Theoretische Chemie 2016: Multiskalensimulation von Bio‐ und Biomaterialsystemen

In den letzten Jahren hat sich die Sicht auf Keimbildung und Mineralisation gewandelt. Die klassische Nukleationstheorie wird durch alternative Mechanismen ergänzt, zum Beispiel Kristallisation über Pränukleationscluster als metastabile Intermediate, Flüssig-flüssig-Phasenseparationsvorgänge oder verschiedene amorphe Zwischenstufen.¹⁾ Es ist bekannt, dass (Bio-)Polymeradditive diese Prozesse massiv beeinflussen, jedoch sind die molekularen Mechanismen dahinter noch weitgehend unverstanden.

In den letzten Jahren haben etliche Simulationsstudien zu einer molekularen Sicht auf Übergangszustände und nichtklassische Intermediate beigetragen.^2,3) Klassische atomistische Simulationen beleuchten insbesondere die Rolle des Wassers³⁾ oder die Wechselwirkung von (Bio-)Polymeren mit Ionen in Lösung.⁴⁾ Additive beeinflussen die Frühstadien der Keimbildung, stabilisieren Intermediate, steuern die Polymorphselektion oder beeinflussen das Wachstum der Kristalle. In Experimenten dienen Peptidaggregate mit einem hohem Glutamin- oder Asparaginsäureanteil als strukturell gut definierte Template, an denen kontrollierte Biomineralisation stattfindet.<

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