Multivalent Ion-Activated Protein Adsorption Reflecting Bulk Reentrant Behavior
蛋白质在固液界面的吸附是一个重要的现象，通常可以观察到作为生物过程的第一步。尽管其固有的重要性，仍然相对较少的是了解潜在的微观机制。在这里，使用多价离子，我们证明了控制的相互作用和相应的吸附净带负电荷的蛋白质（牛血清白蛋白）在固液界面。这是证明了椭圆偏振和中子反射率和石英晶体微量天平实验证实。我们发现，在第二维里系数对盐浓度cs的非单调依赖性的富体相行为中观察到的重入凝聚以一种有趣的方式反映在界面处的蛋白质吸附d（cs）中。我们的研究结果成功地描述和理解的经典密度泛函理论的框架内的离子激活的补丁相互作用的模型。除了连接体和界面行为的一般挑战，我们的工作有影响，除其他外，在界面处的成核。
2017-10-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Surface adsorption of lattice HP proteins: Thermodynamics and structural transitions using Wang-Landau sampling
Wang-Landau取样法被应用于研究晶格疏水极性杂聚物（HP蛋白模型）与吸引底物相互作用的热力学和结构性质。为简单起见，我们考虑一个短的HP序列，仅由36个单体与底物相互作用，吸引序列中的所有单体。构象的“相变“已被确定的比热和合适的结构可观的正则分析。三个主要的“过渡”，即吸附，疏水核的形成和“扁平化”的吸附结构，观察。取决于相对于H单体之间的蛋白质内吸引的表面吸引强度，这些过程在冷却时以不同的顺序发生。
2013-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Quantitative Prediction of Protein-Polyelectrolyte Binding Thermodynamics: Adsorption of Heparin-Analog Polysulfates to the SARS-CoV-2 Spike Protein RBD
本文提出基于力谱增强采样和理论建模的方法，通过全原子MD模拟定量预测肝素类似物LPGS与SARS-CoV-2刺突蛋白RBD的结合热力学，结果与实验吻合，并揭示了溶剂主导、焓驱动的结合机制。
2024-08-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Coarse-grained model of adsorption of blood plasma proteins onto nanoparticles
我们提出了一个粗粒度的模型，用于评估球状蛋白质与纳米粒子的相互作用。蛋白质分子由每个氨基酸的一个珠粒表示，并且纳米颗粒由通过取决于纳米颗粒尺寸的中心力与氨基酸相互作用的均匀球体表示。所提出的方法是用来预测六种常见的人血浆蛋白的吸附能疏水带电或中性纳米粒子的不同大小，以及吸附后的分子的优选取向。我们的方法允许通过蛋白质与纳米颗粒的结合亲和力对蛋白质进行排名，这可用于预测NP-蛋白质冠的组成。预测的排名是在良好的协议与已知的蛋白质吸附在表面上的实验数据。
2015-11-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Protein Adsorption into Mesopores: A Combination of Electrostatic Interaction, Counterion Release and van der Waals Forces
牛心脏细胞色素c已被固定到介孔二氧化硅主体材料SBA-15在其天然折叠和尿素展开状态。这两种折叠态的行为的比较对细胞色素c吸附的常用解释，即静电相互作用模型提出了质疑。作为缓冲溶液的pH和离子强度的函数的蛋白质结合的详细调查揭示了蛋白质-二氧化硅相互作用的复杂性质。静电相互作用，范德华力和熵的贡献，由对流释放各自有助于吸附在二氧化硅孔壁。
2015-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Increased Concentration of Polyvalent Phospholipids in the Adsorption Domain of a Charged Protein
我们研究了一个带电荷的蛋白质吸附到带相反电荷的膜，由移动磷脂的不同价态，使用一个pathetical-pathetical的方法。采用两块模型，一个块对应于膜上受蛋白质影响的区域，称为吸附域，另一个块对应于膜上未受影响的剩余部分。我们计算了蛋白质诱导的脂质重排的吸附域所产生的静电相互作用的系统和混合熵的脂质之间的相互作用。相等的电化学电位的脂质在两个块中产生的各种脂质馏分之间的关系在吸附域的表达式，表示一个敏感的依赖性的脂质馏分上的价。这种表达是两块图的结果，但不依赖于蛋白质-膜相互作用的进一步细节。我们随后使用泊松-玻尔兹曼理论计算了脂质组分本身。我们检查了脂质富集的依赖性，即，吸附域内外的脂质部分之间的比率，对各种参数，如离子强度和脂质价。在生理条件下，脂质化合价约为（-3）至（-4）时发现最大富集。我们的结果是在定性协议与最近的实验研究之间的相互作用的肽具有一个域的基本残基和膜含有一小部分的多价磷脂酰肌醇4，5-二磷酸（PIP 2）。这项研究提供了理论支持的建议，蛋白质吸附到膜上通过集群的碱性残基可以螯合PIP 2和其他多价脂质。
2004-03-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Impact of Short- and Long-range Forces on Protein Conformation and Adsorption Kinetics
