Las interacciones con el agua dominan la forma en que las moléculas del fármaco se unen a los objetivos, pero es complicado modelar estas interacciones, limitar la precisión del diseño de fármacos. En un artículo reciente en La Revista de Física Química , de AIP Publishing, William A. Goddard III y Saber 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, estaba "atónito" por los resultados. "La descripción que obtenemos se ajusta a casi todas las propiedades del agua con una precisión increíble, mucho mejor que cualquier campo de fuerza anterior, " él dijo.

La mecánica cuántica solo puede describir con precisión sistemas pequeños, 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 describen simultáneamente todas las propiedades del agua. "Un campo de fuerza podría dar la densidad y vaporización correctas del 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 de fármacos y limitan nuestra comprensión de las reacciones de los disolventes industriales, impulsando 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 como un líquido de alta y baja densidad. una anomalía que podría entenderse mucho mejor si se dispusiera de 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 "al revés, "primero consideraron las interacciones de larga distancia, y luego se agregaron cargas y dinámica de polarización. "Los campos de fuerza anteriores no permitían que las cargas se movieran, este es un avance importante, "dijo Goddard. Además, para enlaces de hidrógeno fuertes, el equipo utilizó recientemente publicado, alta precisión, cálculos de dímeros de agua.

"Usamos mecánica cuántica de alta calidad para cada interacción individualmente, de largo alcance, corto alcance, enlaces de hidrógeno, polarización:ponlo todo junto, lo probé y descubrí que era increíblemente preciso, "dijo Goddard." Predecir un 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 esparcen las partículas, o la constante de difusión. Goddard y Naserifar están "desconcertados" por la irregularidad, pero sigue emocionado por lo que ha logrado su campo de fuerza. Están ansiosos por usarlo para investigar las propiedades anómalas del agua, y para ver si mejora la precisión del diseño de fármacos.