1.2尿酸特性介绍

1.2.1尿酸的特点

尿酸（C5H4N4O3）是一种生物内源性小分子，正常情况下，人体尿液中除了含有大部分尿素，还包含少部分尿酸。人体嘌呤代谢产生的尿酸，通过血液-肾脏-尿液排出，如果这个环节出现故障，最终会血尿升高。因此，尿酸水平直接关系到和生物体代谢水平和健康状态。正常情况下，人体内的尿酸每天新生成和排泄处于平衡状态。长期处于高尿酸水平极易引发痛风。尽管仅有尿酸的水平增高并不能确诊为痛风，但是尿酸水平越高，对应患痛风的概率越大。检测尿酸水平对于痛风病患非常必要，因此其已成为临床常用的检测指标。

1.2.2尿酸的检测方法

通常使用伏安法、酶分析法、高效液相色谱法等来检测尿酸水平。然而由于酶分析法、高效液相色谱法所需仪器和试剂昂贵，尽管灵敏度较高，却难以普及。上文所述的ZnO纳米结构组装尿酸酶是一种较为创新的方法，但是仍然存在工艺复杂、成本较高的问题。

第二章DFTB软件计算原理

本文采用德国的MarcusElstner课题组的领导开发的基于电荷自洽的密度泛函-紧束缚（SCC-DFTB）方法[15]的DFTB+软件[16]，该软件对于材料和生物领域大规模分子动力学反应，固体电子结构及对外界扰动的响应和输运性质的计算模拟卓有成效。DFTB+兼具密度泛函方法(DFT)准确性和紧束缚方法(TB)高效性，是一种半经验量子力学计算软件。DFTB+能够模拟研究数千个原子体系，可以解决电子、化工、催化等领域中各种复杂体系及复杂过程的相关问题。DFTB+还有其独有的优势，不像传统量化模块，如反应动力学过程等，DFTB+需要花费研究者较少计算资源。DFTB+可以用来研究绝缘体、有机分子、团簇、金属、半导体，甚至是生物大分子等各类周期性和非周期性结构。

2.1紧束缚-密度泛函理论

DFTB软件包很好的实现了薛定谔方程的密度泛函微扰理论。密度泛函理论是凝聚态物理和计算化学领域最常用的一种量子力学方法，多用于研究分子、凝聚态等多电子结构的性质。量子化学从头计算方法（abinitio）顾名思义是从头开始计算，采用了三个近似,即非相对论近似（即从Schrdinger方程出发）、Born-Oppenheimer近似(又称固定核近似或者是绝热近似)、单电子近似(或称轨道近似)。

2.1.1密度泛函理论

使用量子力学研究物质的微观结构，相互作用等等，在求解薛定谔方程时存在两个主要问题：1，原子数量太多（计算对象包含几百甚至几千个原子）；2，非线性求解。从头计算基础是分子轨道,结合三个近似导出方程,适当地将原子轨道线性组合去模拟计算分子轨道。计算变量还是电子的波函数，只是通过近似的优化减少运算难度和计算量。密度泛函完全基于从头计算，继承三个近似并有所拓展。密度泛函理论就是用电子密度取代波函数做为研究的基本量，极大地降低了自由度和计算量。

多粒子体系含时间的Schrodinger方程为：式中：为体系的波函数；mi为第i种粒子的质量；U为体系的势能；rj

为第j个粒子的位矢；t为时间；为约化的普朗克常数。当体系的势场不显含时间时，Schrodinger方程可以进行简化，从的得到定

态的Schrodinger方程。

定态的系统薛定谔方程为：

H(r,R)EH(r,R)（2-2）式中：(r,R)为体系的定态波函数；Hˆ为哈密顿算符；EH为Hˆ的本征

值；r为所有电子坐标位矢{ri}的集合；R为所有原子核位矢{Ri}的集合。

2.1.2 BornOppenheimer近似(绝热近似) ZnO与尿酸分子界面特性理论研究(2):http://www.chuibin.com/wuli/lunwen_205290.html