Simulation of diblock copolymer self-assembly, using a coarse-grain model

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 108, Issue 24, 2004, Pages 8153-8160

  Srinivas, Goundla ^a   Shelley, John C ^b   Nielsen, Steve O ^a   Discher, Dennis E ^c   Klein, Michael L ^a  

^a UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

^b Schroedinger Inc   (United States)

^c UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COARSE-GRAIN MODEL; LIPID MEMBRANES; MECHANICAL STABILITY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS;

COMPUTER SIMULATION; DEGRADATION; DENDRIMERS; DNA; FULLERENES; HYDROPHILICITY; HYDROPHOBICITY; LIPIDS; MATHEMATICAL MODELS; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR WEIGHT; PROTEINS; SELF ASSEMBLY;

BLOCK COPOLYMERS;

EID: 3042683179     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp037842f     Document Type: Article

References (81)

1. Lipowsky, R.; Sackmann, E., Eds. Structure and dynamics of membranes; Elsevier Science: Amsterdam, The Netherlands, 1995.
2. Cevc, G. Phospholipids handbook; Marcel Decker: New York, 1993.
3. Nagle, J. F.; Nagle, S. T. Biochim. Biophys. Acta 2000, 14, 159.
4. Tobias, D. J.; Tu, K.; Klein, M. L. Curr. Opin. Struct. Biol. 1997, 2, 15-26. Saiz, L.; Klein, M. L. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 482.
5. Tobias, D. J.; Tu, K.; Klein, M. L. Curr. Opin. Struct. Biol. 1997, 2, 15-26. Saiz, L.; Klein, M. L. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 482.
6. Lopez, C. F.; Montai, N.; Blasie, J. K.; Klein, M. L.; Moore, P. B. Biophys. J. 2002, 83, 1259.
7. Moore, P. B.; Lopez, C. F.; Klein, M. L. Biophys. J. 2001, 81, 2484.
8. Scott H. L. Curr. Opin. Struct. Biol. 2002, 12, 495.
9. Balasubramanian, S.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 3668. Balasubramanian, S.; Pal, S.; Bagchi, B. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 115505.
10. Balasubramanian, S.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 3668. Balasubramanian, S.; Pal, S.; Bagchi, B. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 115505.
11. Tew, G. N.; Liu, D.; Chen, B.; Doerksen, R.; Kaplan, J.; Carroll; Klein, M. L.; DeGrado, W. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 5110.
12. O'Brien, D. F.; Klingbiel, R. T.; Specht, D. P.; Tyminski, P. N. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1985, 446, 282.
13. van Hest, J. C. M.; Delnoye, D. A. P.; Baars, M. W. P. L.; van Genderen, M. H. P.; Meijer, E. W. Science 1995, 268, 1592.
14. Zhou, S. Q. et al Science 2001, 297, 1944.
15. Jung, H. T.; Coldren, B.; Zasadzinski, J. A.; lampietro, D. J.; Kaler, E. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 1353.
16. Cornelissen, J. J. L.; Fischer, M.; Sommerdijk, N. A. J. M.; Nolle, R. J. M. Science 1998, 250, 1427.
17. Hillmayer, M.; Bates, F. S. Macromolecuies 1996, 29, 6994.
18. Discher, B. M.; Won, Y. Y.; Ege, D. S.; Lee, J. C.-M.; Bates, F. S.; Discher, D. E.; Hammer, D. A. Science 1999, 284, 1143.
19. Bisher, D. E.; Eisenberg, A. Science 2002, 297, 967.
20. Hamley, I. W. Nanotechnology 2003, 14, R39.
21. Dimova, R.; Seifert, U.; Poligny, B.; Forster, S.; Dobereiner, H. G. Eur. Phys. J. E 2002, 7, 241.
22. Meier, W.; Nardin, C.; Winterhalter, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4599.
23. Nardin, C.; Hirt, T.; Leukel, J.; Meier, W. Langmuir 2000, 16, 1035.
24. Balsara, N. P.; Garetz, B. A.; Newstein, M. C.; Bauer, B. J.; Prosa, T. J. Macromolecules 1998, 31, 7668.
25. Bermudez, H.; Brannan, A. K.; Hammer, D. A.; Bates, F. S.; Discher, D. E. Macromolecuies 2002, 35, 8203.
26. Forster, S.; Zisenis, M.; Wenz, E.; Antonietti, M. J. Chem. Phys. 1996, 104, 9956.
27. Zhang, L.; Eisenberg, A. Science 1995, 268, 727.
28. Schulen, K.; Bryskhe, K.; Mel'nikova, Y. S. Macromolecuies 1999, 32, 6885.
