Diseño e implementación de un software para el análisis de la dinámica molecular de macromoléculas simulada mediante técnicas de Monte Carlo

Abstract

[ES] Los biomateriales resultan de gran importancia en el ámbito médico, y dentro de estos, los materiales poliméricos desempeñan un papel fundamental no solo como elementos en protésica, sino como objetos clave en la disciplina conocida como Ingeniería Tisular. Es por esto que conocer este tipo de biomateriales y dos de sus procesos clave, la transición vítrea y la relajación estructural, resulta fundamental para el avance en este campo. En el presente documento se expone el desarrollo, implementación y las capacidades de un software diseñado en el lenguaje Python para la representación en 3D de las simulaciones generadas, mediante el método de MonteCarlo, en el Centro de Biomateriales e Ingeniería Tisular de la Universitat Politècnica de València. El propósito de dichas simulaciones es representar la dinámica molecular de macromoléculas, lo que resulta útil para el diseño de futuros materiales y para la comprensión de los mismos. El software desarrollado en este proyecto permite visualizar los resultados de las citadas simulaciones y supone una herramienta útil para analizar los fenómenos de la transición vítrea y la relajación estructural en el ámbito de los biomateriales.

[CA] Els biomaterials resulten de gran importància en l'àmbit mèdic, i dins d'aquests, els materials polimèrics tenen un paper fonamental no només com a elements en protèsica, sinó com a objectes clau en la disciplina coneguda com Enginyeria Tissular. És per això que conèixer aquest tipus de biomaterials i dos dels seus processos clau, la transició vítria i la relaxació estructural, resulta fonamental per a l'avanç en aquest camp. En el present document s'exposa el desenvolupament, implementació i les capacitats d'un programa dissenyat en el llenguatge Python per a la representació en 3D de les simulacions generades, mitjançant el mètode de MonteCarlo, al Centre de Biomaterials i Enginyeria Tissular de la Universitat Politècnica de València . El propòsit d'aquestes simulacions es representar la dinàmica molecular de macromolècules, el que resulta útil per al disseny de futurs materials i per a la seua comprensió. El programari desenvolupat en aquest projecte permet visualitzar els resultats de les simulacions i suposa una eina útil per analitzar els fenòmens de la transició vítria i la relaxació estructural en l'àmbit dels biomaterials.

[EN] Biomaterials are so much important in the medical field, and within these, polymeric materials play a key role not only as prosthetic elements, but as key objects in the discipline known as Tissue Engineering. This is why knowing this type of biomaterials and two of their key processes, the glass transition and structural relaxation, is fundamental for the advancement in this field. This document presents the development, implementation and capabilities of software designed in Python language for the 3D representation of the generated simulations, using the MonteCarlo method, in the Center for Biomaterials and Tissue Engineering of the Universitat Politècnica de València. The purpose of these simulations is to represent the molecular dynamics of macromolecules, which is useful for the design of future materials and for the understanding of them. The software developed in this project allows to visualize the results of the aforementioned simulations and is a useful tool to analyze the phenomena of glass transition and structural relaxation in the field of biomaterials.