研究了蛋白质淀粉酶在固/液界面上的吸附动力学。通过提供具有定制特性的基材，我们能够区分短程和长程相互作用的影响。通过胶体蒙特卡罗方法，包括密度波动引起的吸附蛋白质的构象变化，我们开发了一个方案，这是与实验观察到的三步动力学在特定的基板上是一致的。我们的观察表明，不仅表面化学决定的吸附蛋白质层的属性，但也范德华贡献的复合基板可能会导致不可忽略的影响。
2007-05-16 cond-mat.soft
Equilibrium protein adsorption on nanometric vegetable-oil hybrid film/water interface using neutron reflectometry
在空气-水界面处，使用具有交联的甲硅烷基化基团的官能化蓖麻油（ICO）已经形成厚度为约两纳米的纳米膜。这些混合膜代表了在生物医学应用中替代传统聚合物材料的优秀候选材料，但它们需要在与蛋白质吸附高度相关的生物相容性方面进行优化。中子反射率已被用来研究吸附的两个模型蛋白质，牛血清白蛋白和溶菌酶，在硅烷基化油（ICO）-水界面的存在和不存在的盐在生理离子强度和pH值和在不同的蛋白质浓度。这些测量进行比较，吸附在空气-水界面。虽然盐在空气-水和油-水界面上以类似程度增强吸附，但油膜的影响是显著的，与空气-水界面相比，油-水界面上的吸附高三到四倍。在这些条件下，两种蛋白质吸附层的浓度曲线表明多层吸附：外层（油侧）的厚度接近蛋白质分子短轴的尺寸，约30 μ m，表明长轴平行于界面的侧向取向。内层延伸至55-60微米。有趣的是，在所有情况下，油膜的组成保持完整，没有显著的蛋白质渗透到膜中。在这些纳米膜上的最佳吸附，1.7-2.0 mg $\bullet$ m-2，与最近使用石英晶体微量天平和原子力显微镜在厚固体交联膜上获得的结果相当，特别显示在标准生理条件下在这些ICO膜界面处的吸附是非特异性的。这些结果提供了有用的信息，对阐述植物油为基础的纳米膜，在直接的纳米级应用或作为前体膜在制造较厚的宏观膜用于生物医学应用。2
2020-11-20 cond-mat.soft
Protein-induced membrane curvature changes membrane tension
蛋白质吸附到膜上可以改变局部膜曲率。这种现象已经在生物过程中观察到，例如内吞作用、微管和囊泡形成。然而，目前尚不清楚膜的局部表面性质，如膜张力，如何响应蛋白质吸附而改变。在本文中，我们证明了脂膜的经典弹性模型无法解释由于局部区域蛋白质吸附而导致的形状和膜张力的同时变化，并且需要一个粘弹性公式来充分描述该系统。因此，我们开发了一个粘弹性模型的非均匀膜的Helfrich型。使用新的粘弹性模型，我们发现，脂质流动，以适应蛋白质吸附过程中膜曲率的变化。我们发现，在蛋白质吸附过程结束时，系统维持一个残余的局部张力，以平衡实际平均曲率和施加的自发曲率之间的差异。膜张力的这种变化可以在蛋白质与膜相互作用的许多生物现象中产生功能性影响。
2014-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Generic folding and transition hierarchies for surface adsorption of hydrophobic-polar lattice model proteins
采用Wang-Landau采样方法研究了疏水极性晶格蛋白与吸引表面相互作用的热力学行为和结构性质。三个基准HP序列（48聚体、67聚体和103聚体）被认为具有不同类型的表面，其中每一个分别吸引所有单体、仅疏水（H）单体或仅极性（P）单体。折叠行为的多样性依赖于表面强度进行了讨论。分析各种结构可观测量的组合模式，例如，表面接触的数量的导数，连同比热，我们能够识别折叠和过渡层次的一般类别。我们还推断出这些过渡类别和相对表面强度之间的联系，即，H单体间的表面吸引力与链间吸引力之比。我们提出的分类方案的有效性加强了额外的基准序列的分析。因此，我们认为，折叠层次结构和识别方案是通用的HP蛋白与有吸引力的表面相互作用，无论链长，序列，或表面吸引力。
2013-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Protein Adsorption on Lipid Monolayers at their Coexistence Region
我们从理论上研究了蛋白质以及其他大分子在空气-水界面处被纳入两亲性单分子膜的行为。我们假设的单层是在共存区域的“主”过渡，其中域的液体凝聚相共存的液体扩展的背景。使用一个简单的平均场自由能占蛋白质和两亲分子之间的相互作用，我们得到的空间蛋白质分布具有以下特点。当蛋白质优先与液体浓缩或液体膨胀结构域相互作用时，它们将溶解在相应的相中。当蛋白质在能量上与两亲分子的密度相当无关时，它们将定位在（二维）液体膨胀相和凝聚相之间的线边界处。在这两种极限情况之间，发生蛋白质的离域转变。这种转变可以通过改变温度或掺入的蛋白质的量来实现。这些发现与最近的荧光显微镜实验一致。我们的研究结果也适用于脂质多组分膜共存的不同的流体相。
1998-03-21 cond-mat.soft q-bio
A hard-sphere model of protein corona formation on spherical and cylindrical nanoparticles
