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生体内は、脂質やたんぱく質からなる分子集合体が多数共存する複合コロイド分散系である。このような系において小さな溶質分子は、脂質膜やミセルと結合解離する過程を含みつつバルク中を拡散する。本課題では、脂質膜とミセルからなる複合構造における溶質分子の大域輸送のメカニズムを明らかにすることを目指し、その素過程である膜やミセル単体への溶質の結合解離現象を明らかにしてきた。最終年度は、それらが多数共存する系において、膜-ミセル間、およびミセル-ミセル間での溶質分子の交換過程を取り扱った。溶質分子を質点、ミセルや脂質ベシクルを球とみなした大胆なモデル化によるモンテカルロシミュレーションを構築し、溶質分子の複合コロイド分散系における大域物質輸送現象を明らかにした。
これまで、溶質分子が膜やミセルに結合することに伴う反応座標Xrに沿った結合自由エネルギーΔG(Xr)や拡散係数D(Xr)をMD計算を用いて明らかにしてきた。これらを用いて複合コロイド分散系をモデル化した。本シミュレーションでは、溶質分子は、本計算で得られたΔG(Xr)に従う質点として運動させた。脂質膜については、単純な平面膜ではなくベシクルとして共存させた。ベシクルや多数のミセルは系中で分散しつつ、溶質とともにランジュバン動力学に従って運動するようにモデル化した。これにより、複雑な流体中における溶質やミセル、ベシクルの拡散挙動を可視化するとともに、通常のMD計算では困難な大域的な物質輸送について解析を進めた。
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