與水的相互作用決定了藥物分子如何與靶標(biāo)結(jié)合，但是對(duì)這些相互作用建模很困難，限制了藥物設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在AIP出版社的“化學(xué)物理學(xué)報(bào)”最近的一篇論文中，來自加州理工學(xué)院的William A. Goddard III和Saber Naserifar描述了他們建立水的新描述(稱為力場(chǎng))的新方法并展示了它準(zhǔn)確性。

化學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)教授戈達(dá)德對(duì)結(jié)果感到“驚訝”。“我們得到的描述幾乎適合所有水的屬性，令人難以置信的準(zhǔn)確，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以往任何力場(chǎng)，”他說。

量子力學(xué)只能準(zhǔn)確描述小型系統(tǒng)，因此我們對(duì)液態(tài)水的理解依賴于使用力場(chǎng)的模擬。盡管經(jīng)過數(shù)十年的努力，目前的力場(chǎng)并未同時(shí)描述水的所有屬性。“一個(gè)力場(chǎng)可能會(huì)給出正確的密度和水的蒸發(fā)，但可能與熔點(diǎn)相差100度，”戈達(dá)德說。“這聽起來很糟糕，但這都是我們所擁有的。”

這些不完整的模型限制了藥物設(shè)計(jì)，限制了我們對(duì)工業(yè)溶劑反應(yīng)的理解，促使科學(xué)家們研究一些水的異常特征。例如，有人提出，當(dāng)水過冷到低溫時(shí)，它可能同時(shí)存在高密度和低密度液體，如果有足夠的水力場(chǎng)可以理解得更好。

與以前的力場(chǎng)不同，戈達(dá)德和Naserifar專注于模擬水的個(gè)體相互作用。工作“向后”，他們首先考慮長距離相互作用，然后增加電荷和極化動(dòng)力學(xué)。戈達(dá)德說：“以前的力場(chǎng)不允許收費(fèi)，這是一個(gè)重要的進(jìn)步。”此外，對(duì)于強(qiáng)氫鍵，該團(tuán)隊(duì)利用最近發(fā)布的，高度準(zhǔn)確的水二聚體計(jì)算。

“我們單獨(dú)使用高質(zhì)量的量子力學(xué)來進(jìn)行每次相互作用 - 遠(yuǎn)程，短程，氫鍵，極化 - 將它們放在一起，進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)它非常準(zhǔn)確，”戈達(dá)德說。“預(yù)測(cè)0.2開爾文內(nèi)液體的熔點(diǎn)......這是聞所未聞的!”

他們的新力場(chǎng)僅在一個(gè)屬性上失敗：計(jì)算粒子擴(kuò)散的速度或擴(kuò)散常數(shù)。Goddard和Naserifar對(duì)這種不規(guī)則性感到“困惑”，但仍對(duì)他們的力場(chǎng)取得的成就感到興奮。他們熱衷于用它來研究水的異常性質(zhì)，看看它是否能提高藥物設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。