Самоорганизация жесткоцепных амфифильных макромолекул в разбавленных и концентрированных растворах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат физико-математических наук Марков, Владимир Александрович

• Марков, Владимир Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Марков, Владимир Александрович

Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1 HP-модель. Белковоподобные макромолекулы.

1.2 Двумерная классификация мономерных звеньев.

1.3 Компьютерное моделирование амфифильных, на уровне отдельного мономерного звена, макромолекул.

1.3.1 Переход клубок - глобула амфифильных макромолекул.

1.3.2 Раствор сополимерныхНА макромолекул.

1.4 Жесткоцепные макромолекулы.

1.4.1 Тороидальная глобула.

1.4.1.1 Экспериментальные наблюдения макромолекулы ДНК.

1.4.1.3 Теория стабильности тороидальной глобулы.

1.4.2 Компьютерные исследования жестких макромолекул.

1.4.3 Стабильность тороидальной, цилиндрической и сферической глобул: компьютерный эксперимент.

1.5 Жесткие амфифильные макромолекулы.

Глава 2 Модель жесткоцепной амфифильной макромолекулы и техника моделирования.

2.1 Модель.

2.2 Метод молекулярной динамики: детали расчета.

2.3 Определение сегмента Куна.

Глава 3. Конформационные свойства жесткоцепных амфифильных макромолекул. Бесконечно разбавленные растворы.

3.1 Изученные системы.

3.2 Зависимость перехода клубок-глобула от жесткости цепи.

3.3 Зависимость размера глобулы от степени полимеризации макромолекулы.

3.4 Форма глобулы.

3.5 Внутримолекулярное строение глобулы.

3.6 Визуальный анализ: глобулы и ожерельеподобные конформации.

3.7 Карта попарных расстояний.

3.8 Диаграммы состояний.

3.9 Обсуждение и сравнение с экспериментом.

Глава 4. Самоорганизация в полуразбавленных растворах.

4.1 Техника компьютерного эксперимента и измеряемые величины.

4.2 Стабильность глобул жесткого амфифильного гомополимера к изменению концентрации.

4.3 Агрегация полимерных цепей при изменении качества растворителя.

4.4 Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. .99 Заключение.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Самоорганизация жесткоцепных амфифильных макромолекул в разбавленных и концентрированных растворах»

Актуальность темы. Амфифильные макромолекулы содержат группы, имеющие различное сродство с полярными и неполярными растворителями. Различный характер взаимодействий групп, включенных в единую цепь, с растворителем и • между собой приводит к возникновению в таких i макромолекулах сложных микроупорядоченных состояний и обусловливает широкое применение амфифильных макромолекул в самых различных областях.

В амфифильных макромолекулах гидрофильные и гидрофобные звенья могут чередоваться в цепи случайным'образом или располагаться блоками. Более того, во многих водорастворимых* макромолекулах отдельное мономерное звено может включать как гидрофильные, так и гидрофобные группы. В этом случае говорят, что макромолекула является амфифильной на уровне отдельного звена. Амфифильными, на уровне отдельного звена, являются многие синтетические водорастворимые полимеры, белки, одиночные нити макромолекул ДНК. Исследования; проведенные А.Р.Хохловым с сотрудниками, показали, что такие макромолекулах в глобулярном состоянии способны формировать необычные дискообразные и цилиндрические глобулы, а в области перехода клубок - глобула принимать ожерелье - подобную структуру.

С другой стороны, многие из синтетических и природных макромолекул являются жесткоцепными, что также оказывает существенное влияние на их конформационные свойства. К примеру, макромолекулы со значительной жесткостью цепи (например, ДНК) в сколлапсированном состоянии предпочитают формировать не сферические, а тороидальные или стержнеобразные структуры.

Можно ожидать, что сочетание жесткости и амфифильности мономерных звеньев в одной цепи приведет к появлению новых конформационных состояний и существенно расширит возможности для формирования материалов с контролируемой микроструктурой.

Цель работы.