浸入生物介质中的纳米颗粒（NP）迅速形成吸附蛋白质的冠，随后控制颗粒的最终命运和可能发生不良结果的途径。日冕形成的组成和时间尺度都高度依赖于NP及其环境。蛋白质在NP表面上的沉积与随机顺序吸附过程有关，并且基于该模型，我们开发了一种速率方程处理，用于在球形和圆柱形NP上形成由硬球表示的电晕。我们发现，NP的几何形状显着改变了电晕的组成，通过一个独立的过程中假设的蛋白质的吸附和解吸的速率常数，NP的半径和形状都影响电晕。此外，我们证明，在强结合的条件下，吸附是有效的不可逆的电晕含量反映的蛋白质的流动性和浓度在溶液中，而不是他们的结合亲和力。
2021-04-28 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Poly-Sarcosine and Poly(ethylene-glycol) interactions with proteins investigated using molecular dynamics simulations
用亲水性聚合物涂覆的纳米颗粒通常显示出与生物环境的非特异性相互作用的减少，这改善了它们的生物相容性。这种减少的分子决定因素还不是很清楚，他们的知识可能有助于改进纳米颗粒的设计。在这里，我们地址，使用分子动力学模拟，人血清白蛋白，最丰富的血清蛋白，与两个有前途的亲水性聚合物用于治疗纳米粒子，聚（乙二醇）和聚肌氨酸的涂层的相互作用。通过模拟浸入在聚合物-水混合物中的蛋白质，我们表明，这两种聚合物对蛋白质表面具有非常相似的亲和力，无论是在吸附的聚合物的量方面，还是在主要参与相互作用的氨基酸的类型方面。我们进一步分析了吸附动力学以及它如何影响聚合物构象。在吸附层的厚度方面观察到聚合物之间的微小差异，这与两种分子的不同程度的柔性有关。相比之下，聚丙氨酸，聚肌氨酸的异构体，已知的自聚集和诱导蛋白质聚集，显示出显着更大的亲和性的蛋白质表面比PEG和PSar，我们表明是相关的不是一个不同的模式与蛋白质表面的相互作用，但不同的方式的聚合物与水的相互作用。
2018-10-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Structural evolution of protein-biofilms: Simulations and Experiments
生物膜形成的控制是一个具有挑战性的目标，在许多方面尚未达到。一个是范德华力的作用，另一个是吸附和被吸附的生物分子之间相互作用的重要性（“临界拥挤”）。在这里，结合实验和理论的方法，从根本上探讨这两个方面。以溶菌酶、α-淀粉酶和牛血清白蛋白（BSA）为模型蛋白，研究了吸附动力学。使用复合基材，使得能够分离短程力和长程力。虽然通常被忽视，实验证据给出了范德华力的影响，蛋白质吸附所揭示的原位椭圆偏振。三种蛋白质被选择为它们不同的构象稳定性，以研究构象变化对吸附动力学的影响。蒙特卡罗模拟被用来开发这些实验结果的模型，通过假设一个内部的自由度来表示构象变化。模拟还提供了吸附位点分布的数据。通过原位原子力显微镜，我们还可以通过实验测试这种分布，这为研究吸附蛋白质之间的相互作用提供了可能性。
2010-05-11 cond-mat.soft
Brownian Dynamics Simulations of Proteins in the Presence of Surfaces: Long-range Electrostatics and Mean-field Hydrodynamics
大分子在密闭环境中的扩散和吸附的模拟可以为许多生物物理过程提供有价值的机理见解。为了在相关的时间尺度上模拟溶质的原子细节，布朗动力学模拟可以用刚体溶质运动通过连续溶剂的近似来进行。这允许预先计算溶质的相互作用势网格，从而允许力的计算效率。然而，流体动力学和远程静电相互作用不能完全处理与基于网格的方法单独。在这里，我们开发了一个治疗的流体动力学和静电相互作用，包括通过建模基于网格和远程相互作用的表面的存在。我们描述了它的应用程序来模拟的自我关联和多分子吸附的良好特征的蛋白质鸡蛋白溶菌酶云母样和二氧化硅样表面。我们发现，计算模型可以恢复一些实验观测的吸附过程，并提供深入了解其决定因素。计算模型在扩散缔合模拟（SDA）软件包中实现。
2021-03-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hydrophobic homopolymer's coil-globule transition and adsorption onto a hydrophobic surface under different conditions
研究使用蒙特卡洛粗粒化模型模拟疏水性均聚物在疏水表面附近的线团-球体转变与吸附，发现狭缝孔限制增强链的展开与吸附，水合水根据热力学参数调节该行为，为无结构蛋白响应外部刺激提供分子机制见解。
2023-06-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
Water structuring and collagen adsorption at hydrophilic and hydrophobic silicon surfaces
采用全原子分子动力学研究了胶原蛋白片段在疏水性、氢封端和亲水性、天然氧化的Si表面上的吸附。虽然通过局部接触点的有利的直接蛋白质-表面相互作用会粘附到亲水表面，但在吸附到疏水表面上时会发生均匀分布的表面/分子接触和螺旋结构的稳定化。在后一种情况下，我们发现，粘附伴随着蛋白质内的亲水/疏水图案和固/液界面处的层状水结构之间的相互配合，这可能为经典的疏水效应提供额外的驱动力。
2009-12-15 cond-mat.soft
Characterizing the Hard and Soft Nanoparticle-Protein Corona with Multilayer Adsorption
该研究针对软纳米颗粒-蛋白冠表征与模拟的难题，综述领域进展并提出新型开源计算模型，以转铁蛋白与聚苯乙烯纳米颗粒作用为例验证模型可捕捉软冠复杂性，揭示其玻璃态演化与拥挤效应的关联，弥补实验局限。
