تطبيق المعلوماتية الكيميائية لتطوير قاعدة بيانات هيكلية قابلة للبحث للطرق التحليلية

توضح هذه المقالة AMOS ، وهي قاعدة بيانات الأساليب التحليلية المستندة إلى الويب و Open Spectra ، وهو تطبيق للمعلوماتية الكيميائية مصمم لتزويد الباحثين بسهولة الوصول إلى الأساليب التحليلية والبيانات الطيفية.

يمكن أن تتراوح الطرق التحليلية من الوثائق التنظيمية التفصيلية إلى الملخصات الأبسط. قد تشمل الأساليب التنظيمية معلومات عن التحليلات القابلة للتعديل ، والمصفوفات المدعومة ، والكواشف المطلوبة ، والأداء الإحصائي ، والتحقق بين المختبرات ، وغيرها من التفاصيل. توفر الملخصات عادة نظرة عامة على الكواشف والأجهزة وغالبا ما تكون قائمة قصيرة من التحليلات. تقدم الأساليب التحليلية من الهيئات الحكومية الأمريكية ، بما في ذلك وكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA) ، وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) ، ووزارة الزراعة الأمريكية (USDA) ، وإدارة الغذاء والدواء (FDA) ، وغيرها ، معلومات إجرائية مفصلة. يوفر بائعو الأدوات مثل Agilent و Shimadzu و Thermo Fisher Scientific و Sciex وغيرهم أيضا الوصول إلى مئات ملاحظات التطبيق ، والتي يمكن اعتبارها طرقا موجزة. طورت هذه الدراسة قاعدة بيانات ممكنة للمعلوماتية الكيميائية للطرق التي يتم فيها استخراج المواد الكيميائية من وثائق الطريقة، مع تحديد المعرفات (الأسماء و/أو أرقام سجل خدمة الملخصات الكيميائية (CASRN)) المعينة بالهياكل الكيميائية. قاعدة البيانات الناتجة ، التي تحتوي على ما يقرب من 7,000 طريقة ، قابلة للبحث عن طريق المعرف والتركيب الكيميائي والتشابه الهيكلي ، ويتم استكمالها بحوالي مليون طيف للملكية العامة (LC / MS ، GC / MS ، NMR ، و IR). يدعم التطبيق البحث عن الأساليب التحليلية والتصفية بناء على التحليلات والاستخدام الوظيفي ومصادر الطريقة والبيانات الوصفية الأخرى ذات الصلة.

يتجلى التسليم المستند إلى الويب لبيانات الكيمياء إلى المجتمع من خلال تطبيقات مثل PubChem¹ و ChemSpider² و CompTox Chemicals Dashboard (CCD) ³. وبذلت جهود لتعميم تفاصيل الأسلوب التحليلي المنشورة في مقالات المجلات، والتي أصدرها بائعو الأدوات كملاحظات تطبيق تقنية، وتقدمها الوكالات الحكومية كإجراءات تشغيل قياسية أو أساليب تنظيمية، وتصدرها منظمات المعايير مثل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO). تمت دراسة عشرات الآلاف من المواد الكيميائية بواسطة هذه المصادر في ظل مجموعة واسعة من الظروف والتقنيات التحليلية. تغطي هذه المجموعة الواسعة من المصادر مواد متنوعة وتتضمن سيناريوهات تتراوح من القياس الكمي لمادة كيميائية واحدة في مصفوفة محددة (مثل الدم) ، إلى مخاليط من مبيدات الآفات ومخلفاتها في محاصيل معينة ، إلى مئات المواد الكيميائية المحددة في مياه الشرب. في حين أنه يمكن اكتشاف العديد من الأساليب التحليلية عبر محركات البحث العامة ، إلا أنها ليست كلها متاحة مجانا أو مفتوحة الوصول.

قد يكون تحديد موقع معلومات محددة ذات أهمية أمرا صعبا. لم يتم تحسين محركات البحث للأغراض العامة لبيانات الكيمياء ، وقد تحجب خوارزميات الترتيب الخاصة بها المحتوى عالي الجودة المخصص للجماهير الضيقة. يمكن أن تؤدي عمليات البحث عبر مواقع المجلات إلى نتائج أكثر استهدافا، ولكن غالبا ما يكون الوصول مقيدا، مع توفر الملخصات للجمهور فقط، مما يجعل من الصعب تقييم فائدة الطريقة. علاوة على ذلك ، غالبا ما لا يتم تخزين المعلمات الحرجة - مثل مصفوفات العينة وحدود الكشف والقياس الكمي - بتنسيق منظم. يكمن التحدي المهم الآخر في تباين وعدم اتساق المعرفات الكيميائية والأسماء والمرادفات المرتبطة بمادة كيميائية واحدة. يحد الافتقار إلى بيانات الأساليب المنظمة من تطوير أدوات البرمجيات التي يمكن أن تستفيد من عقود من المعرفة المتراكمة بالكيمياء التحليلية والمنشورات ذات الصلة.

