Förståelsen för cell- och molekylärbiologi har på senare tid ökat dramatiskt. Med dessa viktiga upptäckter börjar vetenskapen gå framåt genom att hitta nya svar på gamla problem.

En av dessa pågående vetenskapliga framsteg är molekyldesign. I den här artikeln kommer du att lära dig mer om molekyldesign och dess huvudsakliga syften på ett enkelt och dynamiskt sätt.

Vad är en molekyl?

En molekyl är en grupp av två eller flera atomer som tillsammans bildar den minsta igenkännbara enhet i vilken ett rent material kan delas upp med bibehållet innehåll och kemiska egenskaper. Molekyler identifieras med grundämnessymbolen och ett index som anger antalet atomer.

Tvåatomiga molekyler bildas när endast två atomer möts. Kolmonoxid (CO) är en diatomär molekyl som består av en enda kolatom och en syreatom. En homonukleär diatomär molekyl bildas när två atomer av exakt samma grundämne, t.ex. syre (O2) och kväve (N) (N2). Polyatomära molekyler, t.ex. vatten (H2O) och koldioxid, innehåller mer än två atomer (CO2). Polymerer är större molekyler som kan innehålla tusentals atomer.

Som molekyler kan atomer sättas samman på en mängd olika sätt. Flera molekyler kan bildas genom att kombinera samma atomer i olika mängder. Vatten (H2O) bildas av två väteatomer och en syreatom, medan väteperoxid bildas av två väteatomer och två syreatomer (H2O2). Samma atomer kan också kombineras i samma proportioner men i en annan fysisk struktur. Den fysiska strukturen hos en molekyl bestämmer dess egenskaper. 

Design av molekyler

En molekyldesign är en teknisk/vetenskaplig konstruktion som kombinerar två eller flera komponenter för att skapa ett nytt biologiskt medel.

Kemister använder teknisk expertis och gör manuella experiment med molekyldesignen, introducerar och tar bort funktionella grupper - grupperingar av atomer och bindningar med specificerade egenskaper. Även om man använder metoder som förutser de ideala önskade egenskaperna måste kemisterna fortfarande utföra varje modifieringssteg manuellt. Detta kan ta lång tid i varje steg och ändå inte ge molekyler med rätt egenskaper.

Syftet bakom Molecule Design

När det gäller läkemedelsindustrin är molekyldesign en värdefull tillgång. När ett nytt cancerläkemedel introduceras är det ett resultat av forskarnas insatser, som har ägnat åratal åt att arbeta bakom kulisserna för att bygga upp och testa en ny molekyldesign.

Syftet med att modifiera en molekyls design är att göra läkemedlet så effektivt som möjligt samtidigt som det ska vara säkert och enkelt att tillverka. Denna typ av arbete innebär att varje alternativ molekylstruktur måste byggas upp för att testas, vilket är ett tidskrävande arbete även om forskarna bara avser att justera en enda kolatom, måste forskarna välja bland tusentals olika möjligheter att bygga upp denna struktur.

Ett sätt att göra det är att använda datorstödd molekylär design (CAMD). Läkemedelsutveckling är en problemlösningsprocess som börjar med målet att lokalisera rätt molekyl och rätt fysiokemisk egenskap över ett visst molekylutrymme. CAMD-algoritmen börjar arbeta här, med att designa och utveckla aktiva farmaceutiska komponenter samt molekyldesignen, där hjälp- och bärarmolekylerna väljs. 

CAMD kom för att visa hur den kan hantera farmaceutiska svårigheter och hur tidskrävande trial-and-error-tekniker kan ersättas av datorbaserade metoder. 

Flera nya tekniker håller på att utvecklas, inklusive en maskininlärningsmodell skapad av MIT-forskare som kan hjälpa kemister att producera molekyler med högre effekt mycket snabbare genom att automatisera molekyldesignen för att påskynda läkemedelsutvecklingen. 

Arbeta sida vid sida med skickliga grafiska formgivare för att skapa rätt illustration för din forskning

Visuella inlärare står för 65% av befolkningen, enligt en undersökningkan det vara mer effektivt att integrera visuella element i artiklar för att kommunicera berättelsen. Infografik använder visuella hjälpmedel som diagram, grafer och diagram för att hjälpa människor att förstå komplicerade ämnen. Samarbeta med Tänk på grafenför att skapa rätt illustration för din forskning och öka exponeringen av ditt arbete!

Öka min forskning med illustrationer

Relaterade artiklar
logotyp-abonnemang

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Exklusivt innehåll av hög kvalitet om effektiv visuell
kommunikation inom vetenskap.

- Exklusiv vägledning
- Tips för design
- Vetenskapliga nyheter och trender
- Handledningar och mallar