Como usar a Impressão 3D de Moléculas

Preparar um modelo de uma molécula para impressão 3D nunca foi tão fácil. Todo o processo pode ser resumido em três passos rápidos:

Introduzir o nome
➔
Gerar o modelo
➔
Descarregar

Passo 1: Selecionar uma molécula

Primeiro, indique ao programa que substância pretende modelar. Pode usar a importação automática ou carregar os seus próprios dados.

Captura de ecrã da interface com a pesquisa

Fig. 1: Interface de pesquisa no PubChem

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    Pesquisa: Introduza o nome da substância em inglês no campo "Pesquisar no PubChem" e prima Enter. Os dados são descarregados automaticamente da base de dados pública. Além de nomes, também pode introduzir um número CAS, um CID do PubChem, uma fórmula molecular (H2O, CO2, H2SO4 – maiúsculas e minúsculas não importam, h2so4 ou H₂O também funcionam) ou SMILES (p. ex., CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(=O)O). Uma fórmula carrega o composto mais relevante; quando vários compostos partilham a mesma fórmula (isómeros), escolha o que pretende na Pesquisa avançada.
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    Dados próprios: Carregue um ficheiro .sdf, .mol, .pdb, .cif ou ChemDraw (.cdx, .cdxml) com o botão Carregar ficheiro, arraste-o para a janela ou cole-o com Ctrl+V. O modelo é carregado de imediato. As estruturas 2D (tipicamente exportadas do ChemDraw ou do Marvin, sem hidrogénios) são convertidas automaticamente para 3D e os hidrogénios são adicionados.

Passo 2: Interface de visualização

Depois de carregados os dados, as definições do modelo ficam disponíveis. O primeiro passo é selecionar a representação da molécula.

Captura de ecrã da interface com o menu expandido

Fig. 2: Interface com o menu pendente de representação

Passo 3: Escolher o tipo de representação

Escolha o aspeto que melhor se adapta às suas necessidades de ensino ou de impressão 3D.

Seleção da representação da molécula

Fig. 3: Opções do menu pendente

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    Selecionar tipo de modelo: Selecione o aspeto pretendido (Spheres, Ball-and-Stick, Sticks ou o nosso modo secreto Minecraft).

Passo 4: Definição de parâmetros e exportação

Ajuste os detalhes e as proporções do modelo para uma impressão ideal. Passe o cursor sobre as opções abaixo para ver como os parâmetros alteram visualmente o resultado.

Qualidade de malha predefinida (Qualidade: 50)
Qualidade baixa (Qualidade: 5)
Ocultar hidrogénios
Ball-and-Stick predefinido
Mostrar ligações múltiplas
Diâmetro uniforme dos átomos
Agrupar ligações separadamente
Escala maior (Fator de multiplicação: 1.5)
Espessura das ligações (Diâmetro das ligações: 0.6)
Qualidade de malha predefinida (Qualidade: 50)

Qualidade de malha predefinida (Qualidade: 50)

Definição padrão para um modelo esférico bonito e suave.

Exemplo de parâmetros do modelo de bolas e varetas

Fig. 4: Parâmetros do modelo e opções de exportação

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    Definições do modelo: Aqui pode ajustar a qualidade, o tamanho do modelo, o diâmetro das ligações ou a visualização dos hidrogénios.
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    Opções de exportação: O botão Descarregar modelo base descarrega os dados .sdf em bruto da molécula. O botão azul Um único ficheiro STL exporta um modelo unido de uma só cor.
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    Exportação multicolor final: Com o botão verde Descarregar modelo, descarrega um arquivo .zip com os modelos separados por átomos, para facilitar a atribuição de cores no slicer.

Passo 5: Aplicar alterações (Recarregar)

A imagem mostra um modelo mais complexo (ATP). Lembre-se de que, após qualquer ajuste na secção Definições do modelo, a pré-visualização não é atualizada automaticamente.

