۱۱ نتیجه برای شبیهسازی دینامیک مولکولی
دوره ۰، شماره ۰ - ( ۶-۱۴۰۳ )
چکیده
نانوورقهای آلومینیومی از جمله اجرایی هستند که کاربردهای مختلفی در زمینههای متنوع همچون تقویت مواد پایه سیمانی و بهبود عملکرد و کارایی بتن و ارتقا خواص مکانیکی و حجمی خاک رس دارند. در این مطالعه به بررسی پاسخهای مکانیکی نانوورقهای آلومینیومی تحت آزمون کشش و فشار تکمحوری با استفاده از روش دینامیک مولکولی پرداخته میشود. مدل اتمی در نظر گرفته شده برای نانوورق براساس مدل سهبعدی هسته آلومینیومی و پوسته اکسید آلومینیوم است که میتواند توصیف مناسبی از اکسیداسیون سطحی در نمونه داشته باشد. اندرکنش بین اتمی نیز براساس پتانسیل EAM+CTI محاسبه میشود تا مدلسازی دارای دقت خوبی بوده و تاثیرات اندرکنش الکترواستاتیک بین ذرات نیز در نظر گرفته شود. پس از ایجاد پیکربندی اولیه نانوورق، فرایند کمینهسازی انرژی صورت پذیرفته و نمونه تحت شرایط محیطی پایدار میگردد. سپس آزمون تکمحوری کششی و فشاری منطبق با شرایط آزمایشگاهی بر نمونه اعمال شده و نمودارهای تنش-کرنش نمونه تعیین میگردد. به منظور حذف اثرات دینامیکی ناشی از سرعت بالای بارگذاری، اعمال تغییرشکل بر نانوورق به صورت گامبهگام صورت میپذیرد. در این روش برای هر گام از بارگذاری، ابتدا تغییرشکل کمی به آرامی به نمونه اعمال شده، سپس نمونه تحت شرایط تغییرشکل یافته پایدار گردیده و در انتها مقادیر تنش و کرنش در نمونه ارزیابی میشود. شبیهسازی صورت گرفته با مقایسه با دادههای آزمایشگاهی صحتسنجی میشود. پس از تایید صحت مدلسازی، نانوورقها با ضخامتهای مختلف و درصدهای مختلفی از لایه اکسید تحت آزمون تکمحوری ارزیابی شده و نمودار تنش-کرنش آنها بررسی میگردد. نتایج حاکی از تاثیر زیاد ضخامت لایه اکسید بر رفتار مکانیکی نانوورق است، به طوریکه با افزایش درصد لایه اکسید از ۱۵ تا ۶۰ درصد نمونه سختتر شده و مدول یانگ آن از حدود ۷۵ به ۱۰۰ گیگاپاسکال افزایش مییابد. همچنین تاثیر نواقص نقطهایی نیز بر شیب نمودار تنش-کرنش بیانگر کاهش سختی با افزایش میزان حفرات بسیار زیر در نمونهها است.Top of Form
دوره ۷، شماره ۲ - ( ۷-۱۳۹۵ )
چکیده
باکتریوردوپسین پروتئینی غشایی است که در هالوباکتریوم سالیناروم به عنوان پمپ پروتون وابسته به نور عمل میکند. این پروتئین شامل هفت زیرواحد مارپیچ آلفا (مارپیچهای A تاG )، یک صفحه بتا و یک کروموفور رتینال است. مطالعات نشان میدهد که پروتئین باکتریوردوپسین دارای خاصیت جذب امواج مایکروویو میباشد. یکی از رایجترین و اصولیترین روشهای مطالعه ماکرومولکولهای زیستی شبیهسازی دینامیک مولکولی است. با استفاده از این روش میتوان تغییرات و دینامیک ساختاری ماکرومولکولهای زیستی و کمپلکس آنها را مطالعه کرد. در پروژه حاضر، از مدلسازی و شبیهسازی دینامیک مولکولی استفاده شده است. پس از مرحله تعادل و جهت بدست آوردن ساختارهای یکدست تر در مرحله تولید، شبیهسازی به مدت ۱۵ نانوثانیه انجام شد، سپس به منظور بررسی مناطق مؤثر در جذب امواج مایکروویو شبیهسازی دینامیک مولکولی همراه با اعمال میدان الکتریکی به مدت زمان ۷۸۶ پیکوثانیه که برابر با مدت زمان تناوب یک موج سینوسی در طیف رادار میباشد، روی کل ساختار پروتئین انجام شد. در نهایت، تغییرات کنفورماسیونی حاصل مورد بررسی قرار گرفت تا مناطق موثر در جذب امواج تعیین شود. مطالعه انجام گرفته نشان میدهد که امواج مایکروویو در فرکانس ۸ گیگاهرتز و در بازه زمانی ذکر شده نمیتواند تغییرات ساختاری گستردهای را در پروتئین ایجاد کند. از سوی دیگر تغییرات ساختاری برگشتپذیری در مناطق صفحه بتا و مارپیچهای D ، C و B تحت تأثیر میدان مشاهده گردید.