2025-01-17 cond-mat.soft
Multiscale modelling of bionano interface
在这项工作中，我们描述了一组粗粒（CG）工具，可以模拟脂双层对包被蛋白质的纳米颗粒（NP）的吸收。我们描述了一个CG模型来计算吸附能和最有利的吸附方向的蛋白质到疏水性NP。然后，所提出的方法被用来计算两种常见的蛋白质在人体血液中的中性和负电荷的纳米粒子的吸附能。我们还报告了NP半径对吸附能的影响，并验证了所提出的方法对全原子模拟。我们还描述了一种方法，其中全原子模拟的脂质双层和各种脂质胆固醇混合物用于CG对电位的提取。我们还比较和验证了分子和CG水平的模拟预测。最后，我们提出了一个CG模拟的相互作用裸NP和NP-蛋白质复合物与脂质双层。
2015-11-20 cond-mat.soft
Lipid Controlled Non-Monotonic Assembly and Rheology of an Egg Yolk Protein at Water-Soybean Oil Interface
Department of Physics, School of Natural Sciences, Shiv Nadar Institution of Eminence（锡南达尔卓越学院自然科学学院物理系）
该研究探究了卵黄高磷蛋白在水-大豆油界面的吸附与流变特性，发现脂质对其组装存在非单调调控作用，为优化食品产品组成提供了依据。
2026-08-13 cond-mat.soft
Serum protein resistant behavior of multisite-bound poly(ethylene glycol) chains onto iron oxide surfaces
最近的调查表明，临床上实际使用的基于纳米颗粒的制剂数量明显低于十年前的预期。其中一个原因是纳米颗粒的物理化学性质不足以处理生物环境的复杂性和防止非特异性蛋白质吸附。在这项研究中，我们解决了血浆蛋白与聚合物涂层表面的相互作用的问题。为此，我们使用非共价接枝方法来官能化氧化铁亚10 nm纳米颗粒和氧化铁平面基底，并比较它们的蛋白质响应。功能化共聚物由交替的聚（乙二醇）（PEG）链和膦酸接枝在同一个主链上。使用具有耗散的石英晶体微天平来监测聚合物吸附动力学并评价对蛋白质吸附的抗性。在平坦的基底上，官能化的PEG共聚物吸附并形成中等或高度拉伸状态的刷，密度在0.15和1.5 nm-2之间。使用膦酸作为连接剂的PEG层表现出优异的蛋白质抗性。相比之下，用羧酸作为接枝剂制备的层表现出减轻的蛋白质响应和层破坏。本研究建立了PEG包被颗粒在生物流体中的长期稳定性与用相同聚合物包被的表面的蛋白质抗性之间的相关性。
2017-02-25 cond-mat.soft
Predicting the orientation of adsorbed proteins steered with electric fields using a simple electrostatic model
在最常见的实验条件下，蛋白质吸附到固体表面是一个自发的过程，导致一个相当紧凑的随机取向的分子层。由于这一过程对于催化表面的发展的重要性，一些现有的计算和实验方法试图预测和控制这样的分子的取向。然而，尽管它们有自己的优点，但它们往往要么计算过于昂贵，要么过于简单，破坏了它们预测最合适的实验条件以最大化吸附蛋白质的催化活性的能力。为了解决这一问题，我们提出了一个有效的计算方法来模拟蛋白质的行为在表面附近的外部电场的存在下，基于连续静电。我们的模型不仅可以估计蛋白质与表面的总体亲和力，还可以估计它们最可能的取向作为所施加的电势的函数。以这种方式，可以进行电势的合理选择以使蛋白质的活性位点对溶剂的可及性最大化。该模型依赖于Poisson-Boltzmann方程，并在扩展代码PyGBe中实现，该代码包括外部电场，并呈现溶剂化自由能的静电分量。为了证明这一技术的可行性，我们研究了在恒电位条件下胰蛋白酶吸附到碳电极上的数值和实验。我们发现，即使吸附过程在很大程度上是由疏水效应，胰蛋白酶的取向可以通过外部电位控制，影响的活性位点的位置，并导致在表面的催化活性的重要变化。
2022-06-28 cond-mat.soft
The Conformation of Interfacially Adsorbed Ranaspumin-2 is an Arrested State on the Unfolding Pathway
Ranaspumin-2（Rsn-2）是一种表面活性剂蛋白质，存在于汤加拉蛙的泡沫巢中。以前的实验工作已经导致了一个拟议的吸附模型，其中涉及一个不寻常的蛤壳样的“unhinging”的蛋白质在界面上。有趣的是，Rsn-2的二级结构元件没有伴随着其三级结构的大规模转化而变性。在这项工作中，我们使用实验和模拟，以更好地了解支撑这一不寻常的过程的驱动力。我们开发了一种改进的Gō-model方法，其中我们包含了侧链的显式表示，以逼真地模拟蛋白质二级结构元素与界面之间的相互作用。这样做允许的基础能源景观的研究，其中管理机制的Rsn-2界面吸附。在实验上，我们研究有针对性的突变体的RSN-2，使用朗缪尔槽，悬滴张力和圆二色性，以证明蛤壳模型是正确的。我们发现，Rsn-2吸附实际上是一个两步的过程：疏水的N-末端尾部招募的蛋白质的接口后，Rsn-2经历了一个展开的过渡，保持其二级结构。有趣的是，我们的模拟表明，构象Rsn-2在界面处采用的是沿变性途径的被捕状态。更一般地说，我们的计算模型应该证明是一个有用的，计算效率高，在研究蛋白质界面相互作用的动力学和能量学的工具。
2016-02-12 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.QM
