[发明专利]一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法

权利要求书

1.一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）借助Materials Studio软件构建具有不同粗糙度的二氧化钛表面的分子模型；其中蛋白的分子结构直接从蛋白数据库-PDB获得，在Gromacs软件中用最陡下降法进行能量优化；选取能量最低的蛋白结构作为吸附初始构型，然后与二氧化钛表面合并组成二元体系用于分子动力学模拟；

（2）对步骤（1）构建好的蛋白-表面复合系统进行分子动力学模拟，对整个体系都赋予CHARMM27力场，在体系中加入溶剂水以及钠离子或氯离子至整个体系呈电中性，用最陡下降法和蛙跳式算法积分牛顿运动方程实现整个系统的能量收敛，系统温度一直维持在310K，并赋予1个标准大气压；对目标蛋白添加约束后进行1ns的NVT系综弛豫，最后撤销约束进行20ns的分子动力学模拟；

（3）根据模拟的结果提取蛋白的空间位置的均方根偏差RMSD和回转半径RDF，用以评价蛋白构象的变化程度；如果RMSD和RDF上升趋势缓慢且变化幅度不大，则可以认为对应的蛋白构象结构较紧实，扩展面积小，否则，说明蛋白构象结构松散，扩展面积大；计算蛋白与表面的静电作用能和范德华相互作用能，两者加和得到吸附总能量，用以判断蛋白在表面上的吸附强度；

（4）构建不同孔径大小的二氧化钛表面，设计多组平行模拟实验，对比蛋白的吸附构象和吸附强度；

（5）在分析蛋白在不同孔径二氧化钛表面上的吸附结果后，可得到蛋白吸附行为受孔径大小影响的规律，从而调控蛋白吸附行为制备出特定功能的植入材料。

2.根据权利要求1所述一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法，其特征在于：步骤（1）所述蛋白为牛血清蛋白、免疫球蛋白、骨成型蛋白2和纤连蛋白中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法，其特征在于：步骤（2）所述体系中表面底部通过wall指令插入1nm厚的真空层，防止蛋白与周期性表面发生相互作用，wall-type选用9-3势，wall-r-linpot为-1nm。

4.根据权利要求1所述一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法，其特征在于：步骤（2）所述分子动力学模拟是基于Gromacs软件，其中蛋白和溶剂的力场参数由软件提供，而表面的力场参数采用Matsui–Akaogi构建的力场参数。

5.根据权利要求1所述一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法，其特征在于：步骤（4）中二氧化钛表面的孔径大小为1~10nm。

6.根据权利要求1所述一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法，其特征在于：步骤（5）中用蛋白在光滑表面上的吸附构象作为标准构象，将不同孔径表面上的蛋白构象与光滑表面的蛋白标准构象进行对比，然后计算二级结构含量作定量分析，从而评价调控效果。