Analitik yöntemlerin aranabilir bir yapı veritabanını geliştirmek için keminformatiği uygulamak

Bu makale, araştırmacılara analitik yöntemlere ve spektral verilere kolay erişim sağlamak için tasarlanmış bir keminformatik uygulaması olan web tabanlı Analitik Yöntemler ve Açık Spektrum veritabanı olan AMOS'u açıklamaktadır.

Analitik yöntemler, ayrıntılı düzenleyici belgelerden daha basit özetlere kadar değişebilir. Düzenleyici yöntemler, uygun analitler, desteklenen matrisler, gerekli reaktifler, istatistiksel performans, laboratuvarlar arası doğrulama ve diğer özellikler hakkında bilgi içerebilir. Özetler tipik olarak reaktiflere, enstrümantasyona ve genellikle kısa bir analit listesine genel bir bakış sağlar. ABD Çevre Koruma Ajansı (USEPA), ABD Jeolojik Araştırması (USGS), ABD Tarım Bakanlığı (USDA), Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) ve diğerleri dahil olmak üzere ABD hükümet organlarının analitik yöntemleri, ayrıntılı prosedür bilgileri sunar. Agilent, Shimadzu, Thermo Fisher Scientific, Sciex ve diğerleri gibi cihaz satıcıları da özet yöntemler olarak kabul edilebilecek yüzlerce uygulama notuna erişim sağlar. Bu çalışma, kimyasalların yöntem belgelerinden çıkarıldığı, tanımlayıcıların (isimler ve/veya Chemical Abstracts Service kayıt numaraları (CASRN)) kimyasal yapılarla eşleştirildiği keminformatik özellikli bir yöntem veritabanı geliştirmiştir. Yaklaşık 7.000 yöntem içeren ortaya çıkan veritabanı, tanımlayıcı, kimyasal yapı ve yapısal benzerliğe göre aranabilir ve yaklaşık bir milyon kamu malı spektrumu (LC/MS, GC/MS, NMR ve IR) ile desteklenir. Uygulama, analitik yöntemlerin aranmasını ve analitlere, işlevsel kullanıma, yöntem kaynaklarına ve diğer ilgili meta verilere dayalı filtrelemeyi destekler.

Kimya verilerinin topluluğa web tabanlı teslimi, PubChem¹, ChemSpider² ve CompTox Chemicals Dashboard (CCD)³ gibi uygulamalarla örneklendirilmiştir. Dergi makalelerinde yayınlanan, cihaz satıcıları tarafından teknik uygulama notları olarak yayınlanan, devlet kurumları tarafından standart işletim prosedürleri veya düzenleyici yöntemler olarak sağlanan ve Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) gibi standart kuruluşları tarafından yayınlanan analitik yöntem detaylarının dolaşıma sokulması için çaba sarf edilmiştir. On binlerce kimyasal madde bu kaynaklar tarafından çok çeşitli koşullar ve analitik teknikler altında incelenmiştir. Bu kapsamlı kaynak grubu, çeşitli maddeleri kapsar ve belirli bir matristeki (örneğin kan) tek bir kimyasalın miktarının belirlenmesinden, belirli ürünlerdeki pestisit ve kalıntılarının karışımlarına ve içme suyunda tanımlanan yüzlerce kimyasala kadar değişen senaryoları içerir. Birçok analitik yöntem genel arama motorları aracılığıyla keşfedilebilirken, hepsi ücretsiz olarak kullanılabilir veya açık erişimli değildir.

İlgilenilen belirli bilgileri bulmak zor olabilir. Genel amaçlı arama motorları, kimya verileri için optimize edilmemiştir ve sıralama algoritmaları, dar kitlelere yönelik yüksek kaliteli içeriği gizleyebilir. Dergi web sitelerinde yapılan aramalar daha hedefli sonuçlar verebilir, ancak erişim genellikle sınırlıdır, yalnızca özetler kamuya açıktır ve bu da bir yöntemin kullanışlılığını değerlendirmeyi zorlaştırır. Ayrıca, numune matrisleri, algılama limitleri ve nicelik tayini gibi kritik parametreler genellikle yapılandırılmış bir formatta saklanmaz. Bir diğer önemli zorluk, tek bir kimyasalla ilişkili kimyasal tanımlayıcıların, isimlerin ve eşanlamlıların çeşitliliği ve tutarsızlığında yatmaktadır. Yapılandırılmış yöntem verilerinin eksikliği, onlarca yıllık birikmiş analitik kimya bilgisinden ve ilgili yayınlardan yararlanabilecek yazılım araçlarının geliştirilmesini sınırlar.