نتيجة لهذه التحديات والقيود ، هناك حاجة إلى تطبيق منسق وموجه نحو الكيمياء لتنسيق الأساليب التحليلية والبحث عنها - وهو تطبيق لم يتم تحديده في أي مكان آخر. ولمعالجة هذه الفجوة، طورت وكالة حماية البيئة الأمريكية قاعدة بيانات AMOS والأساليب التحليلية والأطياف المفتوحة والتطبيق المستند إلى الويب. تقوم AMOS حاليا بجمع وتنظيم ثلاثة أنواع من سجلات البيانات: الأساليب التحليلية ، والأطياف التحليلية المختلفة ، وفئة واسعة من الوثائق التكميلية التي يشار إليها مجتمعة باسم صحائف الوقائع. يرتبط كل سجل بالتحليلات والكواشف الكيميائية المستهدفة للطريقة. يمكن البحث في البيانات بطرق متعددة ، بما في ذلك الاستعلامات النصية ، والبنية الكيميائية ، والتشابه الهيكلي أو الطيفي.

يركز تطبيق AMOS بشكل أساسي على تقديم الوصول المفتوح وسجلات البيانات المفتوحة. حيثما أمكن ، يتم ربط السجلات في قاعدة البيانات بمصادرها الأصلية. لا يزال من الممكن دمج السجلات غير الخاضعة للترخيص المفتوح وبالتالي غير المخزنة مباشرة في قاعدة البيانات والوصول إليها عبر عنوان URL، شريطة أن تكون متاحة بخلاف ذلك. ينطبق هذا على نوعين من السجلات: الأساليب التحليلية الموجودة خلف جدران الاشتراك غير المدفوع ، عادة من المجلات أو منظمات المعايير التي يمكن لوكالة حماية البيئة الوصول إليها ، والأطياف المتوفرة ولكنها تتطلب الوصول إلى تسجيل الدخول.

تختلف مصادر البيانات في كيفية تنظيم السجلات ، مما يتطلب جهدا كبيرا في الاستخراج والتنظيم لتجميع المحتوى ومواءمته. توفر معظم السجلات معرفات المواد (على سبيل المثال ، CASRN و DTXSID و InChIKey ، الأسماء الشائعة) ، وفي كثير من الحالات ، يكون الاستخراج واضحا. ومع ذلك ، يمكن أن تكون مطابقة هذه المعرفات مع الهياكل الكيميائية وتفاصيل المادة معقدة. يمكن مطابقة بعض المعرفات مباشرة مع الإدخالات في قاعدة بيانات سمية الهيكل الموزع القابلة للبحث (DSSTox) التابعة لوكالة حماية البيئة⁴. عندما لا يتم العثور على التطابقات، يتم ربط المعرفات بالمواد الموجودة، أو يتم تسجيل مواد جديدة. أدت مبادرة AMOS بالتالي إلى توسيع قاعدة بيانات DSSTox ، وتحسين البيانات الأساسية التي تدعم قواعد بيانات وتطبيقات وكالة حماية البيئة الأخرى ، مثل لوحة معلومات CompTox Chemicals³.

التنظيم اليدوي مطلوب لبعض المعلومات الإضافية القيمة. بالنسبة للطرق التحليلية ، لا يتم تنظيم المعلمات التجريبية مثل حدود الكشف والكمية ومصفوفة العينة والمنهجية التحليلية بطريقة موحدة ، ولا يمكن للأدوات الآلية تحديد هذه المعلومات بسبب تخزينها غير المتسق.

هناك عنصران من معلومات السجل ، الوسائط المرتبطة بالعينة والاستخدام الوظيفي للتحليل ، وثيق الصلة بالجهود الجارية لمراقبة مخاوف المخاطر والتعرض من الملوثات. على هذا النحو ، تم إيلاء اهتمام كبير لهيكلة هذه السمات في بيانات السجل. تم تطوير أنطولوجيا تصنيفات الاستخدام الوظيفي لهذا المشروع. تنظم هذه الأنطولوجيا الاستخدامات الوظيفية للمواد في بنية هرمية ، تتراوح من استخدامات "الوالدين" الأكثر عمومية إلى استخدامات "الأطفال" الأكثر تحديدا. يسهل علم الوجود استكشاف المواد من منظور التطبيق ، ودعم المبادرات البحثية التي تؤكد على الاستخدامات الوظيفية كوسيلة لتقييم التعرض والمخاطر^5،6. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصنيف الطرائق وفقا لفئة الوسائط المنسقة لعمائاتهم ، على النحو المحدد في قاعدة بيانات مراقبة الوسائط المتعددة (MMDB) التابعة لوكالة حماية البيئة ^(MMDB)7. يتيح هذا التصنيف البحث عن المواد الكيميائية بناء على حدوثها في وسائط محددة ، مما يبسط تطوير الحلول التي تركز على الكشف عن المواد الكيميائية في عينات بيئية أو بيولوجية محددة. تعزز هذه التعليقات التوضيحية دمج AMOS في تدفقات العمل الموجهة نحو التعرض والمخاطر قيد التطوير داخل وكالة حماية البيئة.