29. Discher, B. M.; Won, Y. Y.; Ege, D. S.; Lee, J. C-M.; Bates, F. S.; Discher, D. E.; Hammer, D. A. Science 1999, 284, 1143.
30. Needham, D.; Zhelev, D. In The mechanochemistry of lipid vesicles examined by micropipette manipulation techniques in vesicles; Rosoff, M., Ed.; Marcel Dekker: New York, 2000; Chapter 9.
31. Rawicz, W.; Olbich, K. C.; McIntosh, T.; Needham, D.; Evans, E. Biophys. J. 2000, 79, 328.
32. Luo, L.; Eisenbeerg, A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1012.
33. Aranda-Espinoza, H.; Bermudez, H.; Bates, F. S.; Discher, D. E. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 208301.
34. Israelachvili, J. Intermolecular and surface forces, 2nd ed.; Academic Press: New York, 1991.
35. Fraaije, J. G. E.; Sevink, G. J. A. Macromolecuies 2003, 36, 7891.
36. Morozov, A. N.; Fraaije, J. G. E. Macromolecuies 2001, 34, 1526.
37. Malfreyt, P.; Tildesley, D. J. Langmuir 2000, 4372.
38. Groot, R. D.; Madden, T. J.; Tidesley, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 9739. Groot, R. D.; Rabone, K. L. Biophys. J. 2001, 81, 725. Groot, R. D. J. Chem. Phys. 2003, 118, 11265.
39. Groot, R. D.; Madden, T. J.; Tidesley, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 9739. Groot, R. D.; Rabone, K. L. Biophys. J. 2001, 81, 725. Groot, R. D. J. Chem. Phys. 2003, 118, 11265.
40. Groot, R. D.; Madden, T. J.; Tidesley, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 9739. Groot, R. D.; Rabone, K. L. Biophys. J. 2001, 81, 725. Groot, R. D. J. Chem. Phys. 2003, 118, 11265.
41. Leibler, L. Macromolecules 1980, 13, 1602. Pakula, T.; Karatasos, T.; Anastasiadis, S. H.; Fytes, G. Macromolecules 1997, 30, 8463.
42. Leibler, L. Macromolecules 1980, 13, 1602. Pakula, T.; Karatasos, T.; Anastasiadis, S. H.; Fytes, G. Macromolecules 1997, 30, 8463.
43. Shillcock, J. C.; Lipowsky, R. Chem. Phys. 2002, 117, 5048.
44. Schultz, A. J.; Hall, C. K.; Genzer, J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10329.
45. Fried, H.; Binder, K. J. Chem. Phys. 1991, 94, 834.
46. Pastor, R.; Venable, R. M.; Karplus, M.; Szabo, A. J. Chem. Phys. 1988, 59, 1128.
47. Nagochi, H. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8130. Nagochi, H.; Takasu, M. J. Chem. Phys. 2001, 115, 9547.
48. Nagochi, H. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8130. Nagochi, H.; Takasu, M. J. Chem. Phys. 2001, 115, 9547.
49. Goetz, R.; Gompper, G.; Lipowsky, R. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 221.
50. Goetz, R.; Lipowsky, R. J. Chem. Phys. 1998, 105/7397.
51. Shelley, J. C.; Shelley, M. Y.; Reeder, R. C.; Bandyopadhyay, S.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4464. Shelley, J. C.; Shelley, M. Y.; Reeder, R. C.; Bandyopadhyay, S.; Moore, P. B.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9785.
52. Shelley, J. C.; Shelley, M. Y.; Reeder, R. C.; Bandyopadhyay, S.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4464. Shelley, J. C.; Shelley, M. Y.; Reeder, R. C.; Bandyopadhyay, S.; Moore, P. B.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9785.
53. Nielsen, S.; Klein, M. L. In Bridging time scales: Molecular simulations for the next decade; Nielaba, P., Mareschali, M., Ciccotti, G., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 2002; pp 25-63.
54. Nielsen, S.; Lopez, C. F.; Srinivas, G.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2003, 119, 7043. Lopez, C. F.; Nielsen, S.; Moore P. B.; Klein, M. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4431. Nielsen, S. O.; Lopez, C. F.; Srinivas, G.; Klein, M. L. J. Phys. Condens. Matter 2004, 16, 481.
55. Nielsen, S.; Lopez, C. F.; Srinivas, G.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2003, 119, 7043. Lopez, C. F.; Nielsen, S.; Moore P. B.; Klein, M. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4431. Nielsen, S. O.; Lopez, C. F.; Srinivas, G.; Klein, M. L. J. Phys. Condens. Matter 2004, 16, 481.