Bu zorlukların ve sınırlamaların bir sonucu olarak, başka bir yerde tanımlanmamış olan analitik yöntemleri uyumlaştırmak ve araştırmak için küratörlü, kimya odaklı bir uygulamaya ihtiyaç vardır. Bu boşluğu gidermek için ABD Çevre Koruma Ajansı, AMOS, Analitik Yöntemler ve Açık Spektrum veritabanı ve web tabanlı uygulama geliştirdi. AMOS şu anda üç tür veri kaydı toplamakta ve düzenlemektedir: analitik yöntemler, çeşitli analitik spektrumlar ve topluca bilgi sayfaları olarak adlandırılan geniş bir ek belge kategorisi. Her kayıt, yöntemin hedef kimyasal analitleri ve reaktifleri ile bağlantılıdır. Veriler, metin sorguları, kimyasal yapı ve yapısal veya spektral benzerlik dahil olmak üzere çeşitli şekillerde aranabilir.

AMOS uygulaması öncelikle açık erişim ve açık veri kayıtları sunmaya odaklanır. Mümkün olduğunda, veritabanındaki kayıtlar özgün kaynaklarına köprülenir. Açık lisanslama altında olmayan ve bu nedenle doğrudan veritabanında saklanmayan kayıtlar, aksi takdirde mevcut olmaları koşuluyla, URL aracılığıyla entegre edilebilir ve erişilebilir. Bu, iki tür kayıt için geçerlidir: ödeme duvarlarının arkasındaki, tipik olarak EPA'nın erişimi olan dergilerden veya standart kuruluşlarından gelen analitik yöntemler ve mevcut olan ancak oturum açma erişimi gerektiren spektrumlar.

Veri kaynakları, kayıtların nasıl yapılandırıldığına göre değişir ve içeriği bir araya getirmek ve uyumlu hale getirmek için ayıklama ve iyileştirme konusunda önemli çaba gerektirir. Çoğu kayıt, madde tanımlayıcıları sağlar (örneğin, CASRN, DTXSID, InChIKey, yaygın adlar) ve çoğu durumda çıkarma işlemi basittir. Bununla birlikte, bu tanımlayıcıları kimyasal yapılar ve madde ayrıntılarıyla eşleştirmek karmaşık olabilir. Bazı tanımlayıcılar, EPA'nın Dağıtılmış Yapı Aranabilir Toksisite (DSSTox) veritabanındaki^girişlerle doğrudan eşleştirilebilir 4; Eşleşme bulunamadığında, tanımlayıcılar mevcut maddelere bağlanır veya yeni maddeler kaydedilir. AMOS girişimi sonuç olarak DSSTox veritabanının genişlemesine yol açmış ve CompTox Chemicals Dashboard³ gibi diğer EPA veritabanlarını ve uygulamalarını destekleyen temel verileri geliştirmiştir.

Bazı değerli ek bilgiler için manuel küratörlük gereklidir. Analitik yöntemler için, tespit ve miktar belirleme sınırları, numune matrisi ve analitik metodoloji gibi deneysel parametreler standart bir şekilde düzenlenmemiştir ve otomatik araçlar, tutarsız depolanması nedeniyle bu bilgileri tanımlayamaz.

Kayıt bilgisinin iki unsuru, numuneyle ilişkili ortam ve analitin işlevsel kullanımı, kirleticilerden kaynaklanan tehlike ve maruz kalma endişelerini izlemeye yönelik devam eden çabalarla son derece ilgilidir. Bu nedenle, bu özniteliklerin kayıt verileri içinde yapılandırılmasına büyük önem verilmiştir. Bu proje için fonksiyonel kullanım sınıflandırmalarının bir ontolojisi geliştirilmiştir. Bu ontoloji, maddelerin işlevsel kullanımlarını, daha genel 'ebeveyn' kullanımlarından daha spesifik 'çocuk' kullanımlarına kadar değişen hiyerarşik bir yapı halinde düzenler. Ontoloji, maruziyeti ve tehlikeyi değerlendirmek için bir araç olarak işlevsel kullanımları vurgulayan araştırma girişimlerini destekleyerek, maddelerin uygulama perspektifinden araştırılmasını kolaylaştırır ^5,6. Ek olarak, yöntemler, EPA'nın multimedya izleme veritabanında (MMDB^{) belirtildiği} gibi, numunelerinin uyumlaştırılmış ortam kategorisine göre etiketlendi7. Bu sınıflandırma, kimyasalların belirli ortamlardaki oluşumlarına göre aranmasını sağlayarak, belirli çevresel veya biyolojik numunelerdeki kimyasalları tespit etmeye odaklanan çözümlerin geliştirilmesini kolaylaştırır. Bu ek açıklamalar, AMOS'un EPA içinde geliştirilmekte olan maruz kalma ve tehlike odaklı iş akışlarına entegrasyonunu geliştirir.

