Materials and MethodsDescriptions o

Materials and Methods
Descriptions of Model Systems
Monolayer-protected gold nanoparticles (AuNPs) of 144 Au atoms have been modeled with functionalized alkanethiol side groups (undecanyl chain, R = C11H22, and a terminal group), shown in Figure 1. The alkanethiol chains are modeled on the basis of the united atom concept that describes a CH2 group as a single “united” bead. The rigid 114-atom gold core possesses a nearly-spherical polyhedral geometry (rhombicosidodecahedron) based on the previous theoretical suggestion.(51) The monolayer covering the Au core consists of 30 “oxidized” surface gold atoms and 60 alkylthiol ligands (SR–, with R = C11H22) with polar terminal groups, and two ligands attached to each surface gold atom (Figure 2). (As a remark, let us mention that rigorously speaking there is no “alkyl” chain here in a traditional sense due to the S atom in the given functional group, but we use this naming convention here.) This feature of the Au–S interface, which exists also for self-assembled monolayers on bulk Au, has not been incorporated previously for AuNP simulations with classical force fields.(28, 29, 31, 41) Two types of Au nanoparticles were prepared: one with a terminal amine group (NH3+) and the other with a carboxylic group (COO–) attached to each hydrocarbon chain (Figure 1). The molecular formulas of the corresponding particles can be represented as Au144(SRNH3+)60 and Au144(SRCOO–)60 for AuNP+ and AuNP–, respectively.
The simulation box dimensions were adjusted for all systems to 7.06 × 7.06 × 7.06 nm3. After placing the AuNP inside the box, the box was filled with water, and 60 counterions were added for each AuNP: Cl– ions for AuNP+ and Na+ ions for AuNP–. The chosen system size was confirmed to be consistent with the water density at the given temperature. The overall number of atoms in the simulated systems was around 33 000.
Our long-term goal is to model interactions of functionalized AuNPs with cell (lipid) membranes, and the AuNP force-field has to be consistent with the force-field for lipid membranes. As follow-up simulations of AuNPs with lipid membranes are currently in progress, we here describe the background related to both simulation projects. We employ the well-known united-atom force-field by Berger et al.(55) for the alkythiol side groups. The force-field is essentially a mixture of OPLS (nonbonded interactions) and GROMOS (bonded interactions) force-fields. Partial charges for the ionized head groups of AuNP+ and AuNP– were taken from the appropriate parts of POPE(55, 56) and POPS(57) lipids, respectively. A common problem for metallic NPs in a biologically relevant environment is the fact that metals are not normally included in biomolecular force-fields. Recently, Lennard-Jones (LJ) parameters for several metals were developed,(58) and the parameters are compatible with some widely used empirical force-fields, such as Charmm, Amber, and OPLS. Therefore, the corresponding OPLS-compatible LJ parameters for Au atoms were taken from ref 58. Partial charges of the AuNP core (144 Au and 60 S atoms) were evaluated from the density functional (DF) calculations of ref 51 by using electron density and the method of Bader charges. The rigidity of the gold core was preserved by introducing a number of virtual constant bonds and constraint potentials between Au atoms of the core. Additional bonds and constraint potentials were set for the Au–S interface structure in order to maintain the correct geometry of the NP interior (details given in the Supporting Information).
figure
Figure 2. Schematic description of the atom nomenclature of alkanethiol groups: (a) AuNP+ with amine and (b) AuNP– with carboxylic terminal group (charged). Pairs of hydrocarbon chains are connected via one Au (surface) in each case, and the RS–Au–SR oligomers (R standing for the hydrocarbon chain) make additional Au–S bonds with the Au core. CH2 groups are treated using the united-atom description.