Atualização do modelo com o botão Recarregar

Fig. 5: Modelo de ATP e o botão amarelo Recarregar

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    Botão Recarregar: Sempre que ajustar as definições, clique primeiro neste botão amarelo. Assim, as alterações são aplicadas à pré-visualização 3D.

Partilhar modelos e definições através de URL

Pode partilhar facilmente a molécula preparada, juntamente com as definições exatas dos parâmetros, com colegas ou estudantes, ou guardá-la nos favoritos através de uma ligação URL partilhável.

Fig. 6: Botão quadrado com o ícone Partilhar e janela flutuante com a ligação URL

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    Botão Partilhar: Clique no botão quadrado com o ícone de partilha (ao lado do botão Fatiar). O URL é copiado para a área de transferência, o botão fica verde e aparece uma janela diretamente por cima dele com a ligação completa. O URL codifica a fonte da base de dados (pubchem, pdb, cod), o nome ou código da molécula, o tipo de visualização selecionado e todos os parâmetros configurados, pelo que abrir a ligação aplica automaticamente todas as definições e apresenta o modelo. Um confórmero 3D escolhido no PubChem também é guardado na ligação (conformer:…). Ao trabalhar com um ficheiro local carregado (.sdf, .mol, .pdb, .cif, ChemDraw), a ligação partilha apenas o tipo de visualização e os valores configurados (source=file), deixando tudo pré-configurado para quem carregar o seu próprio ficheiro.

Utilização offline e instalação da PWA

Pode instalar a Impressão 3D de Moléculas como aplicação no seu computador ou telemóvel. Após a primeira visita com ligação à Internet, a aplicação fica guardada no navegador e continua a funcionar sem ligação à Internet – na sala de aula, no laboratório ou em viagem.

  • Instalar num computador (Chrome, Edge): Clique no ícone Instalar aplicação install_desktop na barra de endereço (mesmo ao lado do URL) e confirme Instalar. A aplicação abre então numa janela própria e aparece no menu Iniciar / Launchpad.
  • Instalar num telemóvel: No Safari (iPhone, iPad), toque em Partilhar ios_share → Adicionar ao ecrã principal. No Chrome (Android), abra o menu ⋮ → Instalar aplicação (ou Adicionar ao ecrã principal).
Funciona offline

Carregar os seus próprios ficheiros a partir do disco (.sdf, .mol, .pdb, .cif, ChemDraw .cdx/.cdxml; as estruturas 2D são convertidas para 3D por cálculo local), a pré-visualização 3D e todos os tipos de representação, a edição dos parâmetros do modelo, as articulações móveis, a verificação de estanquidade (manifold) e a exportação para .3mf / .stl com o botão Descarregar modelo. Desenhar uma molécula na Pesquisa avançada também funciona – o modelo 3D é calculado localmente (OpenBabel). Para isso, o módulo de cálculo (~8 MB) tem de estar já guardado no seu dispositivo: no navegador, abra o separador Desenhar pelo menos uma vez enquanto estiver online; a aplicação instalada (PWA) descarrega-o automaticamente quando é iniciada online.

Todos os cálculos (geometria 3D, Manifold, compactação ZIP) são executados diretamente no seu navegador – nada é enviado para um servidor.
Requer ligação

Pesquisar e descarregar estruturas de catálogos online – PubChem, PDB (incluindo ligandos CCD), COD – e a conversão de SMILES através do NIH CACTUS. O botão Fatiar, que abre o modelo diretamente num slicer, também precisa de Internet.

Dica: quando estiver offline, descarregue o modelo como .3mf através de Descarregar modelo e abra-o manualmente no seu slicer.

Como importar para o slicer?

Para imprimir moléculas a várias cores, certifique-se de que o slicer mostra a mensagem
‘Multi-part object detected / An object with multiple parts was detected’ (foi detetado um objeto com várias peças),
e confirme selecionando ‘YES’ (Sim).

Diálogo de importação no slicer

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