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Molekulardynamische Simulation in Life Science Engineering

VorlesungMolekulardynamische Simulation in Life Science Engineering
DozentDr. rer. nat. Ekaterina Elts
Beschreibung
Wahlpflichtfach für Masterstudenten der Studiengänge Technologie und Biotechnologie der Lebensmittel, Brauwesen und Getränketechnologie sowie Pharmazeutische Bioprozesstechnik

Molekulardynamik wird mittlerweile in den wichtigsten Life Science Engineering Gebieten wie Food, Pharma und Kosmetik eingesetzt. Mithilfe von MD ist es z.B. möglich zu vorhersagen, wie sich ein Lebensmittelprodukt während der Hochdruckbehandlung verhalten wird oder welchen Einfluss ein bestimmter Zusatzstoff auf die Qualität des Produktes haben könnte. Medikamenten-Moleküle können mit MD untersucht werden, um die erwünschten Schlüsselqualitäten für neue medizinische Anwendungen zu finden. So kann z.B. das Auflösungsverhalten von pharmazeutischen Substanzen vorhergesagt werden, das die Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen beeinflusst. In der Industrie werden die Experimente nach und nach durch Computersimulation ergänzt und auch ersetzt, was vor allem durch die steigende Rechnerleistung und methodische Entwicklungen ermöglicht wird.

Ziel der Vorlesung ist es, eine Einführung in das Feld der Computersimulation von molekularen Systemen zu geben und die Studenten mit gängigen Methoden der Molekulardynamik vertraut zu machen. Aktuelle Anwendungen molekularer Simulationen werden vorgestellt, die detaillierte Einblicke in die Dynamik chemischer Prozesse liefern.
Grundbegriffe der statistischen Mechanik und Thermodynamik, sowie Grundlagen der Molekulardynamik werden erklärt. Molekulare Modelle und Kraftfelder werden vorgestellt. Es werden die Einblicke in die Durchführung von MD-Simulationen, Analyse und Interpretation der Simulationsergebnisse geliefert.

Nach Abschluss der Vorlesung besitzen die Studierenden grundlegende Kenntnisse über die physikalischen Konzepte der molekularen Simulation und der daraus entwickelten Simulationstechniken. Die Teilnehmer sind in der Lage, die MD-Simulationen durchzuführen und die Simulationsergebnisse zu analysieren und zu interpretieren. Sie besitzen eine Übersicht der einsetzbaren Simulationsmethoden, um wissenschaftliche Veröffentlichungen über die MD-Simulationen zu verstehen und darüber zu diskutieren.
Literaturhinweis

Atkins, P.W. and Paula, J. Physikalische Chemie. Willey-VCH, 2013.
Allen, M. P. and Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids. Oxford University Press Inc.: New York, 1989.
Frenkel, D. and Smit, B. Understanding Molecular Simulation. Academic Press: San Diego, CA, 2002. 

Aktuelle Informationen zur Veranstaltung (Ort, Zeit, Prüfungstermine, etc.) finden Sie in Moodle.