تجزیه

تجزیه و تحلیل فراکتال یکی از چنین راه هایی است که با استفاده از آن می توان شفاف سازی فیزیکی از واکنشهای کنترل شده با انتشار در سطح را بدست آورد.

اصطلاحات مرتبط:

• موج دار
• پلاسمید
• بیتین
• رزونانس پلاسمون سطحی
• فیبرهای نوری
• ساخت و ساز
• حد اطمینان
• جذب
• الیگونوکلئوتید

درباره این صفحه

تجزیه

پیشرفت های اخیر در جغرافیا

اخیراً پیشرفت قابل توجهی در مورد تجزیه و تحلیل فراکتال در جغرافیا انجام شده است. اول ، نرم افزار رایانه ای برای تجزیه و تحلیل فراکتال به طور فزاینده ای در دسترس است ، که آزمایش الگوریتم های موجود و اکتشاف برنامه های جدید را آسانتر می کند. توسعه یک بسته نرم افزاری به نام سیستم توصیف تصویر و مدل سازی (ICAM) توسط لام و دیگران یک نمونه است. ICAMS الگوریتم هایی را برای محاسبه ابعاد فراکتال برای سطوح و تصاویر ، تولید سطوح فراکتال و همچنین محاسبه تعدادی از آمار مرتبط با فضایی/بافتی مانند موجک ، لاکناریت ، همبستگی مکانی و واریوگرام فراهم می کند. علاوه بر این ، مطالعات معیار در مقایسه با الگوریتم های اندازه گیری فراکتال نیز انجام شده است که منجر به بهبود بیشتر یا تصحیح الگوریتم های موجود می شود. روش منشور مثلثی اصلاح شده ، همانطور که در بالا توضیح داده شد ، یک الگوریتم بهبود یافته است و نتیجه مستقیم قادر به استفاده از نرم افزار برای چنین مطالعاتی است.

فراکتال ها و مقیاس دو مفهوم تفکیک ناپذیر هستند. در پاسخ به مشکل خود شفقت دقیق و مقیاس یکنواخت که توسط مفهوم اصلی فراکتال دلالت دارد ، برنامه های اخیر بر استفاده از فراکتال ها برای تعیین دامنه مقیاس پدیده های مختلف مکانی متمرکز شده اند. پیشرفت قابل توجه دیگر توسعه چند فرفلها و فراکتال های محلی است ، هر دو برای نشان دادن بهتر پیچیدگی ها طراحی شده اند. به طور خاص ، از ابعاد فراکتال محلی محاسبه شده برای ویندوزهای کوچک در حال حرکت در تصاویر با سنجش از دور برای تشخیص تغییرات پوشش زمین استفاده شد. این رویکرد محلی جدید برای غلبه بر مشکلات استفاده از یک بعد فراکتال برای نشان دادن کل منطقه مورد مطالعه طراحی شده است. با استفاده از محاسبه در یک منطقه پنجره کوچک ، می توان تغییرات و پیچیدگی را بهتر ضبط کرد. این ماژول های محلی قبلاً در ICAM ها اجرا شده اند.

مطالعات اخیر همچنین از نیاز به استفاده از بعد فراکتال به عنوان بخشی از ابرداده برای داده های مکانی ، به ویژه تصاویر با حراجی از راه دور دفاع کرده است. استدلال این است که اگر میانگین و انحراف استاندارد توصیف کننده های اصلی غیر طبیعی برای داده های مکانی باشد ، چرا از بعد فراکتال به عنوان شاخص پیچیدگی مکانی استفاده نمی کنید تا اطلاعات مکانی مفقود شده را که آمارهای غیر طبیعی معمولی ارائه نمی دهد ، اضافه کنید. چنین اطلاعاتی به سرعت بخشیدن به استخراج پایگاه داده های بزرگ تصویر و انتخاب تصاویر مناسب برای بسیاری از برنامه ها کمک می کند.

به طور فزاینده ، از تجزیه و تحلیل فراکتال به عنوان بخشی از گروهی از شاخص های بافت استفاده می شود که می تواند برای طبقه بندی تصویر و تشخیص تغییر استفاده شود ، که منجر به افزایش چشمگیر در دقت طبقه بندی تصویر شده است. بر خلاف بسیاری از شاخص های مکانی مورد استفاده در محیط زیست چشم انداز ، بعد فراکتال می تواند مستقیماً از تصاویر طبقه بندی نشده محاسبه شود. این ویژگی باعث می شود تجزیه و تحلیل فراکتال ابزاری مفید برای تغییر تشخیص بدون نیاز به طبقه بندی تصویر قبلی باشد ، که سپس راه را برای اتوماسیون آینده در طبقه بندی تصویر و تغییر تشخیص می دهد.

