甾体化合物结构活性相关性的SIMCA方法研究

本文用模式识别(PR)技术中的SIMCA法对甾类抗炎药物进行了结构活性相关性的研究。“训练集”和“测试集”分别为50个和27个甾类药物。利用模型化能力(MP)、判断能力(DP)和变化幅度权重(VW)三个因子从16维特征中选取了11维,分别对“训练集”和“测试集”进行了SIMCA法分类,平均识别率和平均预测率分别为95％和85％。通过SIMCA法所得到的参数“得分scores”与这类药物的活性相关联,对于新的8个甾类药物进行了类别的划分以及活性预报。

GC Fingerprints Coupled to Pattern-Recognition Multivariate SIMCA Chemometric Analysis for Brazilian Gasoline Quality Studies

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Screening Brazilian Commercial Gasoline Quality by ASTM D6733 GC and Pattern-Recognition Multivariate SIMCA Chemometric Analysis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Screening Brazilian C gasoline quality: Application of the SIMCA chemometric method to gas chromatographic data

A total of 2400 samples of commercial Brazilian C gasoline were collected over a 6-month period from different gas stations in the São Paulo state, Brazil, and analysed with respect to 12 physicochemical parameters according to regulation 309 of the Brazilian Government Petroleum, Natural Gas and Biofuels Agency (ANP). The percentages (v/v) of hydrocarbons (olefins, aromatics and saturated) were also determined. Hierarchical cluster analysis (HCA) was employed to select 150 representative samples that exhibited least similarity on the basis of their physicochemical parameters and hydrocarbon compositions. The chromatographic profiles of the selected samples were measured by gas chromatography with flame ionisation detection and analysed using soft independent modelling of class analogy (SIMCA) method in order to create a classification scheme to identify conform gasolines according to ANP 309 regulation. Following the optimisation of the SIMCA algorithm, it was possible to classify correctly 96% of the commercial gasoline samples present in the training set of 100. In order to check the quality of the model, an external group of 50 gasoline samples (the prediction set) were analysed and the developed SIMCA model classified 94% of these correctly. The developed chemometric method is recommended for screening commercial gasoline quality and detection of potential adulteration. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Citrus greening disease investigation using micro synchrotron radiation X-ray fluorescence in association with soft independent modelling of class analogy (SIMCA)

This study describes the use of micro synchrotron radiation X-ray fluorescence (µSR-XRF) to investigate citrus greening disease in sweet orange (Citrus sinensis) plants. An experiment using healthy plants as control and plants of the same variety infected with Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) was performed to verify variations of the mineral composition of citrus leaves. A µSR-XRF system using the D09B X-ray fluorescence beam line at the Brazilian Synchrotron Light Source (LNLS, Campinas, São Paulo State) was employed for this purpose. The data were analyzed using a chemometric tool called soft independent modelling of class analogy (SIMCA). The promising results from SIMCA models reinforce the evidence that plants infected by citrus greening (both asymptomatic and symptomatic) undergo alterations in their micro- and macronutrient compositions.

