道的遷移機理。此外，我們還發現在包含和不包含靜電相互作用下，高分子鏈遷移時間與高分子鏈鏈長滿足不同的標度關係。同時，我們通過引入靜電相互作用來更好的描述真實生物高分子鏈(如DNA鏈)的特性，並通過流場驅動來控制生物高分子鏈的遷移的速度，有助於理解生物高分子鏈穿越微通道這一重要的生物現象。
