As interações com a água dominam como as moléculas da droga se ligam aos alvos, mas é complicado modelar essas interações, limitando a precisão do projeto de drogas. Em um artigo recente em The Journal of Chemical Physics , da AIP Publishing, William A. Goddard III e Saber Naserifar, do California Institute of Technology, descrevem sua nova abordagem para construir uma nova descrição da água (conhecida como campo de força) e demonstram sua precisão.

Goddard, professor de química e física aplicada, ficou "pasmo" com os resultados. "A descrição que obtemos se encaixa em quase todas as propriedades da água com uma precisão incrível, muito melhor do que qualquer campo de força anterior, " ele disse.

A mecânica quântica só pode descrever sistemas pequenos com precisão, portanto, nossa compreensão da água líquida depende de simulações usando campos de força. Apesar de décadas de trabalho, os campos de força atuais falham em descrever simultaneamente todas as propriedades da água. "Um campo de força pode dar a densidade e vaporização corretas da água, mas pode estar 100 graus fora do ponto de fusão, "disse Goddard." Parece muito ruim, mas é tudo o que tivemos. "

Esses modelos incompletos restringem o design de drogas e limitam nossa compreensão das reações de solventes industriais, incentivando cientistas a investigar algumas das características anômalas da água. Por exemplo, foi sugerido que, quando a água é super-resfriada a baixas temperaturas, ela pode existir como um líquido de alta e baixa densidade, uma anomalia que poderia ser entendida muito melhor se um bom campo de força para água estivesse disponível.

Ao contrário dos campos de força anteriores, Goddard e Naserifar se concentraram em modelar as interações individuais da água. Trabalhando "para trás, "eles primeiro consideraram as interações de longa distância, e, em seguida, adicionou cargas e dinâmica de polarização. "Os campos de força anteriores não permitiam que as cargas se movessem, este é um avanço importante, "disse Goddard. Além disso, para ligações de hidrogênio fortes, a equipe utilizou publicado recentemente, altamente acurado, cálculos de dímero de água.

"Usamos mecânica quântica de alta qualidade para cada interação individualmente - longo alcance, curto alcance, ligação de hidrogênio, polarização - coloque tudo junto, testei e descobri que era incrivelmente preciso, "disse Goddard." Prevendo um ponto de fusão para um líquido dentro de 0,2 kelvin. ... Isso é inédito! "

Seu novo campo de força falhou apenas em uma propriedade:calcular a velocidade com que as partículas se espalham, ou a constante de difusão. Goddard e Naserifar estão "intrigados" com a irregularidade, mas permaneçam entusiasmados com o que seu campo de força alcançou. Eles estão ansiosos para usá-lo para investigar as propriedades anômalas da água, e para ver se melhora a precisão do projeto de medicamentos.