Las interacciones con el agua dominan cómo las moléculas del fármaco se unen a los objetivos, pero es difícil modelar estas interacciones, lo que limita la precisión del diseño del fármaco. En un artículo reciente publicado en El diario de la física química , de AIP Publishing, William A. Goddard III y Sabre Naserifar del Instituto de Tecnología de California describen su enfoque novedoso para construir una nueva descripción del agua conocida como campo de fuerza y demuestran su precisión.
Goddard, profesor de química y física aplicada, quedó "asombrado" por los resultados. "La descripción que obtenemos se ajusta a casi todas las propiedades del agua de manera increíblemente precisa, mucho mejor que cualquier campo de fuerza anterior", dijo.
La mecánica cuántica solo puede describir sistemas pequeños con precisión, por lo que nuestra comprensión del agua líquida se basa en simulaciones que utilizan campos de fuerza. A pesar de décadas de trabajo, los campos de fuerza actuales no pueden describir simultáneamente todas las propiedades del agua ". Un campo de fuerza podría dar la densidad correctay vaporización de agua, pero podría estar a 100 grados del punto de fusión ", dijo Goddard." Suena bastante mal, pero es todo lo que hemos tenido ".
Estos modelos incompletos restringen el diseño del medicamento y limitan nuestra comprensión de las reacciones de solventes industriales, lo que impulsa a los científicos a investigar algunas de las características anómalas del agua. Por ejemplo, se ha sugerido que cuando el agua se sobreenfría a bajas temperaturas, puede existir tantoy líquido de baja densidad, una anomalía que podría entenderse mucho mejor si hubiera un buen campo de fuerza para el agua.
A diferencia de los campos de fuerza anteriores, Goddard y Naserifar se centraron en modelar las interacciones individuales del agua. Trabajando "hacia atrás", primero consideraron las interacciones de larga distancia, y luego agregaron cargas y dinámicas de polarización. "Los campos de fuerza anteriores no permitieron que las cargas se movieranen general, este es un avance importante ", dijo Goddard. Además, para enlaces de hidrógeno fuertes, el equipo utilizó cálculos de dímero de agua recientemente publicados y altamente precisos".
"Utilizamos mecánicos cuánticos de alta calidad para cada interacción individualmente - de largo alcance, corto alcance, enlaces de hidrógeno, polarización - lo unimos, lo probamos y descubrimos que era increíblemente preciso", dijo Goddard. "Predecirun punto de fusión para un líquido dentro de 0.2 kelvin ... ¡Eso es inaudito! "
Su nuevo campo de fuerza solo falló en una propiedad: calcular qué tan rápido se propagan las partículas, o la constante de difusión. Goddard y Naserifar están "perplejos" por la irregularidad, pero siguen entusiasmados por lo que ha logrado su campo de fuerza. Están ansiosos porúselo para investigar las propiedades anómalas del agua y para ver si mejora la precisión del diseño del medicamento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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