دوره ۱۰، شماره ۱ - ( ۱۲-۱۳۹۷ )
چکیده
اﻫﺪاف: هدف قراردادن DNA در راس درمانهای ضدسرطان قرار دارد. بنابراین داروهای متصلشونده به DNA و برهمکنش آنها با DNA بسیار مورد توجه محققان قرار گرفتهاند. از آنجایی که متصلشوندهها به شیار کوچک DNA (MGBs) بهعنوان ترکیبات ضدتوموری موثر و کارآمدی مطرح هستند، درک جزییات برهمکنش آنها با DNA ضروری به نظر میرسد. تاکنون مکانیزم عمل بسیاری از MGBها در سطح مولکولی مشخص نشده است.
ﻣﻮاد و روشﻫﺎ: در این مطالعه با انجام شبیهسازیهای داکینگ و دینامیک مولکولی توسط نرمافزارهای AutoDock Vina و NAMD، نحوه اتصال سه مشتق متفاوت از دیستامایسین A (تالیموستاین، PNU۱۵۱۸۰۷ و بروستالیسین) با DNA بررسی و انرژی برهمکنش و الگوی اتصال آنها با یکدیگر مقایسه شد.
یﺎﻓﺘﻪﻫﺎ: هر سه دارو طی شبیهسازی بهطور پایداری به DNA متصل شده و تغییرات ساختاری کمی را در مولکول DNA القا کردهاند. نتایج حاصل از تحلیل LigPlot نیز همخوانی بسیار بالایی را با نتایج مربوط به تحلیل انرژیهای برهمکنش توسط NAMD نشان داد و مشخص شد در کمپلکسهای مربوط به هر سه ترکیب با DNA، نوکلئوتیدهای A و T بیشترین نقش را در ایجاد برهمکنشها دارند.
ﻧﺘﯿﺠﻪﮔﯿﺮی: در کمپلکسهای مربوط به هر سه ترکیب با DNA، نوکلئوتیدهای A و T بیشترین نقش را در ایجاد برهمکنشها دارند که با سایر مطالعات و گزارشهای موجود در مورد MGBها مطابقت دارد. مطالعه حاضر نشان داد که بروستالیسین در مقایسه با دو داروی همخانواده خود که همگی از دیستامایسین A مشتق شدهاند، پتانسیل بیشتری در برقراری برهمکنشهای قویتر با مولکول DNA داشته و میتواند بهعنوان کاندیدای موفقتری در درمان های ضدسرطان مطرح شود
دوره ۱۰، شماره ۱ - ( ۱۲-۱۳۹۷ )
چکیده
اهداف: مطالعه برهمکنشهای آنالیت- زیستپذیرنده در سطح مولکولی در راندمان طراحی زیستحسگرها نقش اساسی دارد. زیستحسگرهایی که از آپتامرها بهعنوان پذیرنده زیستی استفاده میکنند، بسیار کارآمد بوده و دارای اختصاصیت بالا و قابلیت استفاده مجدد هستند. آپتاحسگرها میتوانند در شرایط مختلف داخل بدن یا در شرایط آزمایشگاهی استفاده شوند. هدف از تحقیق حاضر، بررسی تاثیرات غلظت یونی حلال محیطی در اتصال پپتید MUC۱-G و آپتامر anti-MUC۱ است.
