CN116994663B 第二近红外区荧光分子筛选方法、装置和设备及存储介质 （腾讯科技（深圳）有限公司）

WO2021243106A1,2021.12.02本申请公开了一种第二近红外区荧光分子并通过较快的LC_DFTB方法优化调整该分子最适合的长距矫正参数ω,再通过LC_TD_DFTB方法，高效并准确算出有机荧光分子相应的发射峰位正参数时采用了较快的长距矫正密度泛函理论2采用第一模型基于所述各个原子的位置信息，确定使得目标化学分将所述各个原子的位置信息，输入至采用所述目标长距矫正参数的基于所述目标基态能量和所述激发态能量集，确定所述目标化2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用第一模型基于所述各个原子的位置信采用所述第一模型针对各个候选长距矫正参数，分别执行如下过程基于所述各个原子的位置信息以及所述距离分离阈值，采用基于所述多个分子轨道中最高占据分子轨道的分子轨道能量与所述目标化学分子的基于所述各个原子的位置信息以及所述距离分离阈值，构建所述各个原子的原子轨基于获得的约化密度矩阵以及零阶密度矩阵，确定所述目标化学分子基于获得的约化密度矩阵、零阶密度矩阵以及所述目标长距校基于获得的约化密度矩阵和哈密顿矩阵、所述短距库伦相互作用能3从获得的多个体系总能量中，将所述目标长距矫正参数对应的基于所述体系总能量与所述目标化学分子对应的一价正离子的体基于所述体系总能量与所述目标化学分子对应的一价负离子的基于所述目标化学分子各个原子的位置信息，以及所述目标长距基于所述目标化学分子各个原子的位置信息，获得第一矩阵向量积和第二矩阵向量基于所述第一矩阵向量积和所述第二矩阵向量积，确定所述非8.如权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于基于所述目标激发态能量与所述目标基态能量之间的差值，确9.如权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于基于输入的所述目标化学分子的分子结构式，确定所述目标化将输入的所述目标化学分子的简化分子线性输入规范SMILES字符串转换为分子结构参数优化单元，用于采用第一模型基于所述各个原子的位置信息4激发态能量确定单元，用于将所述各个原子的位置信息，输分子筛选单元，用于基于所述目标基态能量和所述激发态采用所述第一模型针对各个候选长距矫正参数，分别执行如下过程基于所述各个原子的位置信息以及所述距离分离阈值，采用基于所述多个分子轨道中最高占据分子轨道的分子轨道能量与所述目标化学分子的基于所述目标化学分子各个原子的位置信息，以及所述目标长距基于所述目标化学分子各个原子的位置信息，获得第一矩阵向量积和第二矩阵向量基于所述第一矩阵向量积和所述第二矩阵向量积，确定所述非所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～9任一项所述方该计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1～9任一该计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1～9任一5光探针的成像技术已经广泛在医学诊断和治疗中使用。相较于可见光，近红外光(Near分子的实体以及各类光谱，从而知道该有机分子是否具有在NIR_II区域发射荧光的性质，进而被应用到例如生物成像的实践中，更理想的情况是在耗费大量人力物力合成此分子[0005]然而，因为通常NIR_II有机荧光分子都具有大的离域化学键，因而传统的DFT和6相互作用能量以及两两原子之间的互斥势能，分别获得所述多个分子轨道的分子轨道能7[0033]基于所述体系总能量与所述目标化学分子对应的一价正[0034]基于所述体系总能量与所述目标化学分子对应的一价负[0040]将输入的所述目标化学分子的简化分子线性输入规范SMILES字符串转换为分子8论(DensityFunctionalTheory，DFT)模型，在传统的DFT中，采用交换相关泛函(exchange_correlationfunctional)来进行，但交换相关泛函的自干扰错误(self_interactionerror)会使得DFT的结果有时变得不可靠，一种解决方式即为在近距离时使的泛函被称为长距矫正或者距离分离(range_separated)泛函，这类泛函可以有效解决传统泛函中的自干扰错误，长距校正参数则可以用于辅助判断近距离和远距离的分界阈值。9[0061]第二模型：第二模型为基于LC的含时密度泛函理论(Time_dependentDensity了光与物质以及粒子束与物质的相互作用机理及其对时间的依赖特性。DFTB和TD_DFTB都这时电子在离核最近的轨道上运动的这种定态，基态能量即为处于该状态时的体系总能个电子形成_1价气态阴离子时所放出的能量称为该元素的第一电[0074](1)第一种方法是完全采用实验经验指导，对已知具有NIR_II区荧光特性的有机有机荧光分子都具有大的离域化学键，因而传统的DFT和TD_DFT方法针对NIR_II有机荧光[0076](3)第三种方法是利用机器学习的方法预测有机分子的荧光发射峰位置，即通过第二模型为基于长距校正的含时密度泛函理论模型，来获得目标化学分子的激发态能量[0079]本申请实施例提供的方案可以适用于大部分化学分子的102确定化学分子各原子的位置信息，并基于此预先确定最适合目标化学分子的目标长距[0083]本申请实施例中，终端设备101和服务器102之间可以通过一个或者多个网络103[0084]需要说明的是，