繪圖軟件在藥學中應用

1、繪圖軟件在藥學中的應用Application of painters in pharmacy,講解：于亮,計算機作為一種藥學學習和研究的工具,有著不可替代的作用。它不僅能夠幫助我們進行文字及圖形處理等，而且可以在化學學習與研究的各個方面協(xié)助我們更快、更好的工作。其中化學繪圖軟件和數(shù)據(jù)處理繪圖軟件是我們學習過程中用到最多的。以下將陸續(xù)分類介紹幾種常用的化學類軟件，以期能幫助大家在自己的學習研究中做出有效、快速的選擇和使用。,前言

2、,一.化學繪圖軟件,化學繪圖軟件是撰寫化學論文和化學講義必需的，包括繪制化學分子式及結構、繪制化學方程式、繪制實驗儀器裝置、繪制工藝流程圖、圖譜模擬和解析。主要包括以下常用軟件：,（一）chemdraw,簡介： ChemDraw為當前最常用的化學繪圖軟件。其最新版本為Ultra 12.0。ChemDraw 是CHEMOFFICE 的組成部分之一，此外還包括chem3D（3D繪圖）、chemfinder（數(shù)據(jù)檢索及整理）、chem

3、script（編寫腳本）。,chemdraw功能,（1）繪制分子結構圖、化學方程式（2）繪制實驗裝置圖（3）預測分子的常見物理化學性質如：熔點、生成熱等（4）模擬分子結構的核磁共振譜（H-NMR和C13-NMR）,chemdraw界面,主工具欄,編輯區(qū),菜單欄,,以下就繪制化學方程式、預測化合物性質、核磁共振解析、繪制實驗儀器裝置幾方面分別簡要介紹。,1.繪制設計方程式：,方法：,1.點擊主工具欄中的“/”(單鍵) 圖標，于編輯區(qū)

4、劃一條/2.再在單鍵末端于不同方向加兩條線 ：3.再次點擊豎直鍵使之成為雙鍵 ：4.點擊主工具欄“A”圖標（文本框），再點擊 雙鍵上端，出現(xiàn)文本框，于文本框中輸入“O”：5.點擊主工具欄“↘”圖標（箭頭），于右側拉伸形成方程式：,6.用主工具欄選取鍵選定 后，出現(xiàn)手型光標，這時可以拖動它，如果按ctrl鍵拖動則可以復制。按ctrl鍵拖動將其復制到方程式右邊：7.添加單鍵和雜原子得：8.在箭頭上方

5、添加文本框輸入反應條件，還可以在反應物和產物下方輸入其名稱：,2.預測化合物性質,chemdraw所預測物理化學性質都是根據(jù)結構用最可靠的辦法計算出來的。其中，Log P和MR是基于文獻值的。一般來說，這些性質包括： Formula，Exact Mass，Mol. Wt，Element Ratio，Boiling Point，Melting Point，Critical Temp，Critical Pres，Cri

6、tical Vol，Gibbs Energy，Log P，MR，Henry‘s Law，Heat of Form，CLogP，CMR等。,首先，要選取一個結構，然后選擇View/ Show Chemical Properties Window命令，出現(xiàn)的窗口如下。,方法：,3.核磁共振解析,計算結構的H-NMR和C13-NMR光譜并分析峰的歸屬是ChemDraw一個很重要的功能。在我們繪制出一個結構后，可以利用Structure

7、 菜單下的1H-NMR Shifts或者13C-NMR Shifts來查看結構的光譜并可以選擇結構中的原子來查看其相應光譜峰。,,chemNMR 氫譜 對話框,,chemNMR 碳譜 對話框,4.繪制儀器設備裝置,1）TLC板的繪制 1.點擊主工具欄中的“TLC板”按鈕，在編輯區(qū)放置一合適大小的tlc板面。 2.按住原點拖動并預設其的位置，按ctrl上下拖動點位可復制另外一點，按shift拖動點位則可控制點的大小和形狀。 3

8、.右鍵單擊編輯好的各個點位，點擊color選項可以給點上色。另外可以添加文本框給各組編號。,,,繪制好的TLC板,2）繪制真空蒸餾裝置點擊“查看”，找到其他工具欄，點擊clipware，part1和clipware，part2找到以下玻璃儀器：,格氏蒸餾管,圓底燒瓶,接收瓶,溫度計,冷凝管,真空接液器,方法：于編輯區(qū)依次連接玻璃儀器得到：,繪制好的玻璃儀器連接設備,（二）chemwindow,簡介： ChemWindow和C