مواد و روشها: روش شبیهسازی دینامیک مولکولی برای بررسی تغییر برهمکنشهای مولکولی بهعلت تغییرات انتخابی در شرایط حلال، به کار گرفته شده است. نتایج میتواند برای منعکسکردن محیطهای مختلف در آپتاحسگری که از آپتامر anti-MUC۱ S۲.۲ بهعنوان زیستپذیرنده و از پپتید MUC۱–G بهعنوان زیستشناساگر استفاده میکند، به کار گرفته شوند.
یافتهها: براساس انرژیهای اتصال محاسبهشده، آپتامر anti-MUC۱ S۲.۲ بالاترین تمایل به پپتید MUC۱–G را در محیط ۰/۱۰مولار سدیمکلرید در میان غلظتهای مطالعهشده سدیمکلرید نشان داده و اسیدآمینه آرژنین در اتصال پپتید-آپتامر نقش کلیدی ایفا مینماید.
نتیجهگیری: نتایج شبیهسازیهای دینامیک مولکولی نشان داد که افزایش غلظت حلال سدیمکلرید در محیط باعث کاهش انرژیهای اتصال می شود و بنابراین تمایل اتصال آپتامر anti-MUC۱ به پپتید MUC۱–G با افزایش غلظت کمتر میشود. دیدگاه بهدستآمده از مدلسازی حاضر انتخابپذیری و حساسیت نسبت به شرایط حلال در مورد MUC۱ را نشان میدهد که در توسعه زیستحسگرها باید ملاحظه شود.
دوره ۱۰، شماره ۲ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
لیپوزومها یا وزیکولهای زیستی از کلسترول، فسفولیپید و آب تشکیل میشوند. همچنین گاهی اوقات سایر مولکولهای زیستی و غیرزیستی در ساختار لیپوزوم به کار برده میشوند. مفهوم پایداری لیپوزومی، در بحث درمان بیماریها و دارورسانی، بسیار حیاتی و مهم است و میتواند متاثر از ترکیب فسفولیپیدی غشای لیپوزوم باشد. علاوه بر این حضور و عدم حضور کلسترول نیز میتواند پایداری لیپوزومی را تحت تاثیر قرار دهد.همچنین شکلگیری لیپوزومها نیز تحت تاثیر حضور یا عدم حضور کلسترول است. در این تحقیق ما درصدد هستیم تا اثر حضور و عدم حضور کلسترول را روی پایداری و شکلگیری لیپوزومی بررسی کنیم، که به این منظور از روش شبیهسازی دینامیک مولکولی استفاده میشود. لیپوزومهایی که مورد شبیهسازی قرار گرفتند شامل دو نوع لیپوزوم، لیپوزوم دوناگزومه (نوع اول) و لیپوزوم دوناگزومه فاقد کلسترول (نوع دوم) هستند. آنالیزهای شکلگیری شامل تابع توزیع شعاعی و ناحیه سطح در دسترس حلال نشان دادند که هر کدام از لیپوزومها ساختارهای نانودیسکی کروی ایجاد کردهاند. لیپوزوم نوع اول یک ساختار نانودیسکی و لیپوزوم نوع دوم دو ساختار نانودیسکی ایجاد کرد. همچنین آنالیزهای انرژی شامل انرژی کل، انرژی میانکنشهای واندروالس و الکترواستاتیک نشان دادند که لیپوزوم نوع اول پایدارتر است. دلیل این پایداری حضور مولکول کلسترول در ساختار این لیپوزوم است که توانایی ایجاد پیوند هیدروژنی با لیپیدهای مجاور دارد و باعث افزایش پایداری میشود. بهعلاوه میانکنشهای آبگریز بین کلسترول و فسفولیپیدها و همچنین توزیع و جهتگیری مناسب این قسمتها سهم عمدهای در پایداری ساختار ایفا میکند.
