药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座

药品分析信息学及基于大数据技术药品分析药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第1页大数据时代:背景随着计算、存放资源容量、速度、智能化程度快速提升和价格大幅下降，以及物联网、移动互联网、云计算等技术快速发展和大规模应用，数据量出现了爆发式增加。特点数据容量(Volume)大、数据产生速度(Velocity)快和数据多样性(Variety)高制药行业数据不停积累和生命科学及健康领域数据蓬勃发展！药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第2页大数据技术:定义一代全新数据科学领域技术架构或模式，对数据量大、类型复杂、需要即时处理和提纯各类数据，综合利用新数据感知、采集、存放、处理、分析和可视化等技术，提取数据价值，从数据中取得对自然界和人类社会规律深刻全方面知识和洞察力。大数据技术包括到数据感知、采集、存放、处理(管理)、分析、可视化展现等很多步骤，各步骤采取技术伎俩也层出不穷。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第3页药品分析信息学研究对象：药品复杂体系方法：化学计量学和统计学，对分析仪器提供信息进行变换、解析、挖掘、分类目标：对复杂体系定性定量分析药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第4页化学计量学：chemometrics产生：1974年，由美国B．R．Kowalski和瑞典S．Wold等发起，在美国华盛顿大学成立了国际化学计量学学会

背景：数据处理与信息提取和计算机科学发展概念：应用数学、统计学与计算机科学方法，来设计或选择最优化学试验方法，并从测量数据中最大程度地获取化学及相关信息。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第5页化学计量学：chemometrics基本内容统计学与统计方法试验设计与优化分析信号处理化学模式识别人工智能经典统计分析回归和相关多元统计分析方差分析响应面理论析因试验序贯优化方法并行优化方法计算分光光度法分析检测理论滤波、平滑与求导因子分析法聚类分析线性学习机法K-最近邻法定量构效关系人工神经网络化学教授系统数据库和谱图检索药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第6页目录最新应用智能型分析仪器信息解析与挖掘药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第7页快速、简便、经济光谱分析法(一维数据)在每个检测波长(或波数)处可得到一个响应值，这么数据又称矢量型数据。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第8页光谱分析法(一维数据)惯用数据处理方法偏最小二乘法（PLS）：已被用作近红外光谱仪定量分析方法，应用于原料药分析