URL: https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/b9780080449104004405

تجزیه

استفاده از پارامترهای فراکتال خاک

سهم عمده ای که هندسه فراکتال می تواند در توصیف خاک ایجاد کند ، نمایش کلی ، ساده و موجز از ساختار پیچیده توسط تعداد کمی از پارامترهای فراکتال است. پارامترهای فراکتال مکمل سایر پارامترهای خاک هستند. تغییر در پارامترهای فراکتال به همراه تغییر در سایر پارامترهای خاک منعکس کننده اثرات مدیریت خاک و عملکرد اکوسیستم بر روی خواص خاک است. روابط بین خصوصیات مختلف خاک وابسته به ساختار را می توان در هنگام انتخاب از یک مدل فراکتال بدست آورد. روابط بین هدایت هیدرولیک و احتباس آب چنین نمونه ای را ارائه می دهد. تجزیه و تحلیل فراکتال می تواند به پیشنهاد یک فرایند تکراری کمک کند که باعث توزیع "اندازه خاصیت" مشاهده شده است. برش محدوده مقیاس بندی فراکتال نشان دهنده تغییر در فرآیندهای ایجاد مقیاس یا تغییر در عملکرد یک دستگاه اندازه گیری است. آنها در تعریف حجم یا منطقه ابتدایی نماینده مفید هستند.

وجود مقیاس بندی فراکتال روشهای ساده ای برای شبیه سازی ساختار خاک و ساختار پوشش خاک فراهم می کند. تحقق چندگانه از چنین شبیه سازی ها ، داده های مصنوعی را برای مطالعه تأثیر تنوع خاک بر عملکرد تکنیک های اندازه گیری جدید برای تعیین خصوصیات خاک ضروری می کند. در چندین زمینه تحقیقاتی یافت شده است که ویژگی های فراکتال در نتیجه هرج و مرج اساسی ایجاد می شود. علاقه فزاینده به پیش بینی رفتار خاک در یک محیط در حال تغییر ممکن است باعث جستجوی هرج و مرج در خاک شود تا آن را با مقیاس فراکتال مشاهده شده در خواص خاک مرتبط کند. برخی از سری های زمانی در خاک خصوصیات مقیاس گذاری را نشان می دهند و با استفاده از مدل های فراکتال قابل تجزیه و تحلیل هستند. فن آوری های حسگر فشرده داده مانند تصاویر سنجش از دور و ارتفاع سنجی لیزر در مطالعات خاک رایج تر می شوند. از تکنیک های تجزیه و تحلیل داده های مبتنی بر فراکتال می توان برای فشرده سازی این مشاهدات به تعداد کمی از پارامترها برای اهداف مقایسه و طبقه بندی استفاده کرد.

فراکتال ها هرگز نباید به عنوان یک مدل نهایی ناهمگونی در سیستم خاک در نظر گرفته شوند. در عوض ، آنها تعادل بین دقت و وضوح ایجاد می کنند که ممکن است ما را در بینش در منابع و پیامدهای پیچیدگی خاک مشاهده شده به ما کمک کند. سرانجام ، پس از به دست آوردن بینش بیشتر از فرآیندهای کلیدی ، انتظار داریم علل مقیاس گذاری فراکتال ظاهری آشکار و اندازه گیری شود.

URL: https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/b012348530400535x

بررسی منظم محلی از سیاهههای چاه از یک مخزن تنگ الجزایر

13. 1 مقدمه

تجزیه و تحلیل فراکتال ابزارهای جدیدی را برای کاوش در مورد ناهمگونی های مکانی الگوهای مختلف زمین شناسی فراهم می کند (ماندلبروت ، 1975 ، 1977). استحکام آن منجر به کاربردهای بی شماری در زمینه های مختلف علوم زمین ، عمدتاً در مهندسی نفت و گاز شد. برای اولین بار ، فراکتال های آماری توسط Hewett (1986) برای مدل سازی سیاهههای چاه معرفی شد. سپس ، هاردی و بیر (1994) نشان دادند كه رفتار ورود به سیستم می تواند با حرکات كمكنی براون (FBM) مجهز شود.

فرآیند MBM برای مدل سازی سیگنال های واقعی که دارای یک زمان محلی (و/یا فضا) هستند ، بسیار انعطاف پذیر و مفید است. این در چندین رشته تحقیقاتی مورد استفاده قرار گرفته است: ژئوفیزیک (Barrière ، 2007 ؛ Cersosimo and Wanliss ، 2007 ؛ Echelard et al. ، 2010 ؛ Gaci et al. ، 2010 ، 2011 ؛ Gaci and Zaourar ، 2010 ، 2011a ، b ؛ Keylock ، 2010؛ Luo et al. ، 2012 ؛ Wanliss ، 2005 ؛ Wanliss and Cersosimo ، 2006 ؛ Wei et al. ، 2004) ، پردازش تصویر (Bicego and Trudda ، 2010) ، پدیده های ترافیکی (لی و همکاران ، 2007) ، و غیره.

