ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

UNIDAD DE NIVELACION

CICLO DE NIVELACIÓN: SEPTIEMBRE 2013 / FEBRERO 2014

MÓDULO INTRODUCCION DE LA COMUNICACIÓN CIENTIFICA:

 

1.- DATOS INFORMATIVOS

- NOMBRES Y APELLIDOS: María Paola Ramos Sandoval

- DIRECCIÓN DOMICILIARIA: García Moreno Y Luz Eliza Borja

- TELÉFONO: 2955449 CELULAR: 0987375304

- MAIL: paobaby2013_@hotmail.com

- FECHA: 01 de Noviembre de 2013

Riobamba – Ecuador

Objetivos:

Identificar el contenido del artículo científico. Conocer con profundidad como la ciencia ha ido avanzando dia a dia. Mejorar un sistema médico eliminando la tasa de mortalidad por enfermedades terminales.

Desarrollo del proyecto:

Experiencia en el uso del software Quimiometrix para el procesamiento multivariado de datos químicos y bioquímicos

El desarrollo de las técnicas de análisis químico

industrial y su vinculación con las tecnologías informáticas.

Posibilitando una gran cantidad de datos imposibles de ser analizados e interpretados.

La Quimiometria nueva especialidad dentro de la química, emerge del escenario mundial para solución de esta problemática. Cambiando el

sistema de empleo en técnicas químicas, matemáticas e informáticas, dando como

resultado la obtención de información escondida tras inmensas matrices numéricas.

Muestra a través de ejemplos prácticos en la investigación nacional. Las potencialidades que

ofrece el software Quimiometrix.

Su aplicación:

Procesamiento de datos de imágenes químicas

Lectura automatizada de perfiles de ADN.

Calibración multivariable en datos espectrales.

Determinación cuantitativa de hidrocarbonos.

La quimiometría la sitúan en el campo interdisciplinario aunque la consideran también

como una rama más de la química analítica y estadística.

Actualización y computarización:

Los laboratorios han llevado consigo diversas consecuencias una de ellas s adquisición de

cantidad de datos estos datos proporcionan la respuestas indicadas.

Los investigadores enfocaron sus esfuerzos en la profundización de toda información actualizada

a lo concerniente

Motivados en el 2004 por la quimiometria a nivel mundial las potencialidades en el país para

el desarrollo de sistemas computadorizados.

En la quimiometria hay un campo abierto de inmenso trabajo no solo en desarrollo de

herramientas sino también para el procesamiento de datos y en su empleo de

investigaciones.

En la actualidad un laboratorio autorizado genera, trata y almacena en corto tiempo los

datos mediante técnicas de enorme poder resolutivo como: cromatografía electroforesis y

espectroscopia IR, etc.

Esta logra acoplarse a la instrumental científica de alta tecnología con micrordenadores a

mediados de los años 1980-1990.

El desarrollo de la quimiometria fue tardía por la lenta evolución del instrumental científico en los sesenta la recopilación de datos se realizaban en

logaritmos matemáticos.

También resulta de interés el epígrafe referido al análisis del software más utilizado por su

relación con el presente trabajo son:

PLS_Toolbox, eigenvector research Inc. USA. Esta es una colección de rutinas quimiométricas

avanzadas que trabajan en el ambiente computacional.

The unscarmbel, CAMO Inc. Suecia. Multivariate & experimental desing software: combina de

forma eficiente las técnicas de análisis estadístico en el mapeo multivariable

Pirouett for windowa. Infometrix, INC. USA. Comprehensive chemometrics modeling

software: es el que contiene los módulos para la exploración de datos. Clasificación y análisis.

Escalamiento por altitud.- ajusta el intervalo de los

valores entre 0 y 1.

Conversiones espectroscópicas.- útil para la lineación de datos, la ecuación defina la intensidad espectral y concentración

Corrección logarítmica.- se aplica logaritmos de base 10

y neperiano útil para intensificar intensidades bajas en datos mediante fluorescencia de rayos X

Permite la entrada, ordenamiento, edición y

salida de los datos a través de una amigable interfaz

gráfica.

Pre-tratamiento de datos.- datos experimentales

mejorados y preparados convenientemente para el

análisis.

