分析技術與生物資訊學

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分析化學

分析化學是一門涉及應用不同方法來識別或量化物質、識別給定樣品混合物中的成分以及確定化學化合物結構的科學。

從原材料開始到最終藥物製劑，都需要對特定物質進行分析。即使在製劑完成後，也需要分析活性成分的百分比含量。因此，分析成為製藥行業不可或缺的一部分。

分析技術分類

分析技術主要分為兩種型別。它們是 -

• 經典或非儀器方法

• 儀器分析方法

經典分析

經典分析方法通常是一種非複雜的方法，因為它僅使用校準的玻璃器皿、試管、燒杯、漏斗等。分析化學中的經典分析基本上涉及兩種型別的分析。

定性分析：它有助於確定物質的質量和給定樣品中不同成分的存在。它有助於識別物質。這種型別的分析確定的主要因素是比重、粘度、旋光性、吸光度、粒度、熔點和沸點、折射率等。

定量分析：它是確定給定樣品中存在的物質數量。它確定活性藥物成分的百分比含量。根據可用於分析的樣品大小，此分析再次分類為 -

• 宏觀分析 – 樣品尺寸大於 0.1 克。

• 半微量或介觀分析 - 樣品尺寸在 0.01-0.1 克之間。

• 微量分析 – 樣品尺寸重量在 0.001-0.01 克之間。

• 超微量分析 – 樣品尺寸可能是微克，最多 0.0001。

定量分析進一步細分為 2 類，

• 重量分析：這種型別的定量分析提供有關分析物的質量測量和質量變化的資訊。

• 容量分析或滴定法：此處滴定過程涉及將具有已知濃度和測量體積的溶液（稱為滴定劑）引入另一種溶液（稱為滴定物（分析物））中。此處，等當點或化學計量點確定已新增的滴定劑的量以與分析物完全反應，並且透過顏色的變化觀察到這一點。滴定法又分為 3 種類型。它們是酸鹼滴定法、絡合滴定法和氧化還原滴定法。

經典分析的侷限性

這種分析有一些侷限性，因為它們的靈敏度非常低，其物質分析無法超過 0.1 克的樣品尺寸，並且透過這種技術難以分析給定的更稀釋的樣品。

容量分析的另一個侷限性是，我們無法獲得要滴定的深色樣品的終點顏色指示。

因此，為了克服這些侷限性，科學家開發了基於某些物理性質的不同儀器。這種分析稱為儀器分析。

儀器分析方法

此方法需要複雜的儀器以及正常的經典分析裝置。此方法主要確定樣品的物理性質的測量，例如輻射的吸收（如在光譜法中）和電導率。

儀器分析比經典分析具有許多優勢，如下所示

• 更好更快

• 即使以影像形式提供更多資料

• 提供小型化（減少樣品尺寸）

• 這裡有更好的資料處理方法可用，例如化學計量學。

儀器方法分為 4 個不同的分析組。

電分析：用於查詢溶液混合物中溶質的濃度。這是一種非常靈敏的技術。這裡測量溶液的電效能。這些方法進一步分為以下類別。

• 安培法

• 電導法

• 電位法

• 庫侖法

• 伏安法

• 電重量分析法

光譜分析：這種分析方法使用一種儀器，當樣品與輻射相互作用時，可以測量樣品吸收、發射或散射的電磁輻射量。不同的方法包含在此分析中。

• 原子吸收光譜法

• 紫外可見光譜法

• 紅外光譜法

• 火焰發射光譜法

• 原子發射光譜法

• 濁度法

• 比濁法

色譜法 – 此技術用於分離給定樣品混合物中的成分，其依據是每種成分在兩個相（即固定相和流動相）之間分佈的相對能力。一些色譜技術是 -

• 紙色譜法。

• 高效液相色譜法。

• 氣相色譜法。

• 薄層色譜法。

其他技術

此技術包括放射免疫測定 (RIA) 和酶聯免疫吸附測定 (ELISA)。

什麼是生物資訊學？

生物資訊學是研究利用計算方法組織和分析生物資料的科學，包括基因、基因組、蛋白質、細胞、生態系統、機器人、人工智慧等。它是生物學和計算機科學之間的介面。

生物資訊學家是經常接受過生物學、數學和計算機科學培訓的科學家。這些人開發方法和軟體工具來程式設計計算機並挖掘生物資料。

生物資訊學的重要性

• 生物資訊學是一項強大的技術，我們可以在生命科學中管理和分析大資料。

• 生物資訊學是一種方法論方法，它生成新的假設，發現新的模式和新的功能元素。

• 幫助我們瞭解不同物種（如小鼠和人類等）之間基因的相似性。

• 它推斷複雜生物系統元件之間的關係。

• 測序技術還使我們能夠找到不同人群之間 DNA 的差異。這有助於瞭解人類疾病。這裡涉及的研究稱為 GWAS（全基因組關聯研究）。

• 對癌症的診斷和治療很重要。

• 識別導致疾病的基因突變。

• 利用生物資訊學，我們可以在計算機中獲得包含生物學知識、序列資訊和結構資訊的虛擬細胞模擬。

結論

分析化學涉及有助於確定樣品混合物化學成分的方法或技術。這些分析方法分為經典或非儀器分析和儀器分析。這兩種型別的分析方法進一步分為不同的技術。生物資訊學是生物學和資料的融合。在這裡，我們可以利用資訊科技處理生物資料，這通常由生物資訊學家完成。