Simulaciones Computacionales en química en la Universidad de la Amazonia

Simulaciones Computacionales en química en la Universidad de la Amazonia  

Las computadoras son herramientas esenciales para el desarrollo de múltiples actividades, especialmente en la actualidad en donde el trabajo en casa es una modalidad en auge. En el contexto científico, los investigadores utilizan computadoras para estudiar y predecir el comportamiento de sistemas de estudio complejos a través del desarrollo constante de nuevos hardware y software de cómputo, cada vez más veloces, eficientes, con gran memoria y almacenamiento.

Las ciencias químicas no son ajenas a este desarrollo debido al amplio y constante uso de herramientas informáticas aplicadas que permiten desarrollar investigaciones a través de la simulación computacional de un sistema químico. Es así como en el año 2015 la Universidad de la Amazonía aprobó la línea de investigación modelamiento computacional de sistemas químicos, que junto al grupo de investigación de Estrategias Computacionales en Química - ECQ han desarrollado investigaciones de impacto.

Desde el grupo ECQ se viene trabajando actualmente en diferentes líneas de investigación, donde las de mayor impacto son el diseño de fármacos asistido por computadora y los fenómenos superficiales en el proceso de adsorción de contaminantes a partir de nuevos materiales.

La primera línea de estudio surge de la necesidad de atender enfermedades tropicales como la enfermedad de Chagas que es una enfermedad potencialmente mortal causada por el parásito protozoo Tripanosoma cruzi que puede ser transmitida por virus como el dengue o bacterias como la Mycobacterium tuberculosis, insectos como Triatoma infestans, mediante transfusiones de sangre de la madre al feto, trasplantes de órganos o la ingestión oral de alimentos infestados; frente a esto se propuso a través de un estudio, el diseño de nuevos fármacos para su tratamiento como el Tipifarnib que es un compuesto que tiene un alto grado de biodisponibilidad oral, tiene propiedades farmacocinéticas ideales y buena tolerancia en los humanos; las simulaciones computacionales sobre 18 moléculas derivadas del Tipifarnib permitieron determinar que existe un gran potencial farmacológico, especialmente 4 de ellas (Figura 1a).

La segunda línea de estudio se encamina en el diseño, obtención y evaluación de nuevos materiales como el grafeno, con potencial aplicación para la adsorción de contaminantes emergentes como el glifosato y sus derivados en sistemas acuosos; para ello fue necesario realizar una simulación de las estructuras moleculares del grafeno, glifosato y del complejo grafeno – glifosato, utilizando el paquete computacional ORCA; los resultados de este proceso permitieron determinar que el glifosato se adsorbe en la superficie del material con una energía de – 174.05 kcal/mol lo cual es cinéticamente favorable y que las distancias moleculares calculadas demuestran una interacción no covalente abriendo la posibilidad de recuperación del material para su reutilización después de un proceso de desorción (Figura 1b).

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