分析技术与生物信息学

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分析化学

分析化学是一门涉及应用不同方法来识别或量化物质、识别给定样品混合物中的成分以及确定化学化合物结构的科学。

从原材料开始到最终药物制剂，都需要对特定物质进行分析。即使在制剂完成后，也需要分析活性成分的百分比含量。因此，分析成为制药行业不可或缺的一部分。

分析技术分类

分析技术主要分为两种类型。它们是 -

• 经典或非仪器方法

• 仪器分析方法

经典分析

经典分析方法通常是一种非复杂的方法，因为它仅使用校准的玻璃器皿、试管、烧杯、漏斗等。分析化学中的经典分析基本上涉及两种类型的分析。

定性分析：它有助于确定物质的质量和给定样品中不同成分的存在。它有助于识别物质。这种类型的分析确定的主要因素是比重、粘度、旋光性、吸光度、粒度、熔点和沸点、折射率等。

定量分析：它是确定给定样品中存在的物质数量。它确定活性药物成分的百分比含量。根据可用于分析的样品大小，此分析再次分类为 -

• 宏观分析 – 样品尺寸大于 0.1 克。

• 半微量或介观分析 - 样品尺寸在 0.01-0.1 克之间。

• 微量分析 – 样品尺寸重量在 0.001-0.01 克之间。

• 超微量分析 – 样品尺寸可能是微克，最多 0.0001。

定量分析进一步细分为 2 类，

• 重量分析：这种类型的定量分析提供有关分析物的质量测量和质量变化的信息。

• 容量分析或滴定法：此处滴定过程涉及将具有已知浓度和测量体积的溶液（称为滴定剂）引入另一种溶液（称为滴定物（分析物））中。此处，等当点或化学计量点确定已添加的滴定剂的量以与分析物完全反应，并且通过颜色的变化观察到这一点。滴定法又分为 3 种类型。它们是酸碱滴定法、络合滴定法和氧化还原滴定法。

经典分析的局限性

这种分析有一些局限性，因为它们的灵敏度非常低，其物质分析无法超过 0.1 克的样品尺寸，并且通过这种技术难以分析给定的更稀释的样品。

容量分析的另一个局限性是，我们无法获得要滴定的深色样品的终点颜色指示。

因此，为了克服这些局限性，科学家开发了基于某些物理性质的不同仪器。这种分析称为仪器分析。

仪器分析方法

此方法需要复杂的仪器以及正常的经典分析设备。此方法主要确定样品的物理性质的测量，例如辐射的吸收（如在光谱法中）和电导率。

仪器分析比经典分析具有许多优势，如下所示

• 更好更快

• 即使以图像形式提供更多数据

• 提供小型化（减少样品尺寸）

• 这里有更好的数据处理方法可用，例如化学计量学。

仪器方法分为 4 个不同的分析组。

电分析：用于查找溶液混合物中溶质的浓度。这是一种非常灵敏的技术。这里测量溶液的电性能。这些方法进一步分为以下类别。

• 安培法

• 电导法

• 电位法

• 库仑法

• 伏安法

• 电重量分析法

光谱分析：这种分析方法使用一种仪器，当样品与辐射相互作用时，可以测量样品吸收、发射或散射的电磁辐射量。不同的方法包含在此分析中。

• 原子吸收光谱法

• 紫外可见光谱法

• 红外光谱法

• 火焰发射光谱法

• 原子发射光谱法

• 浊度法

• 比浊法

色谱法 – 此技术用于分离给定样品混合物中的成分，其依据是每种成分在两个相（即固定相和流动相）之间分布的相对能力。一些色谱技术是 -

• 纸色谱法。

• 高效液相色谱法。

• 气相色谱法。

• 薄层色谱法。

其他技术

此技术包括放射免疫测定 (RIA) 和酶联免疫吸附测定 (ELISA)。

什么是生物信息学？

生物信息学是研究利用计算方法组织和分析生物数据的科学，包括基因、基因组、蛋白质、细胞、生态系统、机器人、人工智能等。它是生物学和计算机科学之间的接口。

生物信息学家是经常接受过生物学、数学和计算机科学培训的科学家。这些人开发方法和软件工具来编程计算机并挖掘生物数据。

生物信息学的重要性

• 生物信息学是一项强大的技术，我们可以在生命科学中管理和分析大数据。

• 生物信息学是一种方法论方法，它生成新的假设，发现新的模式和新的功能元素。

• 帮助我们了解不同物种（如小鼠和人类等）之间基因的相似性。

• 它推断复杂生物系统组件之间的关系。

• 测序技术还使我们能够找到不同人群之间 DNA 的差异。这有助于了解人类疾病。这里涉及的研究称为 GWAS（全基因组关联研究）。

• 对癌症的诊断和治疗很重要。

• 识别导致疾病的基因突变。

• 利用生物信息学，我们可以在计算机中获得包含生物学知识、序列信息和结构信息的虚拟细胞模拟。

结论

分析化学涉及有助于确定样品混合物化学成分的方法或技术。这些分析方法分为经典或非仪器分析和仪器分析。这两种类型的分析方法进一步分为不同的技术。生物信息学是生物学和数据的融合。在这里，我们可以利用信息技术处理生物数据，这通常由生物信息学家完成。