Conjunto de técnicas matemáticas que

disminuyen o eliminan variaciones aleatorias.

Centrado respecto a la medida.- cambia de lugar el

origen de datos sin alterar las relaciones

Auntoescalamiento.- trata el valor de cada variable restando

su media y dividiendo por su variación típica.

Un conjunto de operaciones estadísticas q emplean datos dentro de un mismo rango.

Escalamiento por la varianza.- elimina la influencia de la variable dominante más

grande con respecto al otro más pequeño.

Alisamientos.- elimina el ruido experimental en las

muestras.

Materiales y métodos.Quimiometrix es un paquete

herramientas Quimiometricas

Este software está dividido en: 3

Correcciones de la línea base.- se presenta dos alteraciones de la línea base en un espectro: el

efecto de offset.

Gestión de datosPre-procesamientos Transformaciones.

Para q dos perfiles se consideren prevenientes del mismo individuo tiene que una correspondencia total entre los

valores numéricos de cada marcador para ambos perfiles

Los perfiles del ADN traen la atención de la comunidad

científica internacional.

Lectura de perfiles del ADN y geles de poliacrilamida.

Resultados y discusión.

En dicha molécula es necesario someterlas a procesos formados x los siguientes:

Una persona hereda de sus padres dos longitudes específicas las cuales son

diferentes una de otra.

El impacto de la tecnología ha traído la identificación de

materia molecular del hombre.

Detención y lectura de la información del

ADN.

Reacción en cadena de la polimerasa incrementa la cantidad de la muestra.

Extracción del ADN a partir de cualquier materia

biológico.

Los resultados se muestran a través de un par numérico que son independientes de

cada marcador genético.

Introducción

En el tema “ EXPERIMENTACION EN EL USO DEL SOFTWARE QUIMIOMETRIX PARA EL PROCESAMIENTO MULTIVARIADO

DE DATOS QUIMICOS Y BIOQUIMICOS” ha sido una gran fuente de conocimientos mediante técnicas investigaciones hemos

podidos leer, escuchar y llenarnos con mucho más interés en lo que se refiere al software quimiometrix en donde observamos que

no solo se trata de nuevas herramientas en el campo de la química y bioquímica sino que también el tiempo ha ido modernizando

nuestras áreas de trabajo, con el avanzar de la tecnología tan dicho en todos los países y si como el pasar del tiempo el avanzo de

la tecnología lo hace con mucho más velocidad ya que con ello mejoramos una área productiva en dichos campos en los que se

requiera. Con la creación del software quimiometrix se han podido realizar mejores cálculos en lo que es el conteo de extensas

caneas de ADN, ya que en tiempos pasados no se ha podido lograr, hoy en dia es toda una posibilidad gracias a los adelantos de

la informática, esta nueva y moderna herramienta no puedo lograse con anterioridad debido al bajo conocimiento con ciencias

tecnológicas es decir por el lento conocimiento en el tratado de la función de tecnología y química en la antigüedad para el extenso

conteo se los realizaba con varios algoritmos matemáticos hoy en dia ya no es necesario de aquel largo y tedioso procedimiento

en el software nos ha facilitado todo el esfuerzo de dicha tarea debió a que cumple con varias especificaciones dando agilidad,

certeza y seguridad en el análisis de dicha problemática.

Justificación

La automatización y computarización de los laboratorios ha llevado consigo diversas consecuencias. Una de ellas es la rápida

adquisición de gran cantidad de datos. Ahora bien, se sabe que la posesión de dichos datos dista, muchas veces, de proporcionar

respuestas adecuadas. Por todo ello, la Quimiometría se sitúa en un campo interdisciplinario. Muchos autores,2 coinciden en

considerarla como una rama aplicada de la Química Analítica y la Estadística aplicada, con una función análoga a la que

desempeñan disciplinas como la Biometría, Sociometría, Econometría o Psicometría en relación con la Biología, Sociología,