Spektrumları bir araya getirirken, bazıları yalnızca nominal olarak standartlaştırılmış olan çeşitli dosya formatlarını işleme ve eşlik eden meta verileri ayrıştırma zorluğu genellikle özel işlem gerektirir. Spektral koleksiyonların bir yayına bağlı olduğu durumlarda, yayın içinde belgelenen ayrıntıların veri yükleme için manuel olarak çıkarılması gerekebilir. Bu çaba, bu farklı spektrumları entegre eden ve yapılandıran bir veri tabanı ile sonuçlandı ve araştırmacıların gelecekteki çabalarda zahmetli küratörlük ihtiyacından kaçınmalarına olanak tanıdı.

Mart 2025 itibariyle, veritabanı yaklaşık 935.000 spektrum içerir ve bunların yaklaşık %99'u kütle spektrumları ve daha küçük NMR (~2.000) ve IR (~400) koleksiyonlarıdır. Ek olarak, yaklaşık 770.000 harici bağlantılı spektrum (SpectraBase veritabanına^{bağlı 8}), ~36.000 bilgi formu ve ~7.400 analitik yöntem vardır. Uygulamaya entegre edilen maddeler, CompTox Chemicals Dashboard'a (CCD) dahil edilen ve 1,2 milyondan fazla madde içeren DSSTox veritabanındaki maddelerin bir alt kümesidir.

AMOS'un işlevselliğinin çoğu üç kategoriye ayrılabilir: belirli maddeler için kayıt arama, belirli madde koleksiyonlarını arama veya kayıt kategorileri arasında arama yapma. Bu işlevler için ayrı sayfaların tümüne, her sayfanın üst kısmındaki gezinme çubuğundan erişilebilir. Uygulama şu anda AMOS modülü aracılığıyla https://hcd.rtpnc.epa.gov/#/ olarak dağıtılmaktadır. Bu çalışmada kullanılan yazılım araçları Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.