دوره ۱۱، شماره ۳ - ( ۷-۱۳۹۹ )
چکیده
گلوکوآمیلاز یک آنزیم مهم اقتصادی به دلیل تواناییاش درهیدرولیز نشاسته و پلیمرهای بتا دیگلوکز است. درک عوامل مؤثر در گرمادوستی یا سرمادوستی آنزیم گلوکوآمیلاز درتولیدایزوآنزیمهایی با مقاومت گرمایی یا سرمایی بالا ضروری است. دراین پژوهش، اثر دما روی تغییرات ساختاری هریک از ایزوآنزیمهای گلوکوآمیلاز معتدل دوست، گرمادوست و سرمادوست بوسیله روش شبیهسازی دینامیک مولکولی بررسی شد. درکل ۲۴۰ نانوثانیه شبیهسازی برای سه ایزوآنزیم گلوکوآمیلاز در چهار دمای ۳۰۰، ۳۵۰، ۴۰۰ و ۴۵۰ کلوین انجام گرفت. تغییرات پارامترهای ساختاری در هرسه ایزوآنزیم مقایسه شد و مشخص گردید که از بین عوامل قابل محاسبه در شبیهسازی دینامیک مولکولی، انرژی الکتروستاتیک پروتئین با آب، انرژی واندروالسی بین پروتئین و آب، انرژی آزاد حلالیت(∆Gsolvation)، پارامترناپایداری، سطح دردسترس حلال غیرقطبی و سطح دردسترس کل بهترو دقیقتر میتوانند برای پیشگویی تغییرات پایداری گرمایی یک پروتئین در اثر افزایش دما بهوسیله شبیهسازی دینامیک مولکولی استفاده شوند.
دوره ۱۵، شماره ۱ - ( ۱-۱۴۰۲ )
چکیده
ماتریکس متالوپروتئینازها یک خانواده اندوپپتیداز روی هستند که منجر به افزایش رفتار متاستازی تومورهای بدخیم انسانی میشوند. اپیگالوکاتچین گالات (EGCG) جزء اصلی پلیفنولهای چای سبز و مهارکننده ماتریکس متالوپروتئینازها در درمان سرطان مورد استفاده قرار میگیرد. این مطالعه باهدف افزایش پایداری و بهینهسازی بارگذاری و رهایش EGCG در سیستم تحویل لیپوزومی بهصورت آزمایشگاهی و محاسباتی انجام گردید. در این مطالعه نانولیپوزومها با روش بارگذاری غیرفعال و آبپوشانی لایهنازک تهیه و سپس اندازه، پتانسیل زتا، پایداری، میزان بارگذاری و منحنی رهایش دارو از نانولیپوزومها بررسی شد. سمیت سلولی نانولیپوزومها بر روی سه رده سلولی سرطان پستان با استفاده از آزمون زندهمانی مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات محاسباتی باهدف بررسی فعل و انفعالات EGCG-نانولیپوزوم و همچنین اثر آن بر روی ساختار نانولیپوزوم از طریق شبیهسازی دینامیک مولکولی دانهدرشت ارزیابی شد. میانگین قطر نانولیپوزومها ۹/۶±۶/۷۳ نانومتر، بار سطحی آنها ۶/۱۴- میلیولت و میزان بارگذاری دارو ۳/۷±۵/۷۸ درصد به دست آمد. بارگذاری EGCG درون نانولیپوزوم باعث رهایش پیوسته و کامل دارو پس از ۷۲ ساعت گردید و همچنین منجر به افزایش قدرت اثر و فعالیت دارو شد. نتایج مطالعات محاسباتی حاکی از قرارگیری دارو در نزدیک سطح لیپوزوم است. نتایج انرژی و تابع توزیع شعاعی نشان از پایداری لیپوزوم حاوی دارو است. همچنین اکثریت دارو در فاز لیپیدی توسط نانولیپوزوم احاطهشده که خود گویای درصد بالایی بارگذاری دارو در نانولیپوزوم و تأیید کارایی روش سنتز توسعهیافته است. طبق یافتههای حاضر استفاده از حامل لیپوزومی برای حمل و رهایش EGCG راهکار مناسب جهت افزایش کارایی دارو است.
