Badania numeryczne zjawiska samoorganizacji surfaktantów w roztworach wodnych
Identyfikator grantu: PT01157
Kierownik projektu: Piotr Weber
Politechnika Gdańska
Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej
Gdańsk
Data otwarcia: 2024-04-05
Streszczenie projektu
Surfaktanty to cząsteczki, w budowie których wyróżnia się dwie części. Jedna z tych dwóch grup, ma bardzo niskie powinowactwo do rozpuszczalnika, nazywana jest grupą liofobową, natomiast druga część cząsteczki surfaktantu ma silne powinowactwo do rozpuszczalnika i nazywana jest grupą liofilową. W przypadku gdy rozpuszczalnikiem jest woda, wówczas mówimy odpowiednio o: grupie hydrofobowej oraz o grupie hydrofilowej. Cząsteczki takie, nazywane są czasami amfifilowymi.
Surfaktanty to cząsteczki, które w różnych roztworach, są zdolne do samoorganizacji tworząc agregaty, takie jak: sferyczne micele, dwuwarstwy płaskie, micele cylindryczne lub pęcherzyki. Struktury te tworzą się po przekroczeniu tzw. krytycznego stężenia micelizacji, czyli pewnego krytycznego stężenia surfaktantu w rozpuszczalniku, powyżej którego, w określonej temperaturze, możemy zaobserwować pojawienie się tego typu struktur w roztworze.
Micele mają szereg zastosowań praktycznych, takich jak dostarczanie leków lub rozpuszczanie białek błonowych. W tym kontekście badanie tworzenia miceli w powiązaniu z ich właściwościami strukturalnymi i fizykochemicznymi jest bardzo interesujące, ponieważ umożliwia lepszą kontrolę ich stosowania w różnych obszarach zastosowań. Wielu biochemików zajmujących się podstawami życia wskazuje, że zjawiska samoorganizacji związków amfifilowych, miało krytyczne znaczenie w momencie powstawania życia na Ziemi. W tym samym kontekście oddziaływanie tych samoorganizujących się struktur z innymi biocząsteczkami, na przykład małymi białkami, miało znaczenie na kolejnych etapach powstawania pierwszych komórek.
W badaniach własności fizykochemicznych różnych surfaktantów, w ramach grantu obliczeniowego, planuję zastosować podejście oparte o metody dynamiki molekularnej. Takie podejście jest zastosowane w narzędziu obliczeniowym o nazwie: Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD), które jest obecnie zainstaloweane w Centrum CI TASK. Celem moich badań będzie opisanie różnych właściwości micelarnych surfaktantów w funkcji wielkość oraz kształtu cząsteczki. Chciałbym też znaleźć pewne deskryptory, które dotyczą samego zjawiska tworzenia miceli przez surfaktanty. Będę chciał również zaleźć pożyteczne relacje pomiędzy opisem mikroskopowym danym przez dynamikę molekularną a opisem mezoskopowym i opisem termodynamicznym miceli.
Surfaktanty to cząsteczki, które w różnych roztworach, są zdolne do samoorganizacji tworząc agregaty, takie jak: sferyczne micele, dwuwarstwy płaskie, micele cylindryczne lub pęcherzyki. Struktury te tworzą się po przekroczeniu tzw. krytycznego stężenia micelizacji, czyli pewnego krytycznego stężenia surfaktantu w rozpuszczalniku, powyżej którego, w określonej temperaturze, możemy zaobserwować pojawienie się tego typu struktur w roztworze.
Micele mają szereg zastosowań praktycznych, takich jak dostarczanie leków lub rozpuszczanie białek błonowych. W tym kontekście badanie tworzenia miceli w powiązaniu z ich właściwościami strukturalnymi i fizykochemicznymi jest bardzo interesujące, ponieważ umożliwia lepszą kontrolę ich stosowania w różnych obszarach zastosowań. Wielu biochemików zajmujących się podstawami życia wskazuje, że zjawiska samoorganizacji związków amfifilowych, miało krytyczne znaczenie w momencie powstawania życia na Ziemi. W tym samym kontekście oddziaływanie tych samoorganizujących się struktur z innymi biocząsteczkami, na przykład małymi białkami, miało znaczenie na kolejnych etapach powstawania pierwszych komórek.
W badaniach własności fizykochemicznych różnych surfaktantów, w ramach grantu obliczeniowego, planuję zastosować podejście oparte o metody dynamiki molekularnej. Takie podejście jest zastosowane w narzędziu obliczeniowym o nazwie: Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD), które jest obecnie zainstaloweane w Centrum CI TASK. Celem moich badań będzie opisanie różnych właściwości micelarnych surfaktantów w funkcji wielkość oraz kształtu cząsteczki. Chciałbym też znaleźć pewne deskryptory, które dotyczą samego zjawiska tworzenia miceli przez surfaktanty. Będę chciał również zaleźć pożyteczne relacje pomiędzy opisem mikroskopowym danym przez dynamikę molekularną a opisem mezoskopowym i opisem termodynamicznym miceli.