有沒有物理、化學方法可以對一份溶液獲取一份「摘要」以判斷其中不同尺度的顆粒、溶解物的成分比例分布?

按照我所讀到的一些解釋性信息,目前的試紙檢測通常是針對溶液(尿液)中的特定化學物質進行反應,來判斷這種特定物質是否存在。三聚氰胺事件也是由於檢測方法僅針對遊離氮粒子進行檢測。

是否有可能找到一種(計算機輔助的、自動的)檢測方法,類似光譜用於分析物質的化學組成這樣,通過分光、加溫等可以用機械自動完成的過程得到不同圖像並通過計算機分析(而非觀察者經驗)得到不同尺度上溶液內容的「摘要信息」,以發現對比樣本中的顯著不同?不同尺度可以包含細胞尺度、大分子懸濁物尺度、溶解物、離子尺度等。

另:計算機中的 MD5 演算法提取摘要信息有一個很有趣的特徵,即內容稍有變化得到的 MD5 摘要即可產生顯著的不同,極易於發覺。這個特徵對於最後需要人工進行比對的摘要信息是一種非常重要的輔助。

如果現在的針對各種特定物質進行的單項檢測可以對應於計算機的「基於病毒特徵碼的病毒掃描」,是否有辦法對物質整體進行類似於「啟發式、基於行為特徵」的更高級的檢測?


我還是寫個答案吧,免得不斷收到邀請。

如果是無目的的分析,這件事情非常困難。

提純難度如@Byron所說,分析難度如@劉中陽所說,這件事比測DNA全序列要難幾個數量級。

但是可以提供一個思路,就是我們的鼻子,約1000個感受器,卻能辨別上萬種氣味。

辨別的方式是pattern的組合,這一工作獲得了2004年的諾貝爾生理學獎。

有興趣的話,可以搜索以下關鍵詞:Combinatorial recognition,artificial "noses",sense with arrays of non-specific receptors,等等。我是從David H. Margulies那裡了解到這些的:http://www.weizmann.ac.il/Organic_Chemistry/Margulies/research

以這篇文章為例,http://www.jneurosci.org/content/31/25/9179

摘要裡面有這麼句話:They indicate that most OSNs are narrowly tuned to detect a subset of odorants with related structures and often related odors, but that the repertoire also includes broadly tuned components. Strikingly, the vast majority of odorants activated a unique set of OSNs, usually two or more in combination.

也就是說,receptor ABCDE,物質甲乙丙丁戊

甲 AE

乙 BC

丙 AC

丁 BCE

戊 DE

我們的鼻子是這樣來區分不同物質的。

現在的問題在於:ABCDE到底是什麼?能夠組合出這樣的pattern?

[1]http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2004/


化學和生物上的色譜方法可以對不同物質進行分離,其原理是色譜柱對不同物質的吸附作用不同,從而在柱子中行進的速度不同。但一般來講,哪怕是對於同一個樣品,同一種柱子,對於不同的環境條件甚至不同的儀器,物質在柱子中的行進速度都不會相同,因此往往需要純物質樣品進行比對。

對於成分完全未知的樣品,並非是一種很好的辦法。

另:據我所知,分析化學中的大部分容量分析方法,都是在對樣品有個初步了解(可能有何種物質,濃度在什麼範圍)的基礎上進行的。類似問題描述中隱含的「每種物質獨一無二」的性質,化學上很難找到。元素分析可能是個例外,但我想這不是提問者想要的答案。

-----------------------

參考鏈接:

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E6%95%88%E6%B6%B2%E7%9B%B8%E8%89%B2%E8%B0%B1%E6%B3%95


謝邀~如果是純凈物的話,我們可以做元素分析,打高分辨質譜;但是溶液是混合物,如果都是未知物質,檢測鑒定真心難。現行的方法都只能先分離再檢測,並且需要標準品對照。


考慮一下用一台286的電腦處理幾噸1.44M的軟盤,計算MD5是多麼不靠譜的一件事兒啊。


對於純物質,可以使用高分辨質譜法,直接得到該物質分子的絕對分子質量(精確到小數點後三位),在這個精確度下可以直接得到該物質的分子式。但是得不到分子結構,即可能有同分異構。第二步,通過核磁共振波譜法(NMR),獲得碳譜、氫譜等信息,基本能確定其絕度構象。這就是現在發現新天然化合物,鑒定新合成化合物的方法。但是這個方法要求是純物質,即首先要把混合物分離。其次,這個方法只能適用於小分子化合物,像蛋白質、核酸這樣的動輒幾萬、幾十萬的物質是無能為力的。


首先我的結論:可以,但是人力、資源、時間等成本上的問題,決定目前沒可能廣泛操作。這件事情所需要的工作,類似於測DNA全序列。等有一天做這事情能5分鐘搞定了,才有可能

其次,化學變化是指在分子層面發生的變化,所以所有的化學檢測方法,一定是會改變成分,然後再通過列出所有的可能性,來判斷「最可能」的情況。所以不管科學怎麼發展,化學都是沒辦法「掃描」特徵碼的。他只能砸碎了,然後才能告訴你,這裡有幾個碳幾個氮,之前應該是怎麼排列的。如果要掃描,只能通過物理方法

再次,物理方法大都需要提純。就像染料盤,你把一堆染料拌在一起,然後要求用物理方法分開,這是很困難的。對於大量的雜質,物理方法只能給出他們的通性。

第三,MD5似乎不適合這裡的場景,「內容稍有變化得到的 MD5 摘要即可產生顯著的不同,極易於發覺。」而自然界的所有事物,都是「內容稍有變化」的。MD5隻能對所有的變化一視同仁,所以任何「有價值」的變化都會被無數「無價值」的變化淹沒。比如今天吃的素菜明天吃的肉,尿的MD5就完全不同。

最後,醫學分析上很多數據都是微量痕迹量的數據。尿、血,99%都是水,很多醫學要的指標都是ppm——百萬分之一。所以如果要「掃描」、「取樣」,必須花百倍的成本來提純,不然全都是廢數據


雖然認識每個字,但真的沒看懂是什麼意思,在說些什麼。我是來求羞辱的。


我是文科生


物質的提純無非過濾,萃取,蒸發 結晶, 蒸餾,鹽析,根據通性達到目的就是有價值的體現


謝邀,如果只是一些不同顆粒大小的溶液,我想可以利用庫爾特原理,來計數,並計算大小,有一些顆粒計數儀可以做到這些,也可以用激光來測量,但是現在的精度不夠高,達到不過於微小的顆粒的測量。


推薦閱讀:

上知乎對化學喪失信心,已保研怎麼辦?
在大腦中什麼影響我們的思維速度,為什麼思考簡單熟悉的問題會快些,而複雜的問題會慢很多?
狗在絕大多數人的認知上處於什麼地位?
關於有板有眼的李青雲或者李慶遠年齡256歲?
泰坦巨人這種體型的屍體如果在北京城腐爛的話會造成什麼樣的影響?

TAG:物理學 | 化學 | 生物學 | 計算化學 |