عند تجميع الأطياف ، غالبا ما يتطلب التحدي المتمثل في معالجة تنسيقات الملفات المختلفة - بعضها موحد اسميا فقط - وتحليل البيانات الوصفية المصاحبة معالجة مخصصة. في الحالات التي ترتبط فيها المجموعات الطيفية بمنشور ، قد يلزم استخراج التفاصيل الموثقة داخل المنشور يدويا لتحميل البيانات. نتج عن هذا الجهد قاعدة بيانات تدمج وتبني هذه الأطياف المتباينة ، مما يسمح للباحثين بتجنب الحاجة إلى التنظيم الشاق في المساعي المستقبلية.

اعتبارا من مارس 2025 ، تحتوي قاعدة البيانات على ما يقرب من 935,000 طيف ، مع ما يقرب من 99٪ من أطياف الكتلة ومجموعات أصغر من الرنين المغناطيسي النووي (~ 2,000) والأشعة تحت الحمراء (~ 400). بالإضافة إلى ذلك ، هناك ما يقرب من 770,000 أطياف مرتبطة خارجيا (متصلة بقاعدة بيانات SpectraBase⁸) ، ~ 36,000 صحيفة وقائع ، و ~ 7,400 طريقة تحليلية. المواد المدمجة في التطبيق هي مجموعة فرعية من تلك الموجودة في قاعدة بيانات DSSTox ، والتي تم دمجها في لوحة معلومات المواد الكيميائية CompTox (CCD) وتحتوي على أكثر من 1.2 مليون مادة.

يمكن تقسيم غالبية وظائف AMOS إلى ثلاث فئات: البحث عن سجلات لمواد معينة ، أو البحث عن مجموعات معينة من المواد ، أو البحث بين فئات السجلات. يمكن الوصول إلى جميع الصفحات الفردية لهذه الوظائف من شريط التنقل أعلى كل صفحة. يتم نشر التطبيق حاليا في https://hcd.rtpnc.epa.gov/#/ عبر وحدة AMOS. يتم سرد أدوات البرامج المستخدمة في هذه الدراسة في جدول المواد.