این مقاله به تجزیه و تحلیل فراکتال داده های ورود به سیستم چاه در یک مخزن محکم در یک گمانه الجزایر می پردازد. دو روش برای تجزیه و تحلیل خصوصیات فراکتال سیاهههای چاه در نظر گرفته شده است. مورد اول MBM را در نظر می گیرد ، در حالی که مورد دوم از فرمالیسم چند منظوره استفاده می کند. ترکیبی از نتایج حاصل از هر دو رویکرد به محققان امکان می دهد تا خصوصیات فراکتالی سیاهههای چاه را دستگیر کنند و اطلاعات ارزشمندی را که از روشهای تجزیه و تحلیل معمولی استنباط نمی شود ، استخراج کنند.

این مقاله به شرح زیر ساختار یافته است: اولا ، ما توضیحات ریاضی کوتاهی از مدلهای فراکتالی (FBM و MBM) و روش تخمین منظم Hölderian محلی مرتبط با آنها ارائه می دهیم. ثانیاً ، مروری بر اندازه گیری های چاه مورد استفاده قرار می گیرد ، و به دنبال آن توضیحات سنگ شناسی از فاصله ورود به سیستم در گمانه. ثالثاً ، نتایج به دست آمده از سیاهههای چاه ارائه و مورد بحث قرار می گیرد. سرانجام ، ما با بازآفرینی یافته های اصلی و ارائه دیدگاه های تحقیقات خود نتیجه می گیریم.

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780323856171000059

بعد فراکتال و ضریب سرعت اتصال

6. 4. نتیجه گیری

تجزیه و تحلیل فراکتال از سینتیک اتصال دهنده گیرنده آنالیت ارائه شده نمونه هایی از موارد را ارائه می دهد که (1) یک تجزیه و تحلیل تک قشر قابل اجرا است ، (2) یک و همچنین یک تجزیه و تحلیل دو قاتل قابل اجرا است ، و (3) فقط یک دوگانهتجزیه و تحلیل فراح کاربردی است. بعد فراکتال ، D_f، اندازه گیری کمی از میزان ناهمگونی که بر روی سطح وجود دارد ، ارائه می دهد. همچنین ، هنگامی که تغییر از یک تجزیه و تحلیل دو قاب دوگانه وجود دارد یا وقتی یک تجزیه و تحلیل دو قاتل در طول واکنش قابل استفاده است ، این نشان می دهد که در مکانیسم اتصال تغییر می کند زیرا واکنش بر روی سطح بیوسنسور پیش می رود.

روابط پیش بینی شده برای ضریب میزان اتصال به عنوان تابعی از غلظت واکنش دهنده از ارزش ویژه ای برخوردار است زیرا آنها راهی را فراهم می کنند که توسط آن ممکن است ضریب میزان اتصال را دستکاری کند. این روابط برای هر سه مورد ذکر شده ایجاد شده است. در هر حالت ، وابستگی غیرینتر از ضریب میزان اتصال به غلظت واکنش دهنده (یا آنالیت) حمایت بیشتری را برای ماهیت فراکتال سیستم فراهم می کند.

بعد فراکتال یک متغیر مستقل معمولی مانند غلظت آنالیت نیست ، که ممکن است مستقیماً دستکاری شود. از معادلات تخمین زده می شود.(6. 2a) و (6. 2b) و ممکن است به عنوان یک متغیر مشتق در نظر گرفته شود. روابط پیش بینی شده برای ضریب میزان اتصال به عنوان تابعی از بعد فراکتال ایجاد شده است که هر یک از سه مورد شیوع دارد از ارزش قابل توجهی برخوردار است زیرا (1) آنها به طور مستقیم ضریب میزان اتصال را به میزان ناهمگونی که روی سطح وجود دارد پیوند می دهند. و (2) آنها وسیله ای را ارائه می دهند که با استفاده از آن ممکن است ضریب سرعت اتصال دستکاری شود - با تغییر میزان ناهمگونی که روی سطح وجود دارد. در بعضی موارد ، ضریب میزان اتصال نسبت به D بسیار حساس است_fیا میزان ناهمگونی که در سطح بیوسنسور وجود دارد. این ممکن است در مرتبه بالای وابستگی (و در برخی موارد مرتبه بسیار بالا) ضریب سرعت اتصال در بعد فراکتال مشاهده شود.

چنین مطالعات بیشتری برای تعیین اینکه آیا ضریب میزان اتصال به بعد فراکتال یا درجه ناهمگونی موجود در سطح بیوسنسور حساس است ، مورد نیاز است. اگر این واقعاً چنین باشد ، این امر باعث می شود که آزمایش کنندگان به توجه بیشتر به ماهیت سطح ، و همچنین چگونگی دستکاری در کنترل پارامترهای مربوطه و عملکرد بیوسنسور در جهت های مورد نظر ، توجه بیشتری کنند. سرانجام ، به معنای کلی تر ، درمان نیز باید کم و بیش در مورد برنامه های غیر بیوسنسور که در آن بینش های بدنی بیشتر حاصل می شود ، کاربرد داشته باشد.

