动态Monte Carlo模拟蛋白质与微滤膜相互作用及其对微滤过程的影响

摘要

构建了二维晶格蛋白质-微滤膜疏水相互作用模型,采用动态Monte Carlo方法模拟了微滤膜污染过程及其受膜孔径、蛋白质浓度和蛋白质结构特性等因素的影响.模拟结果显示:微滤过程中膜通量的变化呈现快速下降、缓慢下降和平台期3个阶段.小孔径微滤膜的滤阻从以膜孔阻力为主转变为以饼层阻力为主;而大孔径微滤膜的滤阻则以膜孔阻力为主.提高蛋白质浓度会强化滤阻从膜孔阻力向饼层阻力的转变.在微滤过程中,蛋白质会因疏水相互作用在膜孔内发生构象转换,进而发生不可逆吸附并形成多层堆积,导致膜污染和通量下降,提高蛋白质的构象稳定性可以显著降低其对微滤膜的污染.分子模拟结果与文献报道的实验结果和理论模型相符,所提供的微观信息对于微滤过程优化和微滤膜设计具有参考作用.