1. Belirli maddeler için kayıtların aranması

1. Genel arama: Tek bir maddeyle ilişkili tüm kayıt türlerinin bir listesini elde etmek için genel bir arama yapın (bkz. Şekil 1).
   1. Gezinme çubuğunun sol üst köşesindeki metin alanına veya ön sayfadaki arama alanına bir madde adı, CASRN, InChIKey veya DSSTox madde tanımlayıcısı (DTXSID) girin. Aramayı yürütmek için Enter'a basın veya Ara'ya tıklayın.
      NOT: Ön sayfadaki arama çubuğunda, alt dizeye göre arama yapmak için ek bir seçenek vardır; Daha fazla bilgi için Kısmi tanımlayıcı araması (Adım 2.2) bölümüne bakın.
   2. Aranan tanımlayıcı tanınırsa ve tek bir maddeyle eşleşirse, sayfanın sol tarafında madde hakkında bazı temel bilgiler ve o maddeyle ilişkili tüm kayıtların listelendiği bir tablo görüntülenecektir. Doğrudan veritabanında depolanıyorsa, ilişkili kaydı sayfanın sağ tarafında görüntülemek için bu tablodaki bir satırı seçin.
   3. Aranan tanımlayıcı birden fazla maddeyle eşleşirse (örneğin, birden fazla madde için kullanılan bir kısaltma), kullanıcının hangi maddeyi görmek istediğini seçmesine izin vermek için bir anlam ayrımı istemi görünecektir. Bu listeden bir madde seçin ve biri tanınan bir madde için ekrana yönlendirilecektir.
   4. Sonuç tablosunu filtrelemek için, kayıt türüne göre filtre uygulamak üzere tablonun hemen üzerindeki sekmeleri tıklatın (bu işlem farklı sütunları da gizler ve gösterir), verilerin diğer yönlerine göre filtre uygulamak için tablonun üst kısmındaki alanlara metin girin ve verilerin daha geniş özelliklerine göre filtre uygulamak için sekmelerin üzerindeki onay kutularını seçin.
2. Toplu arama: Veritabanındaki belirli bir madde listesiyle ilişkili tüm kayıtlarla ilgili bilgileri listeleyen bir elektronik tablo dosyası oluşturmak ve indirmek için toplu arama yapın. (bkz. Şekil 2).
   1. Giriş verileri alanına, her satırda bir tane olmak üzere aranacak DTXSID'lerin bir listesini girin. DTXSID'ler kullanılamıyorsa, diğer tanımlayıcılar verilen DTXSID'leri sağlayabilen bir CCD aracına gitmek için sayfadaki bağlantıyı kullanın.
   2. Sonuçları filtrelemek veya kayıtlara ek bilgiler eklemek için Arama Seçenekleri'nin altındaki onay kutularını kullanın. Seçenekler beş kategoride gruplandırılmıştır: kayıt türlerine göre filtreleme, analitik metodolojilere göre filtreleme, sonuç dosyasına ek madde düzeyinde bilgi ekleme, ek kayıt düzeyi bilgisi ekleme (şu anda yalnızca kütle spektrumları için kullanılabilir) ve bazı çeşitli seçenekler.
      NOT: Kesikli alt çizgili seçenekler, seçeneği daha ayrıntılı olarak açıklayan metne sahiptir. Görmek için imleci seçeneğin etiketinin üzerine getirin.
   3. Aramayı gerçekleştirmek için sayfanın altındaki Ara'ya tıklayın.
      NOT: Çıktı elektronik tablosu, madde tanımlayıcıları, kaynak bağlantıları ve diğer bazı temel bilgilerle birlikte madde-kayıt ilişkilerinin bir listesini içerir. Bir kayıtta birden fazla aranan madde görünüyorsa, kayıt her madde için bir kez görünecektir.
3. Yapısal benzerlik araması: Veritabanında, aranan maddeyi veya yeterince yüksek Tanimoto yapısal benzerlik katsayısına sahip bir maddeyi içeren yöntemlerin ve bilgi formlarının listelerini elde etmek için bu aramayı yapın (bkz. Şekil 3).
   NOT: Bu arama, ilgilenilen bir maddenin herhangi bir yöntemde görünmediği durumlarda yararlı olabilir, ancak oldukça benzer maddelere sahip yöntemler potansiyel olarak referans olarak kullanılabilir.
   1. Arama alanına bir DTXSID, InChIKey, CASRN veya madde adı girin ve Ara'ya tıklayın veya Enter'a basın. Aramanın tamamlanması 20-30 saniye sürebilir.
   2. Arama tamamlandığında, aşağıda sekmeli bir tablo görünecektir. Aramadan elde edilen sonuçlara göz atmak için bir sekme seçin.
      1. İlk iki sekmede, bulunan yöntemler ve bilgi sayfaları listelenir. Sayfanın sağ tarafında söz konusu belgenin bir görünümünü getirmek için birini seçin. Aranan maddeyi içeren yöntemler veya bilgi formları kalın yazı tipindedir.
      2. Üçüncü sekme, yöntemlerde veya bilgi formlarında göründüğü tespit edilen benzer maddeleri listeler. Aranan madde ile tablodan seçilen madde arasında bir karşılaştırma yapmak için tabloda bir satır seçin. Aranan maddenin kendisi herhangi bir belgede bulunursa, kalın bir yazı tipinde olacaktır.
      3. Seçilen benzerlik eşiğinin altında madde içermeyen sonuçları aramadan gizlemek için üst kısımdaki Minimum madde benzerliğini filtrele seçicisini kullanın.

Şekil 1: Kolesterol içeren kayıtlar için arama sonuçları. "Kolesterol" için genel bir arama, tabloda (solda) eşleşen kayıtların bir listesini görüntüler. Seçilen bir kaydın kütle spektrumu sağda gösterilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Toplu arama arayüzü. Arama alanı, DTXSID'leri tarafından tanımlanan iki madde içerir. Sorgu için varsayılan arama seçenekleri seçilidir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: 1P-LSD için arama sonuçlarını yapılandırma. Tablo, yapısal olarak benzer maddeler içeren yöntemleri listeler. Seçilen bir yöntem sağda görüntülenir. Tabloda kalın yazılmış girişlerin olmaması, 1P-LSD'nin listelenen herhangi bir yöntemde görünmediğini gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Maddelerin aranması

