Les interactions avec l'eau dominent la façon dont les molécules médicamenteuses se lient aux cibles, mais il est délicat de modéliser ces interactions, limiter la précision de la conception des médicaments. Dans un article récent de Le Journal de Physique Chimique , des éditions AIP, William A. Goddard III et Saber Naserifar du California Institute of Technology décrivent leur nouvelle approche pour construire une nouvelle description de l'eau (connue sous le nom de champ de force) et démontrent son exactitude.

Goddard, professeur de chimie et de physique appliquée, a été « sidéré » par les résultats. "La description que nous obtenons correspond à presque toutes les propriétés de l'eau avec une précision incroyable, bien mieux que n'importe quel champ de force précédent, " il a dit.

La mécanique quantique ne peut décrire avec précision que de petits systèmes, notre compréhension de l'eau liquide repose donc sur des simulations utilisant des champs de force. Malgré des décennies de travail, les champs de force actuels ne parviennent pas à décrire simultanément toutes les propriétés de l'eau. "Un champ de force pourrait donner la densité et la vaporisation correctes de l'eau, mais pourrait être à 100 degrés du point de fusion, " dit Goddard. " Ça sonne plutôt mal, mais c'est tout ce que nous avons eu."

Ces modèles incomplets restreignent la conception des médicaments et limitent notre compréhension des réactions des solvants industriels, alimentant les scientifiques pour étudier certaines des caractéristiques anormales de l'eau. Par exemple, il a été suggéré que lorsque l'eau est surfondue à basse température, elle peut exister à la fois sous forme de liquide à haute et basse densité, une anomalie qui pourrait être bien mieux comprise si un bon champ de force pour l'eau était disponible.

Contrairement aux champs de force précédents, Goddard et Naserifar se sont concentrés sur la modélisation des interactions individuelles de l'eau. Travailler "à l'envers, " ils ont d'abord envisagé les interactions à longue distance, puis des charges ajoutées et une dynamique de polarisation. "Les champs de force précédents ne permettaient pas aux charges de se déplacer, c'est une avancée importante, " dit Goddard. Aussi, pour les liaisons hydrogène fortes, l'équipe a utilisé récemment publié, haute précision, calculs de dimères d'eau.

« Nous avons utilisé une mécanique quantique de haute qualité pour chaque interaction individuellement :à longue portée, courte portée, liaison hydrogène, polarisation - mettre tout cela ensemble, l'a testé et j'ai trouvé qu'il était incroyablement précis, " a déclaré Goddard. " Prédire un point de fusion pour un liquide à moins de 0,2 kelvin. ... C'est du jamais vu !"

Leur nouveau champ de force n'a échoué que sur une propriété :calculer à quelle vitesse les particules se propagent, ou la constante de diffusion. Goddard et Naserifar sont "intrigués" par l'irrégularité, mais restez excité par ce que leur champ de force a réalisé. Ils sont impatients de l'utiliser pour étudier les propriétés anormales de l'eau, et pour voir si cela améliore la précision de la conception des médicaments.