Page 103 - 化学分析与检测技术

第三章 材料模拟技术的应用

之间的非键相互作用的主要贡献是静电相互作用，随着季铵化程度的增加，静电
作用显著增加，在水溶液中的溶解度增加。
2. 壳聚糖的共混相容性模拟
聚合物共混是一种开发具有特定性能新材料的简单而有效的方法，这些性

能是单个聚合物所不能达到的。壳聚糖虽应用广泛，但由于其力学性能较差，常
与其他聚合物共混来提升壳聚糖性能，增加其实际应用性。壳聚糖共混物在各种
生物医学应用和先进的药物递送系统中具有很高的潜力，但壳聚糖的共混相容性
很难通过实验手段预测，因此分子模拟是预测和解释聚合物共混物相容性的重要

工具。
Suknuntha 等建立了三条聚乙烯吡咯烷酮链（20 个单体单元）和三条壳聚糖
链（10 个单体单元），利用 COMPASS 力场对系统进行模拟，在 298K 的 NVT
（原子数、体积、温度恒定）系统下运行 1.5ns，确定了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）

和壳聚糖共混时壳聚糖的羟基比氨基更有利于氢键形成；此外，计算了聚合物之
间的相互作用力与聚合物的组成关系，聚合物之间的相互作用力与聚合物的组成
有关，即共混物中 PVP 含量越低，相互作用力越大，共混物中 PVP 含量越高，
相互作用力越小，计算结果与实验研究一致。Rakkapao 等研究了壳聚糖和聚环

氧乙烷（PEO）共混物的相容性，以及 K+ 和 Ca2+ 掺杂对壳聚糖和 PEO 相互作
用的影响，计算结果表明，壳聚糖和 PEO 之间的相容性主要是由于醚键与三个
壳聚糖官能团（包括—NH2、C3—OH 和 C6—OH）之间的相互作用，随着 PEO
含量的增加，共混物的相容性降低，两种离子的加入增强了共混物的相互作用，

且 Ca2+ 的增强作用大于 K+。
Tian 等通过 MS 中的 Blend 模块计算了 FloryHuggins 相互作用参数（ΧFH），
预测了三种壳聚糖衍生物（甘油单硬脂酸酯壳聚糖 CS － g － MS、单月桂酸甘
油酯壳聚糖 CS － g － ML、单油酸甘油酯壳聚糖 CS － g － MO）与羟喜树碱

（HCPT）的相容性。与壳聚糖相比，三种聚合物与 HCPT 的相容性都得到了改善，
CS － g － MO 的 ΧFH 值在三种共聚物中最低，表明 CS － g － MO 是与 HCPT
最相容的聚合物。
（三）分子模拟技术在壳聚糖应用中的研究进展

1. 壳聚糖生物医用材料的模拟
具有生物相容性、生物降解性、无毒性等优异性质的壳聚糖及其衍生物，

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