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780126137637500215

تأثیر پارامترهای مختلف بر مقادیر بعد فراکتال در مرحله اتصال

5. 4. خلاصه و نتیجه گیری

تجزیه و تحلیل فراکتالی از اتصال آنتی ژن (یا آنتی بادی یا به طور کلی ، آنالیت) در محلول آنتی بادی (یا آنتی ژن یا به طور کلی گیرنده) بی حرکت در سطح بیوسنسور نشانگر کمی از وضعیت اختلال (fractalبعد ، D_f) و ضریب میزان اتصال ، K ، روی سطح. بعد فراکتال اندازه گیری کمی از درجه ناهمگونی که بر روی سطح سیستم های آنتی بادی-آنتی ژن (یا به طور کلی ، گیرنده آنالیت) وجود دارد ، ارائه می دهد. در بحث ما ، ما مثالهایی را ارائه دادیم که در آن یک تجزیه و تحلیل تک یا یک قمار دوگانه برای توصیف مناسب سینتیک اتصال لازم بود. تجزیه و تحلیل دو قاتل فقط در شرایطی استفاده می شود که تجزیه و تحلیل تک قاز تناسب کافی ارائه نمی دهد. این کار توسط تجزیه و تحلیل رگرسیون ارائه شده توسط Sigmaplot (1993) انجام شد. مثالهای مورد تجزیه و تحلیل (1) نقش غلظت آنالیت ، (2) تأثیر سطوح مختلف ، (3) تأثیر بازسازی ، و (4) تأثیر سرعت جریان بر ضرایب سرعت اتصال و ابعاد فراکتال در طول اتصال گیرنده آنالیتدر سیستم های مختلف بیوسنسور.

مطابق با تجزیه و تحلیل prefactor برای مصالح فراکتال (سورنسون و رابرتز ، 1997) ، عبارات کمی (پیش بینی کننده) برای ضریب میزان اتصال ، K ، به عنوان تابعی از بعد فراکتال ، D تهیه شده است._f، برای یک تجزیه و تحلیل تک قاز و برای ضرایب سرعت اتصال ، k₁و k₂، به عنوان تابعی از ابعاد فراکتال ، D_f1، و د_f2، برای یک تجزیه و تحلیل دوگانه. عبارات پیش بینی کننده نیز برای ضریب سرعت اتصال و بعد فراکتال به عنوان تابعی از غلظت آنالیت (آنتی ژن یا آنتی بادی) در محلول تهیه شد.

بعد فراکتال ، D_f، یک متغیر مستقل کلاسیک مانند غلظت آنالیت (آنتی ژن یا آنتی بادی) نیست. با این وجود ، عبارات به دست آمده برای ضریب میزان اتصال برای یک تجزیه و تحلیل تک قشر به عنوان تابعی از ابعاد فراکتال نشان دهنده حساسیت بالای ضریب سرعت اتصال در بعد فراکتال است. این امر به وضوح توسط مرتبه بالا و وابستگی کسری ضریب میزان اتصال در بعد فراکتال ارائه می شود. به عنوان مثال ، در مورد اتصال نمونه های از پیش تعیین شده از 5 میلی متر ATP و غلظت های مختلف Groel (13 تا 129 نانومتر) به GROES بی حرکت در سطح Ni + + −NTA ، ترتیب وابستگی ضریب سرعت اتصال ، K، در بعد فراکتال ، D_f، 4. 94 است. این بر اهمیت میزان ناهمگونی بر سطح بیوسنسور و تأثیر آن بر ضریب سرعت اتصال تأکید دارد.

توجه داشته باشید که تجزیه و تحلیل داده ها به خودی خود هیچ مدرکی برای زبری سطح یا ناهمگونی ارائه نمی دهد ، و وجود زبری سطح یا ناهمگونی فرض شده ممکن است صحیح نباشد. علاوه بر این ، در داده هایی که ممکن است با ارائه تصحیح برای کاهش آنتی ژن (یا آنتی بادی یا آنالیت) در مجاورت سطح (اختلاط ناقص) و با استفاده از یک معادله چهار پارامتر ، به حداقل برسد ، انحراف وجود دارد. سایر عبارات پیش بینی شده برای ضریب سرعت اتصال و برای بعد فراکتال به عنوان تابعی از غلظت آنالیت (آنتی ژن یا آنتی بادی) در محلول ، وسیله ای را فراهم می کند که ممکن است این پارامترها کنترل شوند.

به طور کلی ، ضریب سرعت اتصال با افزایش بعد فراکتال افزایش می یابد. افزایش در مقدار ضریب سرعت اتصال باید منجر به افزایش حساسیت و کاهش زمان پاسخ بیوسنسور شود. هر دوی این جنبه ها در ساخت و سازهای بیوسنسور مفید خواهند بود. اگر برای یک سیستم واکنش انتخابی (یا چندگانه) ، افزایش D_fارزش منجر به افزایش ضریب نرخ اتصال (بهره) می شود ، این باعث افزایش انتخاب می شود. ثبات یک مسئله پیچیده تر است و ممکن است به طور شهودی پیش بینی کند که توزیع ناهمگونی گیرنده بر روی سطح بیوسنسور منجر به بیوسنسور پایدار تر می شود. این امر به ویژه در صورتی صادق است که گیرنده تمایل به غیرفعال کردن یا از دست دادن ظرفیت اتصال خود به آنالیت در محلول داشته باشد. رفتار مشابهی برای غیرفعال کردن آنزیم ها مشاهده شده است که در آن توزیع انرژی فعال سازی برای غیرفعال سازی (در مقایسه با یک انرژی فعال سازی واحد یا غیرفعال سازی) منجر به یک آنزیم پایدار می شود (Malhotra and Sadana ، 1987).

