Ученые из Института химии растворов разработали онлайн-платформу SpecML, которая позволяет с высокой точностью и скоростью предсказывать основные флуоресцентные характеристики для новых красителей BODIPY.
В основе метода лежат модели машинного обучения, созданные на большом массиве экспериментальных данных, собранных из научной литературы. Так, для обучения алгоритма авторы использовали около 36 000 экспериментальных записей для более чем 6 500 уникальных молекул BODIPY, исследованных в 82 различных растворителях. Такое количество и разнообразие данных позволило моделям выявлять сложные взаимосвязи между структурой молекулы и ее оптическими свойствами.
В результате алгоритм смог предсказывать значения длины волны поглощения и испускания красителей BODIPY, эффективность и время жизни флуоресценции, а также другие параметры для этих молекул с точностью примерно от 70 до 90%.
Ученые сравнили эффективность использования машинного обучения и квантово-химических расчетов для предсказания свойств 300 известных молекул класса BODIPY. Оказалось, что новый алгоритм SpecML справляется с задачей за секунды, в то время как классические методики затрачивают на вычисления часы. При этом ошибка предсказаний у нового метода в восемь раз ниже по сравнению с классическими квантово-химическим расчетами.
«SpecML представляет собой простой и мощный инструмент для дизайна материалов в области химии, биологии и материаловедения. Веб-платформа находится в открытом доступе, поэтому любой заинтересованный исследователь может опробовать ее возможности. Мы уверены, что SpecML станет эффективным ресурсом для ускорения разработки новых BODIPY красителей с заранее заданными свойствами. Это будет способствовать созданию более эффективных флуоресцентных маркеров для терапии рака и конструирования материалов для органической электроники следующего поколения. В дальнейшем мы планируем дообучить модели на большем количестве данных, а также расширить функционал SpecML, добавив ряд полезных опций», — рассказывает руководитель проекта Александр Ксенофонтов, старший научный сотрудник Лаборатории «Химия и молекулярная фотоника дипиррометеновых красителей и люминофоров».
Проект поддержан грантом Российского научного фонда. Ознакомиться с ним подробнее можно, перейдя по ссылке: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1386142525013988?via%3Dihub.