Water molecules were represented using the SPC model.(59) The particle-mesh Ewald summation (PME) method(60) was used for the electrostatic interactions with a real space cutoff of 1.0 nm and a reciprocal grid of 60 × 60 × 60 cells with a fourth-order B-spline interpolation. For van der Waals interactions, we used a cutoff distance of 1.0 nm. All MD simulations were performed by using the GROMACS package (version 4.0.5).(61)
Prior to actual simulations, the systems were energy minimized and equilibrated by short 20 ns MD runs. The production simulations were performed over a period of 200 ns for each AuNP. For comparison, previous simulation studies of related systems covered time scales of the order of 1 ns.(29) The time step was set to 1 fs, and the neighbor list (cutoff 1.0 nm) was updated for every frame. The simulations were performed both in the NVT and NPT ensembles for 200 ns, respectively. For the NVT ensemble, the temperature was set to 310 K using the Berendsen thermostat(62) with a time constant of 0.1 ps. In addition, for the NPT ensemble, the Berendsen algorithm(62) with a compressibility of 4.5 × 10–5 bar–1, time constant of 5 ps, and reference pressure of 1 bar was used for isotropic pressure coupling. The variable cell size in NPT resulted in 0.02–0.03 nm changes in the simulation box dimensions (7.06 nm). However, most of the analysis was performed using the NVT simulation data (constant simulation box size) for practical reasons, mainly due to determination of the electrostatic potential (see below) where a constant system size is most appropriate. In practice, several tests showed that the difference between the NVT and NPT simulation data was negligibly small. Self-diffusion coefficient values shown in this article are calculated using NPT, since the movement of the molecules and particles is considered to be more realistic under constant pressure. The diffusion coefficients of the NVT ensemble are shown in Table 1 in the Supporting Information

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วัสดุและวิธีการคำอธิบายของแบบจำลองระบบป้องกัน monolayer ทองเก็บกัก (AuNPs) ของอะตอมอู 144 มีการจำลองกับกลุ่มด้าน functionalized alkanethiol (โซ่ undecanyl, R = C11H22 และกลุ่มเทอร์มินัล), แสดงในรูปที่ 1 โซ่ alkanethiol จะสร้างแบบจำลองตามแนวสหรัฐอะตอมที่อธิบายกลุ่ม CH2 เป็นสายเดียว "สหรัฐ" หลักทอง 114-อะตอมแข็งครบถ้วนเป็นเกือบกลม polyhedral เรขาคณิต (rhombicosidodecahedron) ตามคำแนะนำทฤษฎีการก่อนหน้านี้ (51 monolayer)ครอบคลุมหลัก Au ประกอบด้วย 30 "ตกแต่ง" อะตอมทองผิวและ 60 alkylthiol ligands (SR – กับ R = C11H22) กลุ่มขั้ว terminal และ ligands ที่สองกับแต่ละอะตอมทองผิว (รูปที่ 2) (เป็นหมายเหตุ ให้เราพูดที่ เคร่งครัดพูดมีเป็นโซ่ไม่ "alkyl" นี่ในความรู้สึกดั้งเดิมเนื่องจากอะตอม