22 research outputs found
Statystyczne i chemometryczne metody analizy danych w chemii medycznej i biologii
Materiały do wykładów prowadzonych w ramach projektu pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych”
realizowany w ramach Poddziałania 4.1.1 Programu Operacyjnego Kapitał LudzkiPrzedmiotem wykładu są wybrane statystyczne i chemometryczne metody, przydatne w planowaniu eksperymentu i analizie danych uzyskanych w takich dziedzinach badawczych jak biologia czy chemia medyczna. Program wykładu obejmuje: elementy chemii medycznej, szczególnie molekularne podstawy działania substancji leczniczych, projektowanie nowych substancji o potencjalnym działaniu farmakologicznym i analizę związku między strukturą cząsteczki a jej właściwościami biologicznymi; metody statystyczne (ANOVA, testy t, parametryczne i nieparametryczne) i chemometryczne techniki klasyfikacyjne (analiza skupień, analiza czynnikowa, analiza głównych składowych, analiza dyskryminacyjna) oraz kalibracyjne (regresja wieloraka, regresja metodą najmniejszych cząstkowych kwadratów); założenia metod, przygotowanie danych i ich kontrolę, wnioskowanie i interpretację; metody wizualizacji danych surowych i wyników analizy; przykłady ilustrujące omawiane zagadnienia i przykłady kompleksowej analizy danych
Interactions in flavanone and chalcone derivatives: Hirshfeld surface analysis, energy frameworks and global reactivity descriptors
The present study examines a series of flavanone and chalcone derivatives substituted with electron-withdrawing groups (Cl or Br) and electron-donating groups (OH, CH3 and OCH3), namely, 7-methoxy-2-phenyl-3,4-dihydro-2H-1-benzopyran-4-one, C16H14O3, 2-(4-methoxyphenyl)-3,4-dihydro-2H-1-benzopyran-4-one, C16H14O3, 2-(4-methoxyphenyl)-6-methyl-3,4-dihydro-2H-1-benzopyran-4-one, C17H16O3, 2-(4-chlorophenyl)-3,4-dihydro-2H-1-benzopyran-4-one, C15H11ClO2, 8-bromo-6-methyl-2-phenyl-3,4-dihydro-2H-1-benzopyran-4-one, C16H13BrO2, (2E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one, C16H14O3, and (2E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-en-1-one, C15H12O3. It compares the two groups of derivatives with regard to their intermolecular interactions in the crystal lattice and lattice energy calculations, together with energy framework visualization and global reactivity descriptors (chemical hardness, chemical potential and electrophilicity index). It also discusses the relationships between different noncovalent interactions derived from Hirshfeld surface analysis, crystal lattice energy and global reactivity descriptors of the compounds
OCENA ZAWARTOŚCI TŁUSZCZU I PROFILU KWASÓW TŁUSZCZOWYCH W MIĘSIE RAKA PRĘGOWATEGO (ORCONECTES LIMOSUS RAF.) Z RZEKI BRDY I JEZIORA GOPŁO
The aim of the present paper was to compare the content of fat and the profile of fatty acids in the meat of the abdomen section of spiny-cheek crayfish caught from the Brda River with individuals obtained from the Lake Gopło. The meat of spiny-cheek crayfish from two reservoirs didn’t differ significantly as regards the fat content, however significant differences were report for most fatty acids (p<0,05). Reports show that the content of fat in crayfish meat is similar to the meat of low-fat fish which contain up to 2% of fat. In the group of SFA, the highest percentage share was recorded
for C16:0, both in the meat of crayfish caught in the Brda River (21.33% of total acids) and in Lake Gopło (15.36% of total acids). In the MUFA group as the most abundant fatty acid was reported C18:1 n-9t, both in the meat of river crayfish (18.73% of total acids), and lake crayfish (25.52% of total acids). The PUFA analyses showed that the highest percentage share was reported for C20:5 n-3c in both groups.Celem pracy było porównanie zawartości procentowej tłuszczu oraz profilu kwasów tłuszczowych w mięsie z odcinka odwłokowego raków pręgowatych odłowionych z rzeki Brdy z osobnikami pozyskanymi z jeziora Gopło. Mięso raka pręgowatego odłowionego z dwóch różnych środowisk nie różniło się pod względem zawartości tłuszczu, jednak znaczące różnice odnotowano dla większości kwasów tłuszczowych (p<0,05). Badania wykazują, że zawartość tłuszczu w mięsie raka pręgowatego jest zbliżona do zawartości tłuszczu w mięsie chudych ryb, które zawierają do 2% tłuszczu. W grupie SFA najwyższe zawartości odnotowano dla kwasu C16:0, zarówno w mięsie raków odłowionych z Brdy (21.33% sumy kwasów), jak i Gopła (15.36% sumy kwasów). W grupie MUFA w największych ilościach oznaczono C18:1 n9t, zarówno w mięsie raków rzecznych (18.73% sumy kwasów), i jeziornych (25,52 % sumy kwasów). Kwas C20:5 n-3c występował w największych ilościach w grupie PUFA w mięsie obu grup raków
Development and optimization of the activated charcoal suspension composition based on a mixture design approach
