Η κατανόηση της κυτταρικής και μοριακής βιολογίας έχει πρόσφατα αυξηθεί δραματικά. Με αυτές τις σημαντικές ανακαλύψεις, η επιστήμη αρχίζει να προοδεύει επινοώντας νέες απαντήσεις σε παλιά προβλήματα.

Μία από αυτές τις συνεχείς επιστημονικές εξελίξεις είναι ο σχεδιασμός μορίων. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε περισσότερα για το σχεδιασμό μορίων και τους κύριους σκοπούς του με απλό και δυναμικό τρόπο.

Τι είναι ένα μόριο;

Το μόριο είναι μια ομάδα δύο ή περισσότερων ατόμων που μαζί δημιουργούν τη μικρότερη αναγνωρίσιμη μονάδα στην οποία μπορεί να διασπαστεί ένα καθαρό υλικό διατηρώντας το περιεχόμενο και τα χημικά χαρακτηριστικά του. Τα μόρια προσδιορίζονται από το σύμβολο του στοιχείου και έναν δείκτη που υποδηλώνει τον αριθμό των ατόμων.

Τα διατομικά μόρια σχηματίζονται όταν ενώνονται μόνο δύο άτομα. Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) είναι ένα διατομικό μόριο που αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα και ένα άτομο οξυγόνου. Ένα ομοπυρηνικό διατομικό μόριο σχηματίζεται όταν δύο άτομα του ίδιου ακριβώς στοιχείου, όπως το οξυγόνο (Ο2) και το άζωτο (Ν) (Ν2). Τα πολυατομικά μόρια, όπως το νερό (H2O) και το διοξείδιο του άνθρακα, περιλαμβάνουν περισσότερα από δύο άτομα (CO2). Τα πολυμερή είναι μεγαλύτερα μόρια που μπορεί να περιλαμβάνουν χιλιάδες άτομα.

Ως μόρια, τα άτομα μπορούν να συναρμολογηθούν με διάφορους τρόπους. Πολλά μόρια μπορούν να σχηματιστούν συνδυάζοντας τα ίδια άτομα σε διαφορετικές ποσότητες. Το νερό (H2O) σχηματίζεται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου, ενώ το υπεροξείδιο του υδρογόνου σχηματίζεται από δύο άτομα υδρογόνου και δύο άτομα οξυγόνου (H2O2). Και, τα ίδια άτομα μπορεί να συνδυάζονται στις ίδιες αναλογίες αλλά με διαφορετική φυσική δομή. Η φυσική δομή ενός μορίου καθορίζει τις ιδιότητές του. 

Σχεδιασμός μορίων

Ο σχεδιασμός μορίων είναι μια μηχανική/επιστημονική κατασκευή που συνδυάζει δύο ή περισσότερα συστατικά για τη δημιουργία ενός νέου βιολογικού παράγοντα.

Οι χημικοί χρησιμοποιούν τεχνική εμπειρογνωμοσύνη και πειραματίζονται χειρωνακτικά με το σχεδιασμό του μορίου, εισάγοντας και αφαιρώντας λειτουργικές ομάδες - ομάδες ατόμων και δεσμών με συγκεκριμένες ιδιότητες. Ακόμη και όταν χρησιμοποιούνται μέθοδοι που προβλέπουν τις ιδανικές επιθυμητές ιδιότητες, οι χημικοί πρέπει να εκτελούν κάθε βήμα τροποποίησης χειροκίνητα. Αυτό μπορεί να διαρκέσει πολύ χρόνο σε κάθε στάδιο και παρόλα αυτά να μην αποδώσει μόρια με τα κατάλληλα χαρακτηριστικά.

Ο σκοπός πίσω από το σχεδιασμό μορίων

Όταν πρόκειται για τη φαρμακευτική βιομηχανία, ο σχεδιασμός μορίων αποτελεί πολύτιμο πλεονέκτημα. Κάθε φορά που εισάγεται ένα νέο φάρμακο για τον καρκίνο, σηματοδοτεί τις προσπάθειες των επιστημόνων που έχουν περάσει χρόνια εργασίας στο παρασκήνιο για τη δημιουργία και τη δοκιμή ενός νέου σχεδιασμού μορίου.

Ο σκοπός της τροποποίησης του σχεδιασμού ενός μορίου είναι να καταστεί το φάρμακο όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικό και ταυτόχρονα ασφαλές και απλό στην παρασκευή του. Αυτό το είδος εργασίας περιλαμβάνει την κατασκευή κάθε εναλλακτικής μοριακής δομής προς δοκιμή, η οποία είναι μια χρονοβόρα διαδικασία, ακόμη και αν οι ερευνητές σκοπεύουν να τροποποιήσουν μόνο ένα άτομο άνθρακα, οι ερευνητές πρέπει να επιλέξουν μεταξύ χιλιάδων διαφορετικών δυνατοτήτων για την κατασκευή αυτής της δομής.

Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι η χρήση μοριακού σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή (CAMD). Η ανάπτυξη φαρμάκων είναι μια διαδικασία επίλυσης προβλημάτων που ξεκινά με στόχο τον εντοπισμό του σωστού μορίου και της σωστής φυσικοχημικής ιδιότητας σε έναν συγκεκριμένο μοριακό χώρο. Ο αλγόριθμος CAMD αρχίζει να λειτουργεί εδώ, σχεδιάζοντας και αναπτύσσοντας ενεργά φαρμακευτικά συστατικά καθώς και το σχεδιασμό του μορίου, όπου επιλέγονται τα μόρια των εκδόχων και των φορέων. 

Η CAMD ήρθε για να δείξει πώς μπορεί να χειριστεί τις φαρμακευτικές δυσκολίες και πώς οι χρονοβόρες τεχνικές δοκιμής και λάθους μπορούν να αντικατασταθούν σημαντικά από προσεγγίσεις μέσω υπολογιστή. 

Αναπτύσσονται διάφορες νέες τεχνικές, συμπεριλαμβανομένης μιας μοντέλο μηχανικής μάθησης που δημιουργήθηκε από ερευνητές του MIT που θα μπορούσε να βοηθήσει τους χημικούς να παράγουν μόρια με υψηλότερες δραστικότητες πολύ ταχύτερα, αυτοματοποιώντας τον σχεδιασμό μορίων για την επιτάχυνση της ανάπτυξης φαρμάκων. 

Εργαστείτε δίπλα-δίπλα με ικανούς γραφίστες για να δημιουργήσετε τη σωστή εικονογράφηση για την έρευνά σας.

Οι οπτικοί μαθητές αποτελούν το 65% του πληθυσμού, σύμφωνα με μια μελέτη, η ενσωμάτωση οπτικών στοιχείων στα άρθρα για την επικοινωνία της ιστορίας μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική. Τα infographics χρησιμοποιούν οπτικά βοηθήματα όπως διαγράμματα, γραφήματα και διαγράμματα για να βοηθήσουν τους ανθρώπους να κατανοήσουν περίπλοκα θέματα. Συνεργαστείτε με Mind The Graphτους ειδικούς γραφίστες για να δημιουργήσουν τη σωστή εικονογράφηση για την έρευνά σας και να αυξήσουν την προβολή της δουλειάς σας!

Αύξηση της έρευνάς μου με εικονογραφήσεις

Σχετικά άρθρα
logo-subscribe

Εγγραφείτε στο ενημερωτικό μας δελτίο

Αποκλειστικό περιεχόμενο υψηλής ποιότητας σχετικά με την αποτελεσματική οπτική
επικοινωνία στην επιστήμη.

- Αποκλειστικός οδηγός
- Συμβουλές σχεδιασμού
- Επιστημονικά νέα και τάσεις
- Σεμινάρια και πρότυπα