Economía o Psicología, entre otras. Los fines de la Quimiometría están ligados a la Química y su éxito depende de los problemas

químicos que sea capaz de resolver. El desarrollo de la Quimiometría fue tardío como consecuencia de la lenta evolución de la

instrumentación científica, todavía en la década de los sesentas, la recopilación de los datos y su tratamiento manual con

algoritmos matemáticos eran procesos lentos y tediosos. Por ello, los algoritmos con cierta complejidad de cálculo no tuvieron

interés práctico hasta la introducción de las computadoras. Por otra parte, la idea de que los datos químicos generados por el

nuevo instrumento podían transformarse en información significativa mediante la aplicación de técnicas estadísticas estaba poco

extendida. El impulso definitivo de la Quimiometría como disciplina científica independiente ocurre al lograrse el acoplamiento de la

instrumentación científica de alta tecnología con los microordenadores a mediados de la década 1980-1990 y con ello, el desarrollo

vertiginoso del análisis químico instrumental. Actualmente, un laboratorio analítico automatizado es capaz de generar, tratar y

almacenar en corto tiempo miles de datos, referentes a muestras que han sido secuencialmente analizadas mediante técnicas de

enorme poder resolutivo como: cromatografía, electroforesis y espectroscopia IR, entre otras. Se abre ante la Quimiometría

entonces, un campo inmenso de trabajo, no solo en el desarrollo de herramientas automatizadas para el procesamiento e

interpretación de los datos, sino también, en su empleo por parte de

Los investigadores y especialistas en el campo de la Química, en la búsqueda de soluciones de los problemas que emergen de la

investigación y aplicaciones en diferentes áreas de la industria. En Cuba, el desarrollo de la Quimiometría es incipiente, el análisis

químico instrumental acoplado a la informática se enmarca en la segunda mitad de la década de los noventas y el desarrollo y

aplicación de estas herramientas para el procesamiento de los datos químicos prácticamente no han sido empleadas y en la

mayoría de las instituciones encargadas del procesamiento de este tipo de información, se desconoce su utilidad. Motivados en

2004 por el fuerte auge en el desarrollo de la Quimiometría a nivel mundial; las potencialidades que se abrieron en el país para el

desarrollo de sistemas computadorizados en instituciones como la Universidad de Ciencias Informáticas y el Centro de

Aplicaciones de Tecnologías de Avanzada y las necesidades cada vez más crecientes de la incorporación de estas herramientas

en el quehacer investigativo nacional, los autores del trabajo enfocaron sus esfuerzos en la profundización de toda la información

actualizada concerniente a esta línea de trabajo. En un reporte técnico publicado3 como conclusión de esta fase de trabajo, se

presenta la finalidad de la Quimiometría, su posición entre las ciencias experimentales, sus principales áreas de trabajo, así como

las investigaciones tanto teóricas como aplicadas más relevantes relacionadas con esta especialidad.

Desarrollo

El creciente desarrollo de las técnicas de análisis químico instrumental y su vinculación con las tecnologías informáticas, ha posibilitado el procesamiento de gran cantidad de muestras en poco tiempo y en consecuencia, la adquisición de una gran cantidad de datos imposibles de ser analizados e interpretados de forma manual.

La quimiometria como nueva especialidad dentro de la química, emerge en el escenario mundial para la solución de esta problemática combinando de forma sistemática el empleo de técnicas químicas, matemáticas e informáticas que permiten la obtención y análisis de la información escondida.

El presente trabajo tiene como objetivo mostrar a través de ejemplos prácticos resultados alcanzados siendo representativos de las diferentes áreas de trabajo y la aplicación de la quimiometria, entre ellos: el procesamiento de datos de imágenes químicas para la lectura automática de perfiles de ADN en geles de poliacrilamida, la calibración multivariante en datos espectrales en el caso de la determinación cuantitativa de hidrocarburos en agua utilizando la espectroscopia FT-MIR y por último, un caso de reconocimiento de patrones de sustancias con el problema de clasificación de combustibles derivados del petróleo con fines de identificación.

El software Quimiometrix desarrollado por investigadores del centro de aplicación de tecnologías. Su éxito depende de los problemas químicos que sea capaz de resolver y resulta de vital importancia para el desarrollo de país.

Posee una interfaz de visualización amigable desde su culminación, a finales del 2008 ha sido instalado en 18 instituciones del país, con más de 50 puestos de trabajo.