Целью данной' работы является исследовать процессы внутри - и межмолекулярной самоорганизации жесткоцепных, амфифильных на уровне отдельного звена, макромолекул в разбавленных и концентрированных растворах.

Научная новизна результатов.

• Впервые методами численного моделирования изучены конформационные свойства амфифильных жесткоцепных гомополимеров в разбавленных и концентрированных растворах:

• Впервые построены диаграммы состояний таких макромолекул в переменных длина сегмента Куна LK - качество растворителя и показано, что вид диаграммы существенно зависит от длины цепи.

• Впервые обнаружены и описаны такие конформационные состояния как: конформация ожерелья" с коллагеноподобными- бусинками - мицеллами; цилиндрические глобулы с неупорядоченными и коллагеноподобными блобами; коллагеноподобные и тороидальные глобулы.

• Впервые обнаружено, что при ухудшении качества растворителя в концентрированном растворе относительно гибкие амфифильные цепи формируют отдельные глобулы, а жесткие — жгуты из нескольких переплетенных между собой нитей.

Практическая значимость работы определяется тем, что ее результаты уже применяются и перспективны для их дальнейшего использования при интерпретации и систематизации экспериментальных данных по самоорганизации амфифильных природных и имитирующих их синтетических макромолекул. Кроме того, результаты работы перспективны и с точки зрения непосредственного практического использования при создании новых функциональных и композиционных полимерных материалов.

Публикации. На основе результатов данной диссертационной работы опубликовано четыре статьи в реферируемых журналах (три в международных и одна - в российском).

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на: конференции студентов и аспирантов по химии и физике полимеров и тонких органических пленок, Солнечногорск, 2004; на Европейских полимерных конгрессах в Москве, 2005; в Порторож (Словения), 2007; Грац (Австрия), 2009; на Малом1 полимерном конгрессе, Москва, 2005; на днях голландской полимерной науки в (Люнтерен, Нидерланды) в 2007, 2008 и 2009 гг.

Личный вклад. Результаты, изложенные в диссертации, получены лично автором. Постановка задач исследований, определение методов их решения и интерпретация результатов выполнены совместно с научными руководителями при его личном участии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 118 страниц, включает 49 рисунков и список литературы из 130 наименований.

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Марков, Владимир Александрович

Заключение.

Проведенные методом компьютерного эксперимента исследования Методом компьютерного эксперимента были исследованы разбавленные и концентрированные растворы жееткоцепных амфифильных на уровне отдельного звена макромолекул и сделаны следующие выводы:

• Переход клубок - глобула амфифильных жееткоцепных макромолекул является фазовым переходом первого рода, он осуществляется в весьма узкой температурной* области и сопровождается микроструктурированием цепи в виде ожерельеподобных конформаций со сферическими или коллагеноподобными бусинками. Точка перехода клубок - глобула таких макромолекул смещается в область более хорошего растворителя по мере увеличения степени полимеризации и уменьшения жесткости цепи.

• В" плохом растворителе амфифильные макромолекулы формируют цилиндрические глобулы с блобным порядком упорядочения цепи. С ростом жесткости цепи блобы вытягиваются, их число уменьшается и при высоких жесткостях различные участи цепи внутри блоба упорядочиваются коллагеноподобным образом. Коллагеноподобные глобулы сосуществуют с тороидальными структурами, в которых различные участки макромолекулы обвиваются друг относительно друга.

• Вид диаграммы состояний амфифильных жееткоцепных макромолекул в переменных сегмент Куна — качество растворителя существенно зависит от степени полимеризации макромолекулы.

• Свойства концентрированных растворов амфифильных макромолекул зависят от жесткости цепи и способа приготовления раствора.

• При концентрировании разбавленного раствора предварительно сформированных глобул амфифильных макромолекул, глобулы как гибких, так и жестких макромолекул не агрегируют даже при концентрациях, сравнимых с концентрациями перекрывания глобул.