هر زمان که توزیعی وجود داشته باشد، باید دقیقاً تعیین شود، به خصوص اگر توزیع های متفاوتی وجود داشته باشد (مالهوترا و سادانا، 1990). این به توصیف توزیع موجود در سطح کمک می کند و بر ماهیت زمانی ضریب سرعت اتصال روی سطح تأثیر می گذارد. تحلیل حاضر فقط میزان ناهمگونی موجود در سطح را کمی نشان می دهد، بدون تلاش برای تعیین ماهیت کیفی توزیع موجود در سطح. قبل از انجام چنین تلاشی به داده های بسیار دقیق و دقیق تری نیاز است. در نهایت، پارامتر دیگری که به ندرت در ادبیات حسگر زیستی در نظر گرفته می شود، استحکام است. این ممکن است به عنوان عدم حساسیت نسبت به خطاهای اندازه گیری در مورد عملکرد حسگر زیستی تعریف شود. در این مرحله، دشوار است که ببینیم ضریب نرخ اتصال و بعد فراکتال چگونه بر استحکام تأثیر می گذارند.

آدرس اینترنتی: https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/B9780126137637500203

ابعاد فراکتال و اتصال آنالیت به گیرنده در سلول ها

11. 4. نتیجه گیری

تجزیه و تحلیل فراکتالی از اتصال آنالیت سلولی در محلول به یک گیرنده (سلولی) تثبیت شده بر روی سطح حسگر زیستی، نشانه کمی از وضعیت اختلال (بعد فراکتال، D_f) و ضریب نرخ اتصال، k، روی سطح. د_fارزش یک اندازه گیری کمی از درجه ناهمگنی روی سطح حسگر زیستی برای سیستم های اتصال گیرنده آنالیت سلولی تجزیه و تحلیل شده ارائه می دهد. حتی اگر گیرنده سلولی به سطح بیوسنسور تثبیت شده است، بینشی در مورد واکنش اتصال آنالیت به گیرنده سلولی ارائه می دهد. هر دو تجزیه و تحلیل تک و دو فراکتالی برای ارائه یک تناسب کافی استفاده شد. این توسط تحلیل رگرسیون ارائه شده توسط Sigmaplot (1993) انجام شد. تجزیه و تحلیل دو فراکتالی برای ارائه یک تناسب کافی به رغم اینکه در حال حاضر مبنای مولکولی برای آن وجود ندارد، مورد استفاده قرار گرفت.

عبارات کمی برای ضریب نرخ اتصال به عنوان تابعی از بعد فراکتال توسعه داده شد. بعد فراکتال یک متغیر مستقل کلاسیک نیست، همانطور که قبلا ذکر شد، مانند غلظت آنالیت. با این وجود، عبارات ضریب سرعت اتصال به دست آمده به عنوان تابعی از بعد فراکتال، حساسیت k را نشان می دهد.₁و k₂در D_{f 1}و D_{f 2}، به ترتیب. این به وضوح توسط وابستگی کسری و مرتبه بالا ضریب نرخ اتصال به بعد فراکتال آشکار می شود.

ضریب سرعت اتصال مستقیماً با بعد فراکتال برای واکنشهای گیرنده آنالیت سلولی که در سطوح بیوسنسور رخ می دهد ، مرتبط است. باز هم ، حتی اگر این واکنش در یک سطح بیوسنسور رخ دهد ، تجزیه و تحلیل بینش فیزیکی در واکنشهای گیرنده آنالیت سلولی ارائه می دهد. عبارات کمی ایجاد شده برای سیستم های گیرنده آنالیت نه تنها باید در تقویت پارامترهای عملکرد بیوسنسور (مانند حساسیت ، انتخاب و ثبات) بلکه در درک واکنشهای گیرنده آنالیت سلولی به طور کلی کمک کند. چنین مطالعات بیشتری برای تعیین اینکه آیا ضریب سرعت اتصال در واقع نسبت به میزان ناهمگونی موجود در سطح حساس است ، لازم است. برای واکنشهای اتصال دهنده گیرنده آنالیت سلولی ، این یک بعد اضافی از انعطاف پذیری را فراهم می کند که توسط آن ممکن است این واکنش ها کنترل شود. سلولها ممکن است القا شوند تا سطوح خود را در جهات دلخواه تعدیل کنند. تجزیه و تحلیل باید آزمایشگران سلولی را ترغیب کند تا توجه بیشتری به ماهیت سطح و چگونگی دستکاری در کنترل واکنشهای اتصال گیرنده آنالیت سلولی در جهت های مورد نظر داشته باشد.

URL: https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/b9780126137637500264

بعد فراکتال و ضریب میزان تفکیک

7. 4. نتیجه

تجزیه و تحلیل فراکتال قابل تأیید فقط از اتصال آنتی ژن (یا آنتی بادی) در محلول آنتی بادی (یا آنتی ژن) بی حرکت در سطح بیوسنسور نشانگر کمی از وضعیت اختلال است (بعد فراکتال ، D_{f ، bind}) و ضریب میزان اتصال ، k_بستنروی سطح. از جمله ابعاد فراکتال برای مرحله تفکیک ، D_{f ، diss}، و ضرایب میزان تفکیک ، k_{عدم رعایت}تصویری کامل تر از واکنشهای گیرنده آنالیت که بر روی سطح رخ می دهد ، ارائه می دهد (Sadana ، 1999). همچنین ممکن است از مقادیر عددی برای ضرایب سرعت برای مراحل اتصال و تفکیک برای طبقه بندی سیستم بیوسنسور گیرنده گیرنده آنالیت به عنوان مثال ، اتصال متوسط ، تفکیک بسیار سریع استفاده کند. اتصال متوسط ، تفکیک سریع. اتصال متوسط ، تفکیک متوسط. اتصال متوسط ، تفکیک آهسته. اتصال سریع ، تفکیک بسیار سریع. اتصال سریع ، تفکیک سریع. اتصال سریع ، تفکیک متوسط. یا اتصال سریع ، تفکیک آهسته.

مقدار ابعاد فراکتال اندازه گیری کمی از درجه ناهمگونی است که بر روی سطح برای سیستم های گیرنده آنالیت وجود دارد. میزان ناهمگونی برای مراحل اتصال و تفکیک ، به طور کلی برای همان واکنش متفاوت است. این نشان می دهد که همان سطح دو درجه ناهمگونی را نشان می دهد ، یکی برای اتصال و دیگری برای واکنش تفکیک. در بحث ما ، ما مثالهایی را ارائه دادیم که در آن یک تجزیه و تحلیل تک یا یک قمار دوگانه برای توصیف سینتیک اتصال لازم بود. تجزیه و تحلیل دو قاتل فقط در شرایطی استفاده می شود که تجزیه و تحلیل تک قاز تناسب کافی ارائه نمی دهد. این با استفاده از تجزیه و تحلیل رگرسیون ارائه شده توسط Sigmaplot (1993) تعیین شد. مرحله تفکیک به اندازه کافی توسط یک تجزیه و تحلیل تک قاز برای همه نمونه های ارائه شده توصیف شده است.

مطابق با تجزیه و تحلیل prefactor برای مصالح فراکتال (سورنسون و رابرتز ، 1997) ، عبارات کمی (پیش بینی کننده) برای ضریب میزان اتصال ، k تهیه شد_بستن، به عنوان تابعی از بعد فراکتال برای اتصال ، D_{f ، bind}، برای یک تجزیه و تحلیل تک قاز ، و برای ضریب میزان تفکیک ، k_{عدم رعایت}، به عنوان تابعی از بعد فراکتال برای تفکیک ، D_{f ، diss}، برای یک تجزیه و تحلیل تک فرایند. K (= k_{عدم رعایت}/ k_بستن) مقادیر ارائه شده نشانه ای از ثبات ، قابلیت استفاده مجدد و بازسازی بیوسنسور را ارائه می دهد. همچنین ، بسته به هدف نهایی شخص ، مقدار K بالاتر یا پایین تر ممکن است برای یک سیستم گیرنده آنالیت خاص مفید باشد.

ابعاد فراکتال برای فازهای اتصال و تفکیک ، D_{f ، bind}و د_{f ، diss}به ترتیب، متغیرهای مستقل معمولی نیستند (به عنوان مثال، غلظت آنالیت) که ممکن است مستقیماً دستکاری شوند. این ابعاد فراکتال از معادله تخمین زده می شود.(7. 2a) و (7. 2b) و می توان آنها را به عنوان متغیرهای مشتق شده در نظر گرفت. روابط پیش بینی ایجاد شده برای ضریب نرخ اتصال به عنوان تابعی از بعد فراکتال و همچنین برای ضریب نرخ تفکیک به عنوان تابعی از بعد فراکتال از ارزش قابل توجهی برخوردار است زیرا این روابط مستقیماً ضرایب اتصال یا نرخ تفکیک را به درجه مرتبط می کنند. ناهمگونی که در سطح وجود دارد و وسیله ای را فراهم می کند که توسط آن ضرایب نرخ اتصال یا تفکیک ممکن است با تغییر درجه ناهمگونی موجود در سطح دستکاری شود. توجه داشته باشید که تغییر در درجه ناهمگنی روی سطح، به طور کلی، منجر به تغییر در ضرایب اتصال و نرخ تفکیک می شود. بنابراین، این ممکن است نیاز به کمی تفکر و دستکاری داشته باشد. ضرایب اتصال و سرعت تفکیک نسبت به ابعاد فراکتالی مربوطه یا درجه ناهمگونی موجود در سطح حسگر زیستی حساس هستند، همانطور که ممکن است با مرتبه وابستگی زیاد دیده شود. پیشنهاد می شود که سطح فراکتال (زبری) منجر به آشفتگی می شود، که اختلاط را افزایش می دهد، محدودیت های انتشار را کاهش می دهد و منجر به افزایش ضریب سرعت اتصال می شود (مارتین و همکاران، 1991).