A length-dynamic Tonks gas theory of histone isotherms
我们找到了一个新的一维（1D）相互作用粒子理论的精确解，并将结果应用于蛋白质粒子（如组蛋白）周围的聚合物（如DNA）的吸附和包裹。每种吸附的蛋白质都由一个Tonks气体粒子表示。每个粒子的长度是一个自由度，代表DNA包裹每个组蛋白的程度。热力学量计算为包装能量，吸附的组蛋白密度，和散装组蛋白浓度（或化学势）的函数，他们的实验签名也进行了讨论。组蛋白密度被发现经历一个两阶段的吸附过程作为一个功能的化学势，而高亲和力蛋白质的平均覆盖率表现出最大的作为一个功能的化学势。然而，覆盖中的{ \it波动}同时是最大的。还计算了组蛋白-组蛋白关联函数，并显示出丰富的双长度尺度行为。
2002-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Interaction of charged patchy protein models with like-charged polyelectrolyte brushes
采用隐溶剂、显盐Langevin动力学方法，研究了带电斑片状粒子模型（CPPMs）在同电荷致密聚乙烯（PE）刷（每链含50个单体）薄膜上的吸附.我们以前介绍的CPPMs集包括定义明确的一个，两个补丁的球形小球，每个相同的净电荷和（纳米）大小，与单极和多极矩相媲美的小球状蛋白。我们重点研究了静电效应对典型蛋白质在远离等电点处吸附的影响，其中电荷调节不起作用。尽管相同的净电荷的刷和小球，我们观察到大的结合亲和力高达几十的热能，kT，这是通过降低盐浓度和增加的补丁（ES）的电荷增强。我们的分析的距离分辨潜力的平均力连同所有领先的相互作用的贡献的现象学描述表明，吸引力是最强的刷表面，多极驱动，出生（自能），和反离子释放的贡献，占主导地位的单极和空间排斥本地。
2017-01-10 cond-mat.soft
Thermodynamics of Protein Folding from Coarse-Grained Models' Perspectives
蛋白质的折叠和聚集、蛋白质与膜之间的相互作用以及有机软物质在无机固体基质上的吸附属于理解复杂大分子结构和功能的最有趣的挑战。这是由相关问题的跨学科性质所推断的，这些问题的范围从生物功能丧失的分子起源（例如，在阿尔茨海默病中）到用于生物传感应用的有机电路的发展。在这堂课中，我们将着重于分析蛋白质折叠、聚集以及软质和固体凝聚物的混合系统的介观模型。粗粒度模型的简单性使得对蛋白质折叠这一众所周知的难题的描述更加通用。在这种方法中，相对于构象假相的结构形成过程的分类是可能的。这在聚集和吸附过程中类似，其中个体折叠倾向受外力影响。构象转变研究中的主要问题是，组成蛋白质的氨基酸序列必然是有限长度的，因此不存在热力学极限。因此，在严格的热力学意义上，结构转变不是相变，并且伪单稳态方面的分析是复杂的，因为显然小系统效应伴随着所有构象转变并且不能被忽略。
2007-10-25 cond-mat.soft
Effects of surface functional groups on the formation of nanoparticle-protein corona
在此，我们研究了在官能团存在下蛋白质吸附对纳米颗粒表面的依赖性。紫外-可见分光光度法、透射电子显微镜、红外光谱和动态光散射测量结果表明，这些官能团在纳米颗粒-蛋白质冠的形成中起着重要的作用。我们发现，未涂层和无表面活性剂的银纳米粒子来自激光烧蚀过程中促进最大的蛋白质（牛血清白蛋白）涂层由于熵的变化增加。另一方面，BSA显示出较低的亲和力，静电稳定的纳米粒子由于熵变的约束。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-additivities of the particle sizes hidden in model pair potentials and their effects on physical adsorptions
了解胶体粒子在基底附近的组装机理对于电池、多相催化剂、涂料和化妆品的开发具有重要意义。了解这一机制对于胶体颗粒和蛋白质的结晶也很重要。在这项研究中，我们计算了胶体颗粒的物理吸附在一个平坦的墙壁上，通过使用积分方程理论，其中采用小和大的胶体颗粒。在计算系统中，双电层电位被用作对电位。在某些情况下，从计算结果发现，小颗粒更容易被吸附。从Asakura-Oosawa理论的观点来看，这一结果是不寻常的：我们称之为“反转现象”。然后，我们研究了反转现象的机理。结果表明，颗粒尺寸的非加和性是导致反转现象的主要原因。此外，我们还提出了分析对势的非加性的方法。该方法将是有用的检查各种模拟结果和力场模拟的胶体粒子和蛋白质的发展。
2022-05-18 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Monte Carlo simulations of the HP model (the "Ising model" of protein folding)
使用Wang-Landau抽样与适当的Monte Carlo试验移动（拉动移动和键重桥移动相结合），我们已经确定了一个短序列的HP蛋白质模型的态密度和热力学性质。对于游离链，已知这些蛋白质首先经历塌陷“转变”为球状状态，然后第二次“转变”为天然状态。当放置在一个有吸引力的表面附近时，表面吸附和折叠之间存在竞争，导致一系列有趣的“转变”。这些转变取决于相对相互作用强度，并且在很大程度上无法使用“标准”蒙特卡罗方法。
2011-02-01 cond-mat.soft physics.comp-ph q-bio.BM