• Относительно гибкие амфифильные макромолекулы формируют раствор из отдельных не агрегирующих глобул также в том случае, когда ухудшается качество растворителя их концентрированных растворов. Строение глобул в этом случае практически совпадает со строением глобул, сформированных в разбавленных растворителях, а положение таких глобул друг относительно друга упорядочено и характеризуется двумя характерными расстояниями.

• Более жесткие амфифильные макромолекулы при ухудшении качества растворителя концентрированного раствора формируют жгуты из нескольких переплетенных макромолекул, изгибающиеся на масштабах порядках размера ячейки. Число цепей, формирующих жгут, зависит от жесткости цепи и качества растворителя, и может варьироваться вдоль жгута.

Благодарности

Автор выражает глубокую признательность своим научным руководителям Василевской Валентине Владимировне и Хохлову Алексею Ремовичу за постановку интересной задачи, поддержку и обсуждение полученных результатов.

Особую благодарность автор хотел бы выразить всем сотрудникам лаборатории физической химии полимеров Института элементоорганических соединений им А.Н. Несмеянова РАН, а так же всем сотрудникам кафедры физики полимеров и кристаллов за поддержку и консультации в период работы над диссертацией.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Марков, Владимир Александрович, 2009 год

1. K.F. Lau, К.A. Dill, A Lattice Statistical-Mechanics Model of the Conformational and Sequence-Spaces of Proteins, Macromolecules,19%9 , v.22, p.3986.

2. K.F. Lau, K.A. Dill, Theory for Protein Mutability and Biogenesis, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1990, v.87, p.638.

3. M. Lassazi, G. Liu, Block Copolymer in Nanosciences, Lecommandoux S. Weinheim: Wiley-VCH, 2006.

4. L. Liebler, Theory of Microphase Separation in Block Copolymers , Macromolecules, 1980, v.13, № 6, p.1602.

5. Семенов A.H., К теории микрофазного расслоения в расплавах блок-сополимеров, ЖЭТФ. 1985. Т. 88. № 4. С. 1242.

6. F.S. Bates, G.H. Fredrickson, Block Copolymer Thermodynamics: Theory and Experiment, Annu. Rev. Phys. Chem., 1990. v. 41. p. 525.

7. M.W. Matsen, F.S. Bates, Unifying weak- and strong-segregation block copolymer theories, Macromolecules, 1996, v.29 (4), pp. 1091-1098.

8. M.W. Matsen, F.S. Bates, Block copolymer microstructures in the intermediate-segregation regime, Journal of Chemical Physics, 1997, v. 106 (6), pp. 2436-2448.

9. M.W. Matsen, F.S. Bates, Conformationally asymmetric block copolymers, Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics, 1997, v.35 (6), pp. 945-952.

10. E. G. Timoshenko, Y. A. Kuznetsov, Analysis of stability of macromolecular clusters in dilute heteropolymer solutions, J. Chem. Phys., 2000, v.l 12, p.8163.

11. D. Bratko, H. W. Blanch, Competition between protein folding and aggregation: A three-dimensional lattice-model simulation, J. Chem. Phys., 2001, v.l 14, p.561.

12. D. Bratko, H. W. Blanch, Effect of secondary structure on protein aggregation: A replica exchange simulation study, J. Chem. Phys., 2003, v.l 18, p.5185.

13. С. Singh, М. Goulian, A.J. Liu, G.H. Fredrickson, Phase behavior of semiflexible diblock copolymers, Macromolecules, 1994, v.27 (11), pp. 2974-2986.

14. D. Nicolaides, Mesoscale modelling, Molecular Simulation, 2001, v.26 (1), pp. 51-72.

15. R. Nap, N. Sushko, I. Erukhimovich, G. Ten Brinke, Double periodic lamellar-in-lamellar structure in multiblock copolymer melts with competing length scales, Macromolecules, 2006, v.39 (19), pp. 6765-6770.

16. A. Subbotin, T. Klymko, G. Ten Brinke, Lamellar-in-lamellar structure of A-b-(B-b-C)-b-B-b-A multiblock copolymers, Macromolecules, 2007, v.40 (8), pp. 29152918.

