Molecular Simulations of Reverse Micelles

Surfaktanteista apolaarisessa ympäristössä itsejärjestäytyvillä käänteismiselleillä on sovellutuskohteita proteiinin erottamisessa ja lääkeaineiden kuljetuksessa. Sen lisäksi ne tarjoavat reaktioalustan nanomateriaalien synteesille ja entsymaattisille reaktioille. Varsinkin lipideistä koostuvat itsejärjestäytyvät systeemit ovat keränneet huomiota niiden bioyhteensopivuuden ja yleisyyden takia. Tästä huolimatta monet fundamentaalit seikat niiden käyttäytymisestä ovat edelleen huonosti ymmärrettyjä. Käänteismisellisoituminen on herkkä esimerkiksi kosteudelle, liuottimen laadulle, ja surfaktantin rakenteelle. Tämän väitöskirjan tavoitteena on tutkia, miten edellä mainitut tekijät vaikuttavat lipideistä muodostuneiden käänteismisellien morfologiaan, kokojakaumaan sekä muodostumismekanismiin. Tähän käytetään molekyylidynamiikkasimulaatioita, joissa käänteismisellisysteemejä mallinnetaan sekä koko systeemin osalta kemiallisesti realistisella mallilla että mallilla, jossa liuotin on kuvattu yksinkertaistetusti. Työn simulaatiot osoittavat, että ilman käänteismiselleihin liuennutta kosteutta heikosti pooliset lipidit muodostavat pieniä käänteismisellejä askeleittaisen mekanismin mukaisesti, ja voimakkaammin pooliset lipidit muodostavat kooperativisesti suuria käänteismisellejä. Pieni määrä lisättyä vettä voi laukaista suurten käänteismisellien muodostumisen myös heikosti poolisten lipidien tapauksessa, ja liuottimen poolisuuden kasvattaminen voi estää sen myös voimakkaasti poolisten lipidien osalta. Simulaatiot myös osoittavat, että muodostuneiden käänteismisellien morfologia on herkkä käytetylle mallille erityisesti lipidin häntien ja liuottimen välisen sekoitusenergian sekä poolisten ryhmien dipolimomentin suhteen. Yllä tiivistetyt tulokset auttavat kokeellisten tulosten tulkitsemisessa sekä ymmärtämään ja kontrolloimaan käänteismisellisysteemien käyttäytymistä. Lisäksi työssä käytetty ja kehitetty yksinkertaistettu liuotinkuvaus edustaa simulaatioteknistä kehitysaskelta laajentamalla kuvauksen kattamaan lipidit sekä ottamalla sähköstaattiset vuorovaikutukset eksplisiittisesti huomioon.