Dokładne modele pola sił do roztworów jonowych
Większość hydrofobowych materiałów polimerowych nie posiada grup funkcjonalnych lub reaktywnych na swoich powierzchniach. Mimo to na styku z masą wodną, na przykład roztworem soli fizjologicznej, wytwarzają one silny ładunek ujemny. Mimo intensywnych badań prowadzonych w ostatnich dziesięcioleciach nie udało się wyjaśnić tego zjawiska. Jednak konsekwencje takich zdarzeń są szczególnie istotne w przypadku przepływów stymulowanych elektrycznie, na przykład transportu jonów przez kanaliki biologiczne. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu EXCHARGEHYD badali adsorpcję soli na takich stykach, uwzględniając termodynamicznie spójne siły pola w jonach za pomocą metod dynamiki molekularnej. Zdefiniowanie dokładnych pól sił jest trudne i wymaga modelu umożliwiającego jednoczesne opisanie zachowania kilku zbiorczych (termodynamicznych) właściwości roztworów jonowych. Jednakże wiele parametrów pól siły kationów dwuwartościowych o znaczeniu biologicznym, takich jak magnez (Mg2+), wapń (Ca2+), bar (Ba2+) i stront (Sr2+) jest najczęściej opartych na właściwościach pojedynczych jonów. Uczeni opracowali parametry pól sił tych jonów w rozszerzonym modelu wodnym prostego ładunku punktowego (SPC/E). Zoptymalizowane pola sił dokładnie opisują właściwości termodynamiczne pojedynczych jonów w wodzie. W celu poprawy dokładności w modelu uwzględniono także wszelkie zaobserwowane doświadczalnie odchylenia od idealnego zachowania w skończonych stężeniach jonów. Przewidywania uzyskane na podstawie modelu oceniono pod względem właściwości wody w kontakcie z powietrzem oraz z hydrofobową samoorganizowaną monowarstwą. Zbadano wpływ jonów na stabilność białka w czystej wodzie oraz wodnych roztworach soli, aby zidentyfikować roztwory od działaniu denaturantu. Dotychczas, ze względu na złożoność interakcji, żaden pojedynczy dynamiczny model molekularny nie opisywał dokładnie szerokiego zakresu zachowań jonów. Dokładne symulacje opracowane w ramach projektu EXCHARGEHYD wnoszą zatem istotny wkład w biotechnologię i projektowanie leków.
