Topološki defekti so singularnosti v materialnih poljih, ki igrajo pomembno vlogo v raznolikih sistemih: od polarizacije kozmičnega mikrovalovnega ozadja do superprevodnih in bioloških materialov. Čeprav so topološki defekti in njihove medsebojne interakcije obsežno raziskani, je še vedno malo znanega o prepletanju defektov v različnih poljih - še posebej ko se sočasno razvijajo - znotraj istega fizičnega sistema. Tu z uporabo nematske mikrofluidike preučujemo presluh topoloških defektov v dveh različnih materialnih poljih - v hitrostnem polju ter v molekularnem orientacijskem polju. Podrobneje, na sredini mikrofluidičnih stičišč zvezdastih oblik ustvarimo hidrodinamske stagnacijske točke z različnimi topološkimi naboji, ki nato interagirajo z nastajajočimi topološkimi defekti v orientacijskem polju nematskega direktorja. Delo združuje eksperimente ter analitične in numerične izračune, ki pokažejo da hidrodinamska singularnost z danim topološkim nabojem lahko spodbudi nastanek nematskega defekta z enakim topološkim nabojem, kar podpremo z ustvarjanjem različnih topoloških defektov v stičiščih s 4, 6 in 8 kraki. Naše delo je prispevek k razumevanju materialov, ki jih uravnava izrazito večpoljna topologija, kje so neujemajoča se topološka polja medsebojno sklopljena in skupaj določajo lastnosti in odzivnost materiala.
COBISS.SI-ID: 3104100
V tem delu raziskujemo ravnovesne strukture ter deformacije nematskih tekočih kristalov, ki so gnane s tokovnimi polji v 3-dimenzionalnih stikih cilindričnih mikropor s homeotropnim sidranjem na mejah. Topološko stanje nematske ureditve v taki osnovni celici porozne mreže je pogojeno z nematsko ureditvijo v posamezni pori, frustriranim sidranjem na robovih dveh sosednih por in s sklopitvijo z materialnim tokom. Numerično tudi preučujemo formacijo tokovno urejene konfiguracije v posamezni cilindrični pori in stikih por. Glede na razporeditev tokov ven iz stika in proti stiku pokažemo obstoj raznovrstnih stacionarnih konfiguracij, za katere so značilni specifični defekti v notranjosti stikov ter površinski defekti na robovih sosednjih stikov. Opaženi defekti so lahko nesingularne pobegle strukture, disklinacije v obliki zaključenih zank ali pa disklinacijske linije, ki so pripete na robove sosednjih por. Pokažemo pa tudi primere dinamike defektov med topološkimi transformacijami, induciranimi s tokom skozi stik mikropor.
COBISS.SI-ID: 3113060
Agregacija proteinov je pomemben problem farmacevtske industrije. Agregirani delci zmanjšujejo efektivnost bioloških zdravil in lahko povzročijo nezaželen imunski odziv v pacientu. V tem članku smo raziskovali uporabo modelov, sorodnim koagulacijski enačbi Smoluchowskega, za napoved nastanka agregiranih delcev. S koagulacijskim modelom smo izračunali agregacijsko dinamiko za sisteme delcev, ki vsebujejo do več sto tisoč osnovnih enot. Računanje smo poenostavili z združevanjem delcev podobnih velikosti v velikostne predale. Osnovni enačbi Smoluchowskega smo dodali še računske člene, ki opisujejo procese, značilne za realne proteinske sisteme. Taki procesi so recimo reverzibilnost začetnih oligomerov in konformacijska sprememba nativnega monomera kot začetni korak agregacije. Pokazali smo vpliv takih procesov na agregacijsko dinamiko ter predlagali različne metode za njihovo karakterizacijo v vzorcih. Pri opisu večjih delcev smo raziskovali vpliv parametrov agregacijskega jedra, še posebej fraktalne dimenzije delcev, na končno velikostno porazdelitev. Širši cilj dela je bil razvoj fenomenološkega pristopa h karakterizaciji agregacije proteinov v bioloških zdravilih za opis nastanka delcev s širokim velikostnim razponom od nanometrov do mikrometrov, ter časovnim razponom več let, pomembnega za razvoj bioloških zdravil.
Agregacija proteinov je pomemben problem farmacevtske industrije. Agregirani delci zmanjšujejo efektivnost bioloških zdravil in lahko povzročijo nezaželen imunski odziv v pacientu. V tem članku smo raziskovali uporabo modelov, sorodnim koagulacijski enačbi Smoluchowskega, za napoved nastanka agregiranih delcev. S koagulacijskim modelom smo izračunali agregacijsko dinamiko za sisteme delcev, ki vsebujejo do več sto tisoč osnovnih enot. Računanje smo poenostavili z združevanjem delcev podobnih velikosti v velikostne predale. Osnovni enačbi Smoluchowskega smo dodali še računske člene, ki opisujejo procese, značilne za realne proteinske sisteme. Taki procesi so recimo reverzibilnost začetnih oligomerov in konformacijska sprememba nativnega monomera kot začetni korak agregacije. Pokazali smo vpliv takih procesov na agregacijsko dinamiko ter predlagali različne metode za njihovo karakterizacijo v vzorcih. Pri opisu večjih delcev smo raziskovali vpliv parametrov agregacijskega jedra, še posebej fraktalne dimenzije delcev, na končno velikostno porazdelitev. Širši cilj dela je bil razvoj fenomenološkega pristopa h karakterizaciji agregacije proteinov v bioloških zdravilih za opis nastanka delcev s širokim velikostnim razponom od nanometrov do mikrometrov, ter časovnim razponom več let, pomembnega za razvoj bioloških zdravil.
COBISS.SI-ID: 0000000