simulação computacional de nanopolímeros para - PUC-Rio

Departamento de Engenharia Elétrica
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE NANOPOLÍMEROS PARA
TRANSPORTE DE MEDICAMENTOS VISANDO O TRATAMENTO DE
UMA DOENÇA DE ALTA PERICULOSIDADE MUNDIAL: A
TUBERCULOSE
Aluno: Frederico Roizman
Orientador: Reinaldo Bellini Gonçalves
Co- orienteaodr: Marco Aurelio C.Pacheco
ICA – LABORATÓRIO DE INTELIGÊNCIA COMPUTACIONAL APLICADA (DEE-PUC/RIO)
Introdução
A tuberculose é uma doença que acomete a humanidade desde os tempos da Magna
Grécia, mas agora é vista como uma doença de periculosidade mundial segundo a OMS
(Organização Mundial de Saúde), por estar intimamente relacionada com o HIV. O vírus do
HIV diminui as resistências do organismo, tornando a tuberculose uma das primeiras
manifestações quando se tem este vírus. Com o advento da nanotecnologia é possível utilizar
nanopolímeros que transportem medicamentos até o local de ação, diminuindo assim o tempo
de tratamento e mantendo a droga por um maior tempo no trânsito do organismo por liberá-la
de maneira controlada. Esta é a proposta dos dendrímeros, macromoléculas altamente
ramificadas que podem transportar drogas complexadas em sua estrutura até o alvo de
interesse, diminuindo assim tempo e custos de tratamento. O atual problema enfrentado é que
o custo para a síntese destes polímeros é alto. Devido a este fato um programa que seja capaz
de acoplar as moléculas de medicamentos nas cavidades destes dendrímeros podem ajudar a
entender o processo de acoplamento e liberação controlada destes nanopolímeros em meios
biológicos.
Objetivos
Desenvolver um algoritmo genético com uma função multi-objetivo baseada em
campos de força de energia potencial para o entendimento de como as moléculas de
medicamentos se mantém e são posteriormente liberadas nas estruturas dos dendrímeros. Este
processo permite que sejam economizados custos por serem testadas posteriormente em
laboratório somente as estruturas promissoras para se tornarem um transportador de
medicamentos.
Metodologia
Neste trabalho foi utilizada a linguagem de programação perl. Esta linguagem foi
escolhida por apresentar uma facilidade em ler dados cristalográficos de estruturas através de
reconhecimentos de padrões. São utilizadas técnicas de álgebra linear computacional para
rotações e translações de moléculas após seu acoplamento na estrutura dos dendrímero. Após
a formação do complexo as estruturas são avaliadas através de um campo de força e a melhor
destas é dada como resposta para a análise dos resultados.
Departamento de Engenharia Elétrica
Figura 1: Esquema do AG onde a população é inicializada randomicamente e
selecionada através do método da roleta. Cada indivíduo é composto por um conjunto de n
moléculas e um dendrímero, Onde as moléculas sofrem rotações e translações e o receptor é
estático.
Os indivíduos são números reais onde:
X = {xi,..., xn} é o deslocamento no eixo x onde n é o total de moléculas que se deseja acoplar.
Y = {yi,..., yn} é o deslocamento no eixo y onde n é o total de moléculas que se deseja acoplar.
Z = {zi,..., zn} é o deslocamento no eixo z onde n é o total de moléculas que se deseja acoplar.
R = rotação no eixo x
P = rotação no eixo y
T rotação no eixo z
Atual estágio:
No presente momento estão sendo desenvolvidos os métodos de seleção e mutação do
algoritmo bem como as matrizes de rotação.
Referências
[1] Zbigniew Michalewicz. Genetic algorithms + data structures = evolution programs.
Springer.3rd edition. 1996.
[2]Majoros. Dendrimer based nanomedicine. Pan Stanford Publishing. 2008