Specific Ion Effects of Trivalent Cations on the Structure and Charging State of $β$-Lactoglobulin Adsorption Layers
在这项工作中，我们解决了Y $^{3+}$和Nd $^{3+}$阳离子的乳清蛋白$β$-乳球蛋白（BLG）的吸附在空气-水界面的电解质浓度的函数的影响。这两种阳离子引起非常相似，但在界面和本体溶液中的戏剧性的变化。在这里，应用了电子迁移率和振动和频产生光谱（SFG）的测量，并且一致地显示出对于15 $μ$ M的BLG浓度，在Y $^{3+}$或Nd $^{3+}$的30（本体）和40（界面）$μ$ M的非常低的离子浓度下BLG净电荷的反转。来自界面BLG的Asp或Glu残基的羧酸伸缩振动的SFG光谱显示羧酸伸缩频率的显著变化，我们将其与Y $^{3+}$或Nd $^{3+}$离子与蛋白质羧酸基团的特异性和有效结合相关联。BLG部分与绑定的三价离子的特征重入缩合被发现在一个广泛的浓度范围内的点周围的零净电荷。当离子浓度为50 $μ$ M时，BLG的胶体稳定性最高。<20 $μ$ M and >对BLG溶液宏观泡沫的研究表明，界面荷电状态与泡沫稳定性之间存在结构-性能关系。事实上，当界面净电荷可忽略时，发现在20 $μ$ M离子浓度下泡沫稳定性最小。我们的研究结果提供了新的信息在液-气界面的蛋白质/离子分散体的电荷反转。因此，我们认为我们的研究结果是澄清界面处重入冷凝效应及其与泡沫稳定性相关性的重要一步。
2020-07-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Polymer Adsorption on Curved Surfaces
利用多正则Monte Carlo计算机模拟方法研究了有限长粗粒高分子链在引力球表面附近的构象行为。在一个详细的分析规范的平衡数据在很宽的范围内的球半径和温度，我们已经构建了整个相图为非接枝和端接枝聚合物。对于构象相的识别，我们已经计算了几个能量和结构的观测量，如基于回转张量的形状参数和它们的波动正则统计分析。尽管我们的模型很简单，但它定性地表示在实验中研究的实际系统中所考虑的参数范围。本文的工作对蛋白质-配体相互作用和纳米智能材料的设计具有一定的实验意义。
2017-09-13 cond-mat.soft
Differential orientation and conformation of Keratinocyte Growth Factor observed at HEMA, HEMA/MMA, and HEMA/MAA hydrogel surfaces developed for wound healing
用于蛋白质递送的水凝胶的开发需要引起蛋白质的生物活性的最小破坏的蛋白质-水凝胶相互作用。生物活性可受诸如取向和构象的因素影响。水凝胶必须促进生物分子在表面上的吸附和生物分子在表面处扩散到多孔网络中，同时保持天然蛋白质构象，使蛋白质保持在受体结合的可接近取向，并使蛋白质释放最大化。我们在这里报告的评价（羟乙基）甲基丙烯酸酯（HEMA）为基础的水凝胶系统的角质细胞生长因子（KGF）的交付，以促进伤口愈合中的上皮再生。在这项工作中，我们的特点是两个水凝胶共混物，除了单独的HEMA，并报告如何蛋白质的方向，构象和蛋白质释放的影响。第一种共混物包含甲基丙烯酸甲酯（MMA），已知其由于其疏水性而促进蛋白质吸附到其表面。第二种共混物包含甲基丙烯酸（MAA），已知甲基丙烯酸由于其亲水性而促进蛋白质扩散到其表面。我们发现，KGF在HEMA/MMA共混物的表面似乎是更取向的访问和构象活性比KGF在HEMA/MAA共混物的表面。我们还报告说，KGF在HEMA/MAA共混物的表面变得构象变性，可能是由于氢键。虽然这些混合物表面的KGF可以通过FTIR-ATR光谱和ToF-SIMS结合PCA进行区分，但KGF溶胀、摄取和释放曲线是不可区分的。这些共混物之间KGF取向和构象的差异可能导致未来基于细胞的实验中不同的生物学反应。
2018-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Electrochemical Surface Potential Due to Classical Point Charge Models Drives Anion Adsorption to the Air-Water Interface
我们表明，驱动力的离子吸附到空气-水界面的点电荷模型的结果从空化和一个长期的形式是一个负的电化学表面电位。我们仔细表征的自由能的作用，由于从简单的经验模型计算的电化学表面电位和它的作用在离子吸附的背景下的介电连续理论。我们的研究表明，由于点电荷模型的电化学表面电位提供了一个显着的驱动力的空气-水界面的阴离子。这是相反的从头计算模拟的结果表明，平均静电表面电位应有利于在空气-水界面的阴离子的解吸。这一结果对研究疏水表面和蛋白质附近的离子分布具有重要意义。
2013-07-05 cond-mat.soft
Sorption and spatial distribution of protein globules in charged hydrogel particles
我们已经从理论上研究了在1：1电解质的存在下，通过带电水凝胶载体的非均匀带电的生物分子（适合于代表球状蛋白质或药物）的摄取。基于分析的物理相互作用的哈密顿量，包括单极，偶极和玻恩（自能）的贡献来自线性静电理论的未扰动的均匀的水凝胶，我们已经确定了五种不同的吸附状态的系统，从完全排斥的分子，其充分吸附水凝胶内部深处，通过Meta和稳定的表面吸附状态。结果总结在状态图中，也探讨了不同的电解质浓度的影响，生物分子的净电荷的符号，以及包括排除体积（空间）或疏水生物分子-水凝胶相互作用的作用。我们表明，生物分子的偶极矩是一个关键参数控制的空间分布的小球。特别地，具有大偶极矩的生物分子倾向于吸附在水凝胶的外表面处，即使带相同电荷，而均匀带电的生物分子倾向于朝向带相反电荷的水凝胶的内核分配。疏水性吸引力使状态朝向生物分子的内部吸附移动，而空间排斥力促进带相反电荷的生物分子的表面吸附，或完全排斥带可能电荷的生物分子。我们的研究结果为水凝胶载体中蛋白质和药物的空间分配提供了指导，可通过水凝胶电荷，pH值和盐浓度进行调节。