17. T. Klymko, V. Markov, A. Subbotin, G ten Brinke, Lamellar-in-lamellar self-assembled C-b-(B-b-A)m-b-B-b-C multiblock copolymers: Alexander-de Gennes approach and dissipative particle dynamics simulations, Soft Matter, 2009, v.5 (1), pp. 98-103.

18. V. I. Abkevich, A. M. Gutin, E. I. Shakhnovich, Proc. Natl. Acad. Sci. U.SA., 1996, v.93, p.839.

19. A.L. Borovinskiy, A.Y. Grosberg, Design of toy proteins capable of rearranging conformations in a mechanical fashion, Journal of chemical physics, v. 118(11), pp.5201-5212.

20. A. Y. Grosberg and A. R. Khokhlov, Statistical Physics^of Macromolecules, American Institute of Physics: New York, 1994.

21. A.B. Финкельштейн, О.Б. Птицын, Физика белка: Курс лекций с цветными и стереоскопическими иллюстрациями, Книжный дом "Университет",2002.

22. A. R. Khokhlov, P. G. Khalatur, Protein-like copolymers: Computer simulation, PhysicaA; 1998, v.249, p.253.

23. A. R. Khokhlov, P. G. Khalatur, Conformation-Dependent Sequence Design (Engineering) of AB Copolymers, Phys. Rev. Lett., 1999, v.82, pp.3456-3460.

24. E. N. Govorun, V. A. Ivanov, A. R. Khokhlov, P. G. Khalatur, A. L. Borovinsky, and A. Y. Grosberg, Primary sequences of proteinlike copolymers: Levy-flight-type long-range correlations, Physical Review E, 2001, v. 64(4), p.040903.

25. L.V. Gusev, V.V. Vasilevskaya, V.Ju. Makeev, P.G. Khalatur, A.R. Khokhlov. Segmentation of heteropolymer sequences specifying subsequences with different composition and statistical properties, Macromolecul. Theory Simul., 2003, v.l2(8), pp.604-613.

26. Virtanen J., Baron C., Tenhu H. Grafting of Poly (e-isopropylacrylamide) with Poly(ethylene oxide) under Various Reaction Conditions, Macromolecules, 2000, v. 33, 2, p. 336.

27. J. Virtanen, H. Tenhu, Thermal Properties of Poly (N-isopropylacrylamide)-g-poly(ethylene oxide) in Aqueous Solutions: Influence of the Number and Distribution of the Grafts, Macromolecules, 2000, v. 33, 16, p. 5970.

28. V.I. Lozinsky, Approaches to Chemical Synthesis of Protein-Like Copolymers, Adv. Polym. Sci., 2006, v. 196, p. 87.

29. V.V. Vasilevskaya, P.G. Khalatur and A.R. Khokhlov, Conformational Polymorphism of Amphiphilic Polymers in a Poor Solvent, Macromolecules, 2003, v.36, p.10103.

30. I.M. Okhapkin, E.E. Makhaeva, A.R. Khokhlov, Two-dimensional classification of amphiphilic monomers based on interfacial and partitioning properties. 1 .Monomers of synthetic water-soluble polymers, Colloid Polym Sci., 2005, v. 284(2), p. 117.

31. I.M. Okhapkin, E.E. Makhaeva, A.R. Khokhlov, Water solutions of amphiphilic polymers: nanostructure formation and possibilities for catalysis, Adv Polym Sci., 2006, v. 195, p. 177.

32. А.А. Askadskii; Physical properties of polymers. Prediction; and; control: . Gordon and Breach Publishers, Amsterdam, 1996.

33. BiA. Ермилов; В.ВГ Василевская, А.Р. Хохлов,. Анализ вторичной структуры глобул сополимеров^ состоящих ИЗ; амфифильных' и гидрофильных звеньев: компьютерное моделирование,Высокомолек. coeds'А.-, 2007, v. 49(1), р.1. Ю9. .'. ' ■ ■'' '

34. А. Ю. Гросберг,А.Р; Хохлов, Статистическая физика макромолекул, Москва, Наука 1989.

