Par estereoscópico: Pulsa sobre la figura para agrandarla y desenfoca tus ojos hasta que ambas imágenes se fusionen en una sola. Se aprecia entonces la molécula en 3D flotando en el espacio. (Cortesía de Accelrys)

Molécula de Heme: Sobre la representación de de esferas y varas se superpones la representación en cinta. Pulse sobre la imagen para agrandarla. (Cortesía de Accelrys)

El diseño de moléculas es uno de los pilares de la industria farmacéutica. Probablemente recordemos de las clases de química en secundaria los juegos de bolas y varillas con los que construíamos la estructura de las moléculas. Las bolas simbolizaban los átomos y las varas los enlaces. 

Esta representación 3D en el mundo real tenía interesantes propiedades: permitía hacerse una idea de la estructura 3D de la molécula y comprender mejor la forma en que estaban dispuestos los enlaces y hasta ver que determinadas geometrías no eran posibles. Incluso podías tocar y sentir la molécula.

Como ya se imaginan el diseño de nuevas drogas es muchísimo más complejo. Aquí nos interesa no sólo la visualización de las moléculas sino, sobre todo, de sus propiedades como la densidad electrónica, la disposición de las fuerzas de Van der Waals, etc. 

En las figuras adjuntas se pueden ver algunos ejemplos, incluyendo un par estereoscópico visible en 3D sin necesidad de gafas especiales.

Así pues al diseñador de moléculas le interesan aspectos sofisticados como las zonas internas de la molécula accesibles a un solvente, la forma de los orbitales electrónicos o las zonas donde se producen interacciones hidrofóbicas. En definitiva, las cosas que determinan sus propiedades.

Este tipo de información típicamente tiene 4 dimensiones o más, por lo que se suelen representar como superficies de igual valor de un parámetro (como las curvas de nivel de un mapa topográfico pero en 3D). Para visualizar mejor la geometría se generan también pares estereoscópicos que permiten ver la molécula con visión estereoscópica y apreciar la profundidad.

Sin embargo los sistemas de visualización, a pesar de representar una gran ventaja, son insuficientes para hacer frente a la complejidad del problema y resultan, a veces, difíciles de interpretar incluso para expertos en el tema.

 Por eso en los últimos años se están empezando a valorar en este campo, como en muchos otros de la visualización, el uso de interfaces multi-modales que combinan distintos sentidos como el tacto y la audición para crear una experiencia más o menos completa de la interacción, que permita crear una mejor intuición.

Así un sistema táctil con force-feedback, capaz de ejercer una fuerza en respuesta a la interacción con el software de diseño, nos permite “tocar” las moléculas, sentir sus sitios activos, las zonas donde se puede ligar a otra molécula, etc. 

La adición de sonidos relacionados con el estado de nuestras acciones y con las propiedades de la molécula enriquecen aún más la experiencia permitiéndonos "oir" las propiedades de la misma conforme nos acercamos a determinados sitios de la misma, contribuyendo a crear una sensación integrada en torno a la interacción con la molécula.

Las interfaces multimodales están aún en mantillas, pero en el futuro tendrán mucho que decir, especialmente en campos donde la complejidad de los elementos a visualizar pueda beneficiarse de la riqueza que éstas proporcionan.

En Internet se pueden encontrar muchos sistemas de visualización de moléculas, (sin interacción multimodal) , tanto comerciales como gratuitos. 

Entre estos últimos destaca Protein Explorer  la versión mejorada de RasMol, software gratuito creado por Eric Martz de la Universidad de Massachusetts con objetivos educacionales y de investigación, ampliamente extendido en la comunidad universitaria.

En cuanto a software comercial podemos encontrar, entre otros, a Gaussian o Accelrys. Este último produce gráficos de notable calidad.

Enlaces de este artículo: