ИСТИНА

В работе предложена крупнозернистая модель для раствора лецитина и соли желчной кислоты в органическом растворителе и в воде, выполнено компьютерное моделирование этой системы методом диссипативной динамики частиц. На основе экспериментальных данных проведена верификация выбранной модели. Показано, что увеличение молярного отношения лецитина к соли желчной кислоты как в водном, так и органическом растворе индуцирует образование вытянутых структур, имеющих форму эллипсоидов и цилиндрических мицелл. Рост продольных размеров мицелл может объяснить экспериментально наблюдаемое повышение вязкости.

В рамках данного проекта было запланировано получить следующие научные результаты: 1) Разработать теоретическую модель, вычислительный алгоритм и компьютерную программу для моделирования процессов образования супрамолекулярных структур в водных растворах фосфатидилхолина, холевой кислоты и низкомолекулярной соли. 2) Выявить механизмы влияния низкомолекулярной соли на такие системы, а также роль валентности соли в этих процессах. 3) Получить данные по морфологии и физическим свойствам мицелл, образующихся при расслоении, рассчитать тензор инерции, статический структурный фактор. 4) Построить фазовые диаграммы, то есть определить равновесные структуры, исследовать переходы между ними и выявить основные закономерности поведения системы в зависимости от соотношения концентраций фосфатидилхолина и холевой кислоты и от концентрации низкомолекулярной соли. 5) Сравнить особенности процессов самосборки супрамолекулярных структур и микрофазного расслоения в сополимерных системах.

В рамках первого этапа работы по проекту: 1) Выполнена модификация имеющегося алгоритма на основе метода диссипативной динамики частиц для водного и органического раствора лецитина и соли желчной кислоты. Разработаны программы для анализа результатов компьютерного эксперимента, встроен алгоритм кластерного анализа, позволяющий выделять молекулярные агрегаты и рассчитывать их характеристики. 2) Разработана огрубленная модель для четырехкомпонентной системы: фосфатидилхолин, холевая кислота, низкомолекулярная соль и растворитель (гексан, циклогексан или вода). Проверены разные крупнозернистые модели системы и их влияние на тип образующейся структуры, их верификация на основе экспериментальных данных позволила оставить представленную крупнозернистую модель, как наиболее подходящую. 3) Проведена параметризация и верификация огрубленной модели на основе экспериментальных данных, а также обзора литературы. Для отображения атомистической модели системы на огрубленную использовался полуэмпирический метод Аскадского. Полученные параметры растворимости для крупнозернистой модели были проверены методом атомистической молекулярной динамики. 4) Проведено компьютерное моделирование и анализ фазового поведения смесей фосфатидилхолина и холевой кислоты в органическом растворителе и воде. Исследованы морфологии, характерные размеры образующихся наноструктур, а также механизмы роста удлиненных мицелл для каждого из двух типов растворителя. Более подробно результаты проделанной работы описаны ниже. В рамках первого этапа проекта предложена крупнозернистая модель для раствора лецитина и соли желчной кислоты в органическом растворителе и воде, выполнено компьютерное моделирование этой системы методом диссипативной динамики частиц. На основе экспериментальных данных проведена верификация выбранной модели. Показано, что увеличение молярного отношения лецитина к соли желчной кислоты в растворе индуцирует образование вытянутых структур, имеющих форму эллипсоидов и цилиндрических мицелл. Рост продольных размеров мицелл может объяснить экспериментально наблюдаемое повышение вязкости. Результаты работы касательно органического растворителя (гексана и циклогексана) опубликованы в журнале Chemical Physics Letters. Результаты по водным растворам были представлены на конференциях, имеющиеся данные будут дополнены и оформлены в виде публикации на следующем этапе проекта в 2017 году. Кроме того, в качестве задела на будущий год было изучено поведение водного раствора лецитина и соли желчной кислоты в присутствии низкомолекулярной соли (NaCl). Компьютерное моделирование