35. N.M. Akimenko, E.B. Dijakowa; Yu.M. Evdokimov, E.V. Frisman, Ya.M. Varshavsky. Viscosimetric study on compact form of DNA in water-salt solutions containing Y>o\ye\hy\QnQg\ycoV,FEBSLetters 1973, v.38; pp.61-63.

36. U.K. Laemmli. Characterization of DNA condensates induced by poly(ethylene oxide) and polylesine, Proc.Nat.Acad.Sci. USA 1975, v.72, pp. 42884292.

37. J. Kapuscinski, Z. Darzynkiewicz. Condensation of nucleic acids by intercalating aromatic cations, Proc.Nat.Acad.Sci. USA 1984, v.81, pp. 7368-7372.

38. L.S. Gosule, J.A. Schellman. Compact form of DNA induced by spermidine, Nature 1976, v.259, pp. 333-335.

39. L.S. Gosule, J.A. Schellman. Condensation with polyamines. I. Spectroscopic studies, J.Mol.Biology 1978, v.121, pp. 311-326.

40. D.K. Chattoraj, L.S. Gosule, J.A. Schellman. DNA condensation with polyamines. II. Electron microscopy studies, J.Mol.Biology 1978, v. 121, pp. 327-337.

41. J. Widom, R.L. Baldwin. Cation-induced toroidal condensation of DNA. Studies with Co3+(NH3)6, J.Mol.Biology 1980, v.144, pp. 431-453.

42. V.A. Bloomfleld. Condensation of DNA by multivalent cations: considerations on mechanism, Biopolymers 1991, v.31, pp. 1471-1481.

43. S.-M. Cheng, S.C. Mohr. Condensed state of nucleic acids. II. Effects of molecular size, base composition and presence of intercalating dyes on the ц/-transition of DNA, Biopolymers 1975, v. 14, pp. 663-674.

44. C.B. Post, B.C. Zimm. Light-scattering study of DNA condensation: competition between collapse and aggregation, Biopolymers 1982, v.21, pp. 21392160.

45. K. Minagawa, Y. Matsuzawa, K. Yoshikawa, A.R. Khokhlov, M. Doi. Direct observation of the coil-globule transition in DNA molecules, Biopolymers, 1994, v.34, pp. 555-558.

46. T.T. Perkins, D.E. Smith, S. Chu. Direct observation of tube-like motion of a single polymer chain, Science, 1994, v.264, pp. 819-822.

47. T.T. Perkins, S.R. Qreake, D.E. Smith, S. Chu. Relaxation of a single DNA molecule observed by optical microscopy, Science, 1994, v.264, pp. 822-826.

48. D.C. Schwartz, M. Koval. Conformational dynamics of individual DNA molecules during gel-electrophoresis, Nature, 1989, v.338, pp.520-522.

49. S.B. Smith, P.K. Aldridge, J.B. Callis. Observation of individual DNA molecules undergoing gel electrophoresis, Science, 1989, v.243, pp. 203-206.

50. Y. Masubuchi, H. Oana, К. Ono, M. Matsumoto, M. Doi, K. Minagawa, Y. Matsuzawa, K. Yoshikawa. Conformational dynamics of DNA during biased sinusoidal field gel electrophoresis, Electrophoresis, 1996, v.17, pp. 1065-1074.

51. S.B. Smith, L. Finzi, C. Bustamante. Direct mechanical measurements of the elesticity of single DNA molecules by using magnetic beads, Science, 1992, v.258, pp. 1122- 1126.

52. B. Essevaz-Roulet, U. Bockelmann, F. Heslot. Mechanical separation of the complementary strands of DNA, Proc.Nat. Acad. Sci. USA, 1997, v.94, pp. 1193511940.

53. K. Yoshikawa, M. Takahashi, V.V. Vasilevskaya, A.R. Khokhlov. Large discrete transition in a single DNA molecule appears continuous in the ensemble, Phys.Rev.Lett., 1996, v.76, pp. 3029-3031.

54. K. Yoshikawa, S. Kidoaki, M. Takahashi, V.V. Vasilevskaya, A.R. Khokhlov. Marked discreteness on the coil-globule transition of single duplex DNA, Ber.Bunsenges. Phys.Chem., 1996, v. 100, pp. 876 -880.

55. V.V. Vasilevskaya, A.R. Khokhlov, S. Kidoaki, K. Yoshikawa. Structure of collapsed persistent macromolecule: toroid vs. spherical globule, Biopolymers, 1997, v. 41, pp. 51-61.

56. V.V. Vasilevskaya, L.V. Menshekova. Kinetics of polyelectrolyte network swelling and collapse: effect of ion association-dissociation, Polym.Gels Netw., 1998, v.6, pp. 149-161.

57. Y. Yoshikawa, K. Yoshikawa. Diaminoalkanes with an odd number of carbon atoms induce compaction of a single double-stranded DNA chain, FEBS Letters, 1995,112v.361, pp. 277-281.

58. S. Kidoaki, K.Yoshikawa. The folded state of long duplex-DNA chain reflects its solution history, Biophys.J., 1996, v.71, pp. 932-939.

59. K. Yoshikawa, Y. Matsuzawa. Nucleation and growth in single DNA molecules, JAmer.Chem.Soc., 1996, v.l 18, pp. 929-930.

60. M. Ueda, K. Yoshikawa. Phase transition and phase segregation in a single double-stranded DNA molecule, Phys.Rev.Lett., 1996, v.77, pp. 2133-2136.

61. S.G. Starodubtsev, K. Yoshikawa. Intrachain segregation in single giant DNA molecules induced by polyvinylpyrrolidone), J.Phys.Chem., 1996, v.100, pp. 19702-19705.

62. Y. Yamasaki, K. Yoshikawa. Higher order structure of DNA controlled by the redox state of Fe2+/Fe3+, J.Amer.Chem.Soc., 1997, v.l 19, pp. 10573-10578.

63. M. Hayens, R.A. Garret, W.B. Gratzer. Structure of nucleic acid-polybase complexex, Biochemistry, 1970, v.9, pp. 4410-4416.

64. Yu.M. Evdokimov, A.L. Platonov, A.S. Tikhonenko, Ya.M. Varshavsky. A compact form of double-stranded DNA in solution. FEBS Letters, 1972, v.23, pp. 180184.

65. K.A. Marx, G.C. Ruben. Evidence for hydrated spermidine-calf thymus DNA toruses organized by circumferential DNA wrapping, Nucl. Acids Res., 1983, v.ll, pp. 1839-1854.

66. P.G. Arscott, A.-Z. Li, V.A. Bloomfield. Condensation of DNA by trivalent cations. 1. Effects of DNA length and topology on the size and shape of condensed particles, Biopolymers, 1990, v.30, pp. 619-630.

67. А.Ю. Гросберг. О возможных конформационных состояниях гомогенной упругой полимерной цепи, Биофизика, 1979, т.24, стр. 32-37.

68. P.J. Hagerman. Flexibility of DNA, Ann.Rev.Biophys.Chem., 1988, v.17, pp. 265-286.

69. V.A. Ivanov, W. Paul, K. Binder. Finite chain length effects on the coil-globule transition of stiff-chain macromolecules: a Monte-Carlo simulation, J.Chem.Phys., 1998, v. 109, pp. 5659-5669.

70. А.Ю. Гросберг. Об ориентационном жидкокристаллическом состоянии113полимерной глобулы, Высокомолекул.соед., 1980, Т.22А, стр.96-99.

71. А.Ю. Гросберг, А.В. Жестков. Состояние тороидальной глобулы ДНК: персистентная макромолекула в низкомолекулярном растворителе, Биофизика, 1985, т.ЗО, стр. 698-699.

72. A.Yu. Grosberg, A.V. Zhestkov. On the compact form of linear duplex DNA: globular states of the uniform elastic (persistent) macromolccule, J.Biomol Struct.Dynam., 1986, v.3, pp. 859-872.