9、hemDraw比較類似，是一個綜合性的化學繪圖軟件。但是它的一個突出特點是與光譜的結合（特指Spectroscopy 版）。,chemwindow功能：,(1) 繪畫化學結構、化學反應式和化學實驗裝置。這與ChemDraw比較類似。不過它不能預測化合物的物理化學性質。(2) 光譜曲線處理：可直接調入色譜圖、光譜圖、NMR圖、質譜圖等曲線進行處理、標注，并以使用者的意愿和要求的格式輸出其圖譜或轉入其它應用軟件中如Microsoft Wo

10、rd、PowerPoint等，便于出版或報告。 (3) 光譜預測和解析工具：這是ChemWindow與其他軟件差別最大的地方，也是優(yōu)勢最明顯的地方。當然，該功能僅限于Spectroscopy版。 他包含了對化合物紅外（IR）、碳核磁（13C-NMR）、質譜（MS）的預測和解析。,chemwindow界面：,1.制作紅外譜圖：,方法： 在ChemWindow的工作區(qū)域繪出一個分子結構。選擇Analytical菜單下的IR Corr

11、ection選項，即可得到該結構的紅外模擬光譜。,某化合物IR光譜圖及數(shù)據(jù),2.制作碳核磁共振譜,Spectroscopy版帶有巨大的C-13化學位移數(shù)據(jù)庫，對任意一個化合物結構，可以通過檢索C-13 NMR數(shù)據(jù)庫，預測該結構的C-13化學位移。預測的C-13化學位移是其數(shù)據(jù)庫中相近結構的C-13化學位移之平均值。方法：繪出分子結構后，利用Analytical菜單下的Find C-13NMR Shift選項就可以打開核磁模擬窗口，并可

12、以查看每個C所對應的核磁峰。下圖顯示了丁苯的C-13化學位移預測結果。,,丁苯的C-13化學位移預測,3.計算質譜,ChemWindow 6.0中的質譜解釋工具包括如下內容：對任一化學結構式的分子量和精確質量的計算，以及各組成元素百分含量的計算。方法：利用Analytical菜單下的Cacualate Mass即可。,,苯的質譜計算,另外利用質譜碎片工具對化合物結構分析，推導出可能的質譜碎片，幫助解釋質譜圖。,裂分碎片解釋,（三）

13、ChemSketch,簡介：ACD/ChemSketch是高級化學發(fā)展有限公司(ACD)設計的用于化學繪圖用軟件包，其最新版本是5.0。該軟件可用于畫化學結構、反應和圖形。也可用于設計與化學相關的報告和出版物。,ChemSketch功能：,Chemsketch功能與ChemWindow和ChemDraw相比，它沒有ChemDraw那樣包羅萬象，也沒有ChemWindow那樣在光譜方面有獨特的功能。但是，Chemsketch以其方便的操

14、作和友善的界面，在繪制分子結構式方面顯的更盛一籌。,ChemSketch界面：,（四）ISIS Draw,ISIS Draw是一款老牌的繪圖軟件，是歷史最悠久的一款。其界面簡單，操作也相對方便。另外，它提供了方程式的檢查功能，可以檢查所輸入的方程式是否正確。另外，計算分子質量等一般功能包含在ISIS Draw中。,SmartDraw是一個綜合繪圖工具。是流程圖軟件的代名詞。它不僅能繪制化學工程圖，而且可以繪制各種類型的工程類的圖形，比如

15、組織結構圖，網絡圖，電器工程圖，地圖等。在自然科學中我們可以選擇繪制有機物結構式圖和化學實驗流程圖。相比之下，該軟件雖然沒有了前三個軟件的專業(yè)性，但是包羅萬象是它的優(yōu)點，它可以在一個文檔中繪出很多種類型的流程圖，為綜合性設 計提供了良好的集成環(huán)境。,（五）SmartDraw,展望：,需要說明的是，隨著化學軟件不斷地發(fā)展，許多公司逐漸開發(fā)了自己的綜合化學軟件包。例如：Bio-Rad 公司出品的Sadtler Suite 軟件包，由Chem

