Los científicos de la Universidad de Bristol han desarrollado nuevas herramientas de realidad virtual VR basadas en la nube para ayudar a los académicos y a la industria a progresar en nuevos medicamentos, materiales e impulsar la enseñanza de la química.
Un equipo conjunto de investigadores de ciencias de la computación y química, en colaboración con los desarrolladores de la empresa emergente Interactive Scientific y Oracle Corporation, con sede en Bristol, ha utilizado la infraestructura de nube pública de Oracle para combinar simulaciones moleculares en tiempo real con la última tecnología de realidad virtual.
Esta colaboración ha hecho posible que los investigadores se acerquen y 'toquen' moléculas a medida que se mueven, doblándolas, anudándolas, arrancándolas y cambiando su forma para probar cómo interactúan. Con la computación en la nube, varias personas pueden interactuar conlas moléculas en el mismo espacio virtual al mismo tiempo.
La industria ya está mostrando interés en usar la realidad virtual de esta forma innovadora para cambiar la forma en que se diseñan los medicamentos y transformar la enseñanza de las estructuras químicas y la dinámica.
Para la investigación, publicada en avances científicos , el equipo diseñó una serie de tareas moleculares para que los participantes las probaran en el mouse y el teclado tradicionales, las pantallas táctiles y la realidad virtual. Esto incluyó enhebrar una pequeña molécula a través de un nanotubo, cambiar el sentido del tornillo de una pequeña hélice orgánica y atar una pequeñaproteína en forma de hilo en un simple nudo.
Cualquiera que desee probar las tareas descritas en el documento puede descargar el software en http://isci.itch.io/nsb-imd y lanzar su propia sesión alojada en la nube. Para tareas complejas en 3D, se descubrió que la realidad virtual ofrece una ventaja significativa, y los participantes tenían diez veces más probabilidades de tener éxito en tareas difíciles como atar nudos.
El profesor de química de la Universidad de Bristol, Adrian Mulholland, dijo: "Los químicos siempre han creado modelos de moléculas para comprender su estructura, desde cómo los átomos se unen hasta el famoso modelo de ADN de doble hélice de Watson y Crick. En un momento de su educación,la mayoría de la gente ha tenido un modelo molecular, probablemente hecho de plástico o metal. Modelos como estos son particularmente importantes para cosas que no podemos ver, como el mundo de moléculas a nanoescala.
"Gracias a esta investigación, ahora podemos aplicar la realidad virtual para estudiar una variedad de problemas moleculares que son inherentemente dinámicos, incluida la unión de fármacos a su objetivo, el plegamiento de proteínas y las reacciones químicas. A medida que las simulaciones se vuelven más rápidas, ahora podemos hacerlo en tiempo reallo que cambiará la forma en que se diseñan las drogas y cómo se enseñan las estructuras químicas ".
El autor correspondiente e investigador de la Royal Society, el Dr. David Glowacki, que trabaja en conjunto entre Ciencias de la Computación y Química, agregó: "El uso de la realidad virtual para comprender la estructura y la dinámica molecular permite realizar una especie de" cirugía "molecular a nanoescala, lo que permite a los investigadores desarrollar una intuiciónpara la "sensación" dinámica de sistemas moleculares específicos. El campo de la medicina ha sabido durante años que los cirujanos capacitados en RV completan los procedimientos más rápido que sus homólogos no capacitados en RV, con tasas de error significativamente más bajas. Esa es parte de la razón por la que creo que es interesanteadaptar esta tecnología para comprender los sistemas a nanoescala. Una gran razón por la que encuentro este trabajo tan fascinante es porque requiere unificar el estado del arte en tecnología con la estética, el diseño y la psicología ".
El estudiante de doctorado en Ciencias de la Computación Michael O'Connor, uno de los autores principales del artículo, dijo: "Atar una molécula en un nudo representa una tarea difícil en 3D. El método tradicional para manipular una molécula es escribir programas que intenten empujarlaen la dirección deseada. Para algo tan complicado como esto, sería extremadamente difícil escribir un programa de este tipo.
"Los nudos son fisiológicamente interesantes porque se ha descubierto que existen cientos de proteínas en estructuras anudadas, y se ha convertido en un rompecabezas para tratar de averiguar cómo entran en estas formas anudadas. Con la realidad virtual, podemos explorar estas estructuras anudadas, atandoy desatarlos fácilmente! "
"Esta investigación, respaldada por el programa Startup for Higher Education de Oracle, demuestra el tipo de innovación que ahora es posible con la nube, en este caso para acelerar la investigación en nanotecnología y el descubrimiento de fármacos", dijo Phil Bates, arquitecto de Oracle Cloud.La nube permite que los científicos de todo el mundo colaboren, en tiempo real, en desafíos complejos de simulación y modelado molecular. Esta investigación es un gran ejemplo de cómo los académicos están utilizando la nube para ejecutar cargas de trabajo de investigación que antes solo podían respaldarse con supercomputadoras especializadas ".
Este trabajo abre caminos emocionantes para acelerar el progreso en la ingeniería molecular y el diseño de fármacos al poder visualizar e interactuar de manera colaborativa con la nanoescala. En términos más generales, los hallazgos del equipo resaltan el potencial de la realidad virtual para ver y manipular estructuras 3D complejas, con aplicacionesen investigación, industria y educación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bristol . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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