El sistema es un producto de fácil integración con la sociedad.

Entre las funcionalidades que ofrece se destacan: conjunto de técnicas de pre procesamiento, transformación para la preparación de los datos, técnicas para el análisis exploratorio de los datos, posibilidades de las construcciones de modelos, tanto para clasificación de muestras de interés, como de calibración multivariante para la predicción de propiedades químico físicas a partir de los datos de trabajo.

El Módulo de gestión, pre-procesamiento, transformación y exploración de datos permite la entrada, ordenamiento, edición y salida de los datos a través de una amigable interfaz gráfica compuesta por un menú.

El menú ofrece el acceso a todas las funcionalidades que brinda el sistema, así como las funcionalidades referidas al trabajo con los ficheros tales como: Crear, abrir, guardar, importar y exportar datos desde y hacia las distintas configuraciones de archivos más utilizados.

Los resultados se muestran a través de ventanas que permiten visualizarlos tanto de forma numérica como de forma gráfica.

Módulo de Pre-procesamientos: se emplean principalmente para lograr que los datos estén dentro de un mismo rango de valores y siguiendo un comportamiento similar.

Módulo de Transformaciones: posee un conjunto de técnicas matemáticas que se emplean fundamentalmente para disminuir o eliminar las variaciones aleatorias, busca mejorar la interpretabilidad de los datos experimentales.

Exploración de datos: Las técnicas de exploración de datos se utilizan para poner de manifiesto y resaltar la información contenida en una matriz de datos multidimensional.

Como resultado de este software explicaremos el primer ejemplo antes mencionado.

El procesamiento de datos de imágenes químicas para la lectura automática de perfiles de

ADN en geles de poliacrilamida

Los perfiles de ADN han atraído en los últimos años la atención de la comunidad científica internacional debido al impacto significativo que esta tecnología ha tenido sobre las tareas de identificación de material molecular del hombre, los animales y las plantas. Entre los campos de aplicación más importantes de esta técnica se encuentra el de las Ciencias Forenses, lo que ha permitido nuevas tecnologías como el análisis de ADN.

Para la identificación de seres humanos, los científicos utilizan los llamados STR LOCI (Short Tandem Repeat).

Cada STR LOCI exhibe una variación en la longitud de la molécula de ADN. Una persona hereda de sus padres dos longitudes específicas, las cuales tienden a ser diferentes del par de longitudes de otras personas.

Cada STR LOCI de un individuo tiene dos “alelos”, por tanto, para generar el perfil de una persona es necesario analizar la información proveniente de los STR LOCI.

Ante esta situación, se planteó el necesario desarrollo de un sistema automatizado para la captación, almacenamiento y procesamiento de imágenes de corridas de ADN sobre geles de poliacrilamida, su lectura automática para la obtención de los perfiles de ADN y desarrollo de base datos que permita su almacenamiento y comparación con fines identificativos con la mayor brevedad posible.

Las placas de forma general contienen un conjunto de defectos que se reflejan en la imagen digital obtenida por lo que es necesario realizarle un proceso de mejoramiento de su calidad que incluye la conversión de la imagen de color a tonos grises, no obstante el mejoramiento realizado en la imagen obtenida, además de estar el conjunto de manchas de ADN de los patrones y muestras de estudio está presente otro grupo de manchas generalmente más pequeñas y de diferentes formas y tamaño que es necesario eliminar para poder conformar los perfiles correspondientes sin el peligro de introducción de errores.

Para lograr la separación de forma automática de las manchas asociadas al ADN y las No- ADN es necesario lograr una caracterización de manchas de ADN a través de rasgos o descriptores representativos de su forma.

Un aspecto a destacar dentro de los resultados obtenidos es la disminución considerable del tiempo del proceso lo que conlleva un ahorro no solo del tiempo dedicado por el experto sino también una reducción de costos con resultados eficientes.

Un total de 5 perfiles no pudieron ser extraídos debido a la presencia de ADN de más de dos personas en la misma muestra. Los errores fueron causados principalmente por errores en el clasificador en las manchas correspondientes a muestras de ADN.

Nuevo método de calibración multivariante para determinación de hidrocarburos en agua a través de la espectroscopia infrarroja.

