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Tipo: Dissertação
Título: Estudo da influência da hidratação na resposta elástica do polímero polietilenoglicol
Autor(es): Feitosa, Ana Thais de Vasconcelos
Orientador: Oliveira, Cláudio Lucas Nunes de
Palavras-chave em português: Polietilenoglicol (PEG);Dinâmica molecular;Interações solvente-polímero
Palavras-chave em inglês: Polyethyleneglycol (PEG);Molecular dynamics;Solvent-polymer interactions
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Data do documento: 2024
Citação: FEITOSA, A. T. V. Estudo da influência da hidratação na resposta elástica do polímero polietilenoglicol. 2024. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: Nesta dissertação, investigamos as propriedades elásticas do polímero hidrofílico polietilenoglicol (PEG) utilizando simulações de dinâmica molecular implementadas no software LAMMPS. O estudo focou na resposta elástica do PEG submetido a forças de alongamento aplicadas a suas extremidades, analisando seu comportamento em dois ambientes distintos: imerso em água e no vácuo. Para cada cenário, foi configurada uma caixa de simulação tridimensional, com o reservatório de água preparado utilizando o modelo TIP4P e o PEG configurado com o campo de força CHARMM. As simulações consideraram as interações intermoleculares específicas de cada ambiente, bem como as condições normais de temperatura e pressão. Durante a fase de termalização, observou-se que a temperatura e a densidade da água alcançaram um estado estacionário, permitindo o equilíbrio adequado da molécula de PEG no sistema. Após esse equilíbrio, aplicamos forças de alongamento, inicialmente constantes e posteriormente variáveis linearmente, e a resposta do sistema foi monitorada ao longo do tempo. Os resultados mostram que, enquanto a distância de extremidade a extremidade do PEG se comporta de maneira semelhante em ambos os meios para tempos longos, há diferenças significativas nos estágios iniciais, especialmente na variação da temperatura, com o vácuo exibindo maior instabilidade térmica. Concluímos que a água, como um bom solvente, estabiliza termicamente o PEG e influencia sua conformação, em contraste com o vácuo, onde essas interações estabilizadoras estão ausentes. Este trabalho contribui para o entendimento da mecânica de polímeros hidrofílicos como o PEG em diferentes condições ambientais, com implicações importantes para o desenvolvimento de materiais biomédicos e sistemas de liberação controlada de medicamentos.
Abstract: In this dissertation, we investigate the elastic properties of the hydrophilic polymer polyethylene glycol (PEG) using molecular dynamics simulations implemented in the LAMMPS software. The study focused on the elastic response of PEG when subjected to stretching forces applied to its ends, analyzing its behavior in two distinct environments: immersed in water and in a vacuum. For each scenario, a three-dimensional simulation box was configured, with the water reservoir prepared using the TIP4P model and the PEG set up with the CHARMM force field. The simulations take into account the specific intermolecular interactions of each environment, as well as standard conditions of temperature and pressure. During the thermalization phase, it was observed that the temperature and water density reached a steady state, allowing the proper equilibration of the PEG molecule in the system. After this equilibrium was achieved, stretching forces were applied, initially constant and later varying linearly, and the system's response was monitored over time. The results show that while the end-to-end distance of PEG behaves similarly in both environments over long timescales, there are significant differences in the initial stages, especially in temperature variation, with the vacuum exhibiting greater thermal instability. We conclude that water, as a good solvent, thermally stabilizes PEG and influences its conformation, in contrast to the vacuum, where these stabilizing interactions are absent. This work contributes to the understanding of the mechanics of hydrophilic polymers like PEG under different environmental conditions, with important implications for the development of biomedical materials and controlled drug delivery systems.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78870
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DFI - Dissertações defendidas na UFC

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