Nyt softwareværktøj udtrækker vigtige kemiske eksponeringsdata

Southwest Research Institute introducerer Floodlight, et nyt softwareværktøj, der effektivt opdager det store antal kemiske komponenter – tidligere kendte og ukendte – der findes i maden, luft, stoffer og produkter, vi udsættes for hver dag. Dette maskinlæringsværktøj til keminformatik integrerer algoritmer med analytisk kemisoftware for at give dyb analyse af gaskromatografimassespektrometri (GC/MS) og andre instrumentdata.

GC/MS-instrumenter identificerer forskellige kemiske stoffer i en testprøve. Floodlight er en game changer til behandling af ikke-målrettede analysedata (NTA). NTA leder efter alle kemikalier, der er til stede i en prøve, producere store mængder data. Det er i modsætning til målrettede analyser, som leder efter et sæt kendte kemiske grundstoffer, giver mere begrænsede resultater.

"Kendte kemikalier i en bestemt prøve er relativt nemme at finde og kvantificere, " sagde Dr. Kristin Favela, en analytisk kemiker med speciale i kemisk retsmedicin og miljøkemi. "NTA er en anden historie. Gennem en omfattende, flerårige NTA-program opdagede vi, at kun omkring 20 % af de identificerede kemikalier var inkluderet på forbrugerproduktlisten. De resterende 80% var tidligere uidentificeret i disse produkter.

"Overvej de mystiske sundhedseffekter, vi ser fra e-cigaretter lige nu, " sagde Favela. "I øjeblikket, det medicinske samfund ved ikke, hvad der forårsager disse alvorlige problemer, men baseret på vores forskning, der er sandsynligvis ukendte kemikalier til stede i en given formel."

I dag, den store mængde af indsamlede NTA-data kræver omhyggelig undersøgelse af en kemiker for at identificere og udelukke dataartefakter, fejl i data forårsaget af udstyr, teknikker eller forhold. Automatisering af denne datakvalitetsgennemgang med Floodlight var nødvendig for at udvikle en levedygtig analyseproces.

"Nøglen til Floodlight er kunstig intelligens og maskinlæringsalgoritmer, der muliggør avanceret analyse af kemi big data, " sagde Dr. Keith Pickens, som ledede SwRI-teamet, der fusionerer kemi, datavidenskab og ingeniørekspertise til hjemmet på NTA. "Floodlight er et sofistikeret softwareværktøj, der kan give mening i de enorme mængder data, NTA genererer."

SwRI er godt positioneret til at angribe dette problem, med bred ekspertise inden for analytisk kemi, maskinelæring, datavidenskab og teknik. Nøglen til Floodlight er SwRIs udvikling af en hurtig analysemetode til at karakterisere kemikalier i en bred vifte af forbrugerprodukter, lige fra mad og medicin til emballage og legetøj. SwRI brugte disse data til at træne algoritmerne.

Kemisk dataanalyse bruges i analytisk kemi, miljøtest og fremstilling. Det giver den mest værdifulde kemiske information, hjælpe med at guide beslutningsprocessen inden for den kemiske kontekst. SwRIs kemiske dataanalyseløsninger spænder fra kemisk test til dataanalyse og softwareudvikling.