Mineralization of phosphorylated cellulose: crucial role of surface structure and monovalent ions for optimizing calcium content
Notice bibliographique
Résumé
Cellulose can be phosphorylated to produce organic matrices with highly adsorptive properties for, e.g., biocompatible materials for biomedical applications. We focus on the effects of phosphorylation of surfaces of crystalline nanocellulose and, in particular, on the competitive adsorption of mono- and divalent cations (Na+ and Ca2+) typically contained in mineralizing salt mixtures using all-atom molecular dynamics (MD) simulations. Phosphorylation was applied at 12% and 25% both in water and CaCl2 solutions. Our main result shows that Na+ and Ca2+ cations are concentrated in different interfacial layers with Na+ ions penetrating much closer to the surface. This behavior cannot be described by the Poisson-Boltzmann theory or implicit solvent simulations. Our analysis shows that the physical origin of this observation is due to a balance between the electrostatic interactions and hydration free energy associated with the ions. Adsorption levels of the different ions also respond differently to changes in the degree of phosphorylation. We show that the number of adsorbed Na+ ions per phosphate group increases whereas the number of adsorbed Ca2+ ions decreases with an increasing degree of phosphorylation (or when the number of binding sites increases). The decrease in the number of adsorbed Ca2+ ions can be explained by an increasing "charge-charge" repulsion between the Ca2+ ions attracted by the charged surface. Importantly, our results demonstrate the existence of an optimum degree of phosphorylation in terms of adsorbed Ca2+ ions and can be used as a guideline in materials design, for example, when choosing the cellulose matrix or with other similarly structured biomolecular and polymer surfaces.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».