عنوان

شبیه‌سازی مولکولی جذب سطحی پروتئین 2-BMP بر روی سطح جاذب هیدروکسی‌آپاتیت داپ شده با منیزيم

۵۰۹۵پ

فارسی

شبیه‌سازی مولکولی جذب سطحی پروتئین 2-BMP بر روی سطح جاذب هیدروکسی‌آپاتیت داپ شده با منیزيم

[پایان نامه]

علیرضا ممیزی

صنعتی سهند

۱۴۰۲

۷۹ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- ترموسینتیک و کاتالیست

۱۴۰۲/۰۶/۰۱

در بسیاری از زمینه¬ها برهمکنش بین پروتئین¬ها و زیست موادها یکی از موضوعات مهم تحقیقاتی می¬باشد. هیدروکسی¬آپاتیت به عنوان يک زيست سرامیک¬، با خصوصیات و عملکردهای ویژه، می¬تواند در بسیاری از زمینه¬ها مورد استفاده قرار گیرد. شبیه¬سازی یکی از روش¬هایی است که به وسیله ¬آن می¬توان اطلاعات مفیدی از پدیده مدنظر بدست آورد. در این مطالعه، فرآیند جذب سطحی پروتئین BMP-2 بر روی هیدروکسی¬آپاتیت و هیدروکسی¬آپاتیت دوپ شده با منیزیم به صورت شبیه¬سازی مولکولی و بررسی تاثیر عواملی چون افزایش دما و سطح جاذب و همچنین تاثیر دوپ کردن هیدروکسی¬آپاتیت بر میزان جذب از طریق محاسبه سطح ویژه، ضریب ¬نفوذ و انرژی برهمکنش مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، جذب سطحی در چهار دما و چهار سطح مختلف انجام گرفته است. ابتدا به کمک تجزیه و تحلیل آنالیزRDF (توزیع تابع شعاعی) و مطالعه انرژی‌های جنبشی، پتانسیل و کل جذب مولکول‌های موجود پروتئین بر روی جاذب هیدروکسی¬آپاتیت بررسی شده است. افزایش دما و سطح، سبب افزایش ضریب نفوذ و انرژی برهمکنش می¬شود که بیانگر افزایش میزان جذب است. ضریب نفوذ برای هیدروکسی¬آپاتیت در سطح ( Å57×57) در دمای K 303، (cm^2)/s 5-10×67/1 و برای هیدروکسی¬آپاتیت دوپ شده با منیزیم در دمای K 303، (cm^2)/s 5-10×91/1 می¬باشد. همچنین انرژی برهمکنش در سطح (Å57×57) و دمای K 303 برای هیدروکسی¬آپاتیت(kcal/mol) 90/89- و برای هیدروکسی¬آپاتیت دوپ شده با منیزیم (kcal/mol) 21/104- می¬باشد. البته به این موضوع باید اشاره کرد که تاثیر افزایش سطح بیشتر از تاثیر افزایش دما است بطوریکه برای هیدروکسی¬آپاتیت در سطح (Å86×86) و دمای K303 ضریب نفوذ (cm^2)/s 10-5×81/1 و برای هیدروکسی¬آپاتیت دوپ شده با منیزیم در سطح (Å86×86) و دمای K303 ضریب نفوذ (cm^2)/s 10-5×14/2 و میزان انرژی برهمکنش نیز برای هیدروکسی¬آپاتیت در سطح (Å86×86) و دمای K303، (kcal/mol) 83/113- و برای هیدروکسی¬آپاتیت دوپ شده با منیزیم در سطح (Å86×86) و دمای K303، (kcal/mol) 99/135- رسیده است. همچنین افزایش دما تا (K 303) باعث افزایش انرژی برهمکنش می¬شود و با افزایش بیشتر دما مقدار انرژی برهمکنش کاهش می¬یابد. هیدروکسی¬آپاتیت دوپ شده با منیزیم در مقایسه با هیدروکسی¬آپاتیت خالص، خواص بهتری از خود نشان داده است، به نحوی که میزان ضریب نفوذ و انرژی برهمکنش با افزایش دما و سطح افزایش بیشتری داشته¬ است. علت بهبود خواص را می¬توان به تغییر در ساختار مولکولی جاذب با دوپ منیزیم نسبت داد.

In many fields, the interaction between proteins and biomaterials is a critical area of research. Hydroxyapatite, as a bioceramic, with its unique properties and functions, can be used in various applications. Simulation is one of the methods used to obtain valuable information about the phenomenon of interest. In this study, the surface adsorption process of BMP-2 protein on hydroxyapatite and magnesium-doped hydroxyapatite was simulated, and the influence of factors such as temperature, surface area, and the effect of doping on the adsorption level was investigated by calculating the specific surface area, permeability coefficient, and interaction energy. In this research, surface adsorption was performed at four different temperatures and four different surface areas. Initially, the analysis of the RDF (Radial Distribution Function) and the study of the conformational energies revealed the potential and overall adsorption of protein molecules on hydroxyapatite adsorbent. Increasing temperature and surface area led to an increase in the permeability coefficient and interaction energy, indicating an increase in the adsorption level. The permeability coefficient for hydroxyapatite at a surface area of (57×57Å) and a temperature of 303 K was 1.67×10-5 (cm^2)/s, and for magnesium-doped hydroxyapatite at the same conditions, it was 1.91×10-5 (cm^2)/s. The interaction energy at a surface area of (57×57Å) and a temperature of 303 K was -90.89 (kcal/mol) for hydroxyapatite and -104.21 (kcal/mol) for magnesium-doped hydroxyapatite. It should be noted that the effect of increasing surface area is greater than the effect of increasing temperature. For hydroxyapatite at a surface area of (86×86Å) and a temperature of 303 K, the permeability coefficient was 1.81×10-5 (cm^2)/s, and for magnesium-doped hydroxyapatite under the same conditions, it was 2.14×10-5 (cm^2)/s. The interaction energy was -113.83 (kcal/mol) for hydroxyapatite and -135.99 (kcal/mol) for magnesium-doped hydroxyapatite at a surface area of (86×86Å) and a temperature of 303 K. Moreover, increasing the temperature up to 303 K resulted in an increase in the interaction energy, but with further temperature increase, the interaction energy decreased. Magnesium-doped hydroxyapatite exhibited better properties compared to pure hydroxyapatite, with a more significant increase in permeability coefficient and interaction energy with increasing temperature and surface area. The improved properties can be attributed to changes in the molecular structure of the adsorbent due to magnesium doping.

Molecular simulation of adsorption of protein BMP-2 on magnesium doped hydroxyapatite adsorbent

جذب پروتئین

هیدروکسی‌آپاتیت

BMP-2

جذب سطحی،

جذب پروتئین، هیدروکسی‌آپاتیت، BMP-2 ، جذب سطحی، شبیه‌سازی مولکولی

Protein adsorption, hydroxyapatite, BMP-2, adsorption، Molecular simulation

ممیزی، علیرضا

علیزاده

پلالک

، رضا

، رسول

استاد راهنما

استاد مشاور

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

شیمی، ۲۱۱۳۷، ۱۴۰۲

p

TF

92029

a

Y