DNA和金納米粒子自組裝的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、在DNA納米技術(shù)中，利用DNA良好的編碼性，結(jié)合納米粒子進(jìn)行生物納米制造具有很大前景，同時(shí)也具有巨大挑戰(zhàn)。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，利用 DNA和金納米粒子（AuNPs）得到了完美晶體，制造出了納米器械，這給 DNA-AuNPs自組裝研究帶來(lái)了更多積極的啟示。近期在DNA-AuNPs自組裝的實(shí)驗(yàn)研究中，發(fā)現(xiàn)無(wú)化學(xué)官能團(tuán)修飾的DNA和AuNPs具有吸附現(xiàn)象，能自組裝成DNA-AuNPs結(jié)構(gòu)單元，打破了傳統(tǒng)的DNA和AuNPs的連接。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高

2、速發(fā)展，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到DNA-AuNPs自組裝的研究中，特別是分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)的發(fā)展，加快了DNA-AuNPs自組裝研究的腳步。
　　本文基于分子動(dòng)力學(xué)原理，應(yīng)用Materials Studio分子模擬軟件，對(duì)無(wú)化學(xué)官能團(tuán)修飾的DNA和金納米粒子(AuNPs)進(jìn)行自組裝模擬分析。體系建模采用全原子建模方式，能清楚的觀察到模型的化學(xué)元素組成及其結(jié)構(gòu)變化。目標(biāo)體系由生物分子DNA、AuNPs和溶劑分子組成，其中DNA模

3、型是從3D-DART模型生成器中得到的B-DNA骨架結(jié)構(gòu)，包含10個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸，然后根據(jù)DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)，利用Materials Studio軟件補(bǔ)全DNA骨架結(jié)構(gòu)中缺失的原子和化學(xué)鍵，得到完善的DNA全原子結(jié)構(gòu)；AuNPs是金的晶體結(jié)構(gòu)模型，由Materials Studio軟件建模得到，由201個(gè)金原子組成；溶劑是由水分子組成。整個(gè)體系用分子力場(chǎng)中的COMPASS全原子模型力場(chǎng)進(jìn)行描述。
　　本文首先用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方

4、法模擬實(shí)現(xiàn)了無(wú)化學(xué)官能團(tuán)修飾的DNA和AuNPs自組裝吸附的過(guò)程，分析了體系的能量變化，并發(fā)現(xiàn)靜電相互作用力是DNA和AuNPs發(fā)生自主裝吸附現(xiàn)象的主導(dǎo)因素。為了分析對(duì)DNA和AuNps自組裝吸附情況的影響因素，本文從平衡時(shí)間、均方根偏差(RMSD)、吸附能等方面研究水溶液和溫度對(duì)吸附的影響。我們發(fā)現(xiàn)，水溶液對(duì)DNA-AuNPs自組裝體系具有“奴役”作用，相對(duì)于真空體系，水溶液中的DNA的動(dòng)力學(xué)特征和吸附作用更弱。另外，在 DNA的活性