Kursets formål er at give indsigt i termodynamik og transportprocesser på længdeskalaer af individuelle biomolekyler og andre makromolekyler. Målet er at give dig en forståelse af de kræfter og fænomener som driver molekylære vekselvirkninger i biologiske og biokemiske systemer og enheder på nano- til mikroskala. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Udføre beregninger af Gibbs fri energi til at forudse reaktioners ligevægtskonstanter
• Forklare fænomenet solvatisering og dens betydning for reaktioners ligevægt og kinetik
• Analysere bindingsstyrke- og kinetik-parametre i et defineret system
• Forklare makroskopisk diffusion og forskellige typer af randbetingelser
• Anvende Ficks ligninger til diffusionsproblemer og løse simple diffusionsproblemer
• Forklare diffusionsfænomener på mikroskopisk længdeskala og beregne diffusionskoefficienten fra en bevægelsesbane
• Beregne løsninger til simple strømningsproblemer og fortolke resultaterne
• Anvende en COMSOL app for en biosensor til at kvantificere biosensorens respons
• Analysere et defineret system med hensyn til molekylær transport
• Forklare variation i biologiske populationer og anvende de korrekte statistiske værktøjer til at måle variationen
• Beskrive biologiske barrierer og forklare transportmekanismer der tillader nanomaterialer at passere
• Vælge de bedste eksperimentelle værktøjer til at vurdere om et givet materiale opfylder de opstillede krav (f.eks. kvalitet, bindingseffektivitet, transport)

Kurset introducerer molekylær termodynamik fra et kemisk, fysisk, og biologisk perspektiv.

I første del af kurset belyser vi kræfterne der virker mellem makromolekyler eller mellem disse molekyler og faste overflader, og endvidere den store betydning af entropi for at forstå og forudsige molekylære vekselvirkninger, inklusive bindingsaffinitet og bindingskinetik mellem en analyt og det molekyle som analytten skal binde sig til.

I anden del vil vi undersøge både passive og aktive transportmekanismer og forbinde disse egenskaber med biologiske og bioanalytiske processer. Du vil også blive introduceret til numeriske simuleringsredskaber til at analysere egenskaber af simple biosensor udformninger.

I den tredje og sidste kursusdel vil vi give et overblik over vigtige analysemetoder til at beskrive molekulære vekselvirkninger og transportegenskaber med et udgangspunkt i konkrete anvendelser i forskning og industri. Molecular Driving Forces (Statistical Thermodynamics in Biology, Chemistry, Physics and Nanoscience), Second Edition, Ken. A. Dill and Sarina Bromberg, Garland Science. ISBN 978-0-8153- 4430-8.

Howard Berg: Random Walks in Biology, 1993, 152 p., Princeton University Press, ISBN 0691000646

Kursusnoter vil blive gjort tilgængelige i løbet af kurset og vil udgøre en del af curriculum. 09. juli, 2019