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Artículos de Divulgación

Lego Molecular: Construyendo moléculas

Bloques Lego®

Bloques Lego®

Seguramente alguna vez has jugado y construido diversas figuras con los juguetes Lego®; probablemente construiste una nave, una ciudad, un coche, entre otras muchas cosas, agotando al máximo tu imaginación para poder hacer nuevas figuras cada vez al usar los bloques disponibles. Pues bien, una gran cantidad de científicos trabajan con algo similar a los juguetes Lego®, la diferencia es en que los bloques se encuentran dentro de diferentes programas de computadora y que en lugar de construir naves o ciudades, lo utilizan para “construir” y estudiar propiedades de diferentes moléculas.

Al igual que las figuras que se pueden armar con los bloques Lego®, existe una infinidad de moléculas que se pueden diseñar, para escoger una adecuada los científicos utilizan su criterio químico y físico para poder dibujar la molécula de su interés. A esta rama de la ciencia se le conoce como Química Computacional y en los últimos años es un área de investigación que ha ido tomando cada vez mayor fuerza. ¿Qué moléculas se pueden dibujar? Pueden ser desde las más sencillas, como una molécula de hidrógeno o de agua, hasta moléculas más complejas como las proteínas.

Computadora Lego®

Computadora Lego®

La Química Computacional utiliza modelos matemáticos para poder describir adecuadamente las moléculas y poder así obtener sus propiedades. De acuerdo a la molécula con la cual se esté trabajando se escogerá un modelo matemático, por lo general, si se trata de una molécula muy grande se utilizan modelos basados en la mecánica clásica, es decir, solamente se considera la interacción de los átomos del sistema; mientras que si se trata de moléculas pequeñas se utilizan modelos basados en la mecánica cuántica, es decir, modelos donde considera la interacción entre los electrones de los átomos y sus núcleos. ¿Por qué se recurre a una computadora para llevar a cabo estos cálculos? Debido a que la cantidad de cálculos necesarios va aumentando conforme la cantidad de núcleos y electrones… ¡¿Imagínate hacer a mano los cálculos correspondientes para la insulina (una proteína pequeña de aproximadamente 777 átomos?!

Nanobutbo de carbono

Nanobutbo de carbono

La Química Computacional es una herramienta muy poderosa, previo a un experimento nos puede dar pauta de cómo conducir nuestro experimento y qué esperar del o los productos de nuestro experimento. Esta herramienta es ocupada, por ejemplo, en el diseño de nuevos fármacos. A partir de una molécula conocida, la modificación de ésta o de una molécula innovadora se puede estudiar sus propiedades a través de la Química Computacional y observar que tan afín es a un receptor biológico, de tal manera tener una idea de la efectividad y/o potencia de nuestro nuevo fármaco. Otra aplicación es en el diseño de dispositivos electrónicos, como los

Diseño de fármacos

Diseño de fármacos

nanotúbulos o nanoalambres, ya que con ayuda de la Química Computacional se puede determinar sus propiedades fisicoquímicas al variar el tipo y/o número de átomos, su estructura, entre otras cosas. Una vez determinadas sus propiedades se puede plantear el uso o aplicación del material modelado o proponer una ruta de síntesis, por ejemplo.

Por último, el desarrollo de la Química Computacional ha ido de la mano con el desarrollo de las computadoras, ya que conforme pasa el tiempo se han ido diseñando computadoras de mayor poder de procesamiento permitiendo el desarrollo de nuevos modelos y la obtención de mejores resultados en menor cantidad de tiempo. Siguiendo la analogía con los juguetes Lego® no queda más que decir que la Química Computacional es el Lego Molecular del mundo de la ciencia.

ADN Lego®

ADN Lego®

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