Las ideas de JEUGENIO: Premio Nobel de Química 2.013 para tres químicos expertos en el ciberespacio.

Modelo de la molécula química del agua

Este miércoles, 9 de octubre de 2013, la Real Academia de Ciencias de Suecia ha otorgado el Premio Nobel de Química 2013 a tres científicos que tienen la nacionalidad estadounidense y que trabajan en EEUU; se trata del austriaco Martin Karplus, el británico Michael Levitt y el israelí Arieh Warshel que han sido galardonado este año con el premio Nobel de Química por sus descubrimientos en el campo de los sistemas químicos complejos. Gracias a ellos se ha permitido conocer con detalle los intrincados caminos de los procesos químicos a través de modelos informáticos.

En la década de 1970 los investigadores premiados sentaron las bases de los potentes programas que son usados para comprender y predecir procesos químicos, unos modelos informáticos que replican la vida real y que se han convertido en uno de los avances más cruciales para la química actual.

Los que estudiamos química en el curso selectivo de ciencias (curso 1957/1958) todavía veíamos esta asignatura de química, con una mirada poco científica, casi como si se tratara de un recetario de cocina.Sin embargo los químicos mas modernos han desarrollado sus modelos utilizando simulaciones por ordenador que manejan miles de datos y gracias a los cuales se pueden desarrollar, entre otras cosas, los medicamentos mas vanguardistas.

La Academia Sueca reconoce la labor de estos tres científicos pioneros a la hora de hacer posible que los modelos clásicos pudieran combinarse con la química cuántica y utilizarse en modelos informáticos de sistemas complejos.

Karplus, Levitt y Warshel trabajaron para resolver el problema de combinar el modelo de la física newtoniana con las complejidades de la química cuántica. Hasta aquel momento, explica la academia en su nota de prensa, los científicos debían elegir entre usar un modelo u otro para realizar sus cálculos. El modelo clásico ofrecía la ventaja de ser muy útil para modelar moléculas muy grandes, pero no había manera de usarlo en el modelo cuántico, cuyos cálculos requerían una gran capacidad de procesamiento en ordenadores y solo se podía utilizar con moléculas pequeñas. Los galardonados, asegura el jurado del premio, tomaron lo mejor de ambos mundos y desarrollaron métodos que aunaron la física clásica con la cuántica. Por ejemplo, en simulaciones de cómo una sustancia química se acopla a su proteína diana en el cuerpo, el ordenador realiza cálculos cuánticos teóricos en los átomos de esa proteína que interactúan con el medicamento, pero el resto de la molécula lo calculan por el método clásico.

El primer paso para simplificar el proceso lo dio el laboratorio de Martin Karplus, en la Universidad de Harvard, que desarrolló programas de ordenador que podían simular reacciones químicas con la ayuda de la física cuántica. Poco tiempo después, Arieh Warshel y Michael Levitt desarrollaron un innovador programa informático basado en las teorías clásicas que permitía trabajar con moléculas de todos los tamaños, incluso las enormes cadenas de la química orgánica. Cuando Arieh Warshel se unió a Martin Karplus en Harvard, se llevó su ordenador y sus programas con él y desde este punto de partida desarrollaron un nuevo programa que usaba los cálculos cuánticos en los electrones libres pero aplicaba teorías clásicas más simples para otros electrones y para el núcleo atómico.

Sus resultados fueron publicados en 1972, pero en los siguientes años se adentraron en nuevos retos, como trabajar con las enzimas y proteínas que funcionan en el metabolismo de los seres vivos. En 1976, publicaron el primer modelo computerizado de una reacción enzimática. Su programa era revolucionario porque permitía estudiar cualquier tipo de molécula sin que el tamaño fuera ya un problema. Los programas que se usan hoy en día para diseñar medicamentos siguen los mismos principios.