Analysis of alternative water sources for use in the manufacture of concrete

In Australia and many other countries worldwide, water used in the manufacture of concrete must be potable. At present, it is currently thought that concrete properties are highly influenced by the water type used and its proportion in the concrete mix, but actually there is little knowledge of the effects of different, alternative water sources used in concrete mix design. Therefore, the identification of the level and nature of contamination in available water sources and their subsequent influence on concrete properties is becoming increasingly important. Of most interest, is the recycled washout water currently used by batch plants as mixing water for concrete. Recycled washout water is the water used onsite for a variety of purposes, including washing of truck agitator bowls, wetting down of aggregate and run off. This report presents current information on the quality of concrete mixing water in terms of mandatory limits and guidelines on impurities as well as investigating the impact of recycled washout water on concrete performance. It also explores new sources of recycled water in terms of their quality and suitability for use in concrete production. The complete recycling of washout water has been considered for use in concrete mixing plants because of the great benefit in terms of reducing the cost of waste disposal cost and environmental conservation. The objective of this study was to investigate the effects of using washout water on the properties of fresh and hardened concrete. This was carried out by utilizing a 10 week sampling program from three representative sites across South East Queensland. The sample sites chosen represented a cross-section of plant recycling methods, from most effective to least effective. The washout water samples collected from each site were then analysed in accordance with Standards Association of Australia AS/NZS 5667.1 :1998. These tests revealed that, compared with tap water, the washout water was higher in alkalinity, pH, and total dissolved solids content. However, washout water with a total dissolved solids content of less than 6% could be used in the production of concrete with acceptable strength and durability. These results were then interpreted using chemometric techniques of Principal Component Analysis, SIMCA and the Multi-Criteria Decision Making methods PROMETHEE and GAIA were used to rank the samples from cleanest to unclean. It was found that even the simplest purifying processes provided water suitable for the manufacture of concrete form wash out water. These results were compared to a series of alternative water sources. The water sources included treated effluent, sea water and dam water and were subject to the same testing parameters as the reference set. Analysis of these results also found that despite having higher levels of both organic and inorganic properties, the waters complied with the parameter thresholds given in the American Standard Test Method (ASTM) C913-08. All of the alternative sources were found to be suitable sources of water for the manufacture of plain concrete.

Aplicações de métodos de classificação e calibração multivariada acoplados com técnicas espectroscópicas em amostras ambientais e alimentos

Este trabalho de pesquisa descreve dois estudos de caso de métodos quimiométricos empregados para a quantificação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos HPAs (naftaleno, fluoreno, fenantreno e fluoranteno) em água potável usando espectroscopia de fluorescência molecular e a classificação e caracterização de sucos de uva e seus parâmetros de qualidade através de espectroscopia de infravermelho próximo. O objetivo do primeiro estudo é a aplicação combinada de métodos quimiométricos de segunda ordem (N-PLS, U-PLS, U-PLS/RBL e PARAFAC) e espectrofluorimetria para determinação direta de HPAs em água potável, visando contribuir para o conhecimento do potencial destas metodologias como alternativa viável para a determinação tradicional por cromatografia univariada. O segundo estudo de caso destinado à classificação e determinação de parâmetros de qualidade de sucos de uva, densidade relativa e teor de sólidos solúveis totais, foi medida por espectroscopia de infravermelho próximo e métodos quimiométricos. Diversos métodos quimiométricos, tais como HCA, PLS-DA, SVM-DA e SIMCA foram investigados para a classificação amostras de sucos de uva ao mesmo tempo que métodos de calibração multivariada de primeira ordem, tais como PLS, iPLS e SVM-LS foram usadas para a predição dos parâmetros de qualidade. O princípio orientador para o desenvolvimento dos estudos aqui descritos foi a necessidade de metodologias analíticas com custo, tempo de execução e facilidade de operação melhores e menor produção de resíduos do que os métodos atualmente utilizados para a quantificação de HPAs, em água de torneira, e classificação e caracterização das amostras de suco de uva e seus parâmetros de qualidade

Acoplamento de técnicas espectrométricas com métodos quimiométricos de classificação e calibração multivariada em alimentos

