26177

شبيه‌سازي ديناميك مولكولي بررسي مورفولوژي مايسل¬هاي بلاك كوپليمري محبوس شده

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - مهندسي پليمر

1397

1400/08/29

محمدرضا مقبلي

محمد امين كوچكي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين رساله شبيه‌سازي مورفولوژي مايسل‌هاي بلاك كوپليمري محبوس شده با كوپليمر بلاكي زيست‌سازگار و زيست‌تخريب‌پذير پلي‌اتيلن گلايكول - پلي كاپرولاكتان (PEG-PCL)كه داراي يك بلاك آب‌دوست و يك بلاك آب‌گريز مي‌باشد توسط ابزار شبيه‌سازي ديناميك مولكولي MD) (مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور، ويژگي‌ها و رفتار ديناميكي كوپليمر بلاكي PEG45-PCLM با 45 واحد تكرار شونده‌ي بلاك آب‌دوست و تعداد متغير بلاك آب‌گريز در دو بخش، توسط شبيه‌سازي ديناميك مولكولي بررسي شد كه با مقدار نتايج آزمايشگاهي بسيار نزديك است . در ابتدا تغييرات مورفولوژي، غلظت بحراني مايسل و عدد تجمع در دو حالت مايسل محصور بين صفحات گرافن و ميسل محصور نشده با يكديگر مقايسه شد. سپس ازآنجايي‌كه طول بلاك آب‌گريز بر روي مورفولوژي مايسل تأثيرگذار است، اثر افزايش طول بلاك آب‌گريز از 12 واحد تا 87 واحد بر روي مورفولوژي و ساير موارد ذكر شده بررسي شد. مشاهده شد كه در حضور صفحات گرافن در مقايسه با عدم حضور محدوديت عدد تجمع بيشتر مي‌شود و همچنين سايز مايسل تشكيل شده كمتر مي‌شود. با افزايش طول بلاك آب‌گريز مورفولوژي مايسل از حالت كروي به استوانه‌اي و سپس دولايه تغيير مي‌كند. همچنين در حضور محدوديت با افزايش طول بلاك آب‌گريز پوشانندگي زنجيرهاي كوپليمر روي صفحات گرافن بيشتر مي‌شود. سپس يك مايسل تشكيل شده در بين دو صفحه گرافن محدود شد. سپس دو صفحه گرافن با يك سرعت ثابت و مشخص به يكديگر نزديك شده و مايسل را تحت محدوديت قراردادند. به‌مانند بخش اول اثر افزايش طول بلاك آب‌گريز از 12 واحد تا 87 واحد بر روي مورفولوژي، حد پارگي مايسل‌ها و ساير موارد ذكر شده بررسي شد. مشاهدات نشان داد كه در بين سه مورفولوژي ايجاد شده در مايسل‌هاي پليمري، مايسلي كه از زنجيرهاي كوپليمر PEG45-PCL35 تشكيل شده بود و داراي مورفولوژي استوانه‌اي مي‌باشد حد پارگي بالاتري را نشان مي‌دهد. به‌عبارت‌ديگر تحت‌فشار اين حالت ديرتر دچار تغيير شكل و پارگي مي‌شود. براي اين منظور، ابتدا ويژگي‌ها و رفتار ديناميكي كوپليمر بلاكي PEG45-PCL12 با 12 واحد تكرار شونده بلاك آب‌گريز توسط شبيه‌سازي ديناميك مولكولي برر سي شد. نتايج شبيه‌سازي در چهارچوب تابع توزيع شعاعي (RDF) , ميانگين مربع جابه‌جايي ((MSD ، نمايه‌ي چگالي و انرژي برهم‌كنش گرافن و كوپليمر بلوكي و هم چنين انرژي برهم‌كنش كوپليمر بلوكي و مولكول‌هاي آب مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت، نتايج تحقيق حاضر مي‌تواند زمينه‌ساز بررسي‌هاي آتي، طراحي و بهينه‌سازي تعيين مورفولوژي پايدارتر براي مايسل‌ها به‌ويژه در مايسل‌هاي حامل دارو در سيستم‌هاي دارورساني شود. واژه‌هاي كليدي: شبيه‌سازي ديناميك مولكولي (MD) ، كوپليمر بلاكي ، محدوديت

1400/12/15

Molecular dynamics simulation Investigation of morphology of trapped block copolymer micelles

11/20/2022 12:00:00 AM

This thesis simulates the morphology of confined block copolymer micelles with biodegradable and biocompatible block copolymer polyethylene glycol-polycaprolactan (PEG-PCL) block with a hydrophilic block and a hydrophobic placement. For this purpose, the properties and dynamic behavior of PEG45-PCLM block copolymer are repeated with 45 units and the number of hydrophobic blocks in two parts was investigated by molecular dynamics simulation, which is very close to the amount of experimental results. At the first part, morphological changes, critical micelle concentration and accumulation number were compared in two states of micelle under restriction and micelle without restriction. Then, since the length of the hydrophobic block affects the morphology of the micelle, the effect of increasing the length of the hydrophobic block from 12 units to 87 units on the morphology and other cases was investigated. It was observed that in the presence of graphene plates compared to the absence of limitation the number of aggregation increases and also the size of the formed micelles decreases. As the length of the hydrophobic block increases, the morphology of the micelle changes from spherical to cylindrical and then bilayer. Also, in the presence of constraints, the coverage of copolymer chains on graphene plates increases with the length of the hydrophobic block. For this purpose, first the properties and dynamic behavior of PEG45-PCL12 block copolymer with 12 hydrophobic block repetitive units were simulated by molecular dynamics simulation. The simulation results were evaluated in the framework of radial distribution function (RDF), mean displacement square (MSD), density index and interaction energy of graphene and block copolymer, as well as energy interaction of block copolymer and water molecules. Finally, the results of the present study can pave the way for future studies, design and optimization of more stable morphology for micelles, especially in drug-carrying micelles in drug delivery systems. Keywords: Molecular dynamics (MD) simulation, block copolymer, confinement

شبيه‌سازي ديناميك مولكولي (MD) , كوپليمر بلاكي , محدوديت

Molecular dynamics (MD) simulation , , confinement , , block copolymer

saghar salehzehi

mohammad reza moghbeli