Examinando por Materia "Dinámica molecular"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Actividad biológica de complejos lantánidos con ligandos N,O-quelato derivados de bencimidazoles
    (Universidad del Valle, 2022) Aragón Muriel, Alberto; Polo Cerón, Dorian
    Los bencimidazoles se consideran una clase prometedora de compuestos heterocíclicos bioactivos que muestran una amplia variedad de propiedades biológicas útiles debido a sus similitudes estructurales con bases nitrogenadas como las purinas. Cuando estos compuestos presentan grupos aminofenil como sustituyentes en el anillo imidazol, es posible obtener bases de Schiff que resultan adecuadas para mejorar en gran medida el efecto en su actividad biológica y farmacológica. Además de su importancia biológica, estos compuestos forman complejos estables con varios metales de transición, entre ellos, los lantánidos, que también han logrado demostrar un gran número de propiedades biológicas en diferentes estudios. Esta estabilidad aumenta cuando el ligando orgánico presenta más de un punto de coordinación al metal, lo cual es común en compuestos heterocíclicos con sistemas N,N-quelato, N,S-quelato o N,O-quelato. Con el interés de desarrollar nuevos complejos metálicos con potencial actividad biológica, y considerando la posible aplicación terapéutica de complejos lantánidos con ligandos N,Oquelato basados en 2-arilbencimidazoles, esta investigación describe la síntesis y caracterización de complejos lantánidos (La3+, Ce3+, Sm3+) que contienen ligandos tipo aminofenil-bencimidazol y bases de Schiff obtenidas a partir de salicilaldehído y 2,4- dihidroxibenzaldehído. La actividad antiproliferativa de los compuestos fue estudiada sobre células U251 (glioblastoma humano), PC-3 (cáncer de próstata), K562 (leucemia mielógena), HCT-15 (carcinoma colorrectal), MCF-7 (adenocarcinoma epitelial de mama) y células SKLU-1 (carcinoma de pulmón) empleando sulforodamina B (SRB) en un ensayo de microcultivo. La evaluación antibacteriana se realizó frente a las cepas ATCC de S. aureus, L. monocytogenes, P. aeruginosa y E. coli, por el método de microdilución, mientras que la actividad antiparasitaria se llevó a cabo por métodos fluorométricos y MTT frente a P. falciparum, L. braziliensis y T. cruzi. La actividad biológica fue complementada con estudios adicionales de interacción de los compuestos químicos con diferentes objetivos moleculares que incluyen modelos de membrana bacteriana, ADN de timo de ternera, docking molecular con los receptores PBP2A (S. aureus), Cruzaina, Leishmanina y Alfa-tubulina, así como la dinámica molecular para los sistemas de membrana DMPC-DMPG / POPE-POPG, y para la interacción con la superficie de Leishmanina. Los resultados muestran que los complejos lantánidos presentados en este trabajo son generalmente más activos con relación a sus ligandos libres, confirmando un efecto sinérgico, mientras que los estudios de interacción con diferentes objetivos moleculares indican que existe una clara relación estructura-actividad.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Control of quantum correlations in hybrid qubit systems
    (Universidad del Valle, 2016) Susa Quintero, Cristian Edwin; Reina, John Henry
    El estudio principal de esta Tesis concierne a la investigación de la información cuántica como un recurso físico (ej., correlaciones cuánticas y entrelazamiento) en sistemas cuánticos abiertos. Consideramos un registrador de bits cuánticos (qubits) interactuando con su entorno y evaluamos la dinámica de las correlaciones cuánticas y del entrelazamiento entre los qubits bajo diferentes escenarios físicos. Adicionalmente, en el contexto de sistemas multipartitos, extendemos nuestros conocimientos de correlaciones cuánticas e introducimos un protocolo para cuantificar complejidad cuántica. Aquí, tratamos la complejidad en términos de la estructura de un sistema multipartito, es decir, qué tan diferente es la información brindada por el estado del sistema total con respecto a la información extraída del estado de los distintos componentes o subsistemas.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Dinámica cuántica AB initio de la transferencia de energía vibracional en el OCS.