1. ClassyFire araması: Bir ClassyFire sınıflandırması^9'un verilen ilk dört seviyesine ait tüm maddeleri listelemek için bu aramayı yapın (bkz. Şekil 4).
   1. Sayfanın üst kısmındaki dört alanı kullanarak, sınıflandırmanın en üst dört düzeyini teker teker seçin. İlk üçünün her birini seçtikten sonra, sınıflandırma listesini bir seviye aşağı almak için bu alanın altındaki düğmeyi kullanın. Dördüncüsü için, aşağıdaki düğme aramayı çalıştıracaktır.
      NOT: Arama tamamlandıktan sonra, aşağıdaki tablo bu sınıflandırma altında bulunan maddelerin bir listesi ile doldurulacaktır. Tablo, ortak tanımlayıcılar ve madde bilgilerinin yanı sıra AMOS'ta kaç kayıt bulunduğuna ilişkin sayıları içerir.
   2. Dört bit işlevselliğe izin vermek için sınıf seçimi ve tablo arasındaki düğmeleri kullanın:
      1. Bir URL'yi panoya kopyalamak için Sınıflandırmayı URL'ye Kopyala'ya tıklayın, bu pano yeni bir tarayıcı sekmesine veya penceresine yüklenirse sınıflandırma düzeylerini otomatik olarak önceden doldurur ve aramayı çalıştırır.
      2. Sınıflandırma alanlarındaki seçimleri sıfırlamak için Seçimi Sıfırla'ya tıklayın. Bulunan maddelerin tablosunu sıfırlamaz.
      3. Madde görüntüleri dışında tablodaki tüm görünür alanları ve kayıtları içeren bir elektronik tablo dosyasının indirilmesini istemek için Tabloyu İndir'e tıklayın. Sonuç tablosunun en üstündeki filtreler kullanımdaysa, indirilen sonuçlar da filtrelenir, ancak filtrelerin içeriği dahil edilmez.
      4. ClassyFire arama sonuçlarından seçilen maddelerle önceden doldurulmuş DTXSID'leri listeleme alanıyla birlikte toplu arama için yeni bir sekme açmak üzere Seçili Maddeleri Toplu Aramaya Gönder'e tıklayın. Tek tek maddelerin seçimi, her satırdaki onay kutusu ile yapılabilir; Tüm maddelerin seçimi veya seçiminin kaldırılması, tablonun başlığındaki onay kutusuna tıklanarak yapılabilir. Toplu aramayla ilgili ayrıntılar için adım 1.2'ye bakın.
2. Kısmi tanımlayıcı araması: Benzersiz olmayan bir tanımlayıcıyla eşleşen tüm maddeleri bulmak için bunu yapın (bkz. Şekil 5). Mevcut seçenekler, ad alt dizesi (hem EPA tarafından tercih edilen adı hem de yaygın eşanlamlıları kapsar), InChIKey ilk bloğu, tam moleküler formül ve bir dizi monoizotopik kütledir.
   1. Sayfanın üst kısmında bir tanımlayıcı seçin ve bilgileri yandaki alanlara girin.
   2. Aramayı çalıştırmak için Ara'ya tıklayın.
   3. Arama tamamlandığında, tablo, kısmi tanımlayıcıyla eşleşen maddelerin bir listesi ve bunların AMOS'un veri tabanında ve diğer literatürde ne sıklıkta göründüğüne dair bilgilerle doldurulacaktır. Sonuçları daha da hassaslaştırmak için tablonun sütunlarının üst kısmındaki filtreleri kullanın ve birden çok bileşikten oluşan maddeleri göstermek veya gizlemek için Çok bileşenli maddeleri göster onay kutusunu kullanın.
      NOT: Bir ad alt dizesi araması çalıştırıldıysa, bulunan eş anlamlıları listeleyen bir sütun görünecektir. Bir madde yalnızca eşanlamlı kelimelerle bulunursa - yani, tercih edilen isim alt dizeyi içermiyorsa - tercih edilen isim italik olarak yazılacaktır.

Şekil 4: ClassyFire sınıflandırma arama sonuçları. Sonuçlar, madde düzeyindeki bilgileri ve sınıflandırma grubu başına kayıt sayısını içerir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: "Trazine" için kısmi tanımlayıcı arama sonuçları. Arama, "trazin" alt dizesini içeren tercih edilen adlara veya eşanlamlılara sahip maddeleri alır. Üç sonuçtan ikisi, tercih ettikleri isimlerde değil, yalnızca eşanlamlılarında "trazin" kelimesini içeriyor. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

3. Kayıtlar arasında arama yapma

1. Bilgi formu ve yöntem listeleri: Bu sayfalar, veritabanında bulunan tüm bilgi formlarını ve yöntemleri, bunları filtrelemenin çeşitli yollarıyla birlikte listeler (bkz. Şekil 6). İki sayfanın işlevselliği büyük ölçüde aynı olduğundan, burada birlikte gruplandırılmıştır.
   NOT: Sayfaya gidildiğinde tabloların yüklenmesi istenir. Mevcut kayıt sayısı nedeniyle bu işlem biraz zaman alabilir.
   1. Bir tablo yüklendikten sonra, verileri ve çeşitli alanları filtrelemek için her sütunun üst kısmındaki girişleri kullanın. Tam alanlar tablolar arasında farklılık gösterir, ancak çoğu seçilebilir veya bunlara filtre uygulanabilir.
   2. Belirli bir dizenin tüm sütunlarını kontrol etmek için tablonun üst kısmındaki Tam Tablo Filtresi alanını kullanın.
      NOT: Yöntem listesi, varsayılan olarak gizlenen iki alan içerir - yazar ve yayıncı. Tam tablo filtresi, bu alanlardan herhangi birinde aranan terimin bulunduğu kayıtları yakalar.
   3. Bilgi formu listesi, belirli bir maddeyi arayarak bireysel sonuçların filtrelenmesine olanak tanır. Bir madde adı, CASRN, InChIKey veya DTXSID girin ve tabloyu filtrelemek için aramaya basın. Madde filtresini temizlemek için Filtreyi Temizle'ye tıklayın.
      NOT: Her iki tabloda da aşağıdaki düğmeler bulunur: Filtreleri Panoya Kopyala , bir tarayıcı tarafından erişildiğinde listeyi yükleyecek ve tablodaki filtre alanlarını geçerli değerlerle önceden dolduracak bir URL'yi panoya kopyalar; Tabloyu İndir , tablodaki tüm görünür sonuçların ve filtrelerin bir listesini indirir; Maddeleri İndir , (filtrelenmiş) tabloda görünen tüm maddelerin bir listesini indirir; Filtreleri Sıfırla , tam tablo filtresi de dahil olmak üzere tüm tablo filtrelerini temizler.
2. Kütle spektrumu araması: Kullanıcı tarafından sağlanan bir spektruma dayalı olarak veritabanından kütle spektral eşleşmelerinin bir listesini almak için bu aramayı gerçekleştirin (bkz. Şekil 7).
   1. Gerekli dört giriş alanını doldurun veya ayarlayın: Dalton cinsinden hedef madde için Dalton veya milyonda parça (ppm) cinsinden bir hata payı olan bir kütle aralığı ; GC/MS veya LC/MS gibi bir metodoloji; yük-kütle ve yoğunluk çiftlerinin bir listesi olarak verilen bir kütle spektrumu; ve en yüksek benzerlik için kütle penceresinin boyutu .
   2. Bu alanlar doldurulduktan sonra, altlarındaki Ara düğmesine tıklayın.
      NOT: Arama tamamlandığında, herhangi bir spektrum bulunursa, sayfanın sağ tarafında, kütle aralığına uyan tüm maddelerden seçilen metodolojiyle eşleşen spektrumları listeleyen ve kullanıcı tarafından gönderilen spektrum ile veritabanı spektrumu arasındaki entropi benzerliğine göre sıralanmış bir tablo görünecektir.
   3. Kullanıcı spektrumunun veritabanı spektrumu ile karşılaştırmasını gösteren bir çizim getirmek için tabloda bir satır seçin (sırasıyla grafiğin üstünde ve altında). Belirli bir entropi benzerliğinin altındaki sonuçları gizlemek için Gösterilecek minimum benzerlik alanını kullanın.
3. İşlevsel kullanım sınıflandırması görselleştirmesi: Bu sayfa, AMOS'un işlevsel kullanım ontolojisini görselleştirir ve bu kullanım sınıfları için yöntemlere ve bilgi sayfalarına bağlantılar sunar. Sınıflar, kenarları daha genel ana sınıflardan daha spesifik alt sınıflara giden yönlendirilmiş bir grafikte temsil edilir (bkz. Şekil 8).
   1. İşlevsel kullanım sınıfları listesinde arama yapmak için sağ taraftaki arama alanını kullanın. Grafikte karşılık gelen düğümü vurgulamak için bir kullanım sınıfı adının üzerine gelin.
   2. Grafiği doğrudan inceliyorsanız, o sınıfın kısa bir açıklamasını getirmek ve o düğüm için doğrudan üst veya alt sınıfları vurgulamak için belirli bir düğümün üzerine gelin.
   3. Sayfanın sağ tarafındaki listeden bir sınıf adına veya grafikteki bir düğüme sağ tıklayarak yöntem ve bilgi sayfası listeleri için seçenekler içeren bir menü açın. Bunlardan birini seçtiğinizde, bu listeye yeni bir tarayıcı sekmesi açılır ve işlevsel sınıf alanı seçilen işlevsel sınıfla önceden filtrelenir.
4. Toprak üçlü grafiği: Bu sayfa, ABD Tarım Bakanlığı'nın toprak dokusu sınıflandırmasını yeniden oluşturarak, AMOS'un yöntemlerinin toprak türüne göre aranmasına olanak tanır.
   1. Kompozisyonuyla ilgili ayrıntıları görmek için grafiğin bulunduğu bölgenin üzerine gelin.
   2. Seçilen toprak sınıflandırmasında önceden filtrelenmiş matris alanı ile yöntem listesine yeni bir sekme açmak için grafiğin bir bölgesine tıklayın.