16、Window Spectroscopy版，IR SearchMaster，IR Mentor Pro和Symapps四部分組成。Cambridgesoft公司出品的Chemoffice系列。其中最新版本為Chemoffice2013，它主要由Chemdraw，Chem3D和ChemFinder三部分組成?？梢哉f，以后這種集成性的軟件包會越來越多，功能也會越來越強大，越來越完整。,二.數(shù)據(jù)處理繪圖軟件,,復雜的數(shù)據(jù)在科技論文及實驗報告中

17、經常用到。對于復雜的數(shù)據(jù)，特別是不同組數(shù)據(jù)間的比較、關聯(lián)、趨勢，圖形是一種形象化的表達方式。藥學研究中有許多表示變化趨勢的數(shù)據(jù)資料，尤其是連續(xù)的動態(tài)性資料，在論文中宜采用圖的形式來表達，使其內容表達更合理，更完善。數(shù)據(jù)處理繪圖軟件則是處理和分析實驗數(shù)據(jù)，并能以多種形式圖解的重要工具。主要包括Origin和SigmaPlot。像SigmaPlot、SAS、SPSS、Excel等，這些軟件功能強大，可滿足科技工作中的許多需要，但使用這

18、些軟件有的需要一定的計算機編程知識和矩陣知識，有的需要熟悉其中大量的函數(shù)和命令，有的繪制的圖形不夠細致、美觀，圖表類型上也不夠完整，對中文支持也不好。,origin,簡介： Origin軟件是美國OriginLab公司推出的基于Windows平臺的數(shù)據(jù)分析和科技繪圖軟件，被公認為是最快、最靈活、使用最容易的數(shù)據(jù)分析和繪圖軟件，既可以滿足一般用戶的制圖需要，也可以滿足高級用戶數(shù)據(jù)分析、函數(shù)擬合的需要。用其繪制出的圖形科學規(guī)范，能廣泛

19、應用于學術論文中。為使藥學研究中制圖方法有更多的選擇，現(xiàn)以Origin 6為例，對其在藥學研究中作圖的應用作一一介紹。,功能：,Origin具有兩大類功能：數(shù)據(jù)分析和繪圖。（1）數(shù)據(jù)分析包括數(shù)據(jù)的排序、調整、計算、統(tǒng)計、曲線擬合等各種完善的數(shù)學分析功能。（2）Origin的繪圖是基于模板，Origin本身提供了幾十種二維和三維繪圖模板，用戶也可以根據(jù)需要自己設置模板。繪圖時，只要選擇所需要的模板就行?？梢院透鞣N數(shù)據(jù)庫軟件、辦公軟件、

20、圖像處理軟件方便的連接。,界面：,菜單欄,工具欄,子窗口,工程管理器,,繪制簡單線形圖形,1.繪制簡單線形圖形以文獻【1】數(shù)據(jù)資料為例，繪制口服100mg西洛他唑后的時間藥物濃度曲線。數(shù)據(jù)如下：,方法：,建立工作表后，拖動鼠標選取所有的數(shù)據(jù)，單擊主菜單中plot（繪圖）菜單，子菜單中將顯示origin可以繪制的各種圖形，包括直線圖（line）、散點圖（scatter）、點線圖（line-symbol）、特殊線/符號（special

21、line/symbol）、向量圖（vector）、柱狀圖（bar）、拼圖（pie）、區(qū)域圖（area）、極坐標圖（ploar）以及各種3d圖表和統(tǒng)計用圖表等。選取點線圖，生成圖形如下圖：,時間一藥物濃度曲線,為了使繪制的圖形更美觀，可以更改程序默認的數(shù)據(jù)曲線及坐標軸的格式。 更改數(shù)據(jù)曲線：將光標移向圖中曲線或線性符號B雙擊鼠標左鍵，彈出一對話框，對話框中給出了線的顏色、粗細、線形和加數(shù)據(jù)標點的形狀、大小、顏色等內容，根據(jù)需要進行

22、選取。 更改坐標軸：雙擊圖形中的X Axis Title可更改橫坐標名稱，雙擊Y Axis Title可更改縱坐標名稱，雙擊坐標軸可設置坐標的起點值和終點值、步長以及坐標軸類型。如需要把繪好的圖形粘貼到Word等文檔中，只需單擊菜單欄Edit(編輯)／CopyPage(拷貝頁面)就可以復制圖像，再粘貼或選擇性粘貼即可。,附加說明：,2.繪制標準曲線以文獻[2]數(shù)據(jù)資料為例，繪制1,8-二羥基蒽醌對照品溶液的標準曲線。,方法：

