Solu- ja molekyylibiologian ymmärtäminen on viime aikoina lisääntynyt huomattavasti. Näiden tärkeiden löydösten myötä tiede alkaa edetä keksimällä uusia vastauksia vanhoihin ongelmiin.
Yksi näistä jatkuvista tieteellisistä edistysaskelista on molekyylisuunnittelu. Tässä artikkelissa opit lisää molekyylisuunnittelusta ja sen tärkeimmistä tarkoituksista yksinkertaisella ja dynaamisella tavalla.
Mikä on molekyyli?
Molekyyli on kahden tai useamman atomin muodostama ryhmä, joka yhdessä muodostaa pienimmän tunnistettavan yksikön, johon puhdas aine voidaan jakaa säilyttäen sen sisältö ja kemialliset ominaisuudet. Molekyylit yksilöidään alkuaineen tunnuksella ja atomien lukumäärää osoittavalla alaindeksillä.
Kaksiatomiset molekyylit muodostuvat, kun vain kaksi atomia yhdistyy. Hiilimonoksidi (CO) on kaksiatominen molekyyli, joka koostuu yhdestä hiiliatomista ja yhdestä happiatomista. Homoydinatominen kaksiatominen molekyyli muodostuu, kun kaksi täsmälleen saman alkuaineen atomia, kuten happi (O2) ja typpi (N) (N2). Moniatomiset molekyylit, kuten vesi (H2O) ja hiilidioksidi, sisältävät enemmän kuin kaksi atomia (CO2). Polymeerit ovat suurempia molekyylejä, jotka voivat sisältää tuhansia atomeja.
Molekyyleinä atomit voivat yhdistyä monin eri tavoin. Samoja atomeja yhdistämällä voidaan muodostaa useita molekyylejä eri määriä. Vesi (H2O) muodostuu kahdesta vetyatomista ja yhdestä happiatomista, kun taas vetyperoksidi muodostuu kahdesta vetyatomista ja kahdesta happiatomista (H2O2). Samat atomit voivat myös yhdistyä samassa suhteessa, mutta eri fysikaalisessa rakenteessa. Molekyylin fysikaalinen rakenne määrää sen ominaisuudet.
Molekyylin suunnittelu
Molekyylisuunnittelu on insinööritieteellinen rakenne, jossa yhdistetään kaksi tai useampia komponentteja uuden biologisen aineen tuottamiseksi.
Kemistit käyttävät teknistä asiantuntemusta ja tekevät manuaalisia kokeiluja molekyylin suunnittelussa lisäämällä ja poistamalla funktionaalisia ryhmiä - atomien ja sidosten ryhmittymiä, joilla on määriteltyjä ominaisuuksia. Vaikka kemistit käyttäisivätkin menetelmiä, jotka ennakoivat ihanteelliset halutut ominaisuudet, heidän on silti suoritettava jokainen muutosvaihe manuaalisesti. Tämä voi viedä paljon aikaa kussakin vaiheessa, eikä molekyyleillä silti saavuteta sopivia ominaisuuksia.
Molekyylisuunnittelun tarkoitus
Lääketeollisuudessa molekyylisuunnittelu on arvokas voimavara. Aina kun uusi syöpälääke otetaan käyttöön, se on merkki tutkijoiden ponnisteluista, jotka ovat työskennelleet vuosia kulissien takana uuden molekyylin suunnittelun kehittämiseksi ja testaamiseksi.
Molekyylin rakenteen muuttamisen tarkoituksena on tehdä lääkkeestä mahdollisimman tehokas ja samalla turvallinen ja yksinkertainen valmistaa. Tämäntyyppiseen työhön kuuluu jokaisen vaihtoehtoisen molekyylirakenteen rakentaminen testattavaksi, mikä on aikaa vievä toimenpide, vaikka tutkijat aikoisivat muokata vain yhtä hiiliatomia, sillä tutkijoiden on valittava tuhansista eri mahdollisuuksista rakenteen rakentamiseksi.
Yksi tapa tehdä se on käyttää tietokoneavusteista molekyylisuunnittelua (CAMD). Lääkekehitys on ongelmanratkaisuprosessi, joka alkaa tavoitteesta paikallistaa oikea molekyyli ja oikea fysiokemiallinen ominaisuus tiettyyn molekyyliavaruuteen. CAMD-algoritmi alkaa toimia tässä vaiheessa suunnittelemalla ja kehittämällä aktiivisia farmaseuttisia komponentteja sekä molekyylisuunnittelua, jossa valitaan apuaine- ja kantajamolekyylit.
CAMD tuli osoittamaan, miten sillä voidaan käsitellä farmaseuttisia ongelmia ja miten aikaa vieviä kokeilu- ja erehdysmenetelmiä voidaan korvata merkittävästi tietokonepohjaisilla lähestymistavoilla.
Useita uusia tekniikoita on kehitteillä, kuten MIT:n tutkijoiden luoma koneoppimismalli joka saattaa auttaa kemistiä tuottamaan tehokkaampia molekyylejä paljon nopeammin automatisoimalla molekyylisuunnittelua lääkekehityksen nopeuttamiseksi.
Työskentele rinnakkain osaavien graafisten suunnittelijoiden kanssa luodaksesi oikean kuvituksen tutkimustasi varten.
Visuaalisesti oppivien osuus väestöstä on 65%, tutkimuksen mukaan, visuaalisten elementtien sisällyttäminen artikkeleihin tarinan välittämiseksi voi olla tehokkaampaa. Infografiikoissa käytetään visuaalisia apuvälineitä, kuten taulukoita, kaavioita ja diagrammeja, jotka auttavat ihmisiä ymmärtämään monimutkaisia aiheita. Tee yhteistyötä Mind The Graphasiantuntevat graafiset suunnittelijat luovat oikean kuvituksen tutkimuksellesi ja lisäävät työsi näkyvyyttä!
Tilaa uutiskirjeemme
Eksklusiivista korkealaatuista sisältöä tehokkaasta visuaalisesta
tiedeviestintä.
