MS入门手册（51）：Materials Studio树枝状大分子模型的建立

本文为杨站长技术团队制作的《MaterialsStudio入门手册》第51篇，共约100篇。本教程旨在从零开始带大家入门MS软件，文末可下载更多学习资料。紧跟杨站长，学会计算，拿下顶刊！

杨老师B站链接：https://space.bilibili.com/669166168

关于MS软件、答疑等，可加入QQ交流群提问：915466022

大家有什么想法，可以进群讨论：

当我们看到Build→Build Polymers菜单时，一定会感到一阵开心！终于即将走到了有机物建模的终点，会看到基本上只剩下这最后的一个选项——Dendrimer，所以今天我们就一起探秘树枝状大分子。

建立树枝状大分子选项及对话框

首先我们来了解一下关于树枝状大分子的知识，来自Sonal I. Thakore, Archana Solanki, Manita Das的《Materials for Biomedical Engineering》（2019年出版）“Exploring potential of polymers in cancer management”一章。

4.2.2 Dendrimers（树枝状大分子）

树枝状大分子属于一类具有独特结构和拓扑特征的规则枝状大分子，非常适合在癌症治疗领域应用(Jang et al., 2009)。树状大分子由三个不同的拓扑部分组成，即焦点核心、具有多个具有重复单元的内层的块体结构和多个外围官能团。在过去的二十年中，许多树状大分子结构被开发和研究。生物医学应用中最广泛使用的树状大分子包括聚酰胺-胺（PAMAM）和聚丙烯胺树状大分子（图4.2）。

图4.2 商用G5 PAMAM树状大分子

除此之外，衍生自氨基酸的树状大分子，如碳水化合物修饰的树状大分子、核酸-碱基树状大分子和聚酯树状大分子也值得注意。PAMAM树状大分子的表面具有许多活性胺基，可以增强疏水药物的溶解性（Luong et al.，2016）。PAMAM树状大分子的特异性靶向性研究表明，PAMAM树状大分子可以在其表面形成大量的反应基团。

另外也可以参考一下《Biopolymer-Based Composites》一书的“Dendrimers: Smart nanoengineered polymers for bioinspired applications in drug delivery”一章，介绍了很多有关树枝状大分子的知识，包括制备方法、性质、分类、表面修饰、表征方法等部分。这个章节除了是一个很好的了解树枝状大分子相关知识的百科全书，也是一个典型且优秀的综述，从中可以了解到综述的写作方法，特别是其中有很多漂亮的示意图，不仅能够清晰明了地解释清楚各种概念，也是一场令人惊叹的视觉盛宴，这里仅举一例。

树枝状大分子的特殊结构是其最独特的性质，使科学家能够合成大量具有不同支化单体单元和多功能核心分子的不同类型的树状大分子，以满足各种工业和生物医学应用，如图7.3所示。

图7.3 不同类型的树状大分子。聚酰胺-胺PAMAM；氨基有机硅PAMAMOS；聚丙烯亚胺PPI

接下来我们简单地先建立一个树枝状大分子模型，在Dendrimer对话框中，有Construct（构造分子）和Connection Points（连接点）两个选项卡，其中Construct选项卡可以让我们构造一个树枝状大分子模型，这其中包含构造树枝状大分子时经常用到的选项，我们今天就稍微介绍一下这个选项卡中的一些内容。

首先，在Build option（创建选项）部分有两个选项，我们这里选择创建新的树状大分子（Create a new dendrimer），表示将使用指定的选项创建新的树状大分子。新的聚合物将在一个新的3D结构文档中创建。接下来是Seed（种子）的部分，也就是大分子的内核，打开Seed structure的下拉列表，就可以从其中进行选择，如果选择默认的Selection是会提示错误的，当然也可以自己创建seed。我们这里选择ammonia（氨）作为树枝状大分子的内核，它具有三个连接点，也就是会伸出三根“树枝”。最后是Generation（世代）的选择，可以从Repeat unit（重复单元）下拉列表中选择子代的结构，也可以使用自己创建的结构，这里选择的是propylene_oxide（环氧丙烷），之后还需要选择世代数（Number of generations），默认是一代，也就是仅在三根“树枝”上各连接一个该重复单元。Naming（命名）的部分可以使用简单名称（默认勾选），此时该分子将直接被命名为Dendrimer.xsd，就像是下面这样。

建立的树枝状大分子模型

改变世代数（比如改成3），树枝状大分子可以继续生长，在连接点上连接更多的重复单元，但是由于propylene_oxide（环氧丙烷）只有一个连接点，看上去不太像是树枝状大分子。

改变世代数后的树枝状大分子

但是可以换一个重复单元，比如如果把重复单元选择为有两个支链连接点的35dihydroxy_benzyl_alcohol（3,5-二羟基苯甲醇），就可以明显看出世代数为1和3的差距，基本上世代数为3时就是比较明显的树枝状大分子结构了。

重复单元为35dihydroxy_benzyl_alcohol，世代数分别为1和3的树枝状大分子结构

Materials Studio

学习资料下载

Materials Studio

MS入门捷径

为了让科研党尽快上手Materials Studio并发表高档次文章，华算科技杨站长原创设计并经过多次迭代优化，推出了MS系列课程。

结合案例深入浅出，带大家从入门到进阶，手把手带你扎扎实实、快速入门DFT理论计算！

学员利用课上所学已发表Angew.、AM、AEM、Nature子刊、New Journal of Chemistry、Applied Surface Science等顶刊文章。

报名方式：识别下方二维码报名，或者联系手机：[phone]。

👇👇扫描二维码，立即报名👇👇 

👆👆电话：[phone]👆👆

 点击阅读原文，提交计算需求！