囊泡的自发形成及其动力学演化过程的计算机模拟研究

Development and utilization of mesoscale computer simulation method, study of spontaneous vesicle formation, fusion, fission and its structure evolution process, clarify the process mechanism, and gives the main physical controlling factors. Based on mesoscopic dissipative particle dynamics method, establish reasonable block copolymer model, looking for various types of vesicles that stable in theromodynamic, systematic study of diblock copolymer composition , chain length, the block structure and rigidity effect on spontaneous vesicle formation and properties. On this basis, study of vesicle fusion and fission kinetics, seeing about factors that effect on vesicle fusion and fission behavior, find the vesicle fusion and fission mechanisms. Further simulation will be perform on adaptive of vesicle, investigate how does vesicle to deal with the complex and ever-changing external environment. The application to solve two scientific problems: one is how to build a reasonable and can reflect the physical characteristics of the block copolymer system model, which makes the simulation results targeted guidance experiment. The two is how to ensure the simulation system is the spontaneous dynamic evolution process. The results of these studies will provide a reliable theoretical help on functional empoldering of vesicle.

发展并利用介观的计算机模拟方法，研究囊泡的自发形成、融合、分裂及结构演化过程，明晰过程机理，并给出主要的物理控制因素。基于介观的耗散粒子动力学方法，建立合理的嵌段共聚物模型，寻找热力学上稳定的各种类型囊泡，系统地研究嵌段共聚物组成变化、链长变化、嵌段结构及其软硬变化对囊泡自发形成及性质的影响；在此基础上，研究囊泡的融合和分裂动力学，考察多种因素对囊泡融合和分裂行为的影响，找到囊泡融合与分裂机制的成因；进而对囊泡的自适应性进行模拟研究，明晰囊泡是如何应对复杂多变的外界环境。本申请拟解决两大科学问题：一是如何构建合理且能反映真实体系物理特征的嵌段共聚物模型，使模拟结果针对性的指导实验；二是如何保证模拟体系中发生的是自发的动力学演化过程。这些研究成果将为囊泡在功能材料方面的研究提供可靠的理论帮助。

在该项目的资助下，发表有该基金项目标注的论文7篇（全部SCI收录），我们完成了本项目任务目标，同时也开展了其它研究方向并取得开创性的成果。.我们开展的囊泡生成机理及动力学演化过程的课题，主要是通过构建合理的嵌段共聚物稀溶液模型，系统地研究了嵌段共聚物组成变化、链长变化、嵌段结构及其软硬变化对囊泡自发形成及性质的影响。同时，研究了囊泡的融合和分裂动力学，考察了多种因素对囊泡融合和分裂行为的影响。项目明晰了囊泡的动力学演化过程，发现了分子结构对囊泡动力学行为有重要影响，为控制及明确各项调控手段的优劣提供了可靠的理论依据。对纳米粒子接枝嵌段共聚物的研究，明确了纳米粒子的引入可改变囊泡的融合机制，为实验上设计药物载体及药物控释的研究提供了新的策略。