1. البحث عن سجلات لمواد معينة

1. البحث العام: قم بإجراء بحث عام للحصول على قائمة بجميع أنواع السجلات المرتبطة بمادة واحدة (انظر الشكل 1).
   1. في حقل النص في الجزء العلوي الأيسر من شريط التنقل أو حقل البحث في الصفحة الأولى، أدخل اسم مادة أو CASRN أو InChIKey أو معرف مادة DSSTox (DTXSID). اضغط على Enter أو انقر فوق بحث لتنفيذ البحث.
      ملاحظة: يحتوي شريط البحث في الصفحة الأولى على خيار إضافي للبحث عن طريق السلسلة الفرعية. راجع القسم الخاص بالبحث الجزئي عن المعرف (الخطوة 2.2) للحصول على مزيد من المعلومات.
   2. إذا تم التعرف على المعرف الذي تم البحث عنه ومطابقة لمادة واحدة، فسيعرض الجانب الأيسر من الصفحة بعض المعلومات الأساسية حول المادة وجدولا يسرد جميع السجلات المرتبطة بتلك المادة. حدد صفا في هذا الجدول لعرض السجل المقترن على الجانب الأيسر من الصفحة إذا تم تخزينه مباشرة في قاعدة البيانات.
   3. إذا كان المعرف الذي تم البحث عنه يتطابق مع مواد متعددة - على سبيل المثال، اختصار يستخدم لأكثر من مادة واحدة - ستظهر مطالبة بإزالة الغموض للسماح للمستخدم بتحديد المادة التي يريد رؤيتها. حدد مادة من تلك القائمة، وستتم إعادة توجيه واحدة إلى شاشة عرض مادة معترف بها.
   4. لتصفية جدول النتائج، انقر فوق علامات التبويب الموجودة أعلى الجدول مباشرة للتصفية حسب نوع السجل (سيؤدي ذلك أيضا إلى إخفاء الأعمدة المختلفة وإظهارها)، وإدخال النص في الحقول الموجودة أعلى الجدول لتصفية الجوانب الأخرى للبيانات، وحدد خانات الاختيار أعلى علامات التبويب للتصفية حسب الخصائص الأوسع للبيانات.
2. البحث الدفعي: قم بإجراء بحث دفعي لإنشاء ملف جدول بيانات وتنزيله يسرد معلومات عن جميع السجلات في قاعدة البيانات المقترنة بقائمة معينة من المواد. (انظر الشكل 2).
   1. في حقل بيانات الإدخال، أدخل قائمة ب DTXSIDs المراد البحث عنها، واحدة لكل سطر. إذا لم تكن DTXSIDs متوفرة، فاستخدم الرابط الموجود على الصفحة للانتقال إلى أداة CCD التي يمكنها توفير DTXSIDs بمعلومات أخرى
   2. استخدم خانات الاختيار ضمن خيارات البحث لتصفية النتائج أو إلحاق معلومات إضافية بالسجلات. يتم تجميع الخيارات في خمس فئات: التصفية حسب أنواع السجلات، والتصفية حسب المنهجيات التحليلية، وإلحاق معلومات إضافية على مستوى المادة بملف النتائج، وإلحاق معلومات إضافية على مستوى السجل (متاحة حاليا فقط للأطياف الكتلية)، وبعض الخيارات المتنوعة.
      ملاحظة: تحتوي الخيارات ذات التسطير المتقطع على نص يشرح الخيار بشكل أكثر شمولا. مرر مؤشر الماوس فوق ملصق الخيار لرؤيته.
   3. انقر فوق بحث في أسفل الصفحة لتنفيذ البحث.
      ملاحظة: يحتوي جدول بيانات المخرجات على قائمة بارتباطات سجل المواد جنبا إلى جنب مع معرفات المواد وروابط المصدر وبعض المعلومات الأساسية الأخرى. إذا ظهرت عدة مواد تم البحث عنها في سجل، فسيظهر السجل مرة واحدة لكل مادة.
3. البحث عن التشابه الهيكلي: قم بإجراء هذا البحث للحصول على قوائم بالطرق وصحائف الوقائع في قاعدة البيانات التي تحتوي إما على المادة التي تم البحث عنها أو مادة ذات معامل تشابه هيكلي مرتفع بما فيه الكفاية (انظر الشكل 3).
   ملاحظة: يمكن أن يكون هذا البحث مفيدا في الحالات التي لا تظهر فيها مادة ذات أهمية بأي طرق، ولكن يمكن استخدام طرق ذات مواد متشابهة للغاية كمرجع.
   1. أدخل DTXSID أو InChIKey أو CASRN أو اسم المادة في حقل البحث وانقر فوق بحث أو اضغط على Enter. قد يستغرق البحث من 20 إلى 30 ثانية حتى يكتمل.
   2. بمجرد اكتمال البحث ، سيظهر جدول مبوبة أدناه. حدد علامة تبويب للاطلاع على نتائج البحث.
      1. تسرد أول علامتي تبويب الطرق وصحائف الوقائع التي تم العثور عليها. حدد واحدا لإظهار طريقة عرض لهذا المستند على الجانب الأيسر من الصفحة. الأساليب أو صحائف الوقائع التي تحتوي على المادة التي تم البحث عنها مكتوبة بخط غامق.
      2. تسرد علامة التبويب الثالثة المواد المماثلة التي وجد أنها تظهر في الأساليب أو صحائف الوقائع. حدد صفا في الجدول لإظهار مقارنة بين المادة التي تم البحث عنها والمادة المحددة من الجدول. إذا تم العثور على المادة التي تم البحث عنها نفسها في أي مستندات ، فستكون بخط غامق.
      3. استخدم محدد الحد الأدنى لتشابه المادة في أعلى الصفحة لإخفاء النتائج من البحث التي تفتقر إلى مواد أقل من حد التشابه المحدد.

الشكل 1: نتائج البحث عن السجلات التي تحتوي على الكوليسترول. يعرض البحث العام عن "الكوليسترول" قائمة بالسجلات المطابقة في الجدول (على اليسار). يظهر الطيف الكتلي للسجل المحدد على اليمين. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: واجهة البحث الدفعي. يحتوي حقل البحث على مادتين تم تحديدهما بواسطة DTXSIDs الخاصة بهما. يتم تحديد خيارات البحث الافتراضية للاستعلام. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: نتائج البحث عن هيكل 1P-LSD. يسرد الجدول الطرق التي تحتوي على مواد متشابهة هيكليا. يتم عرض طريقة محددة على اليمين. لا توجد إدخالات غامقة في الجدول تشير إلى أن 1P-LSD لا يظهر في أي طريقة مدرجة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. البحث عن المواد