23、,1）建立工作表之后，拖動鼠標選取所有的數(shù)據(jù)，單擊主菜單中的Plot(繪圖)菜單，選取scatter(散點圖)，生成圖形。 2）單擊analysis(分析)／Fit linear(線性擬合)，繪出回歸直線，可以得出線形回歸方程：Y=-0.013 67 +0．05179X．r=0.99997.,1，8-二羥基蒽醌對照品溶液標準曲線,3.繪制同一個坐標系下幾個線形圖形(幾條曲線)以文獻[3]數(shù)據(jù)資料為例，繪制含不同濃度月桂氮革酮的

24、雙氯芬酸鈉凝膠劑的累積透皮釋放百分率一時間曲線。,首先要在數(shù)據(jù)欄里增加四列，操作步驟是單擊主菜單Column(列)，彈出子菜單，單擊其中Add new columns(增加新列)之后，數(shù)據(jù)表中會增加列C(Y)、列D(Y)、列E(Y)、列F(Y)，然后填上自己的數(shù)據(jù)，單擊Plot選取線形就繪出如圖所示的圖形。5條相似的線形可以用彩色區(qū)分開，在非彩色打印情況下可以在圖形的線形上標出符號加以區(qū)分。操作步驟是單擊T按鈕，光標變成寫文字的形狀，

25、把光標移到要標的線形位置按鼠標左鍵出現(xiàn)寫文字或符號的對話框，輸入符號就可以了。雙擊圖例，可以改寫圖例說明的文字。雙擊曲線，可以選擇線條的類型、顏色及數(shù)據(jù)點符號。繪出曲線后要使曲線平滑理想，單擊Analysis(分析)菜單彈出子菜單選取Smoothing(平滑)，其中Smoothing有三種擬合形式，根據(jù)需要選取。,方法：,含不同濃度月桂氮口酮雙氯芬酸鈉凝膠劑的累積透皮釋放百分率一時間曲線,4.繪制三維圖形以文獻[4]數(shù)據(jù)資料為

26、例，繪制4組大鼠血小板CD40L的表達情況三維條形圖。,方法：,建立工作表之后，拖動鼠標選取所有的數(shù)據(jù)，單擊主菜單中的Plot(繪圖)菜單，選取3DXYY(三維XYY)下面的3D Bar(三維條形圖)選項，生成圖形。單擊工具欄中3D工具，可以調整三維圖形的旋轉、傾斜角度。雙擊Y軸標題，修改為需要的名稱。,4組大鼠血小板CD40L的表達情況,5.origin總結：,以上主要是以線形圖形繪制為例介紹Origin軟件在藥學研究數(shù)據(jù)作圖中的應

27、用。在藥學研究中，線形圖形應用的最多，廣泛的應用Origin軟件，可以提高繪圖的效率。利用Origin繪制的圖形準確，色澤鮮艷，精美細致，不需做任何設置，即可達到發(fā)表出版的要求。與其他科技繪圖及數(shù)據(jù)處理軟件相比，Origin在科技繪圖及數(shù)據(jù)處理方面，能滿足大部分科技工作者的需求，并且容易掌握，兼容性好，安裝后占硬盤容量很小。,Origin軟件可以定制圖形的每個部分，如曲線的線型和顏色、坐標軸的類型和名稱等，便于對圖形做出盡可能詳細而合

28、理的區(qū)分、標注和說明。保存為模板文件，方便以后的應用，節(jié)省繪圖時間Origin軟件除了能進行繪圖操作外，還可以進行多種更為復雜的數(shù)據(jù)模擬與數(shù)值分析，對于既需繪制圖形又要進行數(shù)據(jù)模擬或數(shù)值分析的數(shù)據(jù)非常合適。合理地利用Origin軟件有助于減少數(shù)據(jù)處理時間，提高工作效率。,6.origin數(shù)據(jù)作圖引用的參考文獻：,[1] 楊燕萍，溫預關．西洛他唑片的健康人體藥動學研究[J]．海峽藥學，2006，18(1)：148—151．[2] 朱