S ในกลุ่ม functional กำหนด แต่เราใช้ชื่อนี้ที่นี่) คุณลักษณะนี้ของอินเทอร์เฟซ Au – S ที่มีอยู่ยังสำหรับ monolayers ประกอบบนจำนวนมาก Au มีไม่การรวมก่อนหน้านี้สำหรับจำลอง AuNP กับฟิลด์บังคับคลาสสิก (28, 29, 31, 41) สองชนิดเก็บกักอูได้เตรียม: มีกลุ่ม amine เทอร์มินัล (NH3 +) และอื่น ๆ กับกลุ่ม carboxylic (บิลล์-) กับแต่ละโซ่ไฮโดรคาร์บอน (รูปที่ 1) สูตรโมเลกุลของอนุภาคที่เกี่ยวข้องที่สามารถแสดงเป็น Au144(SRNH3+) Au144(SRCOO–) และ 60 60 AuNP + และ AuNP – ตามลำดับขนาดกล่องจำลองถูกปรับปรุงสำหรับระบบทั้งหมด 7.06 × 7.06 × 7.06 nm3 หลังจากวาง AuNP ภายในกล่อง กล่องก็เต็มไป ด้วยน้ำ และ 60 counterions เพิ่มสำหรับแต่ละ AuNP: Cl-ประจุสำหรับประจุ AuNP + และ Na + ใน AuNP – ขนาดระบบที่ท่านได้รับการยืนยันเพื่อให้สอดคล้องกับความหนาแน่นของน้ำที่อุณหภูมิที่กำหนด จำนวนอะตอมในระบบจำลองโดยรวมได้ประมาณ 33 000เป้าหมายระยะยาวของเราคือรูปแบบโต้ตอบของ functionalized AuNPs กับเยื่อหุ้มเซลล์ (ไขมัน) และมีฟิลด์บังคับของ AuNP จะสอดคล้องกับฟิลด์บังคับในเยื่อหุ้มไขมัน เป็นจำลองติดตามผลของ AuNPs กับเยื่อหุ้มไขมันกำลังดำเนินการอยู่ เรานี่อธิบายเบื้องหลังที่เกี่ยวข้องกับโครงการทั้งการจำลองการ เราจ้างรู้จักอะตอมสหแรงฟิลด์ โดยเบอร์เกอร์ et al.(55) สำหรับกลุ่มด้าน alkythiol เป็นส่วนผสมของ OPLS (nonbonded โต้ตอบ) และ GROMOS (ผูกโต้) แรงฟิลด์ฟิลด์บังคับได้ ค่าใช้จ่ายบางส่วนสำหรับกลุ่มใหญ่ ionized AuNP + และ AuNP – ได้มาจากส่วนที่เหมาะสมของสมเด็จพระสันตะปาปา (55, 56) และโครงการ POPS(57) ตามลำดับ ปัญหาทั่วไปสำหรับ NPs โลหะในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องชิ้นคือ ความจริงที่ว่า โลหะไม่ปกติอยู่ในวทคร ๕๐๘ แรง- ล่าสุด พารามิเตอร์ Lennard โจนส์ (LJ) สำหรับโลหะต่าง ๆ ถูก developed,(58) และพารามิเตอร์เข้ากันได้กับบางใช้กันอย่างแพร่หลายรวมแรงฟิลด์ Charmm เหลือง และ OPLS ดังนั้น พารามิเตอร์ LJ OPLS เข้ากันได้สอดคล้องกันสำหรับอะตอมอูได้มาจากการอ้างอิง 58 ค่าธรรมเนียมบางส่วนของหลัก AuNP (144 Au และอะตอม S 60) ประเมินจากความหนาแน่นใช้งานได้ (DF) คำนวณของอ้างอิง 51 โดยอิเล็กตรอนความหนาแน่นและวิธีการของ Bader ค่าธรรมเนียม ความแข็งแกร่งของทองหลักถูกเก็บรักษาไว้ โดยการแนะนำคงผูกพันเสมือนและศักยภาพข้อจำกัดระหว่างอะตอมอูของแกนจำนวน พันธบัตรเพิ่มเติมและศักยภาพข้อจำกัดถูกตั้งค่าสำหรับโครงสร้างอินเทอร์เฟซ Au – S เพื่อรักษารูปทรงเรขาคณิตที่ถูกต้องภาย NP (รายละเอียดในข้อมูลสนับสนุน)รูปรูปที่ 2 คำอธิบายแผนผังวงจรของระบบการตั้งชื่อของอะตอมของกลุ่ม alkanethiol: (ก) AuNP + amine และ (ข) AuNP – carboxylic กลุ่มเทอร์มินัล (คิดค่าบริการ) เชื่อมต่อผ่านหนึ่ง Au (ผิว) ในแต่ละกรณีคู่ของโซ่ไฮโดรคาร์บอน และ oligomers RS – อู – SR (R ยืนสำหรับโซ่ไฮโดรคาร์บอน) ทำให้พันธบัตร Au – S เพิ่มเติมกับหลัก Au กลุ่ม CH2 จะถือว่าการใช้คำอธิบายอะตอมสหโมเลกุลของน้ำถูกแสดงโดยใช้แบบจำลองของ SPC (59)อนุภาคตาข่าย Ewald รวม (PME) method(60) ถูกใช้สำหรับการโต้ตอบที่สถิตกับตัดพื้นที่จริงของ 1.0 nm และตารางอัตราแลกเปลี่ยนของ 60 × 60 × 60 เซลล์ ด้วยการแทรกแทรงเหมือนบีสั่งสี่ Van der Waals โต้ตอบ เราใช้ตัดยอดระยะทาง 1.0 nm มีดำเนินการจำลอง MD ทั้งหมด โดยใช้แพคเกจ GROMACS (รุ่น 4.0.5) (61)ก่อนจริงจำลอง ระบบมีพลังงานลด และ equilibrated โดยย่อ 20 ns MD ทำงาน แบบจำลองการผลิตดำเนินระยะ 200 ns สำหรับแต่ละ AuNP สำหรับการเปรียบเทียบ การจำลองการศึกษาก่อนหน้านี้ของระบบที่เกี่ยวข้องครอบคลุมสมดุลเวลาลำดับ 1 ns (29 ขั้นตอน)เวลาถูกตั้งค่าไป 1 fs เพื่อนบ้าน (ตัดยอด 1.0 nm) ถูกปรับปรุงสำหรับทุกเฟรม มีดำเนินการแบบจำลองทั้งในวง NVT และ NPT สำหรับ 200 ns ตามลำดับ สำหรับวงดนตรี NVT อุณหภูมิถูกตั้งค่าให้ใช้ Berendsen thermostat(62) มีค่าคงเวลาของ 0.1 ps K 310 นอกจากนี้ สำหรับวงดนตรี NPT, algorithm(62) Berendsen กับ compressibility 4.5 × 10-5 บาร์ – 1 เวลาคงที่ของ 5 ps และความดันอ้างอิงของแถบที่ 1 ใช้สำหรับความดัน isotropic คลัป ขนาดเซลล์ตัวแปรใน NPT ให้ 0.02-0.03 nm การเปลี่ยนแปลงในแบบจำลองกล่องขนาด (7.06 nm) อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่ของการวิเคราะห์ที่ดำเนินการโดยใช้ข้อมูลจำลอง NVT (ขนาดของกล่องคงที่จำลอง) เหตุผลปฏิบัติ ส่วนใหญ่เนื่องจากการกำหนดเป็นงาน (ดูด้านล่าง) ที่มีขนาดระบบคงเหมาะสมสุด ในทางปฏิบัติ ทดสอบต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่า ความแตกต่างระหว่างข้อมูลจำลอง NVT และ NPT เล็ก negligibly มีคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ตัวเองที่แสดงในบทความนี้ใช้ NPT เนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอนุภาคถูกพิจารณาว่าเป็นจริงมากขึ้นภายใต้ความดันคง สัมประสิทธิ์การแพร่ของวงดนตรี NVT แสดงในตารางที่ 1 ข้อมูลการสนับสนุน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

วัสดุและวิธีการ
รายละเอียดของรุ่นระบบ
monolayer การป้องกันอนุภาคนาโนทองคำ (AuNPs) 144 อะตอม Au ได้รับการสร้างแบบจำลองที่มีฟังก์ชันกลุ่มด้าน alkanethiol (โซ่ undecanyl, R = C11H22 และกลุ่มขั้ว) ที่แสดงในรูปที่ 1 เป็นโซ่ alkanethiol แบบจำลองบนพื้นฐานของแนวคิดอะตอมสหรัฐที่อธิบายกลุ่ม CH2 เป็นหนึ่งเดียว "สหรัฐ" ลูกปัด แข็ง 114 อะตอมหลักทองมีรูปทรงเรขาคณิต polyhedral เกือบกลม (rhombicosidodecahedron) ตามข้อเสนอแนะของทฤษฎีก่อนหน้า. (51) monolayer ครอบคลุมหลัก Au ประกอบด้วย 30 "ออกซิไดซ์" อะตอมทองพื้นผิวและ 60 แกนด์ alkylthiol (SR-, ด้วย R = C11H22) กับกลุ่มขั้วขั้วและสองแกนด์ที่แนบมากับแต่ละอะตอมทองพื้นผิว (รูปที่ 2) (ในฐานะที่เป็นคำพูดให้เราพูดถึงว่าพูดอย่างจริงจังไม่มี "คิล" ห่วงโซ่ที่นี่ในความรู้สึกแบบดั้งเดิมเนื่องจากอะตอม S ในกลุ่มที่ได้รับการทำงาน แต่เราใช้การตั้งชื่อนี้ที่นี่.) คุณสมบัติของ Au-S นี้ อินเตอร์เฟซที่มีอยู่ยัง monolayers ตนเองประกอบในกลุ่ม Au ยังไม่ได้รับการจดทะเบียนก่อนหน้านี้สำหรับการจำลอง AuNP กับสนามแรงคลาสสิก (28, 29, 31, 41) สองประเภทของอนุภาคนาโน Au ได้จัดทำ:. หนึ่งกับกลุ่มเอมินัล (NH3 +) และอื่น ๆ ที่มีกลุ่มคาร์บอกซิ (COO-) ที่ติดอยู่กับแต่ละห่วงโซ่ไฮโดรคาร์บอน (รูปที่ 1) สูตรโมเลกุลของอนุภาคที่สอดคล้องกันสามารถแสดงเป็น Au144 (SRNH3 +) 60 Au144 (SRCOO-) 60 AuNP + และ AuNP- ตามลำดับ.
