分子模擬/膜滲透性

雙棕櫚醯磷脂醯膽鹼雙層的 0.1 納秒分子動力學模擬。模擬使用 NAMD 2.10 和 CHARMM36 脂質力場進行。為了清晰起見，省略了脂質尾部的氫原子。

溶質穿過膜的通量由其滲透係數 P 和跨雙層的濃度梯度 (ΔC) 計算得出。

$J=-P\cdot \Delta C$

P 可以使用溶解度-擴散模型透過分子模擬計算，

${\frac {1}{P}}=\int _{-L}^{L}{\frac {e^{w(z)/{k_{B}T}}}{D(z)}}dz$

w(z) 是溶質沿跨膜軸 z 的平均力勢。D(z) 是擴散係數曲線。區間 [L,-L] 跨越膜。

推導

溶解度擴散模型可以從能斯特-普朗克方程推匯出來，

$J(z)=-D(z){\frac {{\textrm {d}}C(z)}{{\textrm {d}}z}}-C(z)D(z){\frac {{\textrm {d}}\left(w(z)/k_{B}T\right)}{{\textrm {d}}z}}$

在這個方程中，J(z) 是深度為 z 時溶質穿過膜的通量。C(z) 是溶質的濃度。w(z) 和 D(z) 分別是平均力勢和擴散率。