Molecular Modelling

Molecular Modelling (auch Moleküldesign), Bezeichnung für das computerunterstützte Modellieren von Molekülen, mit dem Ziel, ihre Struktur und Wirkungsmöglichkeiten zu simulieren. Für Molecular Modelling ist auch die Abkürzung CAMD gebräuchlich (abgeleitet vom englischen Begriff Computer-Aided Molecular Design).

Das erste Molecular-Modelling-System wurde am MIT (Massachusetts Institute of Technology) entwickelt, zu seinen Anwendungen gehörte die Aufklärung der Konformation einfacherer organischer Moleküle. Inzwischen sind die Computer – vor allem auch, was die Graphik anbelangt – so leistungsfähig, dass auch große Biomoleküle modelliert werden können. Zu den angewandten Rechenverfahren gehören die Monte-Carlo-Methode und molekulardynamische Ansätze. Am MIT in Cambridge (Massachusetts), sowie am Brookhaven National Laboratory in New York wurden in den letzten Jahren umfangreiche Datenbanken mit den Strukturen zahlreicher biologisch und pharmazeutisch wichtiger Substanzen erstellt.

Die Anwendung des Molecular Modelling beruht darauf, dass ein enger Zusammenhang zwischen Struktur und Wirkung von Molekülen besteht. Man spricht dabei oft vom Schlüssel-Schloss-Prinzip. Nach diesem müssen beispielsweise die Moleküle eines pharmazeutischen Wirkstoffs und einer Substanz des Organismus, auf die er einwirken soll, räumlich aneinanderpassen, damit eine Reaktion zwischen ihnen eintritt. Auch die Wirkung von körpereigenen Enzymen oder Hormonen unterliegt diesem Prinzip.

Das Molecular Modelling wird nicht nur zur Aufklärung von Strukturen und Wirkmechanismen eingesetzt, sondern zunehmend auch zur Entwicklung von Arzneimitteln (siehe hierzu auch Pharmazie). Dabei können Wirkstoffe schon zu Beginn so gezielt entwickelt werden, dass weniger Tierversuche und klinische Tests an Menschen erforderlich sind, als das bisher der Fall war.

Auch in der Technik gewinnt das Molecular Modelling an Bedeutung. Beispielsweise konnten im vergangenen Jahrzehnt die Eigenschaften von Kunststoffen und Fasern, aber auch von Katalysatoren, weitgehend modelliert werden.