半稀释溶液中平面拉伸流下 DNA 动力学的无参数预测

采用多粒子布朗动力学算法模拟了半稀释溶液中经历平面拉伸流的单条 DNA 分子的动力学，该算法在 DNA 的粗粒化珠-簧链模型中纳入了流体力学和排除体积相互作用。采用连续细粒化方案 [1, 2]，将在珠-簧链 beads 数 $N_b$ 递增下获得的模拟数据外推至 DNA 中 Kuhn 步数 $N_\text{K}$（同时保持关键物理参数不变），从而对一系列 Weissenberg 数和 Hencky 应变单位给出无参数预测。将模拟预测与文献 [3] 的实验观测进行了系统比较，后者最近使用单分子技术研究了 $\lambda$-phage DNA 的稀溶液和半稀释溶液在平面拉伸流中的动力学。特别地，他们考察了单条链对阶跃应变变形及随后流动停止的响应，从而在一次实验中同时捕获了链的拉伸与弛豫。结果表明，连续细粒化技术能对实验观测在拉伸和弛豫阶段给出定量准确的预测。此外，阶跃应变变形后的瞬态链拉伸在半稀释溶液中比在稀溶液中小得多，与实验观测一致。