In this study, a new drug product containing activated charcoal was designed and developed. The excipient levels in the pharmaceutical formulation were optimized using a mixture design approach. The adsorption power of the activated charcoal suspension was selected as the critical quality attribute influencing the efficacy of medical treatment. Significant prognostic models (p < 0.05) were obtained to describe in detail the interrelations between excipient levels and the adsorption power of the formulation. Liquid flavour had a critical impact on the adsorption power of the suspension. Formulations containing the largest amount of liquid flavour showed the lowest adsorption power. Sorbitol was not adsorbed onto the activated charcoal so strongly as liquid flavour. A slight increase in the content of carboxymethylcellulose sodium led to a marked decrease in adsorption power. The obtained mathematical models and response surface allowed selection of the optimal composition of excipients in a final drug product
Copper(II) complexes with derivatives of pyrazole as potential antioxidant enzyme mimics
Automatic classification of peripheral blood smear cells by the example of lead poisoning
The first symptoms caused by heavy metals poisoning are usually non-specific, therefore their diagnosis requires specialized knowledge and experience. Incorrect diagnosis can lead to various disorders and irreversible changes in patient’s health. Lead poisoning is one of the heavy metals poisoning which is associated with non-specific symptoms and may cause a broad range of biochemical, physiological and behavioral disfunctions. Lead is commonly found in industry and manufacturing and in 2017, lead poisoning caused over a million deaths worldwide. Due to non-specific symptoms, lead poisoning is often diagnosed too late or incorrectly. Early symptoms are headache and stomachache, which potentiate with metal concentration. Lead poisoning increasing risk of anemia due to inhibition the ability to produce hemoglobin by interfering the heme biosynthesis pathway and decreasing red blood cell survival. Because of regularly occurred disorders of hematopoiesis and the presence of atypical cell in smears, diagnosis of lead poisoning that gives relevant information is bone marrow and peripheral blood smear study. The manual smear test made by qualified technician involves the evaluation of the preparation by using an optical microscope. Manual microscopic examination of blood cells is time-consuming and subjective. Automation of this process would enable to reduce the risk of human failure and solve the problem with lack of professional staff. Traditional machine learning is the most popular approach to automating microscopic smear testing. This method consists of the following stages: microscopic image acquisition, preprocessing, cell segmentation, feature extraction, followed by classification into types, artifacts and atypical cells. This work presents the recent methods proposed to automate the analysis of peripheral blood and bone marrow smears using traditional machine learning methods. A review of different machine learning methods was carried out, focusing on the presentation of an algorithm for the construction of automatic blood cell classifiers.Pierwsze objawy pacjenta po zatruciu metalami ciężkimi są najczęściej nieswoiste, dlatego ich diagnostyka jest zadaniem wymagającym specjalistycznej wiedzy i doświadczenia. Nieprawidłowa diagnoza może prowadzić do nieodwracalnych zmian w stanie zdrowia pacjenta. Jednym z metali ciężkich, którym zatrucie wiąże się z nieswoistymi objawami, a może prowadzić do poważnych zaburzeń neurologicznych i hematologicznych jest ołów. Ołów jest metalem ciężkim powszechnie występującym w przemyśle i produkcji. W 2017 roku zatrucie tym metalem było przyczyną ponad miliona zgonów na świecie. Z powodu nieswoistych objawów zatrucie ołowiem często jest diagnozowane nieprawidłowo i zbyt późno. Zatrucie metalami ciężkimi może prowadzić do zaburzeń hematopoezy i pojawienia się w rozmazach krwi i szpiku kostnego komórek atypowych, w związku z czym badaniem niosącym istotną informację w diagnostyce zatrucia jest ocena komórek w rozmazach. Analiza rozmazu manualnego polega na ocenie preparatu przy użyciu mikroskopu optycznego oraz szczegółowej interpretacji obrazu mikroskopowego wykonywanej przez wykwalifikowany personel. Automatyzacja tego procesu pozwoliłaby na ograniczenie ryzyka pomyłki spowodowanej błędem ludzkim oraz rozwiązanie problemu braku doświadczonego personelu. Najpopularniejszym podejściem wykorzystywanym w automatyzacji mikroskopowego badania rozmazu jest tradycyjne uczenie maszynowe. Metoda ta, składa się z kilku etapów: zbieranie obrazów mikroskopowych i ich wstępna obróbka, wyodrębnienie komórek oraz ich charakterystycznych cech, a następnie klasyfikacja na rodzaje, artefakty i komórki atypowe. W pracy opisano aktualnie proponowane sposoby automatyzacji badania rozmazu krwi obwodowej i szpiku kostnego, wykorzystujące tradycyjne metody uczenia maszynowego. Przeprowadzono przegląd metod uczenia maszynowego, skupiając się na przedstawieniu algorytmu postępowania w konstrukcji automatycznych klasyfikatorów komórek krwi