1. بحث ClassyFire: قم بإجراء هذا البحث لسرد جميع المواد التي تنتمي إلى المستويات الأربعة الأولى المحددة من تصنيف ClassyFire⁹ (انظر الشكل 4).
   1. باستخدام الحقول الأربعة في أعلى الصفحة، حدد المستويات الأربعة الأولى للتصنيف واحدا تلو الآخر. بعد تحديد كل من الثلاثة الأولى ، استخدم الزر الموجود أسفل هذا الحقل للحصول على قائمة التصنيفات بمستوى واحد. بالنسبة للرابع ، سيقوم الزر أدناه بتشغيل البحث.
      ملاحظة: بمجرد اكتمال البحث ، سيتم ملء الجدول أدناه بقائمة بالمواد الموجودة تحت هذا التصنيف. يتضمن الجدول المعرفات الشائعة ومعلومات الجوهر، بالإضافة إلى عدد السجلات الموجودة في AMOS.
   2. استخدم الأزرار بين تحديد الفئة والجدول للسماح بأربع أجزاء من الوظائف:
      1. انقر فوق نسخ التصنيف إلى عنوان URL لنسخ عنوان URL إلى الحافظة ، والذي ، إذا تم تحميله في علامة تبويب أو نافذة متصفح جديدة ، فسيقوم تلقائيا بملء مستويات التصنيف مسبقا وتشغيل البحث.
      2. انقر فوق إعادة تعيين التحديد لإعادة تعيين التحديدات في حقول التصنيف. لا يعيد ضبط جدول المواد التي تم العثور عليها.
      3. انقر فوق تنزيل الجدول للمطالبة بتنزيل ملف جدول بيانات يحتوي على جميع الحقول والسجلات المرئية في الجدول، بصرف النظر عن صور الجوهر. إذا كانت عوامل التصفية الموجودة أعلى جدول النتائج قيد الاستخدام ، تصفية النتائج التي تم تنزيلها أيضا ، ولكن لن يتم تضمين محتويات عوامل التصفية.
      4. انقر فوق إرسال المواد المحددة إلى البحث الدفعي لفتح علامة تبويب جديدة للبحث الدفعي مع حقل إدراج DTXSIDs المملوءة مسبقا بالمواد المحددة من نتائج بحث ClassyFire. يمكن اختيار المواد الفردية باستخدام مربع الاختيار في كل صف ؛ يمكن اختيار جميع المواد أو إلغاء اختيارها بالنقر فوق مربع الاختيار في رأس الجدول. انظر الخطوة 1.2 للحصول على تفاصيل حول البحث الدفعي.
2. البحث الجزئي عن المعرف: قم بإجراء ذلك للعثور على جميع المواد التي تتطابق مع معرف غير فريد (انظر الشكل 5). الخيارات الحالية هي السلسلة الفرعية للاسم (والتي تغطي كلا من الاسم المفضل لدى وكالة حماية البيئة والمرادفات الشائعة) ، وكتلة InChIKey الأولى ، والصيغة الجزيئية الدقيقة ، ومجموعة من الكتل أحادية النظير.
   1. في أعلى الصفحة، حدد معرفا وأدخل المعلومات في الحقول (الحقول) المجاورة.
   2. انقر فوق بحث لتشغيل البحث.
   3. عند اكتمال البحث ، سيتم ملء الجدول بقائمة بالمواد التي تتطابق مع المعرف الجزئي ، بالإضافة إلى معلومات عن عدد المرات التي تظهر فيها في قاعدة بيانات AMOS وفي الأدبيات الأخرى. استخدم المرشحات الموجودة أعلى أعمدة الجدول لتحسين النتائج بشكل أكبر، واستخدم خانة الاختيار إظهار المواد متعددة المكونات لإظهار أو إخفاء المواد التي تتكون من مركبات متعددة.
      ملاحظة: إذا تم تشغيل بحث في سلسلة فرعية للاسم، فسيظهر عمود يسرد المرادفات التي تم العثور عليها. إذا تم العثور على مادة فقط من خلال المرادفات - أي إذا كان الاسم المفضل لا يحتوي على السلسلة الفرعية - كتابة الاسم المفضل بخط مائل.

الشكل 4: نتائج البحث عن تصنيف ClassyFire. وتشمل النتائج معلومات على مستوى المادة وعدد السجلات لكل مجموعة تصنيف. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: نتائج البحث الجزئي عن المعرف ل "trazine". يسترد البحث المواد ذات الأسماء المفضلة أو المرادفات التي تحتوي على السلسلة الفرعية "trazine". تتضمن اثنتان من النتائج الثلاث "trazine" فقط في مرادفاتهما ، وليس أسمائهم المفضلة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. البحث في السجلات

1. صحيفة وقائع وقوائم الأساليب: تسرد هذه الصفحات جميع صحائف الوقائع والأساليب الموجودة في قاعدة البيانات ، مع طرق متنوعة لتصفيتها (انظر الشكل 6). نظرا لأن وظائف الصفحتين متشابهة إلى حد كبير ، يتم تجميعهما معا هنا.
   ملاحظة: سيؤدي الانتقال إلى الصفحة إلى مطالبة الجداول بالتحميل. قد يستغرق هذا لحظة بسبب عدد السجلات الموجودة.
   1. بمجرد تحميل الجدول، استخدم المدخلات الموجودة أعلى كل عمود لتصفية البيانات والحقول المختلفة. تختلف الحقول الدقيقة بين الجداول، ولكن يمكن تحديد معظمها أو تصفيته.
   2. استخدم الحقل عامل تصفية الجدول الكامل أعلى الجدول للتحقق من جميع الأعمدة لسلسلة معينة.
      ملاحظة: تتضمن قائمة الأساليب حقلين مخفيين بشكل افتراضي - المؤلف والناشر. سيقوم عامل تصفية الجدول الكامل بالتقاط السجلات التي تحتوي على المصطلح الذي تم البحث عنه في أي من هذه الحقول.
   3. تسمح قائمة صحيفة الوقائع بتصفية النتائج الفردية من خلال البحث عن مادة معينة. أدخل اسم مادة أو CASRN أو InChIKey أو DTXSID، واضغط على بحث لتصفية الجدول. انقر فوق مسح الفلتر لمسح مرشح المادة.
      ملاحظة: يحتوي كلا الجدولين على الأزرار التالية المتاحة: نسخ عوامل التصفية إلى الحافظة ينسخ عنوان URL إلى الحافظة ، عند الوصول إليه بواسطة المستعرض ، سيقوم بتحميل القائمة وملء حقول التصفية في الجدول مسبقا بالقيم الحالية. تنزيل الجدول قائمة بجميع النتائج المرئية والفلاتر في الجدول؛ تنزيل المواد تنزيل قائمة بجميع المواد التي تظهر في الجدول (المصفى) ؛ تؤدي إعادة تعيين عوامل التصفية إلى مسح جميع عوامل تصفية الجدول، بما في ذلك عامل تصفية الجدول الكامل.
2. البحث عن الطيف الكتلي: قم بإجراء هذا البحث لاسترداد قائمة بالتطابقات الطيفية الكتلية من قاعدة البيانات استنادا إلى الطيف الذي يوفره المستخدم (انظر الشكل 7).
   1. املأ أو اضبط حقول الإدخال الأربعة المطلوبة: نطاق كتلة للمادة المستهدفة في دالتون ، مع هامش خطأ إما في دالتون أو أجزاء في المليون (جزء في المليون) ؛ منهجية ، إما GC / MS أو LC / MS ؛ طيف كتلي ، يعطى كقائمة بأزواج الشحنة إلى الكتلة والشدة ؛ وحجم نافذة الكتلة لذروة التشابه.
   2. بمجرد ملء هذه الحقول ، انقر فوق الزر " بحث " أسفلها.
      ملاحظة: عند اكتمال البحث، إذا تم العثور على أي أطياف، سيظهر جدول على الجانب الأيمن من الصفحة يسرد الأطياف التي تتطابق مع المنهجية المحددة من جميع المواد التي تطابق نطاق الكتلة، مرتبة حسب تشابه الانتروبيا بين الطيف المقدم من المستخدم وطيف قاعدة البيانات.
   3. حدد صفا في الجدول لإظهار مخطط يوضح مقارنة بين طيف المستخدم مع طيف قاعدة البيانات (على التوالي في الجزء العلوي والسفلي من المخطط). استخدم الحد الأدنى للتشابه لإظهار الحقل لإخفاء النتائج التي تقل عن تشابه إنتروبيا معين.
3. تصور تصنيف الاستخدام الوظيفي: تصور هذه الصفحة أنطولوجيا الاستخدام الوظيفي ل AMOS وروابط إلى الأساليب وصحائف الوقائع لتلك الفئات المستخدمة. يتم تمثيل الفئات في رسم بياني موجه ، مع انتقال الحواف من فئات أصلية أكثر عمومية إلى فئات فرعية أكثر تحديدا (انظر الشكل 8).
   1. استخدم حقل البحث على الجانب الأيمن للبحث في قائمة فئات الاستخدام الوظيفي. مرر مؤشر الماوس فوق اسم فئة الاستخدام لتمييز العقدة المقابلة في الرسم البياني.
   2. إذا قمت بفحص الرسم البياني مباشرة ، فقم بالتمرير فوق عقدة محددة لإظهار وصف قصير لتلك الفئة ، بالإضافة إلى تمييز أي فئات رئيسية أو فرعية مباشرة لتلك العقدة.
   3. انقر بزر الماوس الأيمن فوق اسم فئة من القائمة الموجودة على الجانب الأيمن من الصفحة أو عقدة في الرسم البياني لإظهار قائمة بها خيارات لقوائم الطرق وصحيفة الوقائع. حدد واحدة من هذه ، وسيتم فتح علامة تبويب مستعرض جديدة لتلك القائمة ، مع تصفية حقل الفئة الوظيفية مسبقا باستخدام الفئة الوظيفية المحددة.
4. قطعة أرض ثلاثية للتربة: تعيد هذه الصفحة إنشاء تصنيف نسيج التربة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية ، مما يسمح بالبحث عن طرق AMOS حسب نوع التربة.
   1. مرر مؤشر الماوس فوق منطقة المؤامرة لمعرفة تفاصيل حول تكوينها.
   2. انقر فوق منطقة من قطعة الأرض لفتح علامة تبويب جديدة في قائمة الطرق مع تصفية حقل المصفوفة مسبقا في تصنيف التربة المحدد.

