Des modèles de champ de force précis pour les solutions ioniques
La plupart des matériaux polymères hydrophobes manquent de groupes fonctionnels ou réactifs en surface. Malgré cela, ils développent une charge négative conséquente lorsqu'ils entrent en contact avec des masses d'eau, comme les solutions salines physiologiques. Les nombreux travaux de recherche menés au cours des dernières décennies n'ont pas permis de trouver une explication à ce phénomène. Pourtant, les conséquences d'un tel phénomène sont particulièrement importantes pour les flux par conductivité électrique, comme le transport d'ions dans les canaux biologiques par exemple. Le projet EXCHARGEHYD financé par l'UE a examiné l'adsorption des sels au moment d'une telle interaction à l'aide de méthodes de dynamique moléculaire et en tenant compte des champs de force thermodynamiquement stables des ions. Définir avec précision des champs de force est une tâche difficile qui nécessite l'utilisation d'un modèle pour décrire simultanément le comportement de plusieurs propriétés générales (thermodynamiques) des solutions ioniques. Toutefois, la plupart des paramètres de champ de force des cations divalents biologiquement importants, comme le magnésium ((Mg2+), le calcium (Ca2+), le baryum (Ba2+) et le strontium (Sr2+), sont en général basés sur des propriétés d'un ion simple. Les chercheurs ont développé des paramètres de champ de force des ions susmentionnés dans le modèle d'eau à simple point de charge étendu (SPC/E). Les champs de force optimisés décrivent de façon précise les propriétés thermodynamiques des ions simples dans l'eau. Par ailleurs, toutes les déviations du comportement idéal dans des concentrations ioniques déterminées ayant été observées de façon expérimentale ont été intégrées au modèle en vue d'améliorer la précision. Des prévisions de modèle ont été évaluées par rapport aux propriétés de l'eau en contact avec l'air et avec une monocouche hydrophobe auto-assemblée. L'influence des ions sur la stabilité protéique dans l'eau pure et des solutions aqueuses salines a été étudiée afin de permettre l'identification des solutions ayant un effet de dénaturation. En raison de la nature complexe des interactions, pas un seul modèle de dynamique moléculaire n'est à ce jour parvenu à reproduire correctement un large éventail de comportements des ions. Les simulations précises développées par le projet EXCHARGEHYD apportent donc une contribution importante à la biotechnologie et la conception des médicaments.
