Nobel - O computador ajudando a Química
Autor(a): Antonio Carlos Massabni e Filipe B. Payolla
O lançamento das bases de programas de computador que permitiram entender e prever os resultados de reações químicas complexas foi o que motivou a Real Academia Sueca de Ciências a conferir o Prêmio Nobel de Química deste ano aos pesquisadores Martin Karplus, bioquímico austríaco, 83 anos; Michael Levitt, biofísico britânico, 64; e ao químico e bioquímico israelense Arieh Warshel, 63 anos. Desenvolvidos na década de 1970, os estudos deles foram fundamentais para os avanços da Química.
Atualmente os químicos fazem simulações no computador e realizam os experimentos no laboratório. Os resultados previstos no computador são confirmados no laboratório. Teoria e prática se autoalimentam
Os químicos costumavam estudar moléculas usando modelos construídos com bolinhas e varetas plásticas. Mas como as reações químicas se processam na velocidade da luz, a Química clássica não conseguia acompanhar experimentalmente cada etapa de uma reação. Os métodos computacionais permitiram desvendar os segredos das interações moleculares.
Os trabalhos dos ganhadores do Nobel fizeram com que simulações de reações complexas no computador se tornassem práticas correntes. Essas simulações permitem prever, por exemplo, os efeitos no organismo de uma droga que está em desenvolvimento. Já utilizada pela indústria farmacêutica, esse tipo de modelação teórica também é empregada para estudar a transformação química do dióxido de carbono em carboidratos usando apenas a energia da luz solar que ocorre na fotossíntese. De acordo com a Real Academia, uma melhor compreensão dessa reação química e das moléculas envolvidas pode, no futuro, levar ao desenvolvimento de métodos que gerem energia limpa e abundante para os mais variados fins.
As pesquisas de Karplus, Levitt e Warshel colocam o trabalho da física clássica de Newton lado a lado com os avanços da física quântica moderna. Antigamente os químicos tinham que escolher uma ou outra teoria para explicar estruturas moleculares. A principal vantagem da física clássica é a simplicidade dos cálculos utilizados. Mas esses cálculos só podem ser utilizados quando os objetos de estudo forem corpos maiores, não oferecendo possibilidade de simular reações químicas. Para esta finalidade, os químicos começaram a utilizar a física quântica, mas os cálculos, nesse caso, necessitavam de computadores potentes e só podiam ser desenvolvidos nos níveis atômico e molecular.
Os ganhadores do Nobel uniram o que havia de melhor nas físicas clássica e quântica. Por exemplo, para saber como um novo medicamento se “encaixará” na proteína do corpo que é o seu alvo, por computador são desenvolvidos cálculos teóricos voltados para os átomos da proteína-alvo que vão interagir com a droga.
Hoje o computador é uma ferramenta tão importante para os químicos como são os tubos de ensaio. A imagem ao lado ilustra como se dá a combinação da Química experimental com as simulações feitas em computador. O pesquisador no computador e o químico no laboratório passaram a trabalhar em conjunto para atingir os objetivos mais rapidamente.
Conselheiro do CRQ-IV, Antonio Carlos Massabni
é professor titular do Instituto de Química
da Unesp de Araraquara.
Filipe B. Payolla é Bacharel em Química e aluno de mestrado em química inorgânica daquele Instituto.
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