56. Nielsen, S.; Lopez, C. F.; Srinivas, G.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2003, 119, 7043. Lopez, C. F.; Nielsen, S.; Moore P. B.; Klein, M. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4431. Nielsen, S. O.; Lopez, C. F.; Srinivas, G.; Klein, M. L. J. Phys. Condens. Matter 2004, 16, 481.
57. De Vries, A. H.; Mark, A. E.; Marrink, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4488.
58. Tieleman, D. P.; Leontiadou, H.; Mark, A. E.; Marrink, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6382. Marrink, S. J.; Lindahl, E.; Edholm, E.; Mark, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8638. Marrink, S. J.; Mark, A. E. J. Am. Chem. Soc 2003, 125, 11144.
59. Tieleman, D. P.; Leontiadou, H.; Mark, A. E.; Marrink, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6382. Marrink, S. J.; Lindahl, E.; Edholm, E.; Mark, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8638. Marrink, S. J.; Mark, A. E. J. Am. Chem. Soc 2003, 125, 11144.
60. Tieleman, D. P.; Leontiadou, H.; Mark, A. E.; Marrink, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6382. Marrink, S. J.; Lindahl, E.; Edholm, E.; Mark, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8638. Marrink, S. J.; Mark, A. E. J. Am. Chem. Soc 2003, 125, 11144.
61. Marrink, S. J.; Mark, de Vries, A. H.; Mark, A. E. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 750.
62. Smit, B.; Hilbers, P. A. J.; Esselink, K.; Rupert, L. A. M.; Van Os, N. M.; Schlijper, A. G. J. Phys. Chem. 1991, 95, 6361. Kranenburg, M.; Venturoli, M.; Smit, B. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11491.
63. Smit, B.; Hilbers, P. A. J.; Esselink, K.; Rupert, L. A. M.; Van Os, N. M.; Schlijper, A. G. J. Phys. Chem. 1991, 95, 6361. Kranenburg, M.; Venturoli, M.; Smit, B. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11491.
64. Venturoli, M.; Smit, B. PhysChemComm 1999, 10.
65. Physical properties of polymer handbook; Mark, J. E. Ed.; American Institute of Physics: Woodbury, NY, 1996.
66. Hamley, I. The Physics of Block Copolymers; Oxford University Pres: New York, 1998.
67. Damm, W.; Frontera, A.; Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. L. Comput. Chem. 1997, 15, 1955.
68. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 115, 11225.
69. Feller, S. E.; Pastor, R. W. J. Chem. Phys. 1999, 111, 1281.
70. Marrink, S. J.; Mark, A. E. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6122.
71. Lindahl, E.; Edholm, E. J. Chem. Phys. 2000, 113, 3882.
72. Lyubarstev, A. P.; Laaksonen, A. Phys. Rev. E 1995, 52, 3730.
73. Lopez, C. F.; Moore, P. B.; Shelley, J. C.; Shelley, M. Y.; Klein, M. L. Comput. Phys. Commun. 2002, 147, 1.
74. Won, Y.-Y.; Davis, H. T.; Bates, F. S.; Agmalian, M.; Wignall, G. D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7134.
75. The single-walled or unilamellar vesicles undergo a reversible change in thickness from 45 to 100 nm as water content is changed from 25% to 75%. Such findings motivated us to stick to a particular copolymer/water ratio, based on the hydrophilic fraction. Note that as more water is added, the hydrophobic block increasingly avoids hydration. This results in an increase in the interfacial tension, γ, which tends to straighten the interface and increase the hydrophobic thickness.
76. Ortiz, V.; Srinivas, G.; Discher, D. E.; Klein, M. L. Manuscript in perperation.
77. Hagan, S. A.; Coombes, A. G. A.; Gamett, M. C.; Dunn, S. E.; Davies, M. C.; Ilium, L.; Davis, S. S.; Harding, S. E.; Purkiss, S.; Geliert, P. R. Langmuir 1996, 12, 2153.
78. Stolnik, S.; Ilium, L.; Davis, S. S. Adv. Drug Delivery Rev. 1995, 76, 195-214.
79. Savic, R.; Luo, L.; Eisenberg, A.; Maysinger, D. Science 2003, 300, 615-618.
80. Ding, J.; Liu, G. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6107-6113.
81. Nardin, C.; Widmer, J.; Winterhalter, M.; Meier, W. Eur. Phys. J. E 2001, 4, 403-410.