О лаборатории

Лаборатория вычислительных методов в медицине и фармации основана на базе Пятигорского медико-фармацевтического института для осуществления фундаментальных и прикладных исследований в области медицины, фармации и прикладной химии. Применяемые в лаборатории вычислительные методы позволяют раскрывать механизмы биологических и химических явлений, обобщать и структурировать данные эксперимента, прогнозировать свойства и поведение исследуемых систем.

В лаборатории ведется разработка программы Биоэврика для моделирования молекулярной динамики с использованием высокопроизводительных вычислительных систем на основе массового параллелизма. Разрабатываемая программа в настоящее время применяется для прогнозирования биологической активности, моделирования процессов жидкостной экстракции, фазовых переходов (плавление, кипение, растворение), изучения поверхностных явлений (адсорбция, поверхностное натяжение) методом молекулярной динамики.

В лаборатории возможно выполнение научных исследований по заказу, оказание методической поддержки и обучение.
В программе Биоэврика реализован ряд оригинальных алгоритмов для моделирования и анализа молекулярной динамики:
— возможность гибкого термостатирования;
— разнообразные граничные условия сложной формы;
— автоматизированный выбор набора аминокислот, важных для ингибирования/активации по результатам молекулярной динамики «лиганд-рецептор»;
— автоматизированный виртуальный скрининг набора веществ на основе молекулярной динамики «лиганд-рецептор» с возможностью моделирования как всего белка так и только окрестностей активного центра;
— учет поляризации при переходе вещества между фазами — заряды атомов меняются в процессе моделирования молекулярной механикой;
— производительность на GPU сравнима с Gromacs, в некоторых тестах выше.
Существует возможность доработки нашего ПО под конкретные задачи в процессе выполнения научного исследования.

Основные направления научной работы:

Прогнозирование биологической активности веществ

Моделирование жидкостной экстракции 

Прогнозирование физических и физико-химических свойств веществ

  • Термодинамические свойства (теплоты образования, теплоты сгорания, энтропия, теплоемкость и др.)
  • Реакционная способность
  • Устойчивость к деструкции 

Моделирование химических реакций

  • Определение термодинамических свойств химических реакций (тепловой эффект, возможность самопроизводльного протекания)
  • Определение кинетических свойств химических реакций (порядок, энергия активации, константа скорости)

Геоботаника

  • Сбор и привязка к картам геоботанической информации
  • Создание баз данных геоботанической информации

Проведение циклов научных семинаров для студентов и молодых ученых

  • Проведение циклов научных семинаров «Компьютерное конструирование лекарств»
  • Проведение циклов семинаров «Основы программирования на языке C++»
  • Проведение циклов научных семинаров «Разработка прикладных компьютерных программ для вычислительной химии и биоинформатики»

Разработка учебных пособий по темам

  •  «Компьютерное конструирование лекарств» 
  • «Разработка прикладных компьютерных программ для вычислительной химии и биоинформатики»    

Разработка программного обеспечения

  • Программное обеспечение для вычислительной химии
  • Программное обеспечение для качественного и
    количественного анализа
  • Программное обеспечение для геоботаники
  • Программное обеспечение для ресурсоведения
  • Программное обеспечение для биохимии
  • Программное обеспечение для анализа результатов
    микросъемки
  • Программное обеспечение для медико-биологической
    статистики
  • Программное обеспечение для классификации
    лекарственных растений, лекарственного растительного сырья, лекарственных
    препаратов и др. объектов медицины и фармации
  • Программное обеспечение для автоматизации анализа
    научных текстов
  • Программное
    обеспечение для автоматизации вычислений

Разработка баз данных химической, биологической, геоботанической и других видов информации

Поиск веществ по структурным требованиям в базах данных поставщиков