1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал физической химии
  4. T. 97, № 12, 2023

Журнал физической химии, 2023, T. 97, № 12, стр. 1739-1747

Перестройка конформаций полиамфолитных макромолекул на поверхности заряженной сферической металлической наночастицы в переменном электрическом поле: молекулярно-динамическое моделирование

Н. Ю. Кручинин a, *

a Оренбургский государственный университет, Центр лазерной и информационной биофизики
Оренбург, Россия

* E-mail: kruchinin_56@mail.ru

Поступила в редакцию 11.03.2023
После доработки 04.06.2023
Принята к публикации 06.06.2023

Аннотация

Исследована перестройка конформационной структуры полиамфолитных полипептидов на поверхности заряженной сферической золотой наночастицы при периодическом изменении во времени ее полярности с использованием молекулярно-динамического моделирования. Рассчитаны угловые распределения атомов полипептида, а также радиальные распределения плотности атомов макроцепи в экваториальной области наночастицы с дифференциацией по типам звеньев. Полиамфолитная оболочка приобретала кольцеобразную форму, а образовавшееся макромолекулярное кольцо располагалось вокруг заряженной наночастицы перпендикулярно вектору напряженности внешнего электрического поля. При увеличении заряда наночастицы опоясывающая опушка упорядочивалась по типам звеньев макроцепи, образуя концентрические кольцеобразные слои. При этом диаметр кольцеобразной макромолекулярной опушки зависел от закона распределения заряженных звеньев в макроцепи. При повышении температуры наблюдалась деформация кольцеобразной макромолекулярной опушки в моменты времени наибольшей поляризации наночастицы.

Ключевые слова: золотая наночастица, полиамфолиты, конформационная структура, молекулярная динамика

Список литературы

  1. Shahdeo D., Kesarwani V., Suhag D. et al. // Carbohydrate Polymers. 2021. V. 266. P. 118138. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118138

  2. Li X., Zhang M., Zhou X., Hu J. // Analytical Biochemistry. 2021. V. 631. P. 114369. https://doi.org/10.1016/j.ab.2021.114369

  3. Chakraborty K., Biswas A., Mishra S. et al. // ACS Appl. Bio Mater. 2023. V. 6. P. 458. https://doi.org/10.1021/acsabm.2c00726

  4. Knittel L.L., Zhao H., Nguyen A. et al. // J. Phys. Chem. B. 2020. V. 124. P. 3892. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.0c01444

  5. Retout M., Cornelio B., Bruylants G., Jabin I. // Langmuir. 2022. V. 38. P. 9301. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01122

  6. Zanetti-Polzi L., Charchar P., Yarovsky I., Corni S. // ACS Nano. 2022. V. 16. P. 20129. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04335

  7. Jha S., Ramadori F., Quarta S. et al. // Bioconjugate Chemistry. 2016. V. 28. P. 222. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.6b00441

  8. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Burov A.M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. P. 10647. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c00991

  9. Silva F., Zambre A., Campello M.P.C. et al. // Bioconjugate Chemistry. 2016. V. 27. P. 1153. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.6b00102

  10. Liu B., Liu J. // Matter. 2019. V. 1. P. 825. https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.08.008

  11. Wang X., Ham S., Zhou W., Qiao R. // Journal: Nanotechnology. 2023. V. 34. P. 025501. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac973b

  12. Dongying Q., Lan L., Qian D. // Process Biochemistry. 2020. V. 98. P. 51. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2020.07.019

  13. Sokolov P.A., Ramasanoff R.R., Gabrusenok P.V. et al. // Langmuir. 2022. V. 38. P. 15776. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02668

  14. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G., Neyasov P.P. // Rus. J. of Physical Chemistry A. 2021. V. 95. № 2. P. 362. https://doi.org/10.1134/S003602442102014X

  15. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // Surfaces and Interfaces. 2021. V. 27. P. 101517. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101517

  16. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // Colloid Journal. 2021. V. 83. № 5. P. 591. https://doi.org/10.1134/S1061933X21050070

