三维柔性聚合物链在显性溶剂中的构象转变与相行为：蒙特卡洛模拟研究

这篇综述通过蒙特卡洛模拟（MC）结合协同运动算法（CMA），系统研究了三维柔性均聚物链在显性溶剂中从良溶剂到劣溶剂条件下的构象变化与相变行为。研究发现，显性溶剂的存在使θ点（theta point）和线圈-球状（coil-to-globule）转变温度显著高于无溶剂模型，但未改变临界指数（critical exponents）的渐近标度行为（scaling behavior），为生物大分子折叠（protein folding）和聚集（aggregation）机制提供了新见解。

　　

Highlight

模型与方法

由于大分子体系的复杂性，本研究采用简化模型表征聚合物链。基于面心立方晶格（face-centered cubic lattice）的粗粒化模型被用于模拟包含单一聚合物链和大量溶剂分子的体系。通过蒙特卡洛（MC）协同运动算法（CMA）进行长时程模拟，以捕捉大分子在稠密体系中的弛豫行为。

θ温度与线圈-球状转变

溶剂分子间（S-S）、溶剂-聚合物链节（S-P）及链节间（P-P）的相互作用能（E_PP = E_SS = ?1）决定了χ参数，其随温度（β = 1/kT）变化驱动溶剂质量转变。当χ/z（z为配位数）增加时，体系从良溶剂过渡到劣溶剂，引发链构象从松散线圈（R_g² ~ N^6/5）向致密球状（R_g² ~ N^2/3）的显著转变，且转变温度高于传统无溶剂模型。

结论

本研究揭示了显性溶剂对聚合物相变行为的独特影响：虽未改变临界指数标度律，但显著提升了θ点和球状转变阈值。这一发现为理解生物大分子在拥挤环境（crowding）中的折叠动力学提供了新视角。