生物分子模擬的案例
Discovery Studio 藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計(jì)算模擬平臺(tái)
Discovery Studio? (簡稱DS), 是基于Windows/Linux系統(tǒng)和個(gè)人電腦、面向生命科學(xué)領(lǐng)域的新一代分子建模和模擬平臺(tái)。它服務(wù)于生命科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家、藥物化學(xué)家、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、計(jì)算生物學(xué)家和計(jì)算化學(xué)家。為科學(xué)家提供易用的生物大分子模擬和藥物設(shè)計(jì)工具。通過高質(zhì)量的圖形、多年驗(yàn)證的技術(shù)以及集成的環(huán)境，Discovery Studio（DS）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存、管理與專業(yè)水準(zhǔn)的建模、模擬工具集成在一起，為研究隊(duì)伍的合作與信息共享提供平臺(tái)。
展開 關(guān)于分子動(dòng)力學(xué)模擬的入門書籍
入門階段，首先你要知道你想做什么，最好是找個(gè)看起來不太難的文章照著把里面的模擬自己重復(fù)一遍。因?yàn)槿?em>模擬大都是用一些軟件來進(jìn)行的，因此你首先需要的是學(xué)會(huì)一些軟件的使用，常用的生物分子模擬軟件包括：Gromacs、Amber 和 NAMD 等等，材料有關(guān)的模擬還有 Lammps 等軟件。學(xué)這些東西的時(shí)候首先主要是要知道模擬的基本流程以及實(shí)現(xiàn)的方法，包括怎樣搭建模擬的體系、各種文件格式的轉(zhuǎn)換、系綜與盒子的選擇、水及離子、能量極小化等等，等到模擬的軌跡出來怎樣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，等到之后還可以學(xué)習(xí)軟件里面的一些插件，例如一些加速采樣的方法等等。
自己學(xué)一種語言的話，在初期，做 MD 比較重要的是腳本語言，包括 Shell 腳本或者其它你自己喜歡的腳本。因?yàn)樽罱K你還是不太可能完全在自己的電腦上跑程序的，所以要有一個(gè)你自己用得比較熟的、能對(duì)大規(guī)模的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的語言，我覺得 Python 是很適合的，而且里面的 Prody，Matplotlib 等等各種包都非常好用。
入門之后，如果希望自己通過一些量子化學(xué)的計(jì)算結(jié)果去調(diào)整和修改現(xiàn)有的力場，那么需要能看懂其他人的代碼，這種時(shí)候很可能會(huì)需要能讀懂 Fortran 的代碼。如果自己喜歡做一些簡化模型自己弄著玩，用 Python 之類的寫起來是簡單，但是效率太低，還是需要會(huì)一點(diǎn)點(diǎn) C 或者 C++，當(dāng)然語言只是一方面，更重要的是自己要結(jié)合實(shí)際的體系做一些最簡單的優(yōu)化。
相比起書籍來，還可以關(guān)注一些做模擬的學(xué)術(shù)們聚集的論壇和社區(qū)，例如：小木蟲、分子模擬論壇、ResearchGate 等等。
展開 分子動(dòng)力學(xué)模擬的入門書籍 [推薦]【轉(zhuǎn)】
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展開 基于GROMACS的有機(jī)物萃取過程分子動(dòng)力學(xué)模擬
關(guān)鍵詞：GROMACS；有機(jī)物；萃取; 分子動(dòng)力學(xué)；packmol
有機(jī)物萃取作為一種重要的分離和提純技術(shù)，廣泛應(yīng)用于石油化工、環(huán)境保護(hù)、制藥等領(lǐng)域。通過液-液萃取過程，有機(jī)溶劑與目標(biāo)有機(jī)物在液相中相互作用，從而實(shí)現(xiàn)高效分離。然而，由于萃取過程涉及到復(fù)雜的分子間相互作用，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法難以精確揭示其微觀機(jī)制。隨著分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)的發(fā)展，基于GROMACS的有機(jī)物萃取過程分子模擬為我們提供了新的研究手段。本文將探討基于GROMACS的有機(jī)物萃取過程的分子模擬技術(shù)及其應(yīng)用前景。
一、分子動(dòng)力學(xué)模擬與GROMACS簡介
分子動(dòng)力學(xué)模擬（MD）是一種通過數(shù)值計(jì)算解決分子和原子間相互作用的經(jīng)典力學(xué)方程的方法。它通過追蹤分子在特定條件下的運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠?yàn)槲覀兲峁╆P(guān)于分子結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和熱力學(xué)行為的詳細(xì)信息。GROMACS（GROningen MAchine for Chemical Simulations）是一款高效的分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件，廣泛應(yīng)用于生物分子模擬、材料科學(xué)和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域。由于其高度優(yōu)化的計(jì)算性能，GROMACS成為了研究液-液萃取過程和有機(jī)物分子行為的理想工具。
二、初始模型的構(gòu)建
本案例主要探究乙醚有機(jī)物在水和甲苯之間的分配，模擬乙醚的萃取過程。乙醚，甲苯采用GAFF力場，水分子采用spce水模型。首先用Packmol建立水，甲苯，乙醚分子數(shù)分別為1764，300，30的混合體系，輸入文件如圖1所示：
圖1 packmol 輸入文件
三、模擬結(jié)果分析
經(jīng)過能量最小化和10ns的模擬，萃取過程相分離如圖2所示。剛開始體系各相均勻混合，經(jīng)過1ns后，發(fā)生略微相分離，而模擬到10ns后，幾乎發(fā)生完全的相分離。
展開 
分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案
分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室廣泛應(yīng)用于大專院校教學(xué)、科研機(jī)構(gòu)以及醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的科學(xué)研究。在進(jìn)行植物組織培養(yǎng)之前，需要全面了解所需的基本設(shè)備條件，以便靈活利用現(xiàn)有房屋或者進(jìn)行新建、改建實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模應(yīng)根據(jù)工作目的和規(guī)模確定，避免規(guī)模太小影響效率，尤其是對(duì)于工廠化生產(chǎn)的目標(biāo)而言。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)和規(guī)劃必須科學(xué)合理。中壹聯(lián)實(shí)驗(yàn)室裝修公司小編將詳細(xì)闡述分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的原則、各功能區(qū)布局及設(shè)備配置。
一、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)原則
1.無菌操作保障：植物組織培養(yǎng)及大多數(shù)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)需要在嚴(yán)格的無菌條件下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的首要原則是確保無菌操作，從而防止污染。無菌操作不僅包括設(shè)備和器材的無菌，還涉及到操作環(huán)境的潔凈度。因此，在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)時(shí)各區(qū)域的壓力控制和氣流組織形式必須科學(xué)合理，以防止交叉污染和氣溶膠傳播。
2.提高工作便利性：對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中實(shí)驗(yàn)室布局要最大限度地提高工作的便利性和效率。合理的對(duì)空間進(jìn)行利用和設(shè)備安排能減少實(shí)驗(yàn)操作中的時(shí)間浪費(fèi)和工作混亂，提高實(shí)驗(yàn)的成功率和重復(fù)性。
3.資源節(jié)約與環(huán)境控制：植物組織培養(yǎng)需要人工控制溫度、光照、濕度等培養(yǎng)條件。在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)就應(yīng)該要充分考慮到實(shí)驗(yàn)室的節(jié)能環(huán)保，確保設(shè)備高效運(yùn)作的同時(shí)，節(jié)省能源和資源。
二、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室功能區(qū)布局
分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室由可以分為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室（準(zhǔn)備室）、洗滌滅菌室、無菌操作室（接種室）、培養(yǎng)室、細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及PCR實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)功能區(qū)。以下中壹聯(lián)實(shí)驗(yàn)室裝修公司小編將詳細(xì)介紹每個(gè)功能區(qū)的具體設(shè)計(jì)和設(shè)備配置。
1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)室（準(zhǔn)備室）
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)藥品的貯備、稱量、溶解、配制和培養(yǎng)基的分裝等工作。
展開 結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)分子對(duì)接大師班--帶案例 ￥10
1-1 概述
2-1-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能組成
2-2-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能肽鍵和相互作用
2-3-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能α螺旋和β片
2-4-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能肽鍵和Ramachandran圖
2-5-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)合能
2-6-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)如何折疊
2-7-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)水平
2-8-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能功能水平
2-9-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能酶動(dòng)力學(xué)基本概念
3-1-可用的蛋白質(zhì)制備結(jié)構(gòu)
3-2-制備的蛋白質(zhì)制備結(jié)構(gòu)
3-3-蛋白質(zhì)制備同源性建模
3-4-蛋白制備穿線法
3-5-蛋白質(zhì)制備α折疊
3-6-PDB結(jié)構(gòu)的6-蛋白制備選擇
3-7-蛋白質(zhì)制劑缺失殘留問題
3-8-蛋白質(zhì)制備結(jié)構(gòu)驗(yàn)證
4-1-分子對(duì)接算法
4-2-分子對(duì)接類型
4-3-分子對(duì)接模式
4-4-分子對(duì)接軟件
4-5-分子對(duì)接自動(dòng)對(duì)接VINA高分子制劑
4-6-分子對(duì)接自動(dòng)對(duì)接VINA配體制備
4-7-分子對(duì)接自動(dòng)對(duì)接VINA網(wǎng)格制備
5-1-自動(dòng)對(duì)接VINA腳本
5-2-自動(dòng)對(duì)接VINA分析-I
5-3-Autodock VINA分析- II
6-1-虛擬篩選為什么它很重要
6-2-虛擬篩選簡要信息
6-3-虛擬篩選大分子和配體的制備
6-4-虛擬篩選網(wǎng)格準(zhǔn)備
6-5-虛擬篩選ADMET分析
6-6-虛擬篩查Lipinksi五規(guī)則
6-7-虛擬篩查結(jié)果分析
6-8-虛擬篩選腳本
7-1-故障診斷問題
7-2-出版質(zhì)量圖制備
展開 Biomacromolecules：富含巰基的多功能高分子交聯(lián)劑用于生物打印
高分子科技?會(huì)及時(shí)推送，并同時(shí)發(fā)布在中國聚合物網(wǎng)上。
歡迎加入微信群 為滿足高分子產(chǎn)學(xué)研各界同仁的要求，陸續(xù)開通了包括高分子專家學(xué)者群在內(nèi)的幾十個(gè)專項(xiàng)交流群，也包括高分子產(chǎn)業(yè)技術(shù)、企業(yè)家、博士、研究生、媒體期刊會(huì)展協(xié)會(huì)等群，全覆蓋高分子產(chǎn)業(yè)或領(lǐng)域。目前匯聚了國內(nèi)外高校科研院所及企業(yè)研發(fā)中心的上萬名頂尖的專家學(xué)者、技術(shù)人員及企業(yè)家。
鋁對(duì)人體生物毒性新分子機(jī)制獲揭示
中科院上海應(yīng)用物理所科研人員與中國石油大學(xué)教授黃方等合作，采用量子計(jì)算、經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬與同步輻射能譜等譜學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了鋁對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)的影響，提出了一種鋁對(duì)人體生物毒性的新分子機(jī)制。相關(guān)成果日前作為首頁插圖發(fā)表于德國《應(yīng)用化學(xué)》雜志。
上世紀(jì)90年代，有研究證實(shí)鋁對(duì)人體有害，長期攝入可能導(dǎo)致老年癡呆癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病，甚至影響兒童的生長、發(fā)育和智力。但鋁如何與蛋白作用導(dǎo)致生物毒性的分子機(jī)理尚不清楚。
上海應(yīng)物所研究員宋波、高興宇、方海平等，根據(jù)鋁具有的離子鍵和共價(jià)鍵共存化學(xué)特性，提出鋁離子能與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的蛋白骨架上的氮原子、氧原子同時(shí)形成化學(xué)鍵，導(dǎo)致環(huán)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而破壞蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)，使蛋白產(chǎn)生不可逆的變性和積聚。
研究人員以PGK蛋白為例，通過同步輻射能譜、X射線光電子譜（XPS）、圓二色譜（CD）、核磁共振譜（NMR）等實(shí)驗(yàn)證明了該推斷：CD實(shí)驗(yàn)顯示，鋁離子可使PGK蛋白產(chǎn)生不可逆變性、積聚；同步輻射能譜和XPS實(shí)驗(yàn)表明，蛋白積聚物上的鋁離子被顯著還原，與理論計(jì)算得到的鋁離子性質(zhì)相一致；NMR實(shí)驗(yàn)顯示，積聚物的蛋白骨架上存在氮原子與鋁離子的共價(jià)鍵。
專家認(rèn)為，鋁離子與蛋白結(jié)合、在蛋白骨架上誘導(dǎo)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，作為一種新的作用形式，為理解金屬離子與生物分子的作用機(jī)理提供了新視角，也對(duì)揭示大腦相關(guān)疾病的分子機(jī)制有重要意義。
宋波表示，該研究成果有望在相關(guān)疾病的預(yù)防、藥物設(shè)計(jì)以及生物納米技術(shù)、環(huán)境治理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
展開 Rev.》綜述：基于蛋白質(zhì)生物材料的分子設(shè)計(jì)和人工生產(chǎn)
天然生物聚合物，在性能上可以與合成聚合物競爭，有時(shí)甚至超過合成聚合物。其中，基于蛋白質(zhì)的材料是一類應(yīng)用十分廣泛的可持續(xù)材料。
基于此，來自芬蘭國家技術(shù)研究中心的Pezhman Mohammadi以及南洋理工大學(xué)的Ying Yu、Ali Miserez團(tuán)隊(duì)共同
對(duì)基于蛋白質(zhì)的材料進(jìn)行了全面綜述。
作者從歷史的角度開始這篇綜述，了解早期為獲得承載蛋白的主要序列所做的努力，然后是測序和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展，這些技術(shù)極大地加速了細(xì)胞外蛋白的測序。接下來，作者介紹了四大類蛋白質(zhì)材料，即纖維材料、具有高可逆變形能力的生物彈性體、硬塊狀材料和生物粘合劑。在每一節(jié)中都專注于一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)級(jí)別的設(shè)計(jì)，并討論它們與機(jī)械響應(yīng)的相互作用（圖1）。
相關(guān)綜述論文以“Protein-Based Biological Materials: Molecular Design and Artificial Production”為題于2023年1月24日發(fā)表在《Chem. Rev.》上。
圖1 蛋白質(zhì)基生物材料的分子設(shè)計(jì)和人工生產(chǎn)
1. 細(xì)胞外蛋白質(zhì)的測序：歷史視角
在過去十年中，下一代測序(NGS)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)及其相關(guān)生物信息學(xué)軟件的快速發(fā)展大大緩解了這些限制，提供了一系列加速發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)大工具，尤其是在協(xié)同使用時(shí)。雖然這些先進(jìn)的方法占據(jù)了蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)的中心舞臺(tái)，但仍然需要傳統(tǒng)的生化和分子生物學(xué)方法來識(shí)別調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)材料最終功能的重要分子特征，例如PTM或交聯(lián)化學(xué)。一旦獲得這些信息，再加上對(duì)序列-特性關(guān)系的深入了解，就可以將其轉(zhuǎn)化為通過DNA重組技術(shù)人工制造基于蛋白質(zhì)的材料。
展開 快速動(dòng)態(tài)多孔海綿涂層實(shí)現(xiàn)定制化生物活性分子負(fù)載
▲圖1：兩親性三嵌段聚合物動(dòng)態(tài)多孔涂層的制備：通過水分子的滲透溶脹、冰晶生長致孔、冷凍干燥制備得到孔徑分布均勻的多孔涂層。
▲圖2：兩親性三嵌段聚合物動(dòng)態(tài)多孔涂層溫度響應(yīng)自愈合過程。
▲圖3：兩親性三嵌段聚合物動(dòng)態(tài)多孔涂層實(shí)現(xiàn)高效可控生物活性分子負(fù)載。多孔涂層可實(shí)現(xiàn)定制化的生物活性分子負(fù)載；并且，通過調(diào)節(jié)吸附溶液的濃度可實(shí)現(xiàn)生物活性分子可控負(fù)載，而多孔結(jié)構(gòu)閉合有利于延長生物活性分子的釋放行為。
文獻(xiàn)鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961218307609
展開 從高分子物理到合成生物學(xué)的金帆研究員：生命科學(xué)急需抽象的數(shù)學(xué)定理
來源：生輝SynBio
作者：鄭集楊
有這樣一位研究人員，他本科畢業(yè)于應(yīng)用化學(xué)系，博士獲得的是高分子物理的學(xué)歷，而在 2011 年回國后，他卻轉(zhuǎn)而從事起了微生物學(xué)的相關(guān)研究，在此期間，他又得以
與合成生物學(xué)結(jié)緣
并于 2017 年正式投身到了合成生物學(xué)的研究之中。
從高分子物理到微生物再到合成生物學(xué)，這一擁有高度交叉學(xué)科背景的研究人員，便是來自于中科院深圳先進(jìn)院合成生物學(xué)研究所的
金帆研究員
。
金帆研究員，2002 年 7 月畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系，2007 年獲得了香港中文大學(xué)高分子物理化學(xué)專業(yè)的理學(xué)博士學(xué)位，師從吳奇院士。在回國工作之前，其還分別在伊利諾伊斯州大學(xué)香檳分校和 UCLA 開展過博士后的研究。歸國后的2011-2019年，其先在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)擔(dān)任教授后于2019年加入到了合成所。
圖丨金帆博士（來源：受訪者提供）
從高分子物理跨向合成生物學(xué)，在兩門交叉學(xué)科之中進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過程，金帆切身感受到了這兩門學(xué)科在研究基礎(chǔ)框架上的顯著差異：
“高分子物理與生物學(xué)在研究上的最大區(qū)別，在于高分子物理有著一套
明確的基礎(chǔ)理論框架
，而這個(gè)在生物學(xué)中是沒有的。從基礎(chǔ)理論框架出發(fā)的研究結(jié)果是
理性的、可理解的
，而生物學(xué)科目前還在現(xiàn)象上疲于奔命。”
展開 
《綠色化學(xué)·綜述》生物分子合成仿生納米復(fù)合水凝膠用于止血和傷口愈合
已經(jīng)針對(duì)這種納米復(fù)合水凝膠使用了不同的生物分子，例如多糖，蛋白質(zhì)，肽，核酸和其他小生物分子，開發(fā)了多種方法，例如主客體相互作用，原位接枝，自由基聚合和非共價(jià)相互作用。由于衍生自植物或動(dòng)物組織的天然生物聚合物是可生物降解的，生物相容的且無毒的，因此生物分子輔助的納米復(fù)合水凝膠的制備在制備可持續(xù)的納米復(fù)合水凝膠中已引起越來越多的關(guān)注。圖6提供了納米復(fù)合水凝膠制劑的生物分子輔助生物啟發(fā)方法的示意圖。
圖6是制備納米復(fù)合水凝膠的各種生物分子輔助的生物啟發(fā)方法的示意圖。
4.1多糖基納米復(fù)合水凝膠的制備
多糖是由通過糖苷鍵結(jié)合在一起的單糖單元組成的長鏈碳水化合物分子。許多多糖，例如幾丁質(zhì)（Ch），殼聚糖（CS），纖維素（Cel），海藻酸鈉（SA）和/或海藻酸鈉（Alg），κ-角叉菜膠（κ-CA），淀粉等，已被廣泛使用。在過去的幾年中探索了通過生物啟發(fā)的方法制造納米復(fù)合水凝膠的方法。
Das等人報(bào)道了采用安全設(shè)計(jì)原理而不使用任何刺激性化學(xué)物質(zhì)的CS增強(qiáng)rGO–AgNP–聚l-賴氨酸（CSGAP）水凝膠的制備（圖7A）。CSGAP納米復(fù)合水凝膠是通過三步法制備的。在第一步中，使用原位微波還原GO和AgNO3反應(yīng)混合物合成了石墨烯-銀（rGO-AgNP）納米復(fù)合材料。第二步，使用戊二醛作為間隔基，通過席夫堿反應(yīng)，通過聚陽離子肽（如聚-1-賴氨酸（PLL））將合成的rGO-AgNP納米復(fù)合材料官能化。
圖7（A）為殼聚糖增強(qiáng)的石墨烯-銀-聚賴氨酸納米復(fù)合水凝膠的制備示意圖。（B）金屬硫化物-蛋白質(zhì)納米復(fù)合水凝膠。（C）DNA /LAPONITE?多功能可注射納米復(fù)合水凝膠。（D）多巴胺誘導(dǎo)的AuNW水凝膠。
5.基于生物聚合物的納米復(fù)合水凝膠的特殊性能
生物組織的機(jī)械和物理化學(xué)性質(zhì)在其生理性能中起重要作用。
展開 Mater.》國納中心聶廣軍：治療癌癥的多功能生物分子納米結(jié)構(gòu)
【科研摘要】
基于生物分子的納米結(jié)構(gòu)具有固有的多功能性，并具有多種生物活性，可用于癌癥納米醫(yī)學(xué)。可以精確地編程生物分子的超分子特性，以設(shè)計(jì)智能藥物傳遞載體，從而在單個(gè)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)體內(nèi)有效傳遞，靶向藥物傳遞和組合療法。最近，
國家納米科學(xué)中心
聶廣軍教授
團(tuán)隊(duì)在《
Nature Reviews Materials
》上發(fā)表了題為
Multifunctional biomolecule nanostructures for cancer therapy
的綜述。團(tuán)隊(duì)討論了
基于生物分子的納米結(jié)構(gòu)，包括多糖，核酸，肽和蛋白質(zhì)
，并著重介紹了其為
多功能納米藥物設(shè)計(jì)
的巨大空間。確定了可以通過基于
生物分子的納米結(jié)構(gòu)解決的癌癥納米醫(yī)學(xué)中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)
，并調(diào)查了基于生物分子的納米結(jié)構(gòu)的
獨(dú)特生物活性
，
可編程性和體內(nèi)行為
。最后，也討論了基于生物分子的
納米結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，表征和制造中的挑戰(zhàn)
，并確定了需要克服的障礙才能實(shí)現(xiàn)臨床翻譯。
【主圖導(dǎo)讀】
圖
1：抗腫瘤多功能納米藥物中的功能元素。
圖
2：用于癌癥治療的基于核酸的納米結(jié)構(gòu)。
圖
3：基于肽的多功能納米結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
：
http://doi.org/10.1038/s41578-021-00315-x
版權(quán)聲明
：「
高分子材料科學(xué)
」公眾號(hào)旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。上述僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請(qǐng)聯(lián)系作者修正。商業(yè)轉(zhuǎn)載或投稿請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
【往期回顧】
《J. Mater. Chem.
展開 浙江大學(xué)顧臻《ACS Nano》可注射生物降解高分子復(fù)合物，遞送葡萄糖反應(yīng)性胰島素
參考文獻(xiàn)：
doi.org/10.1021/acsnano.0c07291
版權(quán)聲明：「高分子材料科學(xué)」是由專業(yè)博士（后）創(chuàng)辦的公眾號(hào)，旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。上述僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請(qǐng)聯(lián)系作者修正。商業(yè)轉(zhuǎn)載或投稿請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
基于GROMACS的小分子自組裝分子動(dòng)力學(xué)模擬
關(guān)鍵詞：GROMACS；小分子；自組裝；分子動(dòng)力學(xué)；回轉(zhuǎn)半徑
背景介紹
小分子自組裝過程廣泛存在于材料、生命與能源體系中，其微觀機(jī)理關(guān)乎膠束/囊泡形成、層狀有序相的出現(xiàn)以及功能納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。相比僅觀察宏觀現(xiàn)象，分子動(dòng)力學(xué)（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機(jī)理，直觀體現(xiàn)其自組裝過程，從而為藥物，納米材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
本案例基于GROMACS軟件，模擬分析匹格列酮四聚體的分子自組裝過程。
初始模型構(gòu)建
首先利用Packmol構(gòu)建匹格列酮四聚體模型，盒子大小為3*3*3，packmol輸入文件如圖1所示：
圖1 Packmol 輸入文件
所構(gòu)建的匹格列酮四聚體初始模型結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2 匹格列酮四聚體初始模型結(jié)構(gòu)
首先進(jìn)行能量最小化：
gmx grompp -f em.mdp -c mix.gro -p top.top -o em.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -v -deffnm em
能量最小化后進(jìn)行2 ns的平衡模擬:
gmx grompp -f md.mdp -c em.gro -p top.top -o md.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -v -deffnm md
模擬分析
經(jīng)過2ns的平衡模擬后，可以看到四個(gè)匹格列酮小分子已經(jīng)成功發(fā)生了自組裝，如圖3所示：
圖3 模擬2ns后匹格列酮四聚體結(jié)構(gòu)
我們進(jìn)一步分析匹格列酮四聚體的回轉(zhuǎn)半徑:
gmx gyrate -f md.xtc -s md.tpr -p
可以看到，在初始50ps的模擬過程中，分子間距離迅速收縮，表明自組裝過程已經(jīng)在進(jìn)行。
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