استفاده ازحسگرها، کوانتوم دات و روش های تشخیص الگو برای شناسایی و اندازه گیری کمی بعضی مولکول های مهم بیولوژیکی

روش های کمومتریکس تشخیص الگو به عنوان یک ابزار قوی برای جدایی و شناسایی انواع ترکیبات مطرح شده اند. این روش ها، امکان دسته بندی انواع گونه ها را با استفاده از متغیرهای مختلف ممکن می سازند. در این روش ها دسته بندی یا بر پایه دانش قبلی و یا بر پایه اطلاعات آماری استخراج شده از الگوها می باشد. همچنین، با استفاده از دیگر تکنیک های کمومتریکس، می توان اندازه گیری انواع مختلف آنالیت ها را مورد مطالعه قرار داد. در اولین مطالعه، تشخیص و شناسایی ?? آمین نوع اول، نوع دوم، نوع سوم، آلیفاتیک و آروماتیک و همچنین آمین های خطی و شاخه ای با استفاده از طیف های جذبی و تجزیه چند متغیره انجام شده است. روش بر اساس تشکیل کمپلکس دهنده-گیرنده الکترون (eda) بین آمین ها (به عنوان دهنده الکترون) و یُد (به عنوان پذیرنده الکترون) در محلول کلروفرم است. روش های کمومتریکس شامل تجزیه مولفه های اصلی (pca)، تجزیه تفکیک-کننده خطی (lda) و تجزیه تفکیک کننده درجه دوم (qda) به عنوان روش های شناسایی به کار برده شده اند. مطالعه دوم شامل واکنش تراکمی رنگ سنجی 1و2-نفتوکینون-4-سولفونات (nqs) با آمین ها به منظور دسته بندی 2-، 3- و 4-نیتروآنیلین بر اساس ویژگی های سینتیکی متفاوت شان است. شیوه های مدل سازی نرم از قبیل تفکیک منحنی چند متغیره با حداقل مربعات متناوب (als-mcr) و تجزیه خود مدل کننده تعاملی ساده (simplisma) و همچنین روش تصحیح علامت چندتایی به عنوان روش های پیش پردازش به منظور دستیابی به الگوهای تشخیصی آنالیت ها استفاده شده اند. در کار سوم، یک مدل پیشنهادی جدید مربوط به واکنش های انتقال بار معرفی شده است که شامل ترکیب تعادل-سینتیک است. چندین مجموعه داده با استفاده از مدل پیشنهادی شبیه سازی شد. متعاقبا، روش تفکیک منحنی مدل سازی نرم (smcr) همراه با قیدهای منفی نبودن و برابری به منظور دستیابی به نیم رخ های غلظتی چرخیده شده و یگانه بکار گرفته شد. در ادامه، تاثیر ابهام چرخشی بر جدایی و تمایز مولکول های دهنده متفاوت فرضی بررسی شد. در مطالعه چهارم، با استفاده از کوانتوم دات های نیمه هادی cdse/zns فلورسانس کننده، یک شیوه تشخیصی که قادر به شناسایی و تشخیص ایزونیازید، هیدرازین، لاکتوز و مخلوط هایشان است، پیشنهاد شده است. cdse/zns فلورسانس کننده برهمکنش های متفاوتی با آنالیت های مختلف دارد. بر همین اساس، الگوهای پاسخ بدست آمده با بکارگیری سه الگوریتم تشخیص الگو از قبیل lda، pca و تجزیه خوشه ای مرتبه ای (hca) و با صحت بالای دسته بندی از یکدیگر متمایز شدند. کاربرد این روش با استفاده از نتایج بدست آمده از شبیه سازی تجربی متابولیسم ایزونیازید مورد ارزیابی قرار گرفت. در کار پنجم، یک میکرو آرایه ساده با استفاده از مجموعه روی (ii)-دیپیکولی آمین (dpa) متصل شده به آلیزارین قرمز s (1.zn-ars) به منظور شناسایی آنیون های فسفات در آب، بکار برده شد. 1.zn-ars فلورسانس کننده برهمکنش های متفاوتی با آنیون ها دارد. بنابراین، تجزیه کیفی موفقیت آمیز 12 فسفات بیولوژیکی نشان داده شده توسط روش-های pca و lda با صحت دسته بندی 100 %، توانایی مجموعه 1.zn-ars را در تشخیص فسفات ها نشان می دهد. در مطالعه ششم، تجزیه نیمه کمی atp، amp و پیروفسفات (ppi) بوسیله lda و hca با جدایی کامل بین غلظت های مختلف میهمان ها حاصل شده است. در ادامه، با استفاده از حسگر سنتز شده 1.zn-ars با قابلیت واکنش پذیری متقاطع، شبیه سازی هیدرولیز atp در آب که حاوی مخلوط های مختلفی از atp، amp و ppi است، انجام شده است. تجزیه کمی مخلوط های پیروفسفات، ریبونوکلئوتیدها و داکسی نوکلئوتیدها در واکنش با 1.zn-ars و با استفاده از روش های کمومتریکس شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم تابع پایه شعاعی (rbfnn) و mcr-als انجام شد. در نهایت، ردیابی واکنش زنجیره ای پلی مراز (pcr) با استفاده از این حسگر با موفقیت حاصل شد. در آخرین بخش از این پایان نامه، حسگرهای خود-سازمان دهنده رنگ سنجی از ترکیب 1.zn و رنگینه های نوع کتکولی از قبیل پیروکتکول بنفش (pv)، پیروگالول قرمز (pg)، برموپیروگالول قرمز (bpg) و آلیزارین قرمز s (ars) تهیه شده اند. در بررسی های انجام شده، اثبات شد که حسگرهای 1.zn-رنگینه بدست آمده تمایل به برقراری پیوند قوی-تری با پلی فسفات ها نسبت به مونوفسفات ها دارند. از این رو، از آرایه حسگر 1.zn-رنگینه به منظور ردیابی متابولیسم شبیه سازی شده atp استفاده شد که منجر به اندازه گیری همزمان موفقیت آمیز مخلوط های atp، amp و ppi شده است.