2017-04-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Theoretical Study of Comb-Polymers Adsorption on Solid Surfaces
我们提出了一个理论研究的物理吸附的中性梳型聚合物的吸附骨架和非吸附侧链在一个平面上。这样的聚合物作为用于生物分离的“动态涂层”基质特别令人感兴趣，特别是用于DNA测序、毛细管电泳和芯片实验室。通过在毛细管的内表面涂覆中性聚合物来提高分离性能。该方法允许屏蔽表面电荷，从而防止电渗流和带电大分子（例如蛋白质）粘附在毛细管壁上。我们确定了三个吸附制度：一个“蘑菇”制度，其中的涂层是由强烈吸附的骨架环和锚定在骨架上的侧链是在一个膨胀的状态，一个“刷”制度，其特征在于由一个均匀的多链涂层与一个扩展层的非吸附侧链和非吸附制度。通过使用平均场和缩放方法的组合，我们明确推导出渐近形式的单体浓度分布，吸附自由能和吸附层的厚度作为骨架和侧链的大小和吸附参数的函数。此外，我们得到了不同制度之间的转换的标度律。这些预测可以通过进行旨在研究聚合物吸附的实验来检查，例如中子或X射线反射仪，椭圆偏振仪，石英微量天平或表面力仪器。
2005-01-11 cond-mat.soft
Diffusion and multistage kinetics of macromolecular adsorption
我们推导出的方程，描述扩散颗粒吸附到表面上，然后通过额外的表面动力学步骤，然后被输送穿过界面。在膜蛋白插入、细胞信号传导和病毒颗粒感染细胞期间发生多阶段表面动力学。例如，在非特异性结合后，在病毒颗粒融合发生之前，必须发生额外的动力学步骤，如受体和共受体的结合。我们耦合体相颗粒的扩散与表面动力学，并推导出一个有效的，积分微分边界条件，其中包含一个记忆内核描述的延迟引起的表面反应。这种边界条件的形式是一个奇异摄动问题的限制，其中粒子表面的相互作用是短程的。此外，取决于表面动力学，延迟内核诱导非单调的，瞬态补充的散装颗粒浓度附近的接口。我们的方法概括了沃德和Tordai，Diamant和Andelman，包括表面动力学，产生了质的新的行为。
2007-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Light-regulated adsorption and desorption of Chlamydomonas cells at surfaces
本研究通过明场显微镜和延迟Langmuir动力学模型，揭示莱茵衣藻群体在蓝光/红光下表面吸附与脱附的动力学差异，并证明趋光性不影响吸附过程，为光控微生物表面定殖提供检测方法。
2022-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nanoparticle charge-transfer interactions induce surface dependent conformational changes in apolipoprotein biocorona
在引入生物系统后，工程纳米材料（ENM）迅速与各种生物分子（如蛋白质和脂质）结合，形成生物冠。生物冠的存在会显著影响纳米生物相互作用，并最终导致生物反应的改变。载脂蛋白A-I（ApoA-I）是高密度脂蛋白（HDL）的主要成分，是在ENM生物冠中发现的最普遍的蛋白质之一，与ENM的性质、大小和形状无关。鉴于ApoA-I在HDL和胆固醇转运中的重要性，有必要了解ApoA-I吸附的机制和相关的结构变化，以评估ENM暴露的后果。在这里，我们使用了一个全面的阵列的显微镜和光谱工具来阐明ApoA-I和100 nm银纳米粒子（AgNPs）与四个不同的表面官能团之间的相互作用。我们发现，蛋白质的吸附和二级结构的变化是高度依赖于表面功能。我们的电化学研究为电荷转移相互作用影响ApoA-I展开提供了新的证据。虽然ApoA-I在AgNPs上的展开没有显著改变它们的细胞摄取和短期细胞毒性，但我们观察到它强烈改变了仅一些AgNPs在巨噬细胞中产生活性氧的能力。我们的研究结果揭示了生物冠形成的表面功能和电荷转移相互作用的重要性。
2016-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Strategies for deliveries of anti-cancer drugs from perspectives of a measurement theory and an adsorption theory
本文基于光镊与原子力显微镜反演分析及NAO理论和晶格理论，提出增强排斥加速吸附和非特异性选择性吸附两种策略，以提高胶囊状抗癌药物向癌细胞的递送率。
2023-04-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.med-ph
Thermoresponsivity of poly(N-isopropylacrylamide) microgels in water-trehalose solution and its relation to protein behavior
