Nanoplastics and Biostructures: Exploring the Capabilities of MD Computer Simulations

Avtorji

Jakub Kraus
University of Silesia, Faculty of Science and Technology
Piotr Mika
University of Silesia, Faculty of Science and Technology
Mateusz Wiśniewski
University of Silesia, Institute of Physics
Zbigniew Dendzik
University of Silesia, Institute of Physics
DOI: https://doi.org/10.18690/um.fov.5.2026.7

Kratka vsebina

Nanoplastika in biostrukture: Raziskovanje zmogljivosti računalniških simulacij MD. Mikro- in nanoplastika (MNP) predstavljata razred novih onesnaževalcev, katerih majhne dimenzije, obsežna površina in kemična odpornost omogočajo tesne interakcije z biomakromolekulami. Zaradi svoje sposobnosti prehajanja bioloških ovir se MNP kopičijo v tkivih in neposredno vežejo na beljakovine, nukleinske kisline in lipidne sklope, s čimer motijo ​​strukturo in delovanje. Nanoplastika se zlasti adsorbira na površine beljakovin, moti sekundarne in terciarne konformacije ter se porazdeli znotraj lipidnih dvoslojev. Simulacije molekularne dinamike (MD) zagotavljajo atomistični vpogled v te procese – adsorpcijo, nastanek korone, vstavljanje v membrano in konformacijsko modulacijo –, ki dopolnjujejo raziskave in vitro, in vivo in epidemiološke raziskave. Sintetizirano je trenutno znanje o spremembah arhitekture beljakovin in integritete membrane, ki jih povzročajo MNP, z integracijo toksikoloških podatkov, biofizikalnih meritev in rezultatov MD. Predstavljen je poenostavljen potek dela MD za sisteme nanoplastika-protein in nanoplastika-membrana, pri čemer so opisane ključne strukturne, termodinamične in dinamične opazovane veličine (npr. RMSD proteina, parametri urejenosti membrane, površinska pokritost, energije interakcij), ki so povezane z eksperimentalnimi končnimi točkami, kot so encimska inhibicija, puščanje membrane, oksidativni stres in vnetje. Nazadnje so obravnavani konceptualni in metodološki izzivi pri povezovanju atomističnih mehanizmov z neželenimi izidnimi potmi in oceno tveganja.

Biografije avtorja

Jakub Kraus, University of Silesia, Faculty of Science and Technology

Jakub Kraus je magistrski študent mikro- in nanotehnologije z bogatim inženirskim znanjem na področju uporabnega računalništva. Njegove glavne raziskave so osredotočene na računalniško biofiziko, zlasti na modeliranje dinamike odpiranja ionskih kanalov. Z izkoriščanjem svojega strokovnega znanja na področju programskega inženirstva in sistemskega programiranja razvija in implementira algoritme strojnega učenja za analizo kompleksnih nanometrskih transportnih pojavov.

Katovice, Poljska. E-pošta: jakub.kraus@us.edu.pl

Piotr Mika, University of Silesia, Faculty of Science and Technology

Piotr Mika je magistrski študent mikro- in nanotehnologije, ki gradi na inženirski izobrazbi s področja uporabnega računalništva. Njegova raziskovalna področja so računalniško modeliranje in simulacija kompleksnih fizikalnih pojavov na nanoskali. Z izkušnjami na področju visokozmogljivega računalništva in sodobnih metod strojnega učenja uporablja napredne numerične in podatkovno vodene pristope k problemom v biofiziki.

Katovice, Poljska. E-pošta: piotr.mika@us.edu.pl

Mateusz Wiśniewski, University of Silesia, Institute of Physics

Mateusz Wiśniewski je doktorski študent na Univerzi v Šleziji v Katovicah, povezan z Inštitutom za fiziko Fakultete za naravoslovje in tehnologijo. Njegova raziskovalna področja vključujejo stohastične procese in Brownovo gibanje. Še posebej se osredotoča na teoretično modeliranje nemarkovske dinamike mikroskopskih sistemov.

Katovice, Poljska. E-pošta: mateusz.wisniewski@us.edu.pl

Zbigniew Dendzik, University of Silesia, Institute of Physics

Zbigniew Dendzik je izredni profesor na Univerzi v Šleziji v Katovicah, povezan z Inštitutom za fiziko. Njegova raziskovalna področja vključujejo lastnosti dvodimenzionalnih faz mezogenov, prenematične fluktuacije v tekočih kristalih, dopiranih z nanodelci, in mehanske lastnosti biomembran, preučene z metodami računalniške simulacije molekularne dinamike.

Katovice, Poljska. E-pošta: zbigniew.dendzik@us.edu.pl

Prenosi

PDF

Izdaja

Artificial Intelligence and Environmental Challenges: Research Insights and Emerging Solutions

Strani

131-150

Izdano

18 junij 2026

Kategorije

Avtorske pravice (c) 2026 Univerza v Mariboru, Univerzitetna založba

Licenca

Creative Commons licenca

To delo je licencirano pod Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 mednarodno licenco.

Kako citirati

Kraus, J., Mika, P., Wiśniewski, M., & Dendzik, Z. (2026). Nanoplastics and Biostructures: Exploring the Capabilities of MD Computer Simulations. V R. Leskovar (Ur.), Artificial Intelligence and Environmental Challenges: Research Insights and Emerging Solutions (str. 131-150). Univerzitetna založba Univerze v Mariboru. https://doi.org/10.18690/um.fov.5.2026.7