和复方制剂分析缺点:PLS要求体系组成已知，而且各组分信号应含有加和性，这些限制使得PLS只适合用于组分已知且含量与信号响应值符合线性体系。混合线性分析法（HLA）：该法结合了各种多元校正方法优势，其结果优于PLS法。因为其只需要已知待测组分纯色谱峰及其在校正谱中浓度，所以还被用于一些含未知干扰组分体系分析。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第9页光谱分析法(一维数据)数学修饰方法——数学探针法数学探针法经过对复杂混合物体系光谱进行“原位”数学修饰，“创造”背景干扰最大吸收点，从而能够“创造”背景干扰被消除条件。具体原理为：在适当波长位置，向待测混合体系光谱中添加“数学探针”(如高斯函数等)，可随意改变和调动可能背景干扰，从而使干扰在指定位置成峰，产生极大值；然后经过求导消除干扰，并求出待测组分含量。本课题组曾采取数学探针法测定了安钠咖注射液中苯甲酸钠和咖啡因含量，经过考查数学探针峰高、峰位和半峰宽与结果关系，确定数学探针参数值，并将由此探针产生“新化合物”仿真添加在待测液中，从而使待测组分紫外光谱图出现了“吸收峰”，即得到了“数学修饰”，然后在修饰得到“吸收峰”处求导就可将干扰组分影响去除，从而可对待测组分进行含量测定。数学探针法经过“仿真”地向待测体系中添加“新化合物”(数学探针)，以“创造”干扰被消除条件，从而能够对复杂体系中感兴趣组分直接定量。“数学探针法”及化学信息修饰思想提出，为复杂体系快速分析提供了一个全新路径。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第10页兼具色谱良好分离特征和光谱灵敏定性功效，从色谱、光谱两个角度提供与物质性质亲密相关大量信息色谱分析法(二维数据)在每一个保留时间点上都对应着一条光谱，而在每个检测波长处都得到一条色谱，这么数据又称“二维”数据或矩阵型数据。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第11页兼具色谱良好分离特征和光谱灵敏定性功效，从色谱、光谱两个角度提供与物质性质亲密相关大量信息色谱分析法(二维数据)在每一个保留时间点上都对应着一条光谱，而在每个检测波长处都得到一条色谱，这么数据又称“二维”数据或矩阵型数据。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第12页1.小波变换近红外光谱仪肺癌患者危重症病人慢性呼吸疾病造成生活不能自理病人无人照料老人010203：主要针对中老年患者药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第13页1.小波变换近红外光谱仪肺癌患者危重症病人慢性呼吸疾病造成生活不能自理病人无人照料老人010203：主要针对中老年患者药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第14页1.小波变换近红外光谱仪肺癌患者危重症病人慢性呼吸疾病造成生活不能自理病人无人照料老人010203：主要针对中老年患者药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第15页主要应用于复方制剂、中药成份分析、代谢组学、中药打假01在代谢组学中应用代谢组学：代谢组学是对某一生物或细胞，在一特定生理时期内全部低分子量代谢产物，同时进行定性和定量分析一门新学科。它是以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为伎俩，以信息建模与系统整合为目标系统生物学一个分支。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第16页01在代谢组学中应用NMR、LC-MS、GC-MS取得数据非常复杂数据处理原始数据前处理信息挖掘降维揭示出反应样品内在机理、整体性差异关键性生物标识物目标药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第17页01在代谢组学中应用李晶:代谢组学研究中数据处理新方法应用用稳健主成份分析(PCA)进行离群样品点诊断三种数据预处理方法应用，会显著改进代谢组学生物信息学分析中聚类分析结果和生物标志物识别准确性及全方面性用变量类内差异和类间差异比较，来判断非保守性代谢组分用尺度同一化方法进行数据预处理来消除数据尺度差异药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第18页01在代谢组学中应用冒海蕾:正交信号校正在正常成人血清，HNMR谱代谢组分析中滤噪作用评价采用OSC滤噪后，PLS—DA能够完全区分不一样性别血清氢谱，其判别能力优于PCA和SIMCA。研究了正交信号校正(OSC)在78例正常成人血清1H—NMR谱代谢组分析中滤噪作用，分别采取主成份分析、偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)及簇类独立软模式法(SIMCA)对氢谱进行模式识别分析药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第19页01在代谢组学中应用沈朋:乳腺癌代谢物组模式特征发觉方法及HPLC／MS／MS分析留一法交叉验证和独立验证结果均表明，该模型预测准确率到达90％以上。提出一个基于单独最优特征组合和BP神经网络代谢物组模式特征发觉方法，并用其寻找到尿样中与乳腺癌最为相关4种核苷，将这4种核苷作为输入变量，用BP神经网络建立了乳腺癌诊疗模型。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第20页在中药掺伪判别中应用基于待检中药与怀疑掺化学药物一维红外光谱，不经提取分离，无需建立模型两种分析方法02局部直线筛选法基于对原始光谱特征认知，即原始光谱上任意连续3点组成形状可能为凸曲线、近直线和凹曲线，它们直线回归系数绝对值分别为<o．99或0．99～1。化学药品掺入显然会改变这些局部谱段原有形状。沿着这个思绪，对局部直线谱段进行差减，从而预测其中化学药品掺杂量。由大量样品验证，该法检测限可到达0．1％。采用该法对15个不一样种类中药样品进行了分析，结果只漏判了一个样品。药物分析信息学及基于大数据技术的药物分析专家讲座第21页在中药掺伪判别中应用02褶合差谱分析法基于对原始光谱褶合变换，提取3点窗口下二次正交多项式系数作为解析对象。经过对纯中药光谱以及化学药品光谱考查，发觉二者在3点窗口下经褶合变换得到二次项系数，存在最少一个甚至几个数量级差异，所以当掺伪中药光谱二次项系数抽提至最小时，对应含量因子即代表真实掺杂量。采用褶合差谱分析法对18个不一样种类中