Fremme af beskrivelsen af ​​mystisk vand for at forbedre lægemiddeldesign

Interaktioner med vand dominerer, hvordan lægemiddelmolekyler binder sig til mål, men det er svært at modellere disse interaktioner, begrænsning af nøjagtigheden af ​​lægemiddeldesign. I et nyligt papir i Journal of Chemical Physics , fra AIP Publishing, William A. Goddard III og Sabre Naserifar fra California Institute of Technology beskriver deres nye tilgang til at opbygge en ny beskrivelse af vand (kendt som et kraftfelt) og demonstrere dets nøjagtighed.

Goddard, professor i kemi og anvendt fysik, blev "forbløffet" over resultaterne. "Den beskrivelse, vi får, passer ufatteligt præcist til næsten alle egenskaber ved vand, langt bedre end noget tidligere kraftfelt, " han sagde.

Kvantemekanik kan kun beskrive præcist små systemer, så vores forståelse af flydende vand er afhængig af simuleringer ved hjælp af kraftfelter. Trods årtiers arbejde, nuværende kraftfelter kan ikke beskrive alle egenskaber ved vand på samme tid. "Et kraftfelt kan give den korrekte densitet og fordampning af vand, men kan være 100 grader fra smeltepunktet, "sagde Goddard." Det lyder ret dårligt, men det er alt, hvad vi har haft. "

Disse ufuldstændige modeller begrænser lægemiddeldesign og begrænser vores forståelse af industrielle opløsningsmiddelreaktioner, brændende forskere til at undersøge nogle af vandets anomale egenskaber. For eksempel, det er blevet foreslået, at når vand afkøles til lave temperaturer, kan det eksistere som både en væske med høj og lav densitet, en anomali, der kunne forstås meget bedre, hvis et godt kraftfelt til vand var tilgængeligt.

I modsætning til tidligere kraftfelter, Goddard og Naserifar fokuserede på at modellere de individuelle interaktioner af vand. Arbejder "baglæns, "De overvejede først langdistanceinteraktioner, og derefter tilføjet ladninger og polarisationsdynamik. "Tidligere kraftfelter tillod ikke afgifter at bevæge sig rundt, dette er et vigtigt fremskridt, sagde Goddard. Også, for stærke hydrogenbindinger, holdet anvendte for nylig offentliggjort, meget præcis, vand dimer beregninger.

"Vi brugte kvantemekanik af høj kvalitet til hver interaktion individuelt-langtrækkende, Kort rækkevidde, hydrogenbinding, polarisering - læg det hele sammen, testede det og fandt ud af, at det var utroligt præcist, "sagde Goddard." Forudsiger et smeltepunkt for en væske inden for 0,2 kelvin. ... Det er uhørt! "

Deres nye kraftfelt mislykkedes kun på en ejendom:beregning af hvor hurtigt partikler spredte sig, eller diffusionskonstanten. Goddard og Naserifar er "forundret" over uregelmæssigheden, men forblive spændte på, hvad deres kraftfelt har opnået. De er ivrige efter at bruge det til at undersøge vandets unormale egenskaber, og for at se, om det forbedrer nøjagtigheden af ​​lægemiddeldesign.