กล่องจำลองขนาดมีการปรับระบบทั้งหมดเพื่อ 7.06 × 7.06 × 7.06 NM3 หลังจากที่วาง AuNP ภายในกล่องกล่องที่เต็มไปด้วยน้ำและ 60 counterions ถูกเพิ่มสำหรับแต่ละ AuNP: ไอออน Cl- สำหรับ AuNP + และนา + ไอออนสำหรับ AuNP- ขนาดของระบบได้รับการแต่งตั้งได้รับการยืนยันเพื่อให้สอดคล้องกับความหนาแน่นของน้ำที่อุณหภูมิที่กำหนด จำนวนรวมของอะตอมในระบบจำลองอยู่ที่ประมาณ 33 000
เป้าหมายระยะยาวของเราคือการสร้างแบบจำลองการปฏิสัมพันธ์ของ AuNPs ฟังก์ชันเซลล์ (ไขมัน) เยื่อและ AuNP แรงสนามจะต้องมีความสอดคล้องกับความแรงสนามสำหรับไขมัน เยื่อ ในฐานะที่ติดตามการจำลองของ AuNPs กับเยื่อไขมันอยู่ในขณะนี้ความคืบหน้าของเราที่นี่อธิบายพื้นหลังที่เกี่ยวข้องกับทั้งสองโครงการจำลอง เราจ้างที่รู้จักกันดียูอะตอมแรงสนามโดยเบอร์เกอร์ et al. (55) สำหรับกลุ่มด้าน alkythiol แรงสนามเป็นหลักส่วนผสมของ OPLS (ปฏิสัมพันธ์ nonbonded) และ GROMOS (ปฏิสัมพันธ์ผูกมัด) แรงฟิลด์ ค่าใช้จ่ายบางส่วนสำหรับกลุ่มหัวแตกตัวเป็นไอออนของ AuNP + และ AuNP- ถูกนำมาจากชิ้นส่วนที่เหมาะสมของสมเด็จพระสันตะปาปา (55, 56) และ POPS (57) ไขมันตามลำดับ ปัญหาที่พบบ่อยสำหรับ NPS โลหะในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพเป็นความจริงที่ว่าโลหะจะไม่รวมอยู่ตามปกติในด้านแรงชีวโมเลกุล เมื่อเร็ว ๆ นี้ Lennard โจนส์ (LJ) พารามิเตอร์สำหรับโลหะหลายได้รับการพัฒนา (58) และพารามิเตอร์ที่เข้ากันได้กับบางสาขาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแรงเชิงประจักษ์เช่น Charmm แอมเบอร์และ OPLS ดังนั้นการที่สอดคล้องกัน OPLS ได้พารามิเตอร์ LJ อะตอม Au ถูกนำมาจากค่าใช้จ่าย 58 อ้างบางส่วนของแกน AuNP (144 Au และ 60 อะตอม S) ได้รับการประเมินจากความหนาแน่นของการทำงาน (DF) การคำนวณอ้างอิง 51 โดยใช้ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนและ วิธีการของค่าใช้จ่าย Bader ความแข็งแกร่งของแกนทองที่ได้รับการเก็บรักษาไว้โดยการแนะนำของพันธบัตรจำนวนคงที่เสมือนจริงและศักยภาพข้อ จำกัด ระหว่างอะตอม Au ของแกน พันธบัตรเพิ่มเติมและศักยภาพ จำกัด ได้รับการตั้งค่าสำหรับโครงสร้างอินเตอร์เฟซ Au-S เพื่อรักษารูปทรงเรขาคณิตที่ถูกต้องของการตกแต่งภายใน NP (รายละเอียดในการรับข้อมูลประกอบการพิจารณา).