Şekil 6: Analitik yöntemlerin filtrelenmiş listesi. Tablo, analit ve matris ile filtrelenir ve yalnızca sudaki PFAS (per- ve polifloroalkil maddeler) ile ilgili yöntemleri gösterir. İlgili bilgi sayfaları listesi bu düzene çok benzer. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Spektrum benzerliği arama sonuçları. Giriş olarak AMOS veritabanından bir kafein spektrumu kullanılır. Benzer spektrumlar, maksimum benzerlik puanı 1.0 olacak şekilde maddeye göre gruplandırılır. Yansıtılmış çizim, giriş spektrumunu (üstte) ve seçilen bir veritabanı spektrumunu (altta) gösterir. Açık mavi tepeler girişe özgüdür, turuncu tepeler veritabanı eşleşmesine özgüdür ve koyu mavi tepeler paylaşılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 8: İşlevsel kullanım sınıflandırma görselleştirmesi. Hiyerarşik yapı, imleç "endüstriyel kimyasallar" düğümünün (sarı renkle belirtilmiştir) üzerine geldiğinde gösterilir. Alt sınıfları yeşil renkle belirtilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 9: Toprak üçlü arsa görselleştirmesi. Grafik, toprak örnekleri için bileşim verilerini görüntüler. Sağ üstteki bir araç ipucu, şu anda imlecin altında bulunan bölgenin tam bileşimini gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Yukarıda gösterilen AMOS'un ekran görüntüleri, hem ilgilenilen maddeler için hem de spektrumlar, bilgi formları ve yöntemler arasında yapılan aramalar dahil olmak üzere, uygulamadaki bireysel aramalardan elde edilen tipik sonuçları göstermektedir. Veritabanını sorgulamanın çeşitli yolları, veriler ve ilgili oldukları maddeler hakkında daha derin bir araştırmaya izin verecek şekilde en olası ve en yararlı arama türlerini kapsamayı amaçlamaktadır.

Bir kullanıcının aramasına yardımcı olmak için, işlevlerin çoğu, mevcut verilerin daha derin bir şekilde incelenmesini desteklemeyi amaçlayan yollarla birbirine bağlanır. Örnek bir iş akışı olarak, işlevsel kullanım sınıflandırması görselleştirmesi, söz konusu işlevsel sınıfla ilgili yöntemlerin ve bilgi formlarının görünümlerine bağlanır, bu öğelerden madde listeleri çıkarılabilir ve toplu aramaya beslenebilir veya tek tek belgeler incelenebilir ve bu belgelerdeki tek tek maddeler daha fazla araştırılabilir. Yöntemlerdeki birçok madde de veritabanında deneysel kütle spektrumlarına sahip olduğundan, bu, bir araştırmacının bir madde kategorisinden, belirli bir maddenin varlığını test edebilen bir dizi yöntem ve spektruma hızlı bir şekilde geçmesine izin verebilir (bkz. Şekil 9).

Sonuçlar büyük ölçüde neyin arandığına ve hangi aramanın veya aramaların çalıştırıldığına bağlı olacağından, tüm uygulama için temsili sonuçların tanımlanması zordur. Genel olarak, bir "başarı"yı kullanıcı deneyimi açısından tanımlamak daha doğru olabilir; Bu durumda, aşağıdakilerin genel olarak geçerli olacağı umulmaktadır: Arama ve filtreleme yöntemlerinin (ve farklı aramalar ve filtreler arasında geçiş yapma yeteneğinin) bir kullanıcının hangi bilgi alt kümelerini istediğini belirlemede etkili olduğu; kullanıcının bulduğu sonuçların doğru ve yararlı olması. Şekil 10'da , AMOS işlevlerini gösteren örnek bir iş akışı gösterilmektedir.