Este trabalho de pesquisa descreve três estudos de utilização de métodos quimiométricos para a classificação e caracterização de óleos comestíveis vegetais e seus parâmetros de qualidade através das técnicas de espectrometria de absorção molecular no infravermelho médio com transformada de Fourier e de espectrometria no infravermelho próximo, e o monitoramento da qualidade e estabilidade oxidativa do iogurte usando espectrometria de fluorescência molecular. O primeiro e segundo estudos visam à classificação e caracterização de parâmetros de qualidade de óleos comestíveis vegetais utilizando espectrometria no infravermelho médio com transformada de Fourier (FT-MIR) e no infravermelho próximo (NIR). O algoritmo de Kennard-Stone foi usado para a seleção do conjunto de validação após análise de componentes principais (PCA). A discriminação entre os óleos de canola, girassol, milho e soja foi investigada usando SVM-DA, SIMCA e PLS-DA. A predição dos parâmetros de qualidade, índice de refração e densidade relativa dos óleos, foi investigada usando os métodos de calibração multivariada dos mínimos quadrados parciais (PLS), iPLS e SVM para os dados de FT-MIR e NIR. Vários tipos de pré-processamentos, primeira derivada, correção do sinal multiplicativo (MSC), dados centrados na média, correção do sinal ortogonal (OSC) e variação normal padrão (SNV) foram utilizados, usando a raiz quadrada do erro médio quadrático de validação cruzada (RMSECV) e de predição (RMSEP) como parâmetros de avaliação. A metodologia desenvolvida para determinação de índice de refração e densidade relativa e classificação dos óleos vegetais é rápida e direta. O terceiro estudo visa à avaliação da estabilidade oxidativa e qualidade do iogurte armazenado a 4C submetido à luz direta e mantido no escuro, usando a análise dos fatores paralelos (PARAFAC) na luminescência exibida por três fluoróforos presentes no iogurte, onde pelo menos um deles está fortemente relacionado com as condições de armazenamento. O sinal fluorescente foi identificado pelo espectro de emissão e excitação das substâncias fluorescentes puras, que foram sugeridas serem vitamina A, triptofano e riboflavina. Modelos de regressão baseados nos escores do PARAFAC para a riboflavina foram desenvolvidos usando os escores obtidos no primeiro dia como variável dependente e os escores obtidos durante o armazenamento como variável independente. Foi visível o decaimento da curva analítica com o decurso do tempo da experimentação. Portanto, o teor de riboflavina pode ser considerado um bom indicador para a estabilidade do iogurte. Assim, é possível concluir que a espectroscopia de fluorescência combinada com métodos quimiométricos é um método rápido para monitorar a estabilidade oxidativa e a qualidade do iogurte

Aplicações de métodos quimiométricos e de técnicas analíticas em amostras alimentícias e farmacêuticas

Esse trabalho compreende dois diferentes estudos de caso: o primeiro foi a respeito de um medicamento para o qual foi desenvolvida uma metodologia para determinar norfloxacino (NOR) por espectrofluorimetria molecular e validação por HPLC. Primeiramente foi desenvolvida uma metodologia por espectrofluorimetria onde foram feitos alguns testes preliminares a fim de estabelecer qual valor de pH iria fornecer a maior intensidade de emissão. Após fixar o pH foi feita a determinação de NOR em padrões aquosos e soluções do medicamento usando calibração univariada. A faixa de concentração trabalhada foi de 0500 μg.L-1. O limite de detecção para o medicamento foi de 6,9 μg.L-1 enquanto que o de quantificação foi de 24,6 μg.L-1. Além dessas, outras figuras de mérito também foram estimadas para desenvolvimento da metodologia e obtiveram resultados muito satisfatórios, como por exemplo, os testes de recuperação no qual a recuperação do analito foi de 99.5 a 103.8%. Para identificação e quantificação do NOR da urina foi necessário diluir a amostra de urina (estudada em dois diferentes níveis de diluição: 500 e 1000 x) e também uso do método da adição de padrão (na mesma faixa de concentração usada para medicamento). Após a aquisição do espectro, todos foram usados para construção do tensor que seria usado no PARAFAC. Foi possível estimar as figuras de mérito como limite de detecção de 11.4 μg.L-1 and 8.4 μg.L-1 (diluição de 500 e 1000 x respectivamente) e limite de quantificação de 34 μg.L-1 e 25.6 μg.L-1 (diluição de 500 x e 1000 x respectivamente). O segundo estudo de caso foi na área alimentícia no qual se usou espectroscopia NIR e FT MIR acopladas a quimiometria para discriminar óleo de soja transgênica e não transgênica. Os espectros dos óleos não mostraram diferença significativa em termos visuais, sendo necessário usar ferramentas quimiométricas capazes de fazer essa distinção. Tanto para espectroscopia NIR quanto FT MIR foi feito o PCA a fim de identificar amostras discrepantes e que influenciariam o modelo de forma negativa. Após efetuar o PCA, foram usadas três diferentes técnicas para discriminar os óleos: SIMCA, SVM-DA e PLS-DA, sendo que para cada técnica foram usados também diferentes pré processamento. No NIR, apenas para um pré processamento se obteve resultados satisfatórios nas três técnicas, enquanto que para FT-MIR ao se usar PLS-DA se obteve 100% de acerto na classificação para todos os pré processamentos

