Журнал физической химии и биофизики
Открытый доступ

Абстрактный

Применение вычислительной химии в разработке лекарственных препаратов и органических фотоэлектрических материалов

Дередже Федаса Тегегн

Вычислительная химия достигла зрелости с важными достижениями в области компьютерного оборудования и программного обеспечения за последние несколько десятилетий. Она реализовала полное партнерство с теорией и экспериментом в качестве инструмента для понимания и прогнозирования широкого спектра химического, физического и биологического поведения. Достижения вычислительной химии будут широкими и всеобъемлющими, поскольку химия имеет решающее значение для множества достижений в таких областях, как обозначение органических фотоэлектрических (OPV) материалов, разработка лекарств, биологические науки и химическое производство. Использование методов компьютерного поиска лекарств (CADD) в предварительных исследованиях ведущими фармацевтическими компаниями и исследовательскими группами помогло ускорить процесс открытия и разработки лекарств, минимизируя затраты и неудачи на заключительном этапе. Применение рационального дизайна лекарств как неотъемлемой части CADD дает полезные сведения о понимании сродства связывания и молекулярного взаимодействия между целевым белком и лигандом. Вычислительные методы, такие как молекулярная стыковка, молекулярно-динамическое моделирование, соотношения структура-активность, электронные свойства и фармакофоры, использовались в вычислительном дизайне лекарств. Солнечный элемент OPV — это тип органической электроники, которая имеет дело с проводящими органическими полимерами для поглощения света и переноса заряда для производства электроэнергии из солнечного фотоэлектрического эффекта. Материалы OPV охватывают обширное химическое пространство из-за структурной универсальности их углеродного каркаса. Из-за проблем в синтезе и экспериментальной характеристике этих систем подходы, которые участвуют в вычислительном скрининге соединений OPV, могут помочь в ускорении открытия высокоэффективных материалов. Вычислительные методы, такие как морфологические свойства, дескрипторы химической реакционной способности, запрещенная зона, количественные соотношения структура-свойство, квантовый выход излучения и оптические и электронные транспортные свойства материалов OPV, были использованы в вычислительном проектировании материалов OPV. Подходящими методами вычислительной химии являются методы Ab-initio, полуэмпирические и теории функционала плотности, доступные с таким программным обеспечением, как Dalton, Gaussian 09, Gamess, Avogadro и Authodock Vina. В целом, целью этого обзора является предоставление достаточной информации о применении вычислительной химии для проектирования лекарств и материалов OPV.