假设：添加剂通常用于调节大分子构象转变。在添加剂中，海藻糖是一种优异的生物保护剂，在响应性聚合物中，PNIPAM是研究最多的材料。然而，到目前为止，它们的相互作用机制只是暗示，没有直接的调查，而且，至关重要的是，从来没有阐明与蛋白质相比。详细的见解将有助于了解PNIPAM微凝胶在多大程度上可以有效地用作合成仿生材料，以在胶体尺度上再现和研究分离的蛋白质行为及其对与特定共溶剂或共溶质相互作用的敏感性。实验：采用动态光散射法研究海藻糖对PNIPAM微凝胶溶胀行为的影响;采用拉曼光谱法和分子动力学模拟从分子尺度上探讨溶胀-去溶胀转变过程中溶剂化和动力学的变化。调查结果：强水合海藻糖分子与PNIPAM微凝胶形成水介导的相互作用，从而在过渡区以下和以上保持聚合物水合，同时显著抑制聚合物及其水合壳的局部运动。我们的研究，第一次，表明，减缓动力学和优先排斥的主要机制，海藻糖的PNIPAM微凝胶的效果，在不一致的优先吸附醇，但在海藻糖蛋白质系统中观察到的行为完全类似。
2022-02-20 cond-mat.soft
Nanoscale Water Behavior and Its Impact on Adsorption: A case study with CNTs and Diclofenac
本研究利用分子动力学模拟分析了水分子结构对双氯芬酸钾在单壁和双壁碳纳米管上吸附动力学的影响，发现水合层会显著改变吸附能垒，为优化水净化纳米材料的设计提供了重要指导。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Probing protein orientation near charged nanosurfaces for simulation-assisted biosensor design
蛋白质-表面相互作用在生物过程和生物工程中普遍存在，但尚未完全理解。在生物传感器中，决定灵敏度以及装置性能的关键因素是生物活性装置表面上配体分子的取向。因此，吸附研究试图确定取向如何受到表面制备的影响。在这项工作中，蛋白质的取向附近的带电纳米表面获得静电效应下使用泊松-玻尔兹曼方程，在一个隐式溶剂模型。在相对于带电表面的倾斜角和旋转角的范围内对蛋白质GB 1D 4 '的自由能进行采样，我们计算了蛋白质取向的概率并观察到偶极行为。这一结果与已发表的实验研究和结合蒙特卡罗和分子动力学模拟使用这种小蛋白质，验证我们的方法是一致的。与生物传感器技术更相关的是，抗体（如免疫球蛋白G）仍然是分子模拟的一个巨大挑战，因为它们的尺寸很大。我们得到了在不同的表面电荷和盐浓度的同种型IgG 2a的取向的概率分布。在以前的研究中没有发现这种同种型具有优选的取向，不像同种型IgG 1，其更大的偶极矩被假定为使其更容易控制。我们发现IgG 2a的择优取向在表面正电荷为0.05 C/m $^{2}$或更高和盐浓度为37 mM的情况下有利于生物传感。结果还表明，局部相互作用占主导地位的偶极矩的这种蛋白质。因此，使用我们的方法（和开源代码）的数值研究可以帮助提高免疫测定的灵敏度，指导配体分子的制造方案或蛋白质工程的变化，以获得更有利的方向。
2015-08-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Ions at hydrophobic interfaces
我们认为，kosmotropes保持强烈的水化在附近的疏水表面，而离液剂失去其水化壳，可以成为吸附到界面。吸附的机制仍然是一个争论的主题。我们认为，有两个驱动力的阴离子吸附：疏水空化能和水的界面静电表面电位。虽然空化对离子吸附的贡献现在被广泛接受，但静电表面电位的作用却不太清楚。困难的是，甚至这个潜在的符号是一个有争议的主题，从头算和经典力场模拟预测静电表面电位的相反符号。在本文中，我们将认为，强阴离子吸附中发现的极化力场模拟是人工静电表面电位存在于经典的水模型的结果。我们将表明，如果吸附的阴离子是大的可极化力场模拟预测的，过量的表面张力的碘化钠溶液将是强烈的负，相反的实验测量。虽然重卤化物的大极化率是一个基本属性，必须包括在现实的建模的电解质溶液，我们认为，点电荷水模型，研究到目前为止，是不兼容的极化离子力场时，平移对称性被打破。未来的目标应该是发展具有非常低的静电表面电位的水模型。我们相信，这样的水模型将是兼容的极化力场，然后可以用来研究离子与疏水表面和蛋白质的相互作用。
2018-02-13 cond-mat.soft
Anomalous relaxation kinetics of biological lattice-ligand binding models
我们讨论的理论模型的合作结合动力学的配体基板，如二聚马达蛋白微管或更广泛的大分子，如原肌球蛋白肌动蛋白丝。我们研究了空间位阻、配体大小、结合速率和相邻蛋白质之间的相互作用对结合动力学和结合化学计量的影响。从一个空晶格开始，结合动力学通常会经历几个阶段。第一阶段代表快速初始结合密切类似的随机顺序吸附过程的物理。通常，这个初始过程使系统处于亚稳态锁定状态，在结合分子的块之间具有许多小间隙。在第二阶段，随着配体的分离和重新附着，间隙缓慢地消失。这导致了间隙浓度的代数衰减和有趣的标度行为。在确定与粒子的差距，我们表明，在这个政权的动态可以解释它映射到各种反应扩散模型。最后的平衡方法显示了一些有趣的动态标度性质。我们还讨论了协同效应的平衡化学计量，其后果的生化和图像重建结果的解释。
2002-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Transforming Siliconization into Slippery Liquid-like Coatings
本研究提出一种简便涂层方法，在玻璃、PDMS、聚氨酯和不锈钢上实现超低接触角滞后的液态涂层，并通过甲基化将高动摩擦转为低动摩擦，为硅化处理提供新见解。
2025-03-28 cond-mat.soft physics.app-ph
