This study investigates the conformational properties of complexes of poly(propylene imine) dendrimers with a linear polyelectrolyte (LPE) at neutral pH in an aqueous solution via molecular dynamics simulations. Various conformational properties, such as the atomic density profile, counterion density distribution, charge distribution, cavity volume, and the static structure factor are studied as a function of the charge and chain length of the LPE. The lower generation dendrimer complexes encapsulate the shorter linear PE chains, while the longer PE chains are adsorbed on the dendrimer surface that screen the surface charge and prevent the penetration of the counterions and water molecules. However, the overall charge of the higher generation dendrimers is not neutralized by the charge of the PE chains, which results in chloride counterion penetration within the dendrimers. The adsorption of the PE chains on the dendrimers is also verified from the charge distribution of the dendrimer–PE complexes. The charge on the lower generation dendrimer complexes is overcompensated by the longer PE chains resulting in an overall negative charge on the complexes, while the PE chains do not completely neutralize the charge of the higher generation dendrimers and produce positively charged complexes. The results of the structure factor indicate a conformational transition of the dendrimer–PE complexes from a dense compact structure to an open one with an increase in the PE chain length. This transition is characterized by an increase in the cavity volume in dendrimers with an increase in the PE chain length.

中文翻译：

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稀溶液中聚丙烯亚胺树枝状聚合物与线性聚电解质配合物的构象性质

这项研究通过分子动力学模拟研究了在水溶液中性pH下，聚丙烯亚胺树枝状聚合物与线性聚电解质（LPE）的配合物的构象性质。研究了各种构象性质，例如原子密度分布，抗衡离子密度分布，电荷分布，空穴体积和静态结构因子，它们是LPE电荷和链长的函数。较低一代的树枝状聚合物复合物封装了较短的线性PE链，而较长的PE链则吸附在树枝状聚合物表面上，从而屏蔽了表面电荷并阻止了抗衡离子和水分子的渗透。但是，上一代树状聚合物的总电荷不会被PE链的电荷中和，这导致氯离子平衡离子渗透到树枝状聚合物中。树枝状聚合物与PE配合物的电荷分布也可验证PE链在树枝状聚合物上的吸附。较低长度的树枝状大分子复合物上的电荷被较长的PE链过度补偿，导致复合物上总体带负电荷，而PE链不能完全中和较高年龄的树枝状大分子的电荷并产生带正电的复合物。结构因子的结果表明，随着PE链长度的增加，树枝状聚合物-PE复合物从致密的致密结构向开放结构构象转变。这种转变的特征是树枝状聚合物的空腔体积增加，PE链长度增加。树枝状聚合物与PE配合物的电荷分布也可验证PE链在树枝状聚合物上的吸附。较低长度的树枝状大分子复合物上的电荷被较长的PE链过度补偿，导致复合物上总体带负电荷，而PE链不能完全中和较高年龄的树枝状大分子的电荷并产生带正电的复合物。结构因子的结果表明，随着PE链长度的增加，树枝状聚合物-PE复合物从致密的致密结构向开放结构构象转变。这种转变的特征是树枝状聚合物的空腔体积增加，PE链长度增加。树枝状聚合物与PE配合物的电荷分布也可验证PE链在树枝状聚合物上的吸附。较低长度的树枝状大分子复合物上的电荷被较长的PE链过度补偿，导致复合物上总体带负电荷，而PE链不能完全中和较高年龄的树枝状大分子的电荷并产生带正电的复合物。结构因子的结果表明，随着PE链长度的增加，树枝状聚合物-PE复合物从致密的致密结构向开放结构构象转变。这种转变的特征是树枝状聚合物的空腔体积增加，PE链长度增加。较低长度的树枝状大分子复合物上的电荷被较长的PE链过度补偿，导致复合物上总体带负电荷，而PE链不能完全中和较高年龄的树枝状大分子的电荷并产生带正电的复合物。结构因子的结果表明，随着PE链长度的增加，树枝状聚合物-PE复合物从致密的致密结构向开放结构构象转变。这种转变的特征在于树枝状聚合物中空腔体积的增加以及PE链长度的增加。较低长度的树枝状大分子复合物上的电荷被较长的PE链过度补偿，导致复合物上总体带负电荷，而PE链不能完全中和较高年龄的树枝状大分子的电荷并产生带正电的复合物。结构因子的结果表明，随着PE链长度的增加，树枝状聚合物-PE复合物从致密的致密结构向开放结构构象转变。这种转变的特征是树枝状聚合物的空腔体积增加，PE链长度增加。而PE链不能完全中和上一代树状聚合物的电荷并产生带正电的复合物。结构因子的结果表明，随着PE链长度的增加，树枝状聚合物-PE复合物从致密的致密结构向开放结构构象转变。这种转变的特征在于树枝状聚合物中空腔体积的增加以及PE链长度的增加。而PE链不能完全中和上一代树状聚合物的电荷并产生带正电的复合物。结构因子的结果表明，随着PE链长度的增加，树枝状聚合物-PE复合物从致密的致密结构向开放结构构象转变。这种转变的特征是树枝状聚合物的空腔体积增加，PE链长度增加。