Ergebnisse
|
|
Innerhalb des Teilprojekts A.4 wurde und wird der Einfluss der Temperatur, der Länge der Polymerketten bzw. des Vernetzungsgrads, des Lösungsmittels, des Kraftfeldes und der Salzkonzentration auf die Quellung von Hydrogelen mittels molekulardynamischer Simulation untersucht. Als Maß für die Stärke der Quellung wird der Gyrationsradius über der Simulationszeit berechnet. Verwendet wird für die molekulardynamischen Simulationen hauptsächlich Poly(n-isopropylacrylamid) PNiPAM Polymere und Hydrogele. PNiPAM Hydrogele sind experimentell gut untersucht und weisen eine starke Abhängigkeit des Quellungsgrads von der Temperatur auf.
Zur Simulation von PNiPAM wurden verschiedene Proteinkraftfelder aus der Literatur mit den Wassermodellen SPC/E und TIP4P getestet. Insbesondere die Kraftfeldkombinationen OPLS-AA mit SPC/E und Gromos-96 53a6 (G53a6) zeigten hier gute Ergebnisse. Mit beiden Kraftfeldkombinationen ist es möglich, die temperaturabhängige Änderung der Polymer-Konformation zu simulieren.
Aus dem Vergleich zwischen verschiedenen Kettenlängen der Polymere sowie Sternpolymeren und Hydrogelen sowohl in der Simulation als auch in Experimenten ist zu erkennen, dass der Zustandspunkt, an dem ein Hydrogel quillt nicht vom Vernetzungsgrad abhängig ist. Das heißt der Punkt, an dem das Hydrogel quillt ist alleine vom Polymer und vom Lösungmittel abhängig. Dadurch ist es möglich das Verhalten der Hydrogel durch die Simulation alleine von geeignet langen Polymerketten im Lösungsmittel vorherzusagen.