73. V. V. Vasilevskaya, A. R. Khohklov, Y.,Matsuzawa, K. Yoshikawa, Collapse of single DNA molecule in poly(ethylene glycol) solutions, Journal of Chemical Physics, 1995, v. 102, pp. 6595-6605.

74. A. Goldar, J. L. Sikorav, DNA renaturation at the water-phenol interface, Eur. Phys. J. E, 2004, v.14, pp.211.

75. N. Makita, M.- Ullner, K. Yoshikawa, Conformational Change of Giant DNA with Added Salt As Revealed by Single Molecular Observation, Macromolecules, 2006, v.39, pp.6200.

76. V. A. Ivanov, W. Paul, K. Binder, Finite chain length effects on the coil-globule transition of stiff-chain macromolecules: A Monte Carlo simulation, Journal of Chemical Physics, 1998, v. 109, pp.5659-5669.

77. V. A. Ivanov, M. R. Stukan, V. V. Vasilevskaya, W. Paul, K. Binder,' Structures of stiff macromolecules of finite chain length near the coil-globule transition: A Monte Carlo simulation, Macromol. Theory Simul., 2000, v.9, pp.488499.

78. H. Noguchi, S. Saito, S. Kidoaki, K. Yoshikawa, Self-organized nanostructures constructed with a single polymer chain, Chemical Physics Letters, 1996, v. 261, pp. 527-533.

79. H. Noguchi, K. Yoshikawa, Morphological variation in a collapsed single homopolymer chain, Journal of Chemical Physics, 1998, v. 109, pp.5070-5077.

80. V. A. Ivanov, М. R. Stukan, M. Muller, W. Paul, K. Binder, Phase diagram of solutions of stiff-chain macromolecules: A Monte Carlo simulation, Journal of

81. Chemical Physics, 2003, v.l 18, p. 10333.i

82. M.R. Stukan, V.A. Ivanov, A.Yu. Grosberg, W. Paul, K. Binder, Chain Length Dependence of the State Diagram of a Single Stiff-Chain Macromolecule: Theory and Monte Carlo Simulation, J. Chem. Phys., 2003, ,v.l 18, p.3392.

83. Y.S. Velichko, K. Yoshikawa, A.R. Khokhlov, Effect of twisting and anisotropic rigidity on the behavior of a double-stranded polymer chain: a Monte Carlo simulation, Progress of Theoretical Physics Supplement, 2000, v. 168, pp. 372-377.

84. M.R. Stukan, E.A. An, V.A. Ivanov, O.I. Vinogradova, Stability of toroid and rodlike,globular structures of a single stiff-chain'macromolecule for different bending potentials, Phys. Rev. E, 2006, v.13, p.051804.

85. B. Schnurr, F. Gittes, F.C. MacKintosh, Metastable intermediates in the condensation of semiflexible polymers, Phys. Rev. E, 2002, v.65, p.061904.

86. H. Noguchi, K. Yoshikawa, Morphological variation in a collapsed single homopolymer chain, J. Chem. Phys., 1998, v. 109, p.5070.

87. D. Baigl, K. Yoshikawa, Dielectric Control of Counterion-Induced Single-Chain Folding Transition of DNA, Biophys. J., 2005, v.88, p.3486.

88. Y. Higuchi, T. Sakaue, K. Yoshikawa, Chain length dependence of folding transition in a semiflexible homo-polymer chain: Appearance of a core-shell structure, Chemical Physics Letters, 2008, v.461, pp. 42^16.

89. Shew Chwen-Yang; Y. Higuchi, K. Yoshikawa, Elucidation of conformational hysteresis on a giant DNA, The Journal of chemical physics, 2007, v. 127, p.085103.

90. К. Yoshikawa,N. Yoshinaga, Novel scenario»of the folding transition of a single chain, Journal of Physics: Condensed Matter, 2005, v. 17, pp.2817-2823.