รูป
รูปที่ 2 คำอธิบายศัพท์แผนผังของอะตอมของกลุ่ม alkanethiol ( ) AuNP + กับเอมีนและ (ข) AuNP- กับกลุ่มคาร์บอกซิมินัล (คิดค่าบริการ) คู่โซ่ไฮโดรคาร์บอนมีการเชื่อมต่อผ่านทางหนึ่ง Au (พื้นผิว) ในแต่ละกรณีและ oligomers RS-Au-SR (R ยืนห่วงโซ่ไฮโดรคาร์บอน) ทำให้พันธบัตรเพิ่มเติม Au-S กับแกน Au กลุ่ม CH2 ได้รับการรักษาโดยใช้คำอธิบายยูอะตอม. โมเลกุลน้ำเป็นตัวแทนโดยใช้แบบจำลอง SPC. (59) อนุภาคตาข่ายบวกวาลด์ (PME) วิธีการ (60) ถูกนำมาใช้สำหรับการติดต่อไฟฟ้าสถิตที่มีการตัดพื้นที่จริง 1.0 นาโนเมตร และตารางซึ่งกันและกัน 60 × 60 × 60 เซลล์ที่มีสี่เพื่อแก้ไข B-เส้นโค้ง สำหรับแวนเดอร์ Waals ปฏิสัมพันธ์เราใช้ระยะตัด 1.0 นาโนเมตร MD จำลองทั้งหมดถูกดำเนินการโดยใช้แพคเกจ GROMACS (เวอร์ชั่น 4.0.5). (61) ก่อนที่จะมีการจำลองสถานการณ์ที่เกิดขึ้นจริงที่ถูกระบบพลังงานลดลงและ equilibrated โดย 20 ns การทำงาน MD การจำลองการผลิตได้ดำเนินการในช่วง 200 ns การสำหรับแต่ละ AuNP สำหรับการเปรียบเทียบการศึกษาแบบจำลองก่อนหน้าของระบบที่เกี่ยวข้องครอบคลุมเครื่องชั่งน้ำหนักเวลาของคำสั่งของ 1 ns การ. (29) ขั้นตอนเวลาที่ได้รับการตั้งค่าเป็น 1 FS และรายการเพื่อนบ้าน (ตัด 1.0 นาโนเมตร) ได้รับการปรับปรุงทุกเฟรม จำลองได้ดำเนินการทั้งในและตระการตา NVT NPT 200 ns การตามลำดับ สำหรับวงดนตรี NVT อุณหภูมิถูกกำหนดให้ 310 K โดยใช้เทอร์โม Berendsen (62) โดยมีเวลาคงที่ 0.1 PS นอกจากนี้สำหรับวงดนตรี NPT, อัลกอริทึม Berendsen (62) ที่มีการอัดของ 4.5 × 10-5 บาร์-1 เวลาคงที่ 5 PS, และความดันอ้างอิง 1 บาร์ที่ใช้สำหรับการมีเพศสัมพันธ์ดัน isotropic ขนาดของเซลล์ตัวแปรใน NPT ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลง 0.02-0.03 นาโนเมตรขนาดของกล่องจำลอง (7.06 นาโนเมตร) แต่ส่วนใหญ่ของการวิเคราะห์ที่ถูกดำเนินการโดยใช้ข้อมูลการจำลอง NVT (ขนาดกล่องจำลองคงที่) สำหรับเหตุผลในทางปฏิบัติส่วนใหญ่เนื่องจากการตัดสินใจของไฟฟ้าสถิตที่อาจเกิดขึ้น (ดูด้านล่าง) ซึ่งขนาดของระบบคงที่มีความเหมาะสมมากที่สุด ในทางปฏิบัติการทดสอบหลายแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างระหว่าง NVT และข้อมูลการจำลอง NPT มีขนาดเล็ก negligibly ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ตัวเองแสดงให้เห็นในบทความนี้จะคำนวณโดยใช้ NPT เนื่องจากการเคลื่อนไหวของโมเลกุลและอนุภาคจะถือเป็นจริงมากขึ้นภายใต้ความกดดันอย่างต่อเนื่อง ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของวงดนตรี NVT แสดงในตารางที่ 1 ในการสนับสนุนข้อมูล

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

วัสดุและวิธีการอธิบายระบบ