برای تعیین اینکه آیا ضرایب نرخ اتصال و تفکیک به ابعاد فراکتالی مربوطه خود حساس هستند یا خیر، چنین مطالعات بیشتری مورد نیاز است. اگر چنین باشد، آزمایش گران ممکن است ارزش تلاش خود را برای توجه بیشتر به ماهیت سطح و همچنین نحوه دستکاری آن برای کنترل پارامترهای مربوطه و عملکرد حسگر زیستی در جهت های دلخواه پیدا کنند. همچنین، در یک مفهوم کلی تر، این درمان باید برای کاربردهای غیر حسگر زیستی که در آن بینش فیزیکی بیشتری به دست می آید، قابل استفاده باشد.

آدرس اینترنتی: https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/B9780126137637500227

بیوسنسورهای تشدید پلاسمون سطحی

12. 2. 2. تجزیه و تحلیل دو فرکتال

تجزیه و تحلیل تک فراکتالی را می توان به دو بعد فراکتالی گسترش داد. در حال حاضر، زمان (t = t₁،) که در آن اولین بعد فراکتال به بعد فراکتال دوم تغییر می کند ، دلخواه و تجربی است. در بیشتر موارد ، توسط داده های مورد تجزیه و تحلیل و تجربه به دست آمده با استفاده از یک تجزیه و تحلیل تک فرکانس دیکته می شود. در صورت مراقبت از انتخاب تعداد صحیح نقاط برای دو منطقه ، یک منحنی نرم تر در منطقه انتقال بدست می آید. در این حالت ، غلظت محصول (تجزیه و تحلیل گیرنده) بر روی سطح SPR توسط

(12. 1b) (گیرنده آنالیت) ∼t c). URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780126137637500276

مدل های آماری و احتمال برای روابط داده شده بین جوامع و محیط طبیعی

2. 3. 5. 3 اندازه گیری آتش سوزی سریال های زمانی

تجزیه و تحلیل فراکتال و چند فراکتال این رویکرد بی نظمی را تکمیل می کند [LAM 99 ، 04 مارس ، SEU 10]. با مشاهده شکل 2. 16 ، اصل هندسه فراکتال قابل درک است. در هندسه اقلیدسی ، این سه شکل خطوط با اندازه گیری برابر با 1. هستند. با این حال ، خط C از خط A. شکسته تر است. هندسه فراکتال این سه خط را متمایز می کند. اگر منحنی A دارای ابعاد فراکتال برابر با 1 باشد ، این اندازه گیری فراکتال برای منحنی B به 1. 09 می رسد و سپس برای خط شکسته 1. 31. به طور کلی ، بعد فراکتال نشانگر میانگین سری بی نظمی است. با این حال ، ابعاد مختلف فراکتال وجود دارد. آنها از همبستگی ها ، مقادیر واریوگرام ، طیف انرژی تجزیه فوریه یا تجزیه موجک و با استفاده از بسیاری از تکنیک های دیگر محاسبه می شوند. هر الگوریتم محاسبه هم محدودیت و هم مزایا را ارائه می دهد ، که در آثار تخصصی ارائه شده است.

اگرچه بعد فراکتال یک شاخص اصلی از بی نظمی یک سری است که با گذشت زمان ترتیب داده می شود ، رویکرد چند قمری هم نمای کلی و هم نمای محلی از همه بی نظمی ها را در هر سطح فراهم می کند. چند فرتالها اطلاعات مربوط به بی نظمی "متوسط" را خلاصه نمی کنند ، اما آنها اطلاعات کاملی در مورد مفرد یک منحنی ارائه می دهند. بنابراین می توان در مقیاس معین ، که در یک مقیاس معین ظاهر می شود ، تشدید یا ناپدید می شود. خواننده بلافاصله رابطه را با تکنیک موجک درک می کند. الگوریتم های مختلف ، که در داخل آثار ویژه تنظیم شده است ، امکان ترسیم چندین طیف را فراهم می کند. طیف ابعاد همبستگی های تعمیم یافته ، DQ (شکل 2. 17) ، نشان می دهد که ماهیت غیر سرخ است (یک خط به موازات محور x متناسب با یک عدد صحیح برابر با یک) یا مونوفراکتال (یک خط به موازات x-AXIS ، اما مربوط به یک مقدار غیر پیرگر ، به عنوان مثال ، 1. 25) یا چند فرکانس (کاهش منحنی لجستیک). از طرف دیگر ، طیفهای تک قطبی ، تابعی از ابعاد فراکتال را نشان می دهد. در مورد بعد فراکتال ، الگوریتم های بی شماری امکان تعیین طیف تکین ها را فراهم می کنند. ما باید به سادگی به یاد داشته باشیم که مشاهده توزیع زمان بی نظمی ممکن است. آنها گاهی اوقات در هر دو مقیاس کوچک و بزرگ روشن هستند ، که توسط طیف تکین های نامتقارن گواهی می شود. از طرف دیگر ، یک طیف متقارن نشان می دهد که تکین ها نیز در مقیاس های مختلف توزیع می شوند.