Şekil 10: AMOS işlevlerini gösteren örnek iş akışı. İş akışı, fonksiyonel kullanım sınıflandırması (solunum ilaçları) ile başlar, kandaki solunum ilaçları ile ilgili yöntemleri filtreler, belirli bir yöntemi inceler ve bu yönteme dahil edilen bir madde için spektrumları tanımlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Birçok proje ve uygulama, yöntemler, bilgi formları veya belirli bir spektrum türü gibi tek bir kayıt türünden bilgi toplamaya ve standartlaştırmaya odaklanırken, AMOS, birden çok kayıt türünde büyük hacimli bilgileri derleyen ve entegre eden ilk araçtır. Bu çeşitli kaynaklardan gelen verilerin birleştirilmesi, uyumlaştırılması ve yapılandırılması, analitik kimya metodolojilerine erişim gerektiren iş akışlarına daha kolay dahil edilebilecek bir veri tabanı ile sonuçlanır. Veritabanında çeşitli tamamlayıcı yollarla arama yapabilme yeteneği, aksi takdirde birden çok web sitesi veya araçta kapsamlı manuel çaba gerektirebilecek bilgilerin verimli bir şekilde alınmasını sağlar.

Kamuya açıklanmadan önce, AMOS'un faydası, EPA personeli tarafından çok çeşitli projeleri desteklemek için kullanılmasıyla gösterildi. EPA, hedeflenmemiş analiz^10,11 için kütle spektrometresinin uygulanmasına sürekli bir ilgi duymaktadır ve çok sayıda girişim, DSSTox kimyasallarından^12,13 üretilen büyük bir in silico spektral kitaplığa karşı aramaları geliştirmek için AMOS'taki deneysel kütle spektrumlarından yararlanmıştır. Diğer projeler, yeni yöntemler geliştirmek için başlangıç noktalarını belirlemek için yapısal benzerlik araştırmasını kullanmış, tespit ve nicelik sınırlarını değerlendirmek için mevcut yöntemleri incelemiş ve kimyasal alan kapsamının kapsamını değerlendirmek için yöntemlerle bağlantılı kimyasal koleksiyonlarını analiz etmiştir.

AMOS'un potansiyel eğitim verilerini bir araya getirmesi, hedeflenmemiş analiz (NTA) iş akışlarını ilerletmek için temel bir ihtiyaç olan analitik yöntemler¹⁴ için nicel uygunluk modellerinin geliştirilmesini daha da desteklemektedir. AMOS içindeki küratörlük çabaları, metodolojik kapsama alanıyla ilişkili kimyasal alanları modelleme, keşfetme ve görselleştirme girişimlerini de kolaylaştırmaktadır¹⁴.

AMOS'un temel işlevselliği olgun olsa da, devam eden geliştirme kullanıcı geri bildirimleriyle yönlendirilir. Mevcut görevler arasında ek verilerin dahil edilmesi, gelişmiş filtreleme için daha fazla meta verinin düzenlenmesi ve arama yeteneklerinin genişletilmesi yer alır. EPA paydaşları ile işbirliği içinde, grafik kullanıcı arayüzünün (GUI) verimsiz olabileceği kullanım durumlarını ele alarak programatik erişimi etkinleştirmek için uygulama programlama arayüzleri (API'ler) geliştirilme aşamasındadır. Zaman içindeki kod güncellemelerini izlemek ve iletmek için uygulamaya bir sürüm notları sayfası entegre edilmiştir.

Yeni veri kayıtları ve kimyasallar şu anda haftalık olarak eklenmektedir; Ancak, halka açık lansmanın ardından daha yavaş bir sürüm programı bekleniyor. Kayıtların ve ilgili meta verilerin doğruluğunu sağlamak için önemli çaba sarf edilse de, verilerin çoğu genel veritabanlarından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, her kaydın tam olarak doğrulanması mümkün değildir ve kullanıcılar mutlak veri doğruluğunun garanti edilemeyeceğini bilmelidir.

Bu makale, ABD Çevre Koruma Ajansı'nın görüşlerini veya politikalarını temsil etmek zorunda değildir.

Yazarlar, veritabanı için kimyasalların küratörlüğünü yapan tüm çalışmaları için kürasyon ekibine ve AMOS'un inşası ve dağıtımında teknik destek için Joshua Powell, Asif Rashid ve Freddie Valone'a teşekkür eder. Ayrıca Charles Lowe'a el yazması üzerindeki incelemesi için teşekkür ederiz.