นางแบบอย่างป้องกันอนุภาคทองระดับนาโนเมตร ( aunps ) 144 อะตอมได้จำลองกับ alkanethiol ที่มีด้านกลุ่ม ( undecanyl โซ่ , r = c11h22 และกลุ่ม Terminal ) , แสดงในรูปที่ 1 การ alkanethiol โซ่มีแบบจำลองบนพื้นฐานของแนวคิดของอะตอมที่อธิบายกลุ่ม C อย่างเดียว " ยูไนเต็ด " ลูกปัดแข็ง หลักทอง 114 อะตอมครบถ้วนเกือบทรงกลมซึ่งมีรูปทรงเรขาคณิต ( พยัคฆ์ระห่ำ มังกรผยองโลก ) ตามข้อเสนอแนะเชิงทฤษฎีก่อนหน้า ( 51 ) อย่างครอบคลุมหลัก AU ประกอบด้วย 30 " ความในใจ " ผิวทองและอะตอม 60 alkylthiol ลิแกนด์ ( SR ) , r = c11h22 ) กับกลุ่มขั้วขั้วและสองลิแกนด์แนบกับแต่ละ พื้นผิวทองอะตอม ( รูปที่ 2 ) ( เป็นพิเศษเรามาพูดถึงว่าไม่มี " อัลพูดอย่างจริงจัง " โซ่ที่นี่ในความรู้สึกแบบดั้งเดิมเนื่องจากการ s อะตอมได้รับในกลุ่มการทำงาน แต่เราใช้นี้การตั้งชื่ออนุสัญญา ที่นี่นี้คุณลักษณะของ AU ) เป็นอินเตอร์เฟซ ซึ่งมีอยู่ทั้งในกลุ่ม monolayers ควอนตัมดอตที่ AU , ไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นก่อนหน้านี้สำหรับ aunp จำลองกับเขตข้อมูลบังคับคลาสสิก ( 28 , 29 , 31 ,41 ) สองชนิดของ AU นาโนเตรียม : หนึ่งกับเทอร์มินอลเอมีนกรุ๊ป ( nh3 ) และอื่น ๆที่มีกลุ่มคาร์บอกซิลิก ( ขัน ) ) ที่แนบมากับแต่ละไฮโดรคาร์บอนโซ่ ( รูปที่ 1 ) สูตรโมเลกุลของอนุภาคที่สามารถแสดงเป็น au144 ( srnh3 ) 60 และ au144 ( srcoo – ) และ 60 สำหรับ aunp aunp –ตามลำดับ
จำลองกล่องคือปรับระบบทั้งหมด 76 × 7.06 × 7.06 nm3 . หลังจากวาง aunp ภายในกล่อง กล่องที่เต็มไป ด้วยน้ำ และ 60 counterions ถูกเพิ่มสำหรับแต่ละ aunp : CL ) และไอออนไอออนสำหรับ aunp นาสำหรับ aunp – . ระบบเลือกขนาดได้รับการยืนยันเพื่อให้สอดคล้องกับน้ำความหนาแน่นที่ได้รับอุณหภูมิ จำนวนรวมของอะตอมในการจำลองระบบอยู่ที่ประมาณ 33  
000เป้าหมายระยะยาวของเราคือรูปแบบปฏิสัมพันธ์ของ aunps ที่มีกับเซลล์เมมเบรน ( ไขมัน ) และ aunp สนามพลังได้ เพื่อให้สอดคล้องกับสนามแรงของเยื่อ เท่าที่ติดตามผลของ aunps ที่มีไขมันหุ้มอยู่ในความคืบหน้า เรานี่อธิบายพื้นหลังที่เกี่ยวข้องกับทั้งจำลองโครงการเราใช้ที่รู้จักกันดีของอะตอมสนามพลัง โดย Berger et al . ( 55 ) สำหรับ alkythiol ด้านกลุ่ม บังคับสนามเป็นหลัก ส่วนผสมของ opls ( nonbonded ปฏิสัมพันธ์ ( ผูกมัด ) และ gromos ปฏิสัมพันธ์ ) บังคับ ฟิลด์ ส่วนค่าใช้จ่ายสำหรับรุ่นหัวของกลุ่ม aunp aunp –และนำมาจากชิ้นส่วนที่เหมาะสมของสมเด็จพระสันตะปาปา ( 55 , 56 ) และพ่อ ( 57 ) ไขมัน ตามลำดับปัญหาที่พบบ่อยสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพโลหะในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องก็คือ โลหะที่ปกติไม่รวมอยู่ในเขตข้อมูลบังคับชีวโมเลกุล . เมื่อเร็วๆ นี้ เลนเนิร์ด โจนส์ ( แอลเจ ) พารามิเตอร์หลายโลหะพัฒนา ( 58 ) และพารามิเตอร์ที่เข้ากันได้กับที่ใช้กันอย่างแพร่หลายประจักษ์เขตข้อมูลบังคับ เช่น charmm แอมเบอร์ และ opls . ดังนั้นการ opls สอดคล้องเข้ากันได้ LJ พารามิเตอร์สำหรับอะตอมถ่ายจาก Ref 58 ค่าใช้จ่ายบางส่วนของ aunp แก่น ( 144 AU และ 60 อะตอม ) ประเมินจากการทำงานความหนาแน่น ( DF ) การคำนวณของ ref 51 โดยใช้ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนและวิธีการ Bader ค่าธรรมเนียมความแข็งแกร่งของทองหลักถูกเก็บรักษาไว้โดยการแนะนำจำนวนของเสมือนคงที่ หุ้นกู้ และขาดศักยภาพระหว่างอะตอมของแกน พันธบัตรเพิ่มเติมศักยภาพและข้อจำกัดที่ถูกตั้งเพื่อ AU ) เป็นโครงสร้างแบบเพื่อรักษารูปทรงที่ถูกต้องของ NP มหาดไทย ( รายละเอียดที่ระบุในข้อมูลสนับสนุน ) รูป

รูปที่ 2รายละเอียดแผนผังอะตอมศัพท์เฉพาะของกลุ่ม alkanethiol : ( ) aunp กับเอมีน และ ( ข ) aunp และกลุ่มคาร์บอกซิลิกขั้ว ( คิดค่าบริการ ) คู่ของโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่มีการเชื่อมต่อผ่านทางหนึ่ง AU ( ผิว ) ในแต่ละกรณี และอาร์เอส ( AU ) หน่วย ( R SR ยืนไฮโดรคาร์บอนโซ่ ) ให้พันธบัตร AU – s เพิ่มเติมด้วยหลัก AU กลุ่ม C จะถือว่าการใช้สหรัฐอะตอม

รายละเอียด .โมเลกุลของน้ำแทนการใช้ SPC รุ่น ( 59 ) อนุภาคตาข่ายยูเอิลด์การบวก ( PME ) วิธีการ ( 60 ) ใช้ปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตกับพื้นที่จริงนี้ 1.0 nm และส่วนกลับของ 60 × 60 × 60 ตารางเซลล์ที่มี fourth-order b-spline การประมาณค่าในช่วง สำหรับแวนเดอวาลส์ปฏิสัมพันธ์ที่เราใช้ตัดระยะทาง 1.0 nm .จำลอง MD ทั้งหมดได้ใช้ gromacs แพคเกจ ( รุ่น 4.0.5 ) ( 61 )
ก่อนใช้จริง ระบบพลังงานที่ลดลงและ equilibrated โดยสั้น 20 ns ) วิ่ง จำลองการผลิตได้ตลอดระยะเวลา 200 NS สำหรับแต่ละ aunp . สำหรับการเปรียบเทียบ , ก่อนหน้าการจำลองการศึกษาระบบที่เกี่ยวข้องครอบคลุมเวลาชั่งลำดับที่ 1 นว .( 29 ) ขั้นตอนเวลาถูกตั้งค่าเป็น 1 FS และเพื่อนบ้าน ( รายการทางลัด 1.0 nm ) คือการปรับปรุงทุกเฟรม จำลองมีการปฏิบัติทั้งใน nvt ปชส. ตระการตาและ 200 ชนิด ตามลำดับ สำหรับ nvt วงดนตรีอุณหภูมิตั้ง 310 k ใช้ berendsen เบื้องต้น ( 62 ) กับเวลาคงที่ของ 0.1 ปล . นอกจากนี้ , เพื่อ ปชส. ทั้งหมด ,การ berendsen ขั้นตอนวิธี ( 62 ) กับตัว 4.5 × 10 – 5 บาร์– 1 , เวลาคงที่ของ 5 PS และอ้างอิงความดัน 1 บาร์ใช้ข้อต่อแรงดันแบบ . ตัวแปรขนาดเซลล์ใน NPT ( 0.02 - 0.03 nm การเปลี่ยนแปลงในมิติจำลองกล่อง ( 7.06 nm ) อย่างไรก็ตามที่สุดของการวิเคราะห์โดยใช้แบบจำลองข้อมูล ( nvt คงที่จำลองกล่องขนาด ) สำหรับเหตุผลในทางปฏิบัติส่วนใหญ่เนื่องจากการกำหนดศักยภาพไฟฟ้าสถิต ( ดูด้านล่าง ) ที่ขนาดของระบบคงที่จะเหมาะสมที่สุด การปฏิบัติในการทดสอบหลาย ๆ พบว่า ความแตกต่างระหว่าง nvt ปชส. ข้อมูลการจำลองและเป็น negligibly ขนาดเล็กค่า สัมประสิทธิ์การแพร่ของตนเองที่แสดงในบทความนี้จะถูกคำนวณโดยใช้ NPT เนื่องจากการเคลื่อนไหวของโมเลกุลและอนุภาคถือว่ามีเหตุผลมากขึ้นภายใต้ความดันคงที่ สัมประสิทธิ์การแพร่ของ nvt วงดนตรีแสดงใน ตารางที่ 1 ในการสนับสนุนข้อมูล