图1所示只是举例说明，实际上终端设备和服务器的数量不受限[0085]下面结合上述描述的应用场景，参考附图来描述本申请示例性实施方式提供的[0090]在一种可能的实施方式中，可以采用简化分子线性输入规范(Simplified个可输入SMILES字符串的文本框编辑界面，用户可以在编辑界面中输入目标化学分子的[0092]其中，位置信息可以是指该化学分子包含的各个原子在指定坐标系下的坐标信2[0101]在实际应用时，则可以采用大量[0106]基于上述过程获得最优的ω,则可以将第二模型中的参数ω设置为获得的最优能量集中包含了目标化学分子对应于不同能级激发态能量的方法，例如，可以为采用LC_TD_DFT方法的模型，或者也可以为采用LC_TD_[0110]而在实际场景中，考虑到实际应用的可能性，更多关注的是基态与第一激发态(FirstExcitedState)之间的能量差值，第一激发态是激发态中能量最低的激发态。进[0118]本申请实施例中，第一模型可以采用LC_DFT方法或者LC_DFTB方法来计算目标化相互作用可以被表示为一个哈密顿矩阵和其重叠矩阵(Sμv)。这些例如ppπ、ssσ、ppσ等键的方向，再根据不同的距离列出表格，从这个表格中就可以通过[0138]ECoulomb和为电子-电子相互作用，可以分为短距的库伦相互作用ECoulomb和长距的交换相互作用分别[0142]零阶的哈密顿矩阵HR,已经包含了所有电中性原子内电子的相互作用，ECoulomb和是来自于电荷再分布，用公式表示为约化密度矩阵之差[0143]R,=EV数集包含了各个原子轨道相对于每个分子轨E:0",并可以采用上述的DFT方法，获得两两原子轨道之间的哈密顿矩阵HR,,以根据获得的约化密度矩阵和哈[0168]本申请实施例中，HOMO的分子轨道能量εHOMO和LUMO的分子轨道能上述LC-DFTB方法解得分子中不同分子轨道的[0172]其中，I(ω)可以通过计算目标化学分子处于中性时的总能量和其对应的一价(+A(ω)可以通过计算该目标化学分子处于中性时的总能量和其对应的_1负离子的总能量差得到，也就是体系总能量与目标化学分子对应的一价负离子的体系总能量之目标长距矫正参数对应的体系总能量作为目标化学分子的[0175]在一种可能的实施方式中，步骤203的过程可以采用如图5所示的方法流程来实[0176]本申请实施例中，第二模型可以采用LC_TD_DFT方法或者LC_TD_DFTB方法来计算[0185]这个非厄米本征值问题中的本征向量和本征值可采用类Davi运用此算法需要第一矩阵_向量积(M+N)i和第二矩阵_向量积(M-N)i的值，(目标待分析的目标化学分子的SMILES字符串的输入，完成输入后，则可以将分子结构式或者助用户快速且准确地筛选潜在的具有在NIR_II区域荧光性质的有机分子并用于进一步的[0195]综上所述，本申请实施例能够在已知分子结构式或者其SMILES字符串的情况生成该分子的原子和其坐标信息，并通过较快的LC_DFTB方法优化调整该分子最适合的长分钟级别，并且此方法不像机器学习方法非常依赖于数据库的大小，因此对于目前已知NIR_II有机荧光分子数量有限的情况下非常适用。[0205]基于多个分子轨道中最高占据分子轨道的分子轨道能量与目标化学分子的电离[0225]基于目标化学分子各个原子的位置信息，获得第一矩阵向量积和第二矩阵向量[0226]基于第一矩阵向量积和第二矩阵向量积，确定非厄米矩[0232]将输入的目标化学分子的简化分子线性输入规范SMILES字符串转换为分子结构[0237]存储器801可以是易失性存储器(volatilememory)，例如随机存取存储器(random_accessmemory，RAM)；存储器801也可以是非易失性存储器(non_volatile[0240]本申请实施例中不限定上述存储器801、通讯模块803和处理器802之间的具体连[0241]存储器801中存储有计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机可执行指[0242]在另一种实施例中，计算机设备也可以是其他计算机设备，如图1所示的终端设[0243]通信组件910用于与服务器进行通信。在一些实施例中，可以包括电路无线保真(WirelessFidelity，WiFi)模块，WiFi模块属于短距离无线传输技术，计算机设备通过[0244]存储器920可用于存储软件程序及数据。处理器980通过运行存储在存储器920的器920可以存储操作系统及各种应用程序，还可以存储执行本申请实施例的NIR_II区荧光[0245]显示单元930还可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端设备[0246]显示单元930还可用于接收输入的数字或字符信息，产生与终端设备的用户设置感光元件可以是电荷耦合器件(chargecoupleddevice，CCD)或互补金属氧化物半导体[0249]终端设备还可以包括至少一种传感器950，比如加速度传感器951、距离传感器[0251]蓝牙模块970用于通过蓝牙协议来与其他具有蓝牙模块的蓝牙设备进行信息交[0252]处理器980是终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端的各个部程序代码用于使计算机设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的[0255]本申请的实施方式的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD_RO