İn Silico Araştırmalar Laboratuvarı

İn silico çalışmalar, bilgisayar destekli simülasyonlar ve modellemeler yoluyla biyolojik, kimyasal ve fiziksel sistemlerin analizini sağlayan yaklaşımlardır. Günümüzde hem akademik araştırmalarda hem de uygulamalı alanlarda önemli katkılar sağlamaktadır. Akademik açıdan bakıldığında, in silico yaklaşımlar, moleküler düzeyde süreçlerin modellenmesine olanak tanıyarak hızlı hipotez testleri yapılmasını ve biyolojik mekanizmaların keşfini mümkün kılar. Ayrıca, deneysel çalışmalara yön verebilecek öngörüler sunarak araştırma sürecini daha verimli hale getirir. Bu yöntemler, laboratuvar deneylerine geçmeden önce sistemlerin sanal ortamda test edilmesini sağladığı için hem maliyet hem de zaman açısından büyük tasarruf sağlar. Bunun yanı sıra, bilgisayar destekli modellerin standartlaştırılmış ve tekrarlanabilir olması, veri bütünlüğünü artırır ve araştırma bulgularının güvenilirliğini destekler.
Uygulamalı alanlarda ise in silico çalışmaların katkısı daha da belirgindir. Özellikle ilaç keşfi ve geliştirme süreçlerinde, yeni bileşiklerin hedef proteinlere bağlanma potansiyeli, olası toksisite düzeyleri ve ADME (emilim, dağılım, metabolizma, atılım) profilleri önceden tahmin edilebilmekte, böylece laboratuvar çalışmalarında daha etkili ve hedefe yönelik ilerlenebilmektedir. Malzeme bilimi ve nanoteknoloji alanlarında da bu yöntemler, yeni polimerlerin, yüzey kaplamalarının ya da nanomalzemelerin özelliklerinin önceden modellenmesine olanak tanıyarak üretim süreçlerinin daha verimli şekilde tasarlanmasına yardımcı olur. Ayrıca tarım, gıda ve çevre bilimleri gibi alanlarda da pestisitlerin çevresel etkilerinin ya da gıda katkı maddelerinin güvenilirliğinin değerlendirilmesinde in silico yöntemlerden faydalanılmaktadır. Tüm bu yönleriyle in silico çalışmalar, hem bilimsel bilginin derinleşmesine katkı sağlamakta hem de daha sürdürülebilir, ekonomik ve hızlı çözümler geliştirilmesine olanak tanımaktadır.
Üniversitemizde in silico araştırma laboratuvarında mevcut lisanslı Schrödinger Maestro ve Material Science modüllerinin özellikle de 32 core CPU, RTX 4090 GPU, 64 GB RAM, 1 TB SSD bulut sunucusundan sağlanan güçlü donanım altyapısıyla birlikte kullanılması ile çok çeşitli ve kapsamlı hesaplamalı simülasyonları yüksek hız ve doğrulukla gerçekleştirme imkânı sunulmaktadır. Mevcut alt yapımız ile laboratuvarımızda yürütülen başlıca in silico çalışmalar aşağıda özetlenmiştir:

• Protein-ilaç etkileşimleri animasyonu:

• Molecular docking simülasyon videosu: 

• Molecular dynamics örnek simülasyon videosu:

İlaç Tasarımı ve Biyomoleküler Simülasyonlar (Maestro üzerinden):

• Moleküler Docking (Ligand-Protein Bağlanması): Yeni ilaç adaylarının hedef proteinlere bağlanma afinitesini tahmin etmek.
• Moleküler Dinamik Simülasyonları (MD): Protein-ligand komplekslerinin zaman içindeki stabilitesini incelemek (Desmond GPU destekli MD ile yüksek hızda).
• QSAR ve ADMET Tahminleri: Kimyasal bileşiklerin biyolojik aktivite, toksisite ve farmakokinetik özelliklerini tahmin etmek.
• Protein Modelleme & Homoloji Modelleme: Kristal yapısı bilinmeyen proteinlerin yapısını modellemek.
• Sanal Tarama: Farklı ilaç veri bankalarının bir hedef için taranabilmesi
• Kimyasal mekanizmalar ve denge hesaplamaları
• Membran protein modelleme ve membran geçirgenliği hesaplamaları
• MM-GBSA/ MM-PBSA bağlanma serbest enerji hesaplamaları

Malzeme Bilimi Simülasyonları (Materials Science Suite üzerinden): 

• Polimer Simülasyonları: Polimerlerin mekanik, termal ve yapısal özelliklerini modellemek; amorf yapı oluşturmak, yoğunluk ve difüzyon hesaplamak.
• Kristal Yapı Optimizasyonu: Metalik, seramik veya organik kristallerin enerji minimizasyonu ve yapı optimizasyonu.
• Yüzey & Arayüz Modelleme: Kaplama, ince film, hetero-yüzey sistemlerinde yüzey etkileşimleri ve adsorpsiyon çalışmaları.
• Faz Geçişleri & Termodinamik Özellikler: Sıcaklık/basınç etkisiyle yapıların davranışını incelemek (örneğin cam geçiş sıcaklığı).
• Nanomalzeme Simülasyonları: Karbon nanotüp, grafen, kuantum nokta gibi yapılarda elektronik, mekanik veya yüzey özelliklerinin hesaplanması.
• Quantum mekanik hesaplamalar
• Nanoreaktör, mikrokinetik hesaplamalar

In silico araştırmalar laboratuvarında hem akademik araştırmalarda hem de yüksek lisans/doktora projelerinde, ilaç keşfi, biyomoleküler sistemler, fonksiyonel malzemeler ve nanoteknoloji gibi birçok alanda ileri düzey çalışmalar gerçekleştirilmektedir.