Исследование структуры однослойных везикул DMPC с использованием параллельного алгоритма асинхронной дифференциальной эволюции

Модель разделённых форм-факторов (Separated Form Factors, SFF), разработанная ранее для обработки спектров малоуглового рассеяния нейтронов, в настоящей работе адаптирована для численного анализа структуры полидисперсной популяции однослойных везикул по данным малоуглового синхротронного рассеяния (Small Angle X-ray Scattering, SAXS). Параметры SFF-модели, определяющие структуру везикулярной системы (средний радиус везикул, полидисперсность, толщина бислоя и др.), вычисляются путём фитирования к экспериментальным данным SAXS. Процедура фитирования основана на использовании алгоритма Асинхронной Дифференциальной Эволюции (АДЭ) - эффективного метода поиска глобального минимума. Разработана параллельная реализация предложенного подхода на базе технологии MPI (Message Passing Interface). Проведено численное исследование структуры полидисперсной везикулярной системы димиристоилфосфатидилхолина (DMPC) в 40% водном растворе сахарозы. Показано, что для согласия правой части спектра рассчитанных SAXS-кривых с имеющимися экспериментальными данными необходим учёт флуктуации толщины бислоя. На основе расчётов с разными моделями внутренней структуры бислоя сделаны заключения о наиболее адекватной форме плотности длины синхротронного рассеяния поперёк мембраны. Представлены результаты расчётов на многопроцессорном кластере ЛИТ ОИЯИ (Дубна), подтверждающие эффективность параллельной реализации метода АДЭ.

везикулярные системы, малоугловое синхротронное рассеяние, Асинхронная Дифференциальная Эволюция, глобальная минимизация, параллельные вычисления