模式识别在Eu~(2+)光谱结构研究中的应用

由于Eu~(2+)离子在不同复合氟化物中存在不同的跃迁发射形式，主要有5d → 4f的宽带跃迁，位于365nm-650nm间和4f → 4f的窄带跃迁，中心位置在360nm附近。Eu~(2+)离子的跃迁形式决定于基质的化学组成。本工作就是用多种模式识别方法（KNN，ALKNN，BAYES，LLM，SIMCA和PCA）研究不同复合氟化物基质中Eu~(2+)离子的跃迁发射形式和基质晶体结构之间的关系，找出Eu~(2+)离子产生f → f跃迁其基质构成的一般规律性。收集了90个复合氟化物（AB_mF_n）作为样本集，根据其中Eu~(2+)离子跃迁形式的不同将它们分成两类，一类为具有f → f跃迁的基质45个；另一类为不具有f → f跃迁的基质45个。随机地选用63个基质作为训练集，其余的为验证集。每个基质样本利用其12个晶体结构参数作为描述。由于各参数间差别不大，对原始数据未进行标度化。特征提取是模式识别分析的一个重要步骤，本工作结合变化权重法，BAYES特征量评价法和SIMCA变量相关性评价法的特点，建立了一个以验评价判据式：d(i) = -5.0 + 2.3V(i) + 0.89f(i) + 7.2W(i)根据经验式，选取了变量Z_B/r_(kB)，r_(covA)/r_(covB)和Z_B/r_(covB)，并删除了变量Xσ_A，Xσ_B，r_(covA)。其它变量由于其D值接近，利用穷举法对它们进行选取，结果M，Z'_A和r_(covB)被选中。这样把这6个被选的变量作为对跃迁发射问题最相关的变量进行进一步分析。采用被选的6维变量对训练集样本施行主成份分析，结果表示前三个主成份已可解释原数据信息量的99%以上。所以分别以主成份1-3及主成份1和主成份3作了三维和二维的映射图。结果表示两类基质样本基本上分在不同区域。进一步分别用12维和6维变量对样本系进行了其它几种模式识别分析。所有这些方法对训练集的分类效果都比较理想。采取6维特征时，其正确分类率达79.4-96.8%，这说明与跃迁问题相关的大部分变量已被选入。但是结果显示，各种方法对训练集的分类有一定的差别。我们认为这是由于各种不同的方法对数据结构要求不同引起的。实验证明Bayes线性判别方法对该样本集数据的分类效果最佳。根据Bayes线性差别方法的执行得到了对基质样本分类模式，由此模式讨论了各结构参数对Eu~(2+)离子光谱结构的影响，并对七个未知基质中Eu~(2+)离子的光谱结构进行了计算机预报，结果表示KTbF_4，KBF_4，NaIn_2F_7和KLu_2F_7为具有f → f跃迁发射的基质，而NaCaF_3，MgBeF_4和MgAlF_5为不具有f → f跃迁发射的基质。

药物和毒物等有机化合物的结构－活性／性质相关性的研究

近年来，随着计算机技术的发展，药物和毒物等有机化合物的定量结构－活性／性质相关性研究不断深入，已成为化学领域的一个研究热点。该研究领域尤其对药物的设计起到了强有力的辅助作用。目前常用的方法有，超热力学方法，化学计量学法，量子化学法及拓扑指数法等等。作者着重作了如下工作：1.对77个甾体抗炎药物进行了模式识别分析，在该研究中选取了三类特征，它们是：疏水参数，分子连接性指数和虚潜变量。结果得识别率为94％，预测率为85.15％，并用所建立的SIMCA模型对8个未知活性的同类药物进行了类别和活性预报。2.用分子力学方法对甾体药物分子进行了构象分析及构象－活性相关性的研究并指出化合物中杂原子氧之间的空间距离是影响这类化合物活性的一个重要的因素。对甜味有机化合物的构象分析结果表明，这类化合物的甜味强度随着特定二面角的旋转势垒的增大而减小。3.用CNDO／2法研究了N－亚硝基化合物的致癌活性与结构的关系，结果表明该类化合物的致癌活性与N－亚硝基上的静电荷和最高已占轨道能量具有良好的相关性。文中还给出了活性与上述两种电学参数之间的定量关系。4.以不同的方式建造了表征饱和链烃类化合物分子的拓扑指数Y_x和E_v，这两种指数对饱和链烃类分子来讲具有良好的唯一性且与这类化合物的理化性质之间存在良好的相关性。为了使拓扑指数能表征含有杂质子，多重键及环的有机化合物分子，在前述两种指数的基础上加以扩展形成A_m指数和V_e指数，这两个拓扑指数对饱和链烃类化合物的应用结果表明在唯一性和相关性两个方面都较前两者有较大的改善。利用A_m指数和V_e指数预报了各种类型的化合物的理化性质和生物活性，如疏水参数，杂环化合物的活性等，获得了满意的结果。

Classification of valence changes of trivalent rare earth ions in alkaline earth borates using artificial neural networks

The investigations of classification on the valence changes from RE3+ to RE2+ (RE = Eu, Sm, Yb, Tm) in host compounds of alkaline earth berate were performed using artificial neural networks (ANNs). For comparison, the common methods of pattern recognition, such as SIMCA, KNN, Fisher discriminant analysis and stepwise discriminant analysis were adopted. A learning set consisting of 24 host compounds and a test set consisting of 12 host compounds were characterized by eight crystal structure parameters. These parameters were reduced from 8 to 4 by leaps and bounds algorithm. The recognition rates from 87.5 to 95.8% and prediction capabilities from 75.0 to 91.7% were obtained. The results provided by ANN method were better than that achieved by the other four methods. (C) 1999 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

SEARCH FOR THE BASIC REGULARITIES OF THE TRANSITION EMISSION OF EUROPIUM(II) ION IN COMPLEX FLUORIDES USING PATTERN-RECOGNITION

The relationship between structures of complex fluorides and spectral structure of Eu(II) ion in complex fluorides (AB(m)F(n)) is investigated by means of pattern recognition methods, such as KNN, ALKNN, BAYES, LLM, SIMCA and PCA. A learning set consisting of 32 f-f transition emission host compounds and 31 d-f transition emission host compounds and a test set consisting of 27 host compounds were characterized by 12 crystal structural parameters. These parameters, i.e. features, were reduced from 12 to 6 by multiple criteria for the classification of these host compounds as f-f transition emission or d-f transition emission. A recognition rate from 79.4 to 96.8% and prediction capabilities from 85.2 to 92.6% were obtained. According to the above results, the spectral structures of Eu(II) ion in seven unknown host lattices were predicted.

A chemometric study of the 5-HT1A receptor affinities presented by arylpiperazine compounds

Arylpiperazine compounds are promising 5-HT1A receptor ligands that can contribute for accelerating the onset of therapeutic effect of selective serotonin reuptake inhibitors. In the present work, the chemometric methods HCA, PCA, KNN, SIMCA and PLS were employed in order to obtain SAR and QSAR models relating the structures of arylpiperazine compounds to their 5-HT1A receptor affinities. A training set of 52 compounds was used to construct the models and the best ones were obtained with nine topological descriptors. The classification and regression models were externally validated by means of predictions for a test set of 14 compounds and have presented good quality, as verified by the correctness of classifications, in the case of pattern recognition studies, and b, the high correlation coefficients (q(2) = 0.76, r(2) = 0.83) and small prediction errors for the PLS regression. Since the results are in good agreement with previous SAR studies, we can suggest that these findings can help in the search for 5-HT1A receptor ligands that are able to improve antidepressant treatment. (c) 2007 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.