Розуміння клітинної та молекулярної біології останнім часом різко зросло. Завдяки цим важливим відкриттям наука починає рухатися вперед, знаходячи нові відповіді на старі проблеми.
Одним з таких постійних наукових досягнень є дизайн молекул. У цій статті ви дізнаєтесь більше про дизайн молекул та його основні цілі у простій та динамічній формі.
Що таке молекула?
Молекула - це група з двох або більше атомів, які разом створюють найменшу впізнавану одиницю, на яку можна розділити чистий матеріал, зберігаючи при цьому його вміст і хімічні характеристики. Молекули позначаються символом елемента та індексом, що вказує на кількість атомів.
Двохатомні молекули утворюються, коли лише два атоми з'єднуються разом. Чадний газ (CO) - це двохатомна молекула, що складається з одного атома вуглецю та одного атома кисню. Одноатомна двохатомна молекула утворюється, коли з'єднуються два атоми одного й того ж елемента, наприклад, кисню (O2) і азоту (N) (N2). Багатоатомні молекули, такі як вода (H2O) і вуглекислий газ, включають більше двох атомів (CO2). Полімери - це більші молекули, які можуть включати тисячі атомів.
Як молекули, атоми можуть збиратися в різні способи. Кілька молекул можуть бути утворені шляхом поєднання тих самих атомів у різних кількостях. Вода (H2O) утворюється з двох атомів водню і одного атома кисню, тоді як перекис водню утворюється з двох атомів водню і двох атомів кисню (H2O2). Причому ті самі атоми можуть поєднуватися в тих самих співвідношеннях, але з різною фізичною структурою. Фізична структура молекули визначає її властивості.
Дизайн молекул
Дизайн молекули - це інженерна/наукова конструкція, яка поєднує два або більше компонентів для створення нового біологічного агента.
Хіміки використовують технічні знання і проводять ручні експерименти з дизайном молекул, вводячи і видаляючи функціональні групи - групи атомів і зв'язків із заданими властивостями. Навіть використовуючи методи, які передбачають ідеальні бажані властивості, хіміки все одно повинні виконувати кожен крок модифікації вручну. Це може зайняти багато часу на кожному етапі, але не призвести до отримання молекул з відповідними характеристиками.
Мета молекулярного дизайну
Коли йдеться про фармацевтичну промисловість, дизайн молекул є цінним активом. Кожного разу, коли з'являються нові ліки від раку, це знаменує собою зусилля вчених, які роками працювали за лаштунками над створенням і випробуванням нового дизайну молекули.
Мета модифікації дизайну молекули - зробити ліки максимально ефективними, залишаючись при цьому безпечними та простими у виробництві. Цей тип роботи передбачає побудову кожної альтернативної молекулярної структури для тестування, що є трудомісткою операцією, навіть якщо дослідники мають намір змінити лише один атом вуглецю, дослідники повинні вибрати серед тисяч різних можливостей побудови цієї структури.
Одним із способів зробити це є використання комп'ютерного молекулярного дизайну (CAMD). Розробка ліків - це процес вирішення проблем, який починається з пошуку потрібної молекули з потрібними фізико-хімічними властивостями в певному молекулярному просторі. Тут починає діяти алгоритм CAMD, який передбачає проектування та розробку активних фармацевтичних компонентів, а також дизайн молекули, де обираються допоміжна речовина та молекули-носії.
CAMD приїхав, щоб продемонструвати, як він може впоратися з труднощами фармацевтики і як трудомісткі методи проб і помилок можуть бути суттєво замінені комп'ютерними підходами.
Розробляється кілька нових методик, в тому числі модель машинного навчання, створена дослідниками Массачусетського технологічного інституту що може допомогти хімікам виробляти молекули з вищою ефективністю набагато швидше, автоматизуючи дизайн молекул, щоб пришвидшити розробку ліків.
Працюйте пліч-о-пліч з досвідченими графічними дизайнерами, щоб створити правильну ілюстрацію для вашого дослідження
Візуальні учні складають 65% населення, згідно з дослідженнямІнтеграція візуальних елементів у статті для передачі історії може бути більш ефективною. Інфографіка використовує візуальні засоби, такі як діаграми, графіки та схеми, щоб допомогти людям зрозуміти складні теми. Співпрацюйте з Mind the GraphНаші досвідчені графічні дизайнери допоможуть вам створити правильну ілюстрацію для вашого дослідження та підвищити впізнаваність вашої роботи!
Підпишіться на нашу розсилку
Ексклюзивний високоякісний контент про ефективну візуальну
комунікація в науці.