روش چند فرکانس اعمال شده برای میانگین دمای ماهانه ماهانه در Marignane و تعداد بازدید کنندگان موزه ها دو تفاوت اساسی را نشان می دهد. چند قریب بهی برای درجه حرارت بسیار کمتر است زیرا طیف های DQ در عمل مستقیم با روکش هستند ، برخلاف طیف های DQ بسیار خمیده برای سری بازدیدهای سالانه موزه. علاوه بر این ، بی نظمی ها نیز برای درجه حرارت تقسیم می شوند ، با طیف تکین های متقارن (شکل 2. 18). در مقابل ، هنگامی که در مقیاس بزرگ ، در مقیاس های کوتاه مدت ، برای سری بازدیدهای سالانه موزه ، در مقیاس بزرگ در مقیاس بزرگ بسیار زیاد است.

URL: https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/b978178548220500038

بعد فراکتال و هیبریداسیون

10. 4. نتیجه گیری

تجزیه و تحلیل تک و یک فراکتال برای هیبریداسیون DNA فاز جامد و مایع که برای اهداف بیوسنسور یا سیستم ایمنی بدن استفاده می شود ، ارائه شده است. تجزیه و تحلیل فراکتال نشانگر کمی از وضعیت اختلال (بعد فراکتال) و ضریب سرعت اتصال بر روی سطح برای سیستم های اتصال DN A-RNA تجزیه و تحلیل است. مقدار ابعاد فراکتال اندازه گیری کمی از درجه ناهمگونی است که در سطح بیوسنسور یا سیستم ایمنی بدن وجود دارد. در ابتدا ، از یک تجزیه و تحلیل تک قاز برای متناسب با منحنی اتصال DNA-RNA استفاده شد. این کار با رگرسیون ارائه شده توسط Sigmaplot (1993) انجام شد. فقط هنگامی که تناسب کافی نبود ، یک تجزیه و تحلیل دو قاتل مورد استفاده قرار می گرفت. این با تجزیه و تحلیل رگرسیون (مجموع (خطا) 2) ارائه شده توسط Sigmaplot ، جایی که خطا تفاوت بین مقدار پیش بینی شده نظری و مقدار تجربی است نشان داده شده است. این امر بیشتر با بازرسی بصری از ارقام ارائه شده برای قرار دادن داده ها توسط یک تجزیه و تحلیل تک و یک قمار دوگانه تأیید شد. علاوه بر این ، ابعاد فراکتال برای مرحله تفکیک ، D_{f, عدم رعایت}، و ضرایب میزان تفکیک ، k_{عدم رعایت}، ارائه شده ، ارائه تصویری کامل تر از واکنشهای گیرنده آنالیت که بر روی سطح اتفاق می افتد از آنچه می توان با تجزیه و تحلیل مرحله اتصال به تنهایی ، همانطور که قبلاً انجام شد ، مشاهده شود (Sadana ، 1999). علاوه بر این ، ممکن است از مقادیر عددی برای ضرایب سرعت برای اتصال و مراحل تفکیک برای طبقه بندی سیستم بیوسنسور گیرنده آنالیت به عنوان اتصال متوسط ، تفکیک بسیار سریع استفاده کند. اتصال متوسط ، تفکیک سریع. اتصال متوسط ، تفکیک متوسط. اتصال متوسط ، تفکیک آهسته. اتصال سریع ، تفکیک بسیار سریع. اتصال سریع ، تفکیک سریع. اتصال سریع ، تفکیک متوسط. یا اتصال سریع ، تفکیک آهسته.

برای یک تجزیه و تحلیل تک فرکانس و برای هیبریداسیون 10 نانومتر 16*CF1 (الیگونوکلئوتید) تا 16*B از طریق NHS-LC-Biotin و Streptavidin با استفاده از بازسازی شیمیایی و حرارتی بی حرکت می شود (Abel et al. ، 1996) ، افزایش D_fاز 1. 2112 (بازسازی شیمیایی) به 1. 3942 (بازسازی حرارتی) منجر به افزایش K از 86. 53 (بازسازی شیمیایی) به 100. 0 (بازسازی حرارتی) می شود. به عبارت دیگر ، افزایش در بعد فراکتال یا میزان ناهمگونی که بر روی سطح بیوسنسور وجود دارد ، منجر به افزایش ضریب سرعت اتصال می شود. داده های بیشتری باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند تا ببینند آیا این امر برای سایر واکنشهای هیبریداسیون در هنگام استفاده از آنها برای اهداف تشخیصی وجود دارد یا