Kimia komputasi dapat dikatakan sebagai cerminan kemajuan teknologi kimia. Akselerasi dalam perkembangan teknologi informasi dan komputasi akhir-akhir ini membawa efek yang tidak terhingga pada setiap aspek kehidupan, semisal pada bidang pekerjaan, sekolah/kampus, dan lingkungan rumah. Peningkatan akan pentingnya penggunaan teknologi ini terutama pada teknologi berbasis Web yang secara dramatis menimbulkan perubahan paradigma baru dalam sistem dan aplikasinya baik di lingkungan industri, pemerintahan, lembaga pendidikan maupun organisasi lainnya. Tentunya perkembangan ini dilakukan dengan tetap mengedepankan aspek keuntungan dan manfaat yang diperoleh baik dilihat dari sisi produktivitas, layanan maupun finansial. Dalam hal ini bidang ilmu kimia telah mengembangkan software-software pendukung penelitian yang dapat mempermudah kinerja dan pengembangan teknologi-teknologi kimia.
Rabu, 04 Januari 2012
Aplikasi KimKom dalam Pengembangan Obat
Metode kimia komputasi untuk tujuan disain molekul baru, tetutama senyawa obat, serta prediksi sifat fisiko-kimia telah menjadi metode pilihan utama sebagian besar industri farmasi berkaitan dengan pengembangan maupun penemuan obat. Aplikasi metode yang juga disebut in silico ini, berawal dari postulat dasar dalam paradigma disain obat klasik yang menyatakan bahwa efek obat dalam tubuh manusia merupakan suatu konsekuensi “molecular recognition” antara ligan (dalam hal ini obatdan sutau makromolekul (target).
Aktivitas farmakologi ligan terhadap dudukan kerjanya (action site) sangat ditentukan oleh tatanan ruang dan kerapatan elektron atom-atom ligan, dan juga bagaimana atom-atom tersebut berinteraksi dengan molekul target atau “biological conterpart” (Bohm & Klebe, 1996). Struktur, dinamika, dan interaksi demikian memungkinkan suatu karakterisasi menggunakan kimia komputasi dilakukan. Misalnya, pendekatan berbasis mekanika molekular (molecular mechanics) secara efisien dapat membantu penemuan kandidat-kandidat obat baru, dan metode komputasi yang tidak mahal ini sekarang secara rutin digunakan di dalam disain obat (Jorgensen, 2004).
Meskipun demikian, jika deskripsi sifat elektron yang diperlukan untuk tujuan disain tersebut, maka penggunaan mekanika kuantum sangat beperan. Sesungguhnya pendekatan kimia komputasi berbasis mekanika kuantum selain menjelaskan efek elektronik kuantum, juga mampu menjelaskan pembentukan dan pemutusan ikatan kimia, efek polarisai, perpindahan muatan, dst., biasanya mampu memperkirakan energi molekul lebih akurat (Cavali et al., 2006). Aplikasi mekanika kuantum berbasis ligan di dalam disain obat sejak dahulu telah diarahkan dalam pengamatan energi, geometri, dan distribusi elektron (misalnya HOMO, LUMO, momen dipol, dst.) molekul organik kecil. Perhitungan mekanika kuantum secara rutin telah juga dilakukan dalam analisis QSAR (Quantitative-Structure Activity Relationship) klasik (Lepp & Chuman, 2005), QSAR 3D (Aguirre et al., 2005) dan juga mengembangkan deskriptor kuantum (Wan et al., 2004) untuk digunakan dalam penelitian korelasi struktur-aktivitas.
Hal menarik dalam penggunaan kimiakomputasi berkaitan dengan molekul target di dalam disain obat adalah telaah analisis reaksi enzimatik dalam sistem biologis yang memiliki relevansi farmakologi (Gogonea et al., 2001), simulasi ini memungkinkan menjelaskan mekanisme substrat (inhibitor)-enzim dan lebih lanjut terhadap interaksi substrat enzim pada keadaan transisi melalui analisis energi ikat (binding energy).
Pustaka
Bohm, H.J. & G. Klebe. 2004. Angew. Chem. Int. Ed. 35, 2589.
Jorgensen, W.L. 2004. Science. 303, 1813.
Cavalli, A., P. Carloni, & M. Recanatini. 2006. Chem. Rev. 106,3467.
Lepp, Z. & H. Chuman. 2005. Bioorg. Med. Chem. 13, 3093.
Software KimKom dan Manfaatnya
Berikut adalah beberapa aplikasi yang bisa digunakan untuk mendukung pembelajaran kimia. Diberikan sedikit paparan dan tautan untuk menuju sumber utamanya sehingga bisa di-download di komputer. Banyaknya aplikasi visualisasi molekul ini tentu menjadikan kita punya banyak pilihan disesuaikan dengan kenyamanan masing-masing pengguna.
- JMol (Platform : Windows, Linux, Mac)
Jmol ini gartis, merupakan penampil strukutur molekul tiga dimensi (molecule viewer) yang dapat digukan secara bebas oleh siapapun yang menekuni bidang kimia dan biokimia. Aplikasi ini merupakan cross-platform, berjalan di sistem operasi Windows, Mac OS X, dan Linux / Unix. Fitur yang dimilikinya di antaranya membaca berbagai jenis file dan output dari program kimia kuantum, dan animasi file multi-frame. JmolApplet adalah applet web browser yang dapat diintegrasikan ke dalam halaman situs. Aplikasi Jmol adalah aplikasi Java standalone yang berjalan di desktop. JmolViewer merupakan seperangkat alat yang dapat diintegrasikan ke dalam aplikasi Java lainnya.
Untuk menggunakannya silahkan download dan ekstrak file downlad-annya. Klik file Jmol.jar (di PC mestinya tersedia Javaruntime terlebih dahulu). Buka file yang support untuk dibuka dengan Jmol.
- ACD/ChemSketch Freeware (Platform : Windows, Linux)
Chemsketch adalah software grafis untuk menggambar hal yang ada hubungannya dengan kimia . Bisa menggambar secara manual atau menggunakan templet yang disediakan. Klik dan gambar molekul, ion, stereobonds, teks, poligon, panah, serta perlengkapan laboratorium, dll termasuk menentukan secara otomatis massa suatu atom atau molekul. Kita juga dapat memperkirakan densitas, indeks bias, volume molar, dll. Selain itu dari ACDLabs juga menawarkan beberapa download gratis untuk utilitas yang dapat dipergunakan dalam ChemSketch sehingga lebih powerfull.
Untuk dapat mendownload software ini diperlukan registrasi (sebentar hanya memasukan beberapa data alamat email dan lain-lain). Setelelah download lakukan instalasi sebagaimana biasa dan siap untuk digunakan.
- Molegro Molecular Viewer (Platform: Windows, Linux, dan Mac OS X)
Aplikasi gratis dengan multiplatform yang digunakan untuk visualisasi molekul dalam format PDB, SDF, Mol2, dan MVDML. Fiturnya meliputi pembuatan molekul secara otomatis, visualisasi permukaan molekul dan backbone.
Ukuran file untuk windows sebesar 5,52 MB
Ukuran file untuk windows sebesar 9,41 MB
.
Untuk file-file dengan ekstensi pdb, bisa dibuat sendiri dengan aplikasi di atas atau men-download-nya dari elchem.kaist.ac.kr. Model molekul yang tersedia di situs ini adalah molekul-molekul organik dari yang paling sederhana hingga yang cukup kompleks.
- Symyx Chime dan Symyx Draw (Platform: Windows dan MacOSX, Linux belum tersedia)
- Kalzium (Platform: Linux)
Kedua aplikasi ini gratis (no fee) siapapun boleh mengunduhnya dan memakainya secara cuma-cuma. Sebelum mengunduhnya diharuskan melakukan registrasi dengan mengisikan beberapa data yang empunya situs perlukan. Sayang untuk platform linux belum tersedia jadi mesti menggunakan Wine agar bisa menjalankannya di linux. Kedua software ini saling melengkapi sehingga kita bisa memanfaatkannya dalam program pengajaran di kelas untuk mata pelajaran kimia.
Symyx Chime versi 2.6 SP8 berformat zip berukuran 3,9 MB. Chime merupakan plug-in yang secara interaktif menampilkan molekul 2D (dua dimensi) dan 3D (tiga dimensi) langsung di halaman Web. Kita juga dapat memutar, memformat, dan menyimpan molekul untuk digunakan dalam program lain.
Symyx Draw versi 3.3 berukuran cukup besar dalam format zip (66 MB). Dengan aplikasi ini kita bisa menyisipkan model molekul yang kita buat ke dalam halaman situs, dokumen, spreadsheet maupun presentasi.
- Kalzium adalah nama sebuah software (open source software - OSS) yang memanfaatkan tabel periodik untuk mengeksplorasi setiap unsur. Tapi ternyata tidak sekedar tabel periodik biasa, lebih dari sekedar tabel periodik. Kalzium berasal dari bahasa Jerman dari kata kalsium. Saat ini Kalzium sampai di versi Hidrogen. Untuk diketahui semenjak Kalzium menjadi aplikasi standalone ia versinya akan dinamai dengan urutan nama unsur dalam tabel periodikTentu ini hanya merupakan alternatif dalam penggunaan media pembelajaran. Sampai saat ini Kalzium belum mendukung untuk sitem operasi Windows. Hanya bisa berjalan untuk sistem operasi Linux. Oleh karena itu di sarankan pengguna yang ingin mencobanya sebaiknya meningstall sistem operasi Linux, gratis dan halal. Silahkan pilih distro yang disukai.
- MarvinSketch (Platform: Windows, Linux, MacOS)
- Banyak hal yang bisa dimanfaatkan dari MarvinSketch untuk pengajaran kimia. Gambar dan animasi molekul dapat dibuat dengan mudah. Selanjutnya dapat disisipkan dalam media pembelajaran kimia. Tutorial berupa video untuk mengefektifkan MarvinSkecth dapat dilihat atau diunduh dari sini. MarvinSketch adalah software kimia hanya untuk visualisasi rumus struktur kimia yang gratis, bisa dijalankan di sistem operasi Windows dan Linux juga MacOS. Mau mencicipinya silahkan unduh dari web ChemAxon ini.
Langganan:
Postingan (Atom)