HATS5m as an Example of GETAWAY Molecular Descriptor in Assessing the Similarity/Diversity of the Structural Features of 4-Thiazolidinone
Among the various methods for drug design, the approach using molecular descriptors for quantitative structure–activity relationships (QSAR) bears promise for the prediction of innovative molecular structures with bespoke pharmacological activity. Despite the growing number of successful potential applications, the QSAR models often remain hard to interpret. The difficulty arises from the use of advanced chemometric or machine learning methods on the one hand, and the complexity of molecular descriptors on the other hand. Thus, there is a need to interpret molecular descriptors for identifying the features of molecules crucial for desirable activity. For example, the development of structure–activity modeling of different molecule endpoints confirmed the usefulness of H-GETAWAY (H-GEometry, Topology, and Atom-Weights AssemblY) descriptors in molecular sciences. However, compared with other 3D molecular descriptors, H-GETAWAY interpretation is much more complicated. The present study provides insights into the interpretation of the HATS5m descriptor (H-GETAWAY) concerning the molecular structures of the 4-thiazolidinone derivatives with antitrypanosomal activity. According to the published study, an increase in antitrypanosomal activity is associated with both a decrease and an increase in HATS5m (leverage-weighted autocorrelation with lag 5, weighted by atomic masses) values. The substructure-based method explored how the changes in molecular features affect the HATS5m value. Based on this approach, we proposed substituents that translate into low and high HATS5m. The detailed interpretation of H-GETAWAY descriptors requires the consideration of three elements: weighting scheme, leverages, and the Dirac delta function. Particular attention should be paid to the impact of chemical compounds’ size and shape and the leverage values of individual atoms
Implementation of chemometric techniques for evaluation of antioxidant properties of Camellia sinensis extracts
Role of Crystal Packing and Weak Intermolecular Interactions in the Solid State Fluorescence of <i>N</i>‑Methylpyrazoline Derivatives
Six
compounds containing an <i>N</i>-methylpyrazoline ring fused
with flavanone derivatives have been synthesized and characterized
by X-ray structural studies and fluorescence spectroscopy. The influence
of molecular arrangement on the emission properties, including fluorescence
lifetime and quantum yield, was discussed on the basis of structural
data and detailed analysis of the Hirshfeld surfaces. The correlation
of fluorescence and crystal packing reveals that solid state emission
of this class of compounds strongly depends on intermolecular interactions
present in a different crystal lattice. It was observed that the inverse
of fluorescence lifetime (1/τ<sub>avg</sub>) is dependent
on a percentage contribution of H···O and H···N
contacts in the Hirshfeld surface. In addition, the lipophilicity
(log <i>P</i>) of these compounds is related to contribution
of C···H interactions as well as noncovalent bonding
involving a halogen atom
Role of Crystal Packing and Weak Intermolecular Interactions in the Solid State Fluorescence of <i>N</i>‑Methylpyrazoline Derivatives
Six
compounds containing an <i>N</i>-methylpyrazoline ring fused
with flavanone derivatives have been synthesized and characterized
by X-ray structural studies and fluorescence spectroscopy. The influence
of molecular arrangement on the emission properties, including fluorescence
lifetime and quantum yield, was discussed on the basis of structural
data and detailed analysis of the Hirshfeld surfaces. The correlation
of fluorescence and crystal packing reveals that solid state emission
of this class of compounds strongly depends on intermolecular interactions
present in a different crystal lattice. It was observed that the inverse
of fluorescence lifetime (1/τ<sub>avg</sub>) is dependent
on a percentage contribution of H···O and H···N
contacts in the Hirshfeld surface. In addition, the lipophilicity
(log <i>P</i>) of these compounds is related to contribution
of C···H interactions as well as noncovalent bonding
involving a halogen atom