Charge Regulation, Ion Condensation, and Non-Ideal Ion Partitioning in pH-responsive Systems.

Abstract

Tato práce zkoumá, jak regulace náboje, kondenzace protiiontů a neideální dělení iontů společně určují chování pH-responzivních systémů řízených elektrostatick- ými interakcemi. Zabývá se různými systémy, zahrnunjícími roztoky polyelektro- lytů, směsi polyelektrolytů a oligopeptidů a roztoky proteinů. Díky propojení molekulárních simulací, analytických modelů a experimentů popisujeme fyzikálně- chemické principy, které řídí chování těchto systémů. Kapitola I zkoumá kondenzaci kationtových oligolysinů na polyanionickou poly(methakrylovou kyselinu) (PMAA). Kombinace molekulárních simulací a experimentálních metod ukazuje, že regulace náboje na oligolysinech řídí jejich kooperativní ionizaci a kondenzaci, vedoucí ke koexistenci dvou populací oligokationů v různých ionizačních stavech. V kapitole II zkoumáme neideální rozdělování iontů při dialýze s použitím vodných roztoků PMAA jako modelového systému. Navrhli jsme experimentální protokol pro sys- tematické studium rozdílů pH při dialýze těchto systémů. Ideální Donnanova teorie nedokáže tyto rozdíly v pH popsat, zatímco propracovanější rámec kvalitativně vysvětluje odchylky mezi ideální teorií, simulacemi a experimenty. V kapitolách III a IV představujeme minimalistický model skvrnitých nanočástic, které reprezentují roztoky proteinů při dialýze....