一种基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法。该方法包括：编写脚本构建分子动力学模拟软件的数据文件，建立生物活性玻璃无定形结构的初始模型；选取生物活性玻璃的各原子之间相互作用力的势函数；通过分子动力学模拟软件运行计算，输出生物活性玻璃模型的原子坐标文件及XRD数据；结合可视化及数据分析软件得到生物活性玻璃微观结构信息。本发明专利技术基于分子动力学理论，通过分子动力学模拟方法得到该玻璃原子层面的结构信息及计算得出XRD，弥补了实验研究无法实现原子级结构分析的不足，以深入分析生物活性玻璃结构、离子扩散、表面特征与生物活性之间的联系，并可对不同组分生物活性玻璃结构进行性能预测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法。
技术介绍
在生物医用材料领域中，生物活性玻璃(BioactiveGlasses,BG)因其具有优良的生物相容性及生物活性已经被广泛应用于组织修复与再生等临床治疗中，因此其生物活性机理的探索成为研究者们不可避免的问题。目前，研究者已通过各种生物学方法研究了BG在生物体中的作用机理，但是在材料结构方面，由于当前对于非晶体材料检测技术的局限性，计算机模拟已经成为研究无定形材料结构和性能的强大工具。了解生物活性玻璃的结构至关重要，目的是为了更好的解释及优化实验。而且，通过计算机进行分子动力学模拟(MD)可得到玻璃结构的详细内容，以及关于复杂玻璃的结构与性能关系的重要信息。由于生物活性强烈依赖于离子物质在生理环境中的释放，所以直接预测玻璃的生物活性反应的先决条件是在原子水平上正确理解构成玻璃的组分结构，以及当改变玻璃组合物时发生在(亚)纳米尺度上的变化。利用分子动力学模拟技术，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)选取待测生物活性玻璃并测试密度，规定该生物活性玻璃的原子总数，通过密度和原子总数得到模拟立方盒子的边长，使用Python脚本生成包含待测生物活性玻璃的各原子初始坐标的data文件，即待测生物活性玻璃初始结构的data文件；/n(2)将步骤(1)所述待测生物活性玻璃初始结构的data文件和势函数导入执行Lammps软件运行命令的in文件中，在Lammps软件将待测生物活性玻璃初始结构进行能量最小化，在Lammps软件中对待测生物活性玻璃初始结构升温进行模拟加热处理，然后降温至常温，在模拟加热和降温...

【技术特征摘要】
1.一种基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取待测生物活性玻璃并测试密度，规定该生物活性玻璃的原子总数，通过密度和原子总数得到模拟立方盒子的边长，使用Python脚本生成包含待测生物活性玻璃的各原子初始坐标的data文件，即待测生物活性玻璃初始结构的data文件；
(2)将步骤(1)所述待测生物活性玻璃初始结构的data文件和势函数导入执行Lammps软件运行命令的in文件中，在Lammps软件将待测生物活性玻璃初始结构进行能量最小化，在Lammps软件中对待测生物活性玻璃初始结构升温进行模拟加热处理，然后降温至常温，在模拟加热和降温后，收集平衡结构数据，进行XRD计算，得到XRD图；
(3)将步骤(2)所述平衡结构数据输入可视化软件VMD中，得到待测生物活性玻璃的网络结构图和原子结构图并进行结构分析，完成生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟。


2.根据权利要求1所述的基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法，其特征在于，步骤(1)所述生物活性玻璃初始结构在一个模拟立方盒子中建立，每个原子初始坐标均位于模拟立方盒子内，根据实验测试得到该生物活性玻璃的密度，根据盒子边长及Lammps对输入模型格式的要求编写Python脚本，建立生物活性玻璃的初始无定形结构，并产生Lammps可识别的模型输入数据data文件。


3.根据权利要求1所述的基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法，其特征在于，步骤(2)所述执行Lammps软件运行命令的in文件中，还包含边界条件、模拟系综、温控方法、降温速率、求和方法及XRD计算参数的信息。


4.根据权利要求3所述的基于分子动力学的生物活性玻璃结构及XRD计算的模拟方法，其特征在于，所述边界条件采用周期性边界条件，所述模拟系综选择NVT正则系综及求和方法选择E...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓峰，何闲，王刚，
申请(专利权)人：华南理工大学，佛山今兰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44