مقایسه رفتار خمش نانو تیر dna اریگامی با استفاده از روش تئوری غیرخطی و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی هدایت‌شده

در دوران اخیر، به دلیل توسعه سریع سیستم‌های بیولوژیکی، تحلیل و مطالعه‌ی سیستم‌های بیولوژیکی به یک موضوع پررنگ تبدیل شده است. یکی از اصولی‌ترین جنبه‌ها در مطالعه این سیستم‌ها، تحلیل خواص مکانیکی است. در این مقاله، تحلیل رفتار خمشی تیر یک‌سرگیردار dna اریگامی مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل این رفتار با استفاده از دو روش مهم، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی هدایت شده و تئوری غیرخطی، انجام شده است. ابتدا، مدل تیری از dna اریگامی طراحی و ایجاد شده است. سپس، دو روش مختلف برای بررسی تغییرات خیز در این تیر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در روش اول، از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی هدایت شده بهره‌گرفته شده و تغییرات خیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش دوم، با تحلیل تئوری غیرخطی، روابط مربوط به تغییر شکل‌های بزرگ در تیر dna اریگامی به دست آمده است. در نهایت، تغییرات خیز برای این حالت نیز با استفاده از روابط تئوری غیرخطی مشخص شده است. این مقاله نشان می‌دهد که نتایج دو روش از تناسب بسیار خوبی برخوردار هستند در نتیجه استفاده از روش تئوری غیرخطی می‌تواند در مطالعه‌ی دینامیک مولکولی به منظور کاهش هزینه‌های محاسباتی و آزمایشگاهی در تحلیل مکانیکی مواد بیولوژیکی موثر باشد. همچنین، روش تئوری غیرخطی می‌تواند برای بررسی خواص مکانیکی سیستم‌های بیولوژیکی به منظور نوآوری در پژوهش‌های مرتبط با طراحی و ساخت این نوع سیستم‌ها، از اهمیت بالایی برخوردار باشد.

comparison of the bending behavior of dna origami nano beam using the nonlinear theory method and steered molecular dynamics simulation

in recent times, due to the rapid development of biological systems, the analysis and study of biological systems has become a hot topic. one of the most fundamental aspects of the study of these systems is the analysis of mechanical properties. in this article, the analysis of the bending behavior of the dna origami cantilever beam has been investigated. the analysis of this behavior has been done using two important methods, steered molecular dynamics simulation and nonlinear theory. first, a model of a dna origami beam is designed and modeled. then, two different methods have been used to check the changes in the deflection in this beam. in the first method, the steered molecular dynamics simulation is used and the changes in deflection are evaluated. in the second method, by analyzing the nonlinear theory, the relationships related to large deformations in the dna origami beam have been obtained. finally, the variation of the deflection for this mode has also been specified using nonlinear theoretical relations. this article shows that the results of the two methods have a very good validation, as a result, the use of the nonlinear theory method can be effective in the study of molecular dynamics in order to reduce computational and laboratory costs in the mechanical analysis of biological materials. also, the nonlinear theory method can be of great importance for investigating the mechanical properties of biological systems for innovation in research related to the design and construction of these types of systems.