  17. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // Rus. J. of Phys. Chem. A. 2022. V. 96. № 3. P. 622. https://doi.org/10.1134/S0036024422030141

  18. Kucherenko M.G., Kruchinin N.Yu., Neyasov P.P. // Eurasian Physical Technical Journal. 2022. V. 19. № 2 (40). P. 19–29. https://doi.org/10.31489/2022No2/19-29

  19. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // Colloid Journal. 2021. V. 83. № 1. P. 79. https://doi.org/10.1134/S1061933X20060083

  20. Kruchinin N.Yu. // Ibid. 2021. V. 83. № 3. P. 326. https://doi.org/10.1134/S1061933X2102006X

  21. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // Colloid Journal. 2020. V. 82. № 4. P. 392. https://doi.org/10.1134/S1061933X20040067

  22. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // Eurasian Physical Technical Journal. 2021. V. 18. № 1. P. 16. https://doi.org/10.31489/2021No1/16-28

  23. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // High Energy Chemistry. 2021. V. 55. № 6. P. 442. https://doi.org/10.1134/S0018143921060084

  24. Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // High Energy Chemistry. 2022. V. 56. № 6. P. 499. https://doi.org/10.1134/S0018143922060108

  25. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982.

  26. Phillips J.C., Braun R., Wang W. et al. // J. Comput. Chem. 2005. V. 26. P. 1781. https://doi.org/10.1002/jcc.20289

  27. MacKerell A.D. Jr., Bashford D., Bellott M. et al. // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 3586. https://doi.org/10.1021/jp973084f

  28. Huang J., Rauscher S., Nawrocki G. et al. // Nature Methods. 2016. V. 14. P. 71. https://doi.org/10.1038/nmeth.4067

  29. Heinz H., Vaia R.A., Farmer B.L., Naik R.R. // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. P. 17281. https://doi.org/10.1021/jp801931d

  30. Cappabianca R., De Angelis P., Cardellini A. et al. // ACS Omega. 2022. V. 7. P. 42292. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c05218

  31. Wei X., Harazinska E., Zhao Y. et al. // J. Phys. Chem. C. 2022. V. 126. P. 18511. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c05816

  32. Dutta S., Corni S., Brancolini G. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 3624. https://doi.org/10.3390/ijms22073624

  33. Kariuki R., Penman R., Bryant S.J. et al. // ACS Nano. 2022. V. 16. P. 17179. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07751

  34. Farhadian N., Kazemi M.S., Baigi F.M., Khalaj M. // J. of Molecular Graphics and Modelling. 2022. V. 116. 2022. P. 108271. https://doi.org/10.1016/j.jmgm.2022.108271

  35. Wei X., Popov A., Hernandez R. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022. V. 14. P. 12538. https://doi.org/10.1021/acsami.1c24526

  36. Salassi S, Caselli L., Cardellini J. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2021. V. 17. P. 6597. https://doi.org/10.1021/acs.jctc.1c00627

  37. Riccardi L., Decherchi S., Rocchia W. et al. // J. Phys. Chem. Lett. 2021. V. 12. P. 5616. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c01365

  38. Li Z., Ruiz V.G., Kanduč M., Dzubiella J. // Langmuir. 2020. V. 36. P. 13457. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c02097

  39. Avila-Salas F, González R.I., Ríos P.L. et al. // J. Chem. Inf. Model. 2020. V. 60. P. 2966. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.0c00052

  40. Darden T., York D., Pedersen L. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 10089. https://doi.org/10.1063/1.464397

  41. Jorgensen W.L., Chandrasekhar J., Madura J.D. et al. // Ibid. 1983. V. 79. P. 926. https://doi.org/10.1063/1.445869

  42. Shankla M., Aksimentiev A. // Nature Communications. 2014. V. 5. P. 5171. https://doi.org/10.1038/ncomms6171

  43. Chen P., Zhang Z., Gu N., Ji M. // Molecular Simulation. 2018. V. 44. P. 85. https://doi.org/10.1080/08927022.2017.1342118

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал физической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал