DNA和金納米粒子自組裝的分子動力學模擬.pdf

1、在DNA納米技術中，利用DNA良好的編碼性，結合納米粒子進行生物納米制造具有很大前景，同時也具有巨大挑戰(zhàn)。在科學實驗中，利用 DNA和金納米粒子（AuNPs）得到了完美晶體，制造出了納米器械，這給 DNA-AuNPs自組裝研究帶來了更多積極的啟示。近期在DNA-AuNPs自組裝的實驗研究中，發(fā)現(xiàn)無化學官能團修飾的DNA和AuNPs具有吸附現(xiàn)象，能自組裝成DNA-AuNPs結構單元，打破了傳統(tǒng)的DNA和AuNPs的連接。隨著計算機技術的高

2、速發(fā)展，先進的計算機技術被廣泛應用到DNA-AuNPs自組裝的研究中，特別是分子動力學模擬技術的發(fā)展，加快了DNA-AuNPs自組裝研究的腳步。
　　本文基于分子動力學原理，應用Materials Studio分子模擬軟件，對無化學官能團修飾的DNA和金納米粒子(AuNPs)進行自組裝模擬分析。體系建模采用全原子建模方式，能清楚的觀察到模型的化學元素組成及其結構變化。目標體系由生物分子DNA、AuNPs和溶劑分子組成，其中DNA模

3、型是從3D-DART模型生成器中得到的B-DNA骨架結構，包含10個腺嘌呤脫氧核苷酸，然后根據(jù)DNA的化學結構，利用Materials Studio軟件補全DNA骨架結構中缺失的原子和化學鍵，得到完善的DNA全原子結構；AuNPs是金的晶體結構模型，由Materials Studio軟件建模得到，由201個金原子組成；溶劑是由水分子組成。整個體系用分子力場中的COMPASS全原子模型力場進行描述。
　　本文首先用分子動力學模擬的方

4、法模擬實現(xiàn)了無化學官能團修飾的DNA和AuNPs自組裝吸附的過程，分析了體系的能量變化，并發(fā)現(xiàn)靜電相互作用力是DNA和AuNPs發(fā)生自主裝吸附現(xiàn)象的主導因素。為了分析對DNA和AuNps自組裝吸附情況的影響因素，本文從平衡時間、均方根偏差(RMSD)、吸附能等方面研究水溶液和溫度對吸附的影響。我們發(fā)現(xiàn)，水溶液對DNA-AuNPs自組裝體系具有“奴役”作用，相對于真空體系，水溶液中的DNA的動力學特征和吸附作用更弱。另外，在 DNA的活性