高分子胶束在纳米粒子周围相行为的分子模拟和密度泛函理论

The interaction between polymeric micelles and a nanoparticle(virus) plays a significant role in drug release from micelles. We will employ both molecular simulations and molecular thermodynamics to explore this topic. By employing the Monte Carlo simulations and dissipative particle dynamics as well as molecular dynamics, we investigate the dependence of the behavior of micelles on the physiochemical properties of the polymer and on the physiochemical properties of the nanoparticle. We further provide the micelle morphologies change as well as the dynamics behavior of micelle assembly. On the other hand, this project also belongs to the subject of interaction between the colloidal particle and the polymer. Based on our previous work, we will develop a weighted density approximation (WDA) based density functional theory (DFT), and apply the theory on this project. On this project, our target is to select/develop a new weighting factor. Combining the Green functions with the single chain simulation on the DFT, we will provide both the density profiles and the microconfiguations of the polymer.It may offer a new way to understand the interaction between the nanoparticle and polymeric micelles.

由两亲性高分子组装成的胶束在纳米粒子(病毒)周围的分布对于胶束的靶向释药性至关重要。本项目将从计算机模拟和分子热力学两方面来开展这一研究。在计算机模拟方面，拟采用Monte Carlo方法、耗散粒子动力学以及分子动力学方法来研究不同性质的高分子与不同性质的纳米粒子对这一行为的影响。通过模拟，得到纳米粒子对胶束形态变化的影响以及胶束在纳米粒子周围的组装演化过程等实验极难获得的信息。另一方面，该课题亦属于胶体与高分子系统稳定性方面的范畴，是目前凝聚态物理和统计力学研究的重要对象之一。在前期的基础上，我们将建立基于加权密度近似并可用于研究胶束在纳米粒子周围分布的密度泛函理论。理论方面，我们将重点放在权重因子的选择上。同时，结合Green 函数积分方法与单链模拟方法，在获得链节密度分布的同时，获得构造胶束的高分子的构型分布等微观信息。这一研究将给胶束的靶向吸附提供非常有意义的基础数据和理论指导。

在生物医药和医学影像领域，高分子胶束被拓展为药物分子和荧光分子/物质的良好载体并被广泛使用。对高分子及其所形成的胶束以及纳米粒子的合理功能化将影响高分子及其所形成的胶束与纳米粒子的复合结构。我们设计并组装了多种新型高分子胶束以及深入研究多种纳米粒子的稳定结构及其表面在水溶液中的变化。在此基础上，研究了高分子胶束与纳米粒子的相互作用时所形成的高分子胶束-纳米粒子复合结构，得到了多种复合结构及不同复合结构间相互转变的相图。也研究了改性后带电高分子胶束与纳米棒粒子的相互作用时所形成的高分子胶束-纳米棒粒子及其聚集体的复合结构。发现高分子及其胶束可以有效控制纳米棒粒子的聚集。在密度泛函理论方面，采用新的权重因子，结合Green 函数积分方法求解密度分布，建立可用于研究两亲性高分子在纳米粒子周围分布的新的密度泛函理论.