91. R. Rulkens, G. Wegner, and T. Thurn-Albrecht, Cylindrical Micelles of Wormlike Polyelectrolytes, Langmuir, 1999, v. 15, pp.4022-4025.

92. S. Lahiri, J. L. Thompson, J.S. Moore, Solvophobically Driven я-Stacking of Phenylene Ethynylene Macrocycles and Oligomers, J. Am. Chem. Soc., 2000, v. 122, pp.l 1315-11319.

93. J.G. Nelson, J.G. Saven, J.S. Moore, P.G., Wolynes, Solvophobically Driven Folding of Nonbiological Oligomers, Science, 1997, v.277, pp.1793-1796.

94. A.S. Ushakova, E.N. Govorun, A.R. Khokhlov, Globules of amphiphilic macromolecules, Journal of Physics: Condensed Matter, 2006, v.l8(3), pp.915-930.

95. G.E. Brown and A.D. Jackson,The Nucleon-Nucleon Interaction, North-Holland Publishing, 1976.

96. L. Wesson, D. Eisenberg, Atomic solvation parameters applied to molecular dynamics of proteins in solution, Protein Sci., 1992, v.l, p.227.

97. P.G. Khalatur, V.V. Novikov, A.R. Khokhlov, Conformation-dependent evolution of copolymer sequences, Phys. Rev. E, 2003, v.61, p.051901.

98. P.G. Khalatur, A.R. Khokhlov, D.A. Mologin, P.J. Reineker, Aggregation and counterion'condensation in solution of charged proteinlike copolymers: A molecular-dynamics study, Chem. Phys., 2003, v.l 19, p. 1232.

99. D:A. Mologin, P.G. Khalatur, A.R. Khokhlov, P. Reineker, Charged Designed Copolymers in the Presence of Multivalent Counterions: a Molecular Dynamics iStudy^ New J. Phys., 2004, vol.6, p. 133.

100. E. Sullivan; R.D. Mountain, Ji O'ConnellJ Molecular dynamics on vector computers ,J. Comput; Phys,, 1985-v.61, p:138; ,

101. H. Yamakawa, Modern Theory of Polymer Solutions; Harper & Row: New York,1971.- ' ■ "

102. M; Stevens, Simple Simulations of DNA Condensation, Biophysical Journal, 2001. v. 80. pp. 130-139.

103. MM. I-Iingorani, Mf O'Donnell, A tale of toroids in DNA metabolism, Ata Rev Mol Cell Biol; 2000',v.l(l),pp;;22-30; / , !

104. O.E. Philippova, R. Rulkens, B.I. Kovtunenko, S.S. Abramchuk, A.R. Khokhlov, G. Wegner, Polyacrylamide hydrogels with trapped polyelectrolyte rods, Macromolecules, 1998, vol.31(4),p.l 168.

105. A. Kroeger, J. Belack, A. Larsen, G. Fytas, G. Wegner, Supramolecular Structures in Aqueous Solutions of Rigid Polyelectrolytes with Monovalent and Divalent Counterions, Macromolecules, 2006, v.39, p.7098.

106. A. Kroeger, V. Deimedo, J. Belack, I. Liberwirth, G. Fytas, G. Wegner, Equilibrium Length and Shape of Rodlike Polyelectrolyte Micelles in Dilute Aqueous Solutions, Macromolecules, 2007, v.40, p. 105.

107. A.F. Thunemann, D. Ruppelt, H. Schnablegger, J. Blaul, Rigid-Rod Complex of a Cationic Poly(p-phenylene) and a Fluorinated Amphiphile, Macromolecules, 2000, v.33, p.2124.

108. L. Arnt, G.N. Tew, Conformational Changes of Facially Amphiphilic meta-Poly(phenylene ethynylene)s in Aqueous Solution, Macromolecules, 2004, v.37, p.1283.

109. H.J. Limbach, C. Holm, K. Kremer, Synthesis and Copolymerization of Unsaturated Glucono-d-lactone Derivatives, Macromol. Chem. Phys. 2005,206, 77.