الشكل 6: قائمة مرشحة للطرق التحليلية. يتم ترشيح الجدول بواسطة المادة التحليلية والمصفوفة ، مع عرض الطرق المتعلقة فقط ب PFAS (مواد per- و polyfluoroalkyl) في الماء. وتشبه قائمة صحائف الوقائع المقابلة هذا التصميم إلى حد كبير. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 7: نتائج البحث عن تشابه الطيف. يتم استخدام طيف الكافيين من قاعدة بيانات AMOS كمدخلات. يتم تجميع الأطياف المتشابهة حسب الجوهر ، مع درجة تشابه قصوى تبلغ 1.0. يظهر المخطط المعكوس طيف الإدخال (الأعلى) وطيف قاعدة البيانات المحدد (أسفل). القمم الزرقاء الفاتحة فريدة من نوعها للمدخلات ، والقمم البرتقالية لمطابقة قاعدة البيانات ، ويتم مشاركة القمم الزرقاء الداكنة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 8: تصور تصنيف الاستخدام الوظيفي. يظهر الهيكل الهرمي مع المؤشر الذي يحوم فوق عقدة "المواد الكيميائية الصناعية" (الموضحة باللون الأصفر). فصول الأطفال محددة باللون الأخضر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 9: تصور قطعة الأرض الثلاثية للتربة. تعرض قطعة الأرض بيانات تركيبية لعينات التربة. يوضح تلميح الأداة في أعلى اليمين التركيب الدقيق للمنطقة الموجودة حاليا تحت المؤشر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

تظهر لقطات شاشة AMOS الموضحة أعلاه النتائج النموذجية من عمليات البحث الفردية في التطبيق ، بما في ذلك عمليات البحث عن المواد ذات الأهمية وبين الأطياف وصحائف الوقائع والأساليب. تهدف مجموعة متنوعة من طرق استجواب قاعدة البيانات إلى تغطية أكثر أنواع البحث احتمالا وأكثرها فائدة بطرق تسمح بإجراء تحقيق أعمق في البيانات والمواد التي تتعلق بها.

وللمساعدة في بحث المستخدم، فإن الكثير من الوظائف مترابطة بطرق تهدف إلى دعم فحص أعمق للبيانات المتاحة. وكمثال على سير العمل، يرتبط تصور تصنيف الاستخدامات الوظيفية بطرق عرض الأساليب وصحائف الوقائع المتعلقة بتلك الفئة الوظيفية، التي يمكن من خلالها استخراج قوائم المواد وإدخالها في البحث الدفعي، أو يمكن فحص الوثائق الفردية، ويمكن إجراء مزيد من التحقيق في المواد الفردية في تلك الوثائق. نظرا لأن العديد من المواد في الطرق تحتوي أيضا على أطياف كتلة تجريبية في قاعدة البيانات ، فقد يسمح ذلك للباحث بالانتقال بسرعة من فئة من المواد إلى مجموعة من الطرق والأطياف التي يمكنها اختبار وجود مادة معينة (انظر الشكل 9).

نظرا لأن النتائج ستعتمد بشكل كبير على ما يتم البحث عنه والبحث أو عمليات البحث التي يتم إجراؤها ، يصعب تحديد النتائج التمثيلية للتطبيق بأكمله. بشكل عام ، قد يكون من الأدق وصف "النجاح" من حيث تجربة المستخدم. في هذه الحالة ، من المأمول أن يكون ما يلي صحيحا بشكل عام: أن تكون طرق البحث والتصفية (والقدرة على التنقل بين عمليات البحث والفلاتر المختلفة) فعالة في تحديد المجموعات الفرعية من المعلومات التي يريدها المستخدم. أن النتائج التي يجدها المستخدم دقيقة ومفيدة. يوضح الشكل 10 مثالا لسير العمل يوضح وظائف AMOS.

