El estado de desarrollo de la informática química
La quimioinformática, que surgió con el desarrollo de la tecnología de fabricación y descubrimiento de fármacos, fue definida por primera vez por Frank Brown en el siguiente lenguaje conciso: recursos de información integrales, conversión de datos en información, una disciplina que convierte la información en conocimiento y lo utiliza para identificar y optimizar compuestos principales de fármacos específicos. Como todos sabemos, la farmacología se ha visto revolucionada con la aparición de la química combinatoria. El diseño de fármacos moderno puede utilizar métodos de química computacional para sintetizar virtualmente varios compuestos (síntesis en fase sólida) mediante simulación y modelado molecular. Sin embargo, la biblioteca de compuestos disponibles para la detección obtenida mediante este método es muy grande y, en teoría, se pueden sintetizar más de 1.040 moléculas similares a fármacos. Obviamente, es imposible sintetizar todos los fármacos para su detección, por lo que debemos resumir las reglas a partir de una gran cantidad de datos y utilizarlas para realizar una detección virtual de alto rendimiento (HTS) para reducir la cantidad de compuestos que deben analizarse. realmente sintetizado, acercándose lo más posible al compuesto objetivo. Frente a una cantidad tan grande de datos, es necesario integrar las disciplinas originalmente independientes de la química, las matemáticas y las computadoras para construir una serie de herramientas de tecnología informática para completar todo el proceso de procesamiento de información química, desde los datos a la información, y desde la información a la información. conocimiento. Estas herramientas técnicas incluyen no sólo el análisis y procesamiento de datos experimentales, sino también el cálculo de diversas propiedades de las moléculas, el establecimiento de bases de datos de compuestos, la síntesis virtual de moléculas, la investigación QSAR, el establecimiento de bases de datos de estructuras y propiedades químicas y el diseño molecular. basado en estructuras tridimensionales. Investigación sobre métodos estadísticos, etc. La informática química es una disciplina interdisciplinaria desarrollada en base a las necesidades anteriores. Integra conocimientos de matemáticas, química, biología, informática, aplicaciones informáticas, farmacología y otras disciplinas. Estudia principalmente cómo seleccionar adecuadamente la diversidad de bibliotecas de compuestos (biblioteca), cómo caracterizar las características de las moléculas de fármacos y cómo medir diferentes. diferencias entre ellas, cómo identificar moléculas similares a fármacos, la relación entre estructura molecular y bioactividad, cómo desarrollar el software y hardware correspondiente, etc. Esto incluye las tareas de investigación y el contenido de la quimiometría y la química computacional.
En comparación con los métodos quimiométricos tradicionales, los métodos de informática química se centran más en la extracción de información útil y la mejora de la velocidad de cálculo. Para satisfacer las necesidades de extracción de información, adopta una gran cantidad de métodos y herramientas avanzados en los campos de la inteligencia artificial y la ciencia de la información. Por ejemplo, utilice tecnología de extracción de datos para descubrir reglas ocultas en una gran cantidad de datos sin procesar; utilice tecnología de extracción de características y tecnología de codificación para expresar patrones; utilice tecnología de bases de datos para completar el almacenamiento y la búsqueda de grandes datos; utilice tecnología de simulación por computadora para simular; síntesis de moléculas, y Matching entre receptores y ligandos, etc. Para cumplir con los requisitos de velocidad informática, por un lado, utiliza hardware informático de mayor rendimiento, como computadoras paralelas, por otro lado, estudia y diseña algoritmos más eficientes para maximizar el uso de la potencia informática de esa computadora; el hardware puede proporcionar. Obviamente, los problemas estudiados por la informática química han ido más allá del alcance de la quimiometría tradicional. Los métodos quimiométricos existentes dificultan la solución de una gran cantidad de problemas nuevos en el campo de la investigación del diseño molecular. En este sentido, la creación y desarrollo de la informática química es una necesidad histórica para la expansión de la disciplina química. La quimioinformática se ha utilizado ampliamente en muchos campos, como la química, la ingeniería química, el diseño de fármacos y la ciencia de materiales. Por ejemplo, en el campo de la ingeniería química, la informática química se utiliza para optimizar las condiciones de reacción y seleccionar catalizadores, etc., principalmente modelando datos experimentales y luego utilizando el modelo de predicción para guiar el trabajo experimental, principalmente en el campo del diseño de fármacos; se utiliza para simulación molecular, síntesis virtual, análisis de relaciones estructura-actividad, cribado virtual, etc., en el campo de la ciencia de materiales, la informática química se utiliza para simulación molecular y diseño molecular, y se basa en la predicción de propiedades moleculares, a partir del diseño. Las moléculas realmente sintetizadas se seleccionan para obtener materiales con propiedades optimizadas.