Una de las formas de contaminación más frecuente presente en el agua son los vertimientos de hidrocarburos en áreas urbanas e industriales, provenientes de su uso y desecho, o como consecuencia de accidentes.

Para la detección y control de dicha contaminación, se necesita contar con métodos analíticos con apropiados con límites de detección y exactitud y además que sean simples y rápidos.

La espectroscopia infrarroja, ha sido una técnica muy utilizada para los análisis, al cual de se le atribuyen ventajas relacionadas con su baja complejidad y gran rapidez en su ejecución, así como la eliminación de los pasos de evaporación inherentes a otros métodos que permite la detección de hidrocarburos volátiles presentes.

El objetivo de este caso de estudio estuvo dirigido a la obtención de un método de clasificación supervisada para la identificación de seis tipos de combustibles derivados del petróleo a través del empleo de técnicas quimiométricas para el procesamiento Multivariado de datos.

Técnicas Quimiométricas:

Para el caso de estudio, se cuenta con datos de entrenamiento de 64 muestras. Dichas muestras son

representativas de seis tipos de combustibles destilados de petróleo.

Las muestras de agua son colectadas en conformidad con las regulaciones usando un envase de vidrio equipado con una tapa especial que contiene una cartulina de politetrafluoroetileno conocido comúnmente como teflón se requieren para el análisis 750ml de muestra. Se debe preservar la muestra con (1 volumen de H2S04, densidad especifica 1,68 +1 volumen de agua)

Para garantizar un PH de 2 o menor. La muestra acidificada de agua es tratada de forma seriada tres veces con 30ml de 1,12tricohloro-1,2-trifuoroetano. El extracto es diluido a 100ml y se le añaden 3g de “Florisil” para remover las sustancias polares, con lo que se obtiene un disolución de hidrocarburo de petróleo despu8es de un proceso de filtrado.

Conclusiones

Concluimos con la identificación del contenido del artículo científico nos podemos informar más sobre proyectos que nos

puede servir en la vida diaria.

Ser capaz de conocer con profundidad como la ciencia ha ido avanzando día a día.

Es incuestionable una ventaja para los investigadores, especialistas y técnicos.

Técnicas quimiométricas autorizadas para procedimientos multivariado de datos mejoran y amplían la capacidad de

respuestas de los investigadores.

Las técnicas quimiométricas automatizadas para el procesamiento Multivariado de datos mejoran y amplían la capacidad

de respuesta de los investigadores en diversas formas entre ellas: capacidad de mayor procesamiento y extracción de

información útil de los datos; posibilidad de fácil acople con rápidas y modernas técnicas de análisis instrumental

generadoras de datos de estrés; mayor rapidez en la obtención de los resultados, capacidad de predicción cuantitativa de

propiedades químico físicas de sustancias a partir de los datos provenientes de su análisis químico instrumental.

Contar con un software autóctono que integre una gran parte de aquellas con funcionalidades de visualización y

graficación es incuestionablemente una ventaja para investigadores, especialistas y técnicos cubanos relacionados con

esta rama del saber.

GLOSARIO

Emerge

Sinónimos: Brote, surge, nace, germina

Antónimos: hundirse, sumergirse

Inminente

Sinónimos: apremiante, cercano, imperioso, inaplazable, inmediato, próximo

Antónimos: remoto, lejano

Cotejo

Sinónimos: equiparación, comparación, parangón, compulsación, constatación.

Antónimo: desigualdad

Corrobora

Sinónimos: ratificar, confirmar, apoyar, reafirmar, probar

Antónimos: desmentir

Especular

Sinónimos: traficar, negociar, encarecer, lucrarse, ganar, comprar, vender

Antónimo: despreocuparse

Acoplado

Sinónimos: ajustar, adaptar, encajar, articular, imbricar, ensamblar, compaginar, enlazar, unir, casar, conectar, juntar, ligar, soldar, aproximar.

Antónimo: desacoplar, desencajar, desconectar, desunir, separar

Sistemático

Sinónimo: metódico, regular, ordenado, táctico, sistematizado, invariable, seguro, consecuente, inmutable

Antónimos: anárquico, inconsecuente

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