حامد رحمتی پور، احمدرضا عظیمیان،
دوره ۱۵، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۴ )
چکیده
در زمینه فناوری نانو، انتقال سیال در مجاری از اهمیت بالایی برخوردار است و با توجه به محدودیتهای آزمایشگاهی در تحلیل رفتار جریان در مقیاس نانو از شبیهسازی-های عددی استفاده میشود. از این رو در این پژوهش با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی که یک روش دقیق برای سیستمهای مولکولی بر مبنای قانون دوم نیوتن است برای بررسی رفتار جریان سیال آرگون در جریان کوئت پایدار درون نانوکانالهای صاف و زبر مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیهسازیهای این پژوهش با استفاده از نرمافزار لمپس انجام شده است. در تحقیق حاضر، بهمنظور بررسی تغییرات سرعت سیال و لغزش سیال در جریان کوئت پایدار تأثیر عوامل مختلفی چون سرعت دیواره، ارتفاع کانال، چگالی دیواره، تقابل بین ذرات سیال-دیوار و همچنین تغییر هندسه زبری سطح از جمله زبری مستطیلی و مثلثی در ابعاد و اندازه های مختلف بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده در این پژوهش افزایش سرعت دیواره، لغزش سرعت سیال را افزایش میدهد. بهازای مقادیر ثابت سرعت دیواره، افزایش ارتفاع کانال باعث کاهش لغزش سرعت سیال میشود. برای جریان کوئت پایدار کاهش چگالی دیوار، باعث کاهش لغزش سرعت سیال میشود. با کاهش پارامتر انرژی، لغزش سرعت سیال افزایش و با کاهش پارامتر طولی، لغزش سرعت سیال کاهش پیدا میکند. اعمال زبریهای مستطیلی و مثلثی به دیوار پایین باعث کاهش لغزش سرعت سیال میشود، همچنین با افزایش ارتفاع زبری لغزش سرعت سیال بیشتر کاهش مییابد.
شهرام آجری، رضا انصاری خلخالی، منصور درویزه،
دوره ۱۶، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۵ )
چکیده
به کمک شبیهسازی دینامیک مولکولی به تحلیل خواص ساختاری و ارتعاشات نانولولههای کربنی تک و دوجداره تحت جذب فیزیکی (عاملدار کردن) مولکول زیستی فلاوین مونو نوکلئوتید (FMN) پرداخته میشود و اثرات شرایط مرزی مختلف، درصد وزنی مولکول FMN، شعاع، تعداد جداره بر روی فرکانس طبیعی و تغییرات آن بررسی میگردد. با توجه به اینکه فرایند عاملدار سازی عموما در محیطهای آبی صورت میپذیرد، دو محیط خلا و آبی برای شبیهسازی در نظر گرفته شده است. در مطالعهی خواص ساختاری، با محاسبهی شعاع ژیراسیون ملاحظه میگردد که با افزایش تعداد مولکولهای FMN، شعاع ژیراسیون به صورتی خطی افزایش مییابد. همچنین، ملاحظه میگردد که وجود مولکولهای آب در محیط شبیهسازی باعث توزیع گستردهتر مولکولها در اطراف نانولوله میشود. عاملدارسازی نانولولههای کربنی فرکانس طبیعی نانولولههای کربنی را در محیط خلا، وابسته به شرایط مرزی، کاهش میدهد. این کاهش برای شرایط مرزی گیردار بسیار قابل توجهتر از نانولوله با شرط مرزی ساده و گیردار-آزاد میباشد در محیط آبی ملاحظه میگردد که برخلاف نانولولهها با شرایط مرزی گیردار و ساده، فرکانس طبیعی نانولولهها با شرایط گیردار-آزاد افزایش مییابد که مقدار تغییر فرکانس با افزایش تعداد مولکولهای FMN افزایش مییابد. همچنین مشاهده میشود که فرکانس نانولوله تکجداره با شعاع بزرگتر کاهش قابل توجهتری دارد. همچنین، حساسیت تغییرات میزان تغییر فرکانس با افزایش تعداد مولکولهای FMN برای نانولولهی دوجداره کمتر از تکجداره میباشد. همچنین ملاحظه گردید که میزان کاهش فرکانس با حضور مولکولهای آب به میزان قابل توجهی افزایش مییابد در حالی که با افزایش تعداد مولکولها، این تغییرات قابل توجه نمیباشد.
بهزاد مهرافروز، امیر شاملو، کیخسرو فیروزبخش،
دوره ۱۶، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۵ )
چکیده
اکتین فراوانترین پروتئین درون یاختهای و یکی از سه جز اصلی چارچوب یاخته است که در مقابل بارهای کششی از یاخته محافظت میکند. بدین منظور، با توجه به دقت و اعتبار روشهای مبتنی بر رفتار اتمی مانند دینامیک مولکولی، در این مقاله با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی به بررسی رفتار مکانیکی پروتئین اکتین پرداخته شده است. اکتین در داخل یاخته به دو صورت تکپار ATP و ADP وجود دارد. در همین راستا در این پژوهش رفتار مکانیکی هر دو فرم تکپار اکتین مطالعه شده است. با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی هدایتشده، تکپار اکتین تحت بارگذاری کششی قرار گرفته و تأثیر ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایتشده بر رفتار مکانیکی اکتین بررسی شده است. نتایج شبیهسازیها حاکی از است که با افزایش ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایتشده، سختی معادل تکپار اکتین افزایش یافته در حالت اکتین ADP به ۲۱۵,۱۶ pN/Å و برای حالت ATP به ۲۲۸.۲۴ pN/Å همگرا میشود. همچنین نشان داده شد که تکپار اکتین ATP در بارگذاری کششی، رفتار سختتری نسبت به تکپار ADP نشان میدهد. بهمنظور مطالعه دقیقتر رفتار تکپار ATP و ADP، تعداد پیوندهای هیدروژنی و انرژی غیر پیوندی میان این مولکول نوکلئوتیدی و پروتئین اکتین مطالعه شده است. صحهگذاری نتایج پژوهش بر مبنای مقایسه طول پایسته محاسبه شده و مطالعات گذشتگان، صورت گرفته است. طول پایسته محاسبهشده برای اکتین برابر ۱۵.۶۱ آنگستروم است که خطای قابل قبول ۲.۳۸ درصدی با مقادیر گزارش شده در مطالعات گذشتگان دارد.
محمدحسین قاجار، محمود موسوی مشهدی، هادی قطان کاشانی،
دوره ۱۸، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۷ )
چکیده
پلیمر پلیوینیلیدن فلوراید به علت داشتن ترکیبی شامل عنصر فلئور که بیشترین الکترونگاتیوی در بین عناصر را دارد، دارای خواص منحصر به فردی همچون پیزو-الکتریک و مقاومت مکانیکی، حرارتی، و شیمیایی بالا میباشد. در این مقاله، با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی ماده پلیمری پلیوینیلیدن فلوراید آمورف که دارای مونومرهای قطبیده میباشد، خواص مکانیکی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. به این صورت که ابتدا، با استفاده از آزمون کشش، مدول الاستیک و تنش نهایی تعیین گردیده و تغییرات آنها بر اثر تغییر دما و نرخ کرنش مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، با استفاده از آزمون DMA، مدول مختلط دینامیکی کششی و برشی محاسبه شده و تغییرات آنها هنگامی که نرخ کرنش تغییر میکند، مطالعه شده است. این برای اولین بار است که شبیهسازی دینامیک مولکولی آزمون DMA صورت میگیرد. علاوه بر تعیین خواص ویسکوالاستیک ماده، حذف ساده اغتشاشات دمایی به جهت تبعیت توابع تنش و کرنش بر حسب زمان از الگوی سینوسی، از مزایای آزمون DMA محسوب میشود. تطابق رفتاری نتایج به دست آمده از شبیهسازی دینامیک مولکولی با واقعیت، کارامدی مدل ارائه شده را نشان میدهد.