    (2019-04-02) Zapata Romero, Gilberto Alexander; Arce Clavijo, Julio César
    En esta tesis se dilucida la redistribución de la energía vibracional intramolecular (IVR) en el sulfuro de carbonilo (OCS). Esta molécula lineal posee tres modos de vibración locales, definidos en coordenadas de valencia como las dos distancias de enlace y el ángulo entre dichos enlaces. Empleando condiciones iniciales que simulan excitaciones ópticas y colisiónales localizadas en dichos modos, se determina el mecanismo de la transferencia de energía en el rango dentro del cual ésta no es clásicamente caótica. La dinámica del proceso se simula integrando numéricamente la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo, mediante el método de Hartree multicon¿guracional dependiente del tiempo (MCTDH), utilizando una superficie de energía potencial ab initio completa reportada en la literatura. Se encuentran diferencias en la dinámica con estudios reportados previamente, lo cual se atribuye a que en los últimos se usan superficies de energía potencial inexactas. Los resultados muestran que la cantidad de energía transferida entre modos de enlace no depende del modo excitado inicialmente. El modo angular transfiere cantidades iguales de energía hacia ambos modos de enlace, aunque aparentemente la energía ganada por el modo OC fluye a través del modo CS. La disminución de energía promedio en el modo excitado es independiente del modo y sólo depende de la energía total. Estos resultados también son de interés para la comprensión de la dinámica de las reacciones unimoleculares y la química selectiva.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Hardware implementation of non-bonded forces in molecular dynamics simulations
    (Universidad del Valle, 2011) Caicedo Beltrán, Álvaro José; Velasco Medina, Jaime; Espinosa Durán, John Michael
    Molecular Dynamics is a computational method based on classical mechanics to describe the behavior of a molecular system. This method is used in biomolecular simulations, which are intended to contribute to the study and advance of nanotechnology, medicine, chemistry and biology. Software implementations of Molecular Dynamics simulations can spend most of time computing the non-bonded interactions. This work presents the design and implementation of an FPGA-based coprocessor that accelerates MD simulations by computing in parallel the non-bonded interactions, specifically, the van der Waals and the electrostatic interactions. These interactions are modeled as the Lennard-Jones 6-12 potential and the direct-space Ewald summation, respectively. In addition, this work introduces a novel variable transformation of the potential energy functions, and a novel interpolation method with pseudo-floating-point representation to compute the short-range forces. Also, it uses a combination of fixed-point and floating-point arithmetic to obtain the best of both representations. The FPGA coprocessor is a memory-mapped system connected to a host by PCI Express, and is provided with interruption capabilities to improve parallelization. Its main block is based on a single functional pipeline, and is connected via Avalon Bus to other peripherals such as the PCIe Hard-IP and the SG-DMA. It is implemented on an Altera¿s EP2AGX125EF35C4 device, can process 16k particles, and is configured to store up to 16 different types of particles. Simulations in a custom C-application for MD that only computes non-bonded forces become up to 12.5x faster using the FPGA coprocessor when considering 12500 atoms.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Intramolecular Dynamics of the Rovibrational Energy in a Carbonyl Sulfide Molecule.
    (2019-03-28) Zapata Romero, Gilberto Alexander; Arce Clavijo, Julio César; Arango Mambuscay, Carlos Alberto
    We discuss the efect of low rotational excitations on intramolecular vibrational energy redistribution (IVR) in an isolated carbonyl sulfide (OCS) molecule in its electronic ground state. Computational experiments were performed to analyze the intramolecular rotational-vibrational energy redistribution (IRVR) and the intramolecular vibrational rotational energy transfer (IVRET). We use the MCTDH software to solve the Schrödinger equation for wave packets corresponding to initial excitations on vibrational local modes. The wave packets are prepared having the same initial vibrational excitations but differing in the total angular momentum. We found that IVR is affected by K-mixing due to Corio lis coupling and that centrifugal coupling does not have a relevant role on IVR. Moreover, rotational effects on IVR depends on the vibrational bending mode. If the bending mode is not excited, K-mixing is negligible. If it is excited, then K-mixing occurs in a signif icant degree and as a result the wave packet evolves onto a pseudodecoherent (steady) state. However, the net redistribution does not change, i.e., on average IVR behaves in the same way. Furthermore, loss of vibrational coherence happened even when IVRET is insignifcant, implying that analyzing the total vibrational energy is not fully conclusive to predict changes of IVR due to rotational excitations.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Tasas de difusión y de deposición en un modelo de epitaxia coloidal.
    (2018-07-24)
    Se estudian las propiedades dinámicas de un modelo de suspensión coloidal bidimensional cuyas partículas son depositadas lentamente sobre un sustrato unidimensional bajo la acción de un campo externo. Una vez que las partículas son depositadas en el sustrato pueden difundirse lateralmente sobre este último. Usando un modelo analítico basado en las ecuaciones de Langevin y de Fokker-Plank se estudia la dinámica de una partícula en la suspensión y sobre el sustrato. En particular, se calculan la tasa de deposición promedio sobre el sustrato, Ƒ, así como también la constante de difusión de las partículas sobre el sustrato, D. Los resultados del modelo analítico propuesto presentan un buen acuerdo con los encontrados usando simulaciones numéricas basadas en dinámica molecular. Este modelo sencillo permite explorar la posibilidad de usar coloides para la formación de estructuras mediante la técnica de crecimiento epitaxial, la cual es relevante en distintos campos de aplicación.