الشكل 10: مثال على سير العمل يوضح وظائف AMOS. يبدأ سير العمل بتصنيف الاستخدام الوظيفي (أدوية الجهاز التنفسي) ، ويقوم بتصفية الطرق المتعلقة بأدوية الجهاز التنفسي في الدم ، ويفحص طريقة واحدة محددة ، ويحدد أطياف مادة مدرجة في تلك الطريقة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

بينما تركز العديد من المشاريع والتطبيقات على جمع وتوحيد المعلومات من نوع واحد من السجلات ، مثل الأساليب أو صحائف الوقائع أو نوع معين من الأطياف ، فإن AMOS هي الأداة الأولى التي تم تحديدها والتي تجمع وتدمج كميات كبيرة من المعلومات عبر أنواع سجلات متعددة. يؤدي توحيد البيانات من هذه المصادر المتنوعة وتنسيقها وهيكلتها إلى قاعدة بيانات يمكن دمجها بسهولة أكبر في تدفقات العمل التي تتطلب الوصول إلى منهجيات الكيمياء التحليلية. تتيح القدرة على البحث في قاعدة البيانات بعدة طرق تكميلية استرجاع المعلومات بكفاءة والتي قد تتطلب جهدا يدويا مكثفا عبر مواقع ويب أو أدوات متعددة.

قبل الإصدار العام ، تم إثبات فائدة AMOS من خلال استخدامه من قبل موظفي وكالة حماية البيئة لدعم مجموعة واسعة من المشاريع. لدى وكالة حماية البيئة اهتمام مستمر بتطبيق قياس الطيف الكتلي للتحليل غير المستهدف^10،11 ، وقد استفادت مبادرات متعددة من أطياف الكتلة التجريبية في AMOS لتعزيز عمليات البحث ضد مكتبة طيفية كبيرة في السيليكو تم إنشاؤها من المواد الكيميائية DSSTox^12،13. استخدمت مشاريع أخرى البحث عن التشابه الهيكلي لتحديد نقاط البداية لتطوير طرق جديدة ، وفحص الأساليب الحالية لتقييم حدود الكشف والكمية ، وتحليل مجموعات المواد الكيميائية المرتبطة بطرق تقييم مدى التغطية الفضائية الكيميائية.

يدعم تجميع AMOS لبيانات التدريب المحتملة تطوير نماذج كمية للملاءمة للطرق^{التحليلية 14} ، وهي حاجة أساسية لتعزيز سير عمل التحليل غير المستهدف (NTA). تسهل جهود التنظيم داخل AMOS أيضا مبادرات نمذجة واستكشاف وتصور المساحات الكيميائية المرتبطة بالتغطية^{المنهجية 14}.

في حين أن الوظائف الأساسية ل AMOS ناضجة ، إلا أن التطوير المستمر يسترشد بملاحظات المستخدمين. تشمل المهام الحالية دمج بيانات إضافية ، وتنظيم المزيد من البيانات الوصفية لتحسين الفلترة ، وتوسيع قدرات البحث. بالتعاون مع أصحاب المصلحة في وكالة حماية البيئة، يجري تطوير واجهات برمجة التطبيقات (APIs) لتمكين الوصول البرمجي، ومعالجة حالات الاستخدام التي قد تكون فيها واجهة المستخدم الرسومية (GUI) غير فعالة. تم دمج صفحة ملاحظات الإصدار في التطبيق لتعقب تحديثات التعليمات البرمجية وتوصيلها بمرور الوقت.

وتضاف حاليا سجلات بيانات ومواد كيميائية جديدة على أساس أسبوعي؛ ومع ذلك ، من المتوقع أن يكون جدول إصدار أبطأ بعد الإطلاق العام. بينما يتم بذل جهد كبير لضمان دقة السجلات والبيانات الوصفية المرتبطة بها ، فإن الكثير من البيانات تنشأ من قواعد البيانات العامة. على هذا النحو ، لا يمكن التحقق الكامل من كل سجل ، ويجب أن يدرك المستخدمون أنه لا يمكن ضمان دقة البيانات المطلقة.

لا تمثل هذه الورقة بالضرورة وجهات نظر أو سياسات وكالة حماية البيئة الأمريكية.

يشكر المؤلفون فريق التنظيم على كل عملهم في تنظيم المواد الكيميائية لقاعدة البيانات ، وجوشوا باول وآصف راشد وفريدي فالون على الدعم الفني في بناء ونشر AMOS. كما نشكر تشارلز لوي على مراجعته للمخطوطة.