Molecular dynamics simulation of hyaluronic acid hydrogels: Effect of water content on mechanical and tribological properties

摩擦学 材料科学 含水量 自愈水凝胶 分子动力学 复合材料 透明质酸 分子间力 热扩散率 化学工程 化学 分子 高分子化学 热力学 岩土工程 有机化学 计算化学 遗传学 物理 生物 工程类
作者
Yuyao Wu,Fei Wang,Yanbin Shi,Guimei Lin,Jinwei Qiao,Li Wang
出处
期刊:Computer Methods and Programs in Biomedicine [Elsevier BV]
卷期号:226: 107169-107169 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.cmpb.2022.107169
摘要

Recently conducted biomedical studies have shown that the drug diffusivity of hyaluronic acid hydrogel plays an important role in the treatment of joint diseases. The drug diffusivity is closely related to the water content of hydrogel. In addition, different water content will not only affect its mechanical and tribological properties, but also change the effect of drug release.In this work, a Molecular dynamics simulation was used to investigate the effect of water content on spatial distribution, tribological and mechanical properties of a hyaluronic acid hydrogel network. This paper focuses on the analysis and calculation of the radial distribution function of 20, 40, 60, and 80% water content model and the friction force and mechanical parameters under the influence of different load and friction speed.The results show that at 20 and 40% water content, the spatial distribution is loose and the intermolecular force is not strong, resulting in a major lack in tribological and mechanical properties; whereas at 60 and 80% water content, the spatial distribution becomes gradually compact and the intermolecular force is gradually increased. The tribological and mechanical properties manifest a marked improvement.The calculations reveal that the hydrogel model has the best wear resistance, pressure resistance, and plastic deformation resistance at 80% water content. In the range of 20-80% water content, the mechanical properties and friction properties of hydrogels become better and better with the increase of water content.
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