34].
1-7- کاربردهای دارویی پورفیرین ها
در سالهای اخیر علاقه رو به رشدی به استفاده از پورفیرینها و مشتقات آنها در پزشکی ایجاد شده است. یک کاربرد مهم این ترکیبات در تشخیص مراحل اولیه تومورهای سرطانی است، زیرا جذب این ترکیبات در تومورهای بدخیم نسبت به بافتهای معمولی بیشتر است. پورفیرینهای تجمع یافته در تومور، فلورسانس قرمز ساطع میکنند و این نشر برای تشخیص تومور استفاده میشود [35-36]. کاربرد مهم دیگر پورفیرینها و ترکیبات وابسته در زمینه درمان فتودینامیک16 سرطانهاست [37]. در این روش ابتدا تومورها غنی شده و سپس با به کارگیری نور مرئی درحضور اکسیژن مولکولی تخریب میشوند. در این فرایند بافتهای مجاور که پورفیرین کمتری دارند سالم میمانند.
یک کاربرد مهم این ترکیبات در تشخیص مراحل اولیه تومورهای سرطانی است، زیرا جذب این ترکیبات در تومورهای بدخیم نسبت به بافتهای معمولی بیشتر است. پورفیرینهای تجمع یافته در تومور، فلورسانس قرمز ساطع میکنند و این نشر برای تشخیص تومور استفاده میشود [35-36]. از کاربرد های دیگر پورفیرینم ها می توان استفاده ار آن ها به عنوان حسگر نوری مناسب در درمان فتو درمانی نام برد. این ترکیبات در سلول های توموری تجمع کرده و باعث جذب طول موج هایی می شوند که تداخلی با طول موج جذبی خون ندارد. سپس باعث تولید اکسیژن منفرد شده و در برابر تاثیرات اکسیژن منفرد پایدار می باشد.
در تحقیقات کلینیکی اولیه از ترکیب هماتوپورفیرین که به طور طبیعی در بدن وجود داشته و درسلولهای توموری به خوبی جایگزین میشود،استفاده میشد ]38 .[امروزه محققان ترکیب تجاری به نام فتوفرین را جایگزین مناسبی برای آن میدانند]39[. مشتقات دیگر پورفیرینی به دلیل انتخابی عمل کردن بر روی سلولهای سرطانی و داشتن فعالیت ضد توموری،کاندیدای مناسب برای پرتو درمانی به شمارمیروند]40-41[.
برخی از پورفیرینها خواص ضد سرطانی نشان میدهند. ویژگی این ترکیبات در غیرفعال کردن آنزیم RNA پلیمراز ودر نتیجه غیرفعال سازی DNA میباشد. هر چند مکانیسم دقیق این فرایند کاملاَ مشخص نیست اما غیرفعال سازی DNA پلیمراز را میتوان به اتصال پورفیرین به این آنزیم و در نتیجه تحریک نوری آن نسبت داد [42].
همچنین برخی از پورفیرینها مانع از اتصال ویروس تضعیف کننده سیستم ایمنی بدن (1-HIV) به سلولهای بدن میشوند و میتوانند در درمان بیماری ایدز موثر باشند [43[.
1-8- مشکلات پورفیرین و علت طراحی استخلافات:
پورفیرینهای مورد استفاده به عنوان فتوسنتز کننده در درمان فتودینامیکی دارای چندین مشکل است حلالیت پایین آن در آب یکی از این مسایل است. برای غلبه به این مشکل استخلافات مختلف پورفیرینی تاکنون توسعه یافته اند ]44-45[. به عنوان نمونه معرفی واحد های کربو هیدرات باعث بهبود حل پذیری استخلافات پورفیرینی میشود ]46[. بهبود کارایی پورفیرین ها برای درمان سرطان از دلایل دیگری است که باعث شده استخلافات جدید دیگر را طراحی و سنتز کرده تا از آن ها در درمان فتودینامیکی استفاده شود.

شبیه سازی دینامیک ملکولی
1-9- تاریخچه شبیه سازی دینامیک ملکولی
اولین شبیه سازی دینامیک ملکولی سیستم حقیقی توسط رحمان و استیلینجر در شبیه سازی آب مایع در سال 1974 صورت گرفت. اولین بار شبیه سازی دینامیک ملکولی توسط آلدر و وین رایت در اواخر سال های 1950 معرفی شد و با این روش بر هم کنش کره های سخت را مطالعه کند ]47[. پیشرفت اصلی بعدی در سال 1964 بود زمانیکه فردی به نام رحمان اولین شبیه سازی را با استفاده از پتانسیل حقیقی برای آرگون مایع انجام داد. اولین شبیه سازی پروتئین در سال 1974 با شبیه سازی بازدارنده ی تریپسین پانکراس گاوی BPTI ظاهر شد. امروزه با توجه به مقالات میبینیم که به راحتی میتوان شبیه سازی دینامیک ملکولی پروتئینهای سولواته، کمپلکس های پروتئین- DNAو سیستمهای لیپیدی شامل ترمودینامیک اتصال لیگاند و تا خوردن پروتئینهای کوچک را پیدا کرد. تعداد روشهای شبیه سازی به طور گستردهای افزایش پیدا کرده است. اکنون روشهای بسیار مخصوصی برای مسایل خاص شامل شبیه سازی مکانیک کوانتوم- کلاسیکی که برای مطالعهی واکنشهای آنزیمی به کار میرود در فضای پروتئین کامل وجود دارد. روشهای شبیه سازی دینامیک ملکولی به طور گستردهای در روشهای تجربی از قبیل کریستالو گرافی اشعه ایکس و تعیین ساختار NMR مورد استفاده قرار میگیرد.
1-10- شبیه سازی دینامیک ملکولی
شبیهسازی دینامیک مولکولی17 حرکت مولکولهای منفرد را در مولکولهای گاز، مایع و جامد محاسبه میکند. مفهوم کلیدی در اینجا “حرکت” است، که تغییر موقعیت، سرعت و جهت مولکولها را نسبت به زمان توصیف میکند. در واقع شبیهسازی دینامیک مولکولی روشی برای مدلسازی میکروسکپی با جزئیات مفصل در سطح مولکولی است. طبیعت ماده را باید در ساختار و حرکت اجزاء تشکیل دهنده آن جستجو کرده و دینامیک در حل مسئله N ذرهای نهفته است. این مسئله N ذرهای کلاسیکی فاقد یک حل تحلیلی است و حل عددی تنها راهی است که باقی میماند. امروزه روش دینامیک مولکولی (MD) کاربردهای فراوانی در فیزیک، شیمی، بیوشیمی، مهندسی مواد و سایر شاخه‌های علوم و مهندسی پیدا کرده است.
شبیهسازی مولکولی دربرگیرنده دو روش محاسباتی مونت کارلو18 و دینامیک مولکولی میباشد که به این دو روش مکانیک آماری محاسباتی نیز گفته می شود. در هر دو روش با بکارگیری یک مدل مولکولی مناسب که همان انرژی پتانسیل بین مولکولی است، خواص ماکروسکوپی ماده با انجام محاسبات رایانهای و بدست آوردن مسیرهای مولکولی قابل محاسبه میباشد. بنابراین نتایج حاصل از شبیهسازی مولکولی به نوع مدل مولکولی مورد استفاده وابسته است. از طرف دیگر با مقایسه نتایج حاصل از شبیهسازی با نتایج تجربی میتوان دقت مدل مولکولی بکار رفته را برای سیستم مورد مطالعه تعیین نمود. روشهای شبیهسازی مونتکارلو و دینامیک را برای محاسبه طیف وسیعی از خواص ترموفیزیکی سیستمهای شامل مولکول کوچک و بزرگ میتوان بکار برد. در مورد مولکولهای بلند زنجیر در پلیمرها، روشهای دینامیک مولکولی بسیار پیچیده می شوند و به همین دلیل در متون شیمی مثالهای اندکی از روشهای شبیهسازی دینامیک مولکولی در مورد این سیستمها یافت می شود ]52-48[.
روشهای مونتکارلو دارای این پیچیدگیها نبوده و کاربرد آنها برای این سیستمها سادهتر است. شبیه سازیهای اولیه تنها مولکولهای منفرد را در خلاء در نظر میگرفت اما بعد از گذشت مدتی، شبیهسازیهای واقعیتر و منطبقتر با شرایط سیستمهای بیولوژیکی بکار گرفته شد. شبیهسازیهای جدید در مدت زمانهای متعادلتری انجام میشوند که حداقل شامل چند ده نانوثانیه میباشد. اولین شبیهسازی MD در حد میکروثانیه در سال 1998 گزارش شد ] 52-57[.

1-11- اهداف دینامیک ملکولی
شبیه سازی های کامپیوتری به عنوان پلی بین مقیاس های زمانی و جهان ماکروسکوپی آزمایشگاه عمل می کند. پیش بینی ها به اندازه ای دقیق است که می توان آن را به اندازه ای که دوست داریم با صحت به دست آوریم. از جهت دیگری هم شبیه سازی به عنوان پل عمل می کند: پلی بین تئوری و تجربه. می توان یک تئوری را با هدایت شبیه سازی با همان مدل آزمایش کنیم. همچنین ممکن است مدل را توسط مقایسه با نتایج تجربی مورد آزمایش قرار دهیم. ممکن است شبیه سازی های کامپیوتری انجام دهیم که در آزمایشگاه غیر ممکن و مشکل است. به عنوان مثال کار در دما وفشار بی نهایت.
ما شبیه سازی های دینامیک ملکولی را به امید فهم خواص مجموعه های ملکولی به صورت ساختارشان و بر هم کنش های میکروسکوپی بین آن ها انجام می دهیم. این روش به عنوان مکملی برای آزمایشات تجربی است و ما را قادر می سازد تا چیز های جدید یاد بگیریم، مسایلی که نمی توان به روشهای دیگر به آن دست یافت. دو خانواده ی اصلی روش های شبیه سازی دینامیک ملکولی و مونت کارلو می باشد. علاوه بر این محدوده ی کاملی از روش های هیبریدی وجود دارد که ویژگی های این دو را با هم ترکیب می کند. مزیت MD به MC این است که مسیری برای خواص دینامیکی سیستم به ما می دهد: ضرایب انتقال، پاسخ وابسته به زمان به اختلالات و خواص طیفی.
1-12- مکانیک آماری، دینامیک ملکولی(MD) و مبانی آن
شبیه سازی دینامیک ملکولی اطلاعاتی در سطح میکروسکوپی ایجاد می کند که شامل موقعیت اتمی و سرعت ها است. به عنوان مثال برای محاسبه ی انرژی آزاد پیوندی داروی خاص یا برای آزمایش انرژی و مکانیسم تغییر کنفورماسیون به کار می رود. ارتباط بین شبیه سازی میکروسکوپی و خواص ماکروسکوپی از طریق مکانیک آماری ایجاد می شود که که عبارت های ریاضی سختی ایجاد می کند که خواص ماکروسکوپی را به توزیع و حرکت اتم ها و ملکول های سیتم N جزیی ربط می دهد. شبیه سازی دینامیک ملکولی روشی برای حل معادله حرکت ذرات است و این فرمول های ریاضی را ارزیابی می کند. با شبیه سازی دینامیک ملکولی می توان هم خواص ترمودینامیکی و هم پدیده ی وابسته به زمان را مورد مطالعه قرار داد.

دینامیکهای مولکولی میتواند در تحقیقات گستردهای شامل بیوشیمی، بیوفیزیک و بیوتکنولوژی به کار گرفته شود. آنزیم شناسی و بیولوژی مولکولی نیز در این? مقوله گنجانده میشود. در شبیهسازی MD ویژگیهای ترمودینامیکی و سینتیکی سیستم شبیهسازی شده مورد توجه میباشد. این مورد درک جنبههای متفاوت دینامیک ساختارهای بیومولکولی را بسط میدهد و شناخت و نحوه عملکرد آنها را نیز ممکن میسازد. با وجود این، وقتی MD به طور منفرد بکار گرفته میشود کاربرد محدود پیدا میکند. در شبیه سازی ساختار MD وابسته به زمان، اطلاعات تنها در سطح موقعیت اتمی بکار گرفته میشود. برای بدست آوردن ویژگی های ماکروسکوپیک که واقعا مورد توجه میباشد،