Zrozumienie biologii komórkowej i molekularnej wzrosło ostatnio dramatycznie. Dzięki tym ważnym odkryciom nauka zaczyna się rozwijać, opracowując nowe odpowiedzi na stare problemy.

Jednym z takich postępów naukowych jest projektowanie cząsteczek. W tym artykule dowiesz się więcej o projektowaniu cząsteczek i jego głównych celach w prosty i dynamiczny sposób.

Czym jest cząsteczka?

Cząsteczka to grupa dwóch lub więcej atomów, które razem tworzą najmniejszą rozpoznawalną jednostkę, na którą można podzielić czysty materiał, zachowując jego zawartość i właściwości chemiczne. Cząsteczki są identyfikowane za pomocą symbolu pierwiastka i indeksu dolnego wskazującego liczbę atomów.

Cząsteczki dwuatomowe powstają, gdy łączą się tylko dwa atomy. Tlenek węgla (CO) jest cząsteczką dwuatomową składającą się z jednego atomu węgla i jednego atomu tlenu. Homojądrowa cząsteczka dwuatomowa powstaje, gdy dwa atomy dokładnie tego samego pierwiastka, takie jak tlen (O2) i azot (N) (N2). Cząsteczki wieloatomowe, takie jak woda (H2O) i dwutlenek węgla, zawierają więcej niż dwa atomy (CO2). Polimery to większe cząsteczki, które mogą zawierać tysiące atomów.

Jako cząsteczki, atomy mogą łączyć się na różne sposoby. Kilka cząsteczek może być utworzonych przez połączenie tych samych atomów w różnych ilościach. Woda (H2O) jest tworzona przez dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu, podczas gdy nadtlenek wodoru jest tworzony przez dwa atomy wodoru i dwa atomy tlenu (H2O2). Te same atomy mogą łączyć się w tych samych proporcjach, ale w innej strukturze fizycznej. Struktura fizyczna cząsteczki determinuje jej właściwości. 

Projektowanie cząsteczek

Projekt cząsteczki to konstrukcja inżynieryjna/naukowa, która łączy dwa lub więcej składników w celu wygenerowania nowego czynnika biologicznego.

Chemicy wykorzystują wiedzę techniczną i ręcznie eksperymentują z projektem cząsteczki, wprowadzając i usuwając grupy funkcjonalne - grupy atomów i wiązań o określonych właściwościach. Nawet przy użyciu metod, które przewidują idealne pożądane atrybuty, chemicy nadal muszą ręcznie wykonywać każdy etap modyfikacji. Może to zająć dużo czasu na każdym etapie, a mimo to nie uzyskać cząsteczek o odpowiednich właściwościach.

Cel stojący za Molecule Design

Jeśli chodzi o przemysł farmaceutyczny, projektowanie cząsteczek jest cennym atutem. Za każdym razem, gdy wprowadzany jest nowy lek na raka, oznacza to wysiłki naukowców, którzy spędzili lata pracując za kulisami, aby stworzyć i przetestować nowy projekt cząsteczki.

Celem modyfikacji projektu cząsteczki jest uczynienie leku tak skutecznym, jak to tylko możliwe, przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa i prostoty produkcji. Ten rodzaj pracy obejmuje budowę każdej alternatywnej struktury molekularnej do testowania, co jest czasochłonną operacją, nawet jeśli badacze zamierzają zmodyfikować tylko jeden atom węgla, naukowcy muszą wybrać spośród tysięcy różnych możliwości zbudowania tej struktury.

Jednym ze sposobów jest wykorzystanie wspomaganego komputerowo projektowania molekularnego (CAMD). Opracowywanie leków to proces rozwiązywania problemów, który rozpoczyna się od zlokalizowania właściwej cząsteczki i odpowiedniej właściwości fizykochemicznej w określonej przestrzeni molekularnej. Algorytm CAMD zaczyna działać w tym miejscu, projektując i rozwijając aktywne składniki farmaceutyczne, a także projekt cząsteczki, w którym wybierane są cząsteczki zaróbki i nośnika. 

CAMD zademonstrował, w jaki sposób może radzić sobie z trudnościami farmaceutycznymi i jak czasochłonne techniki prób i błędów mogą zostać w znacznym stopniu zastąpione przez podejście komputerowe. 

Opracowywanych jest kilka nowych technik, w tym model uczenia maszynowego stworzony przez naukowców z MIT która może pomóc chemikom w szybszym wytwarzaniu cząsteczek o większej sile działania poprzez automatyzację projektowania cząsteczek w celu przyspieszenia opracowywania leków. 

Pracuj ramię w ramię z doświadczonymi grafikami, aby stworzyć odpowiednią ilustrację do swoich badań.

Osoby uczące się wzrokowo stanowią 65% populacji, według badaniaWłączenie elementów wizualnych do artykułów w celu przekazania historii może być bardziej skuteczne. Infografiki wykorzystują pomoce wizualne, takie jak wykresy, grafy i diagramy, aby pomóc ludziom zrozumieć skomplikowane tematy. Współpraca z Mind The Graphaby stworzyć odpowiednią ilustrację do swoich badań i zwiększyć ekspozycję swojej pracy!

Zwiększ moje badania dzięki ilustracjom

Powiązane artykuły
logo-subskrybuj

Zapisz się do naszego newslettera

Ekskluzywne, wysokiej jakości treści na temat skutecznych efektów wizualnych
komunikacja w nauce.

- Ekskluzywny przewodnik
- Wskazówki dotyczące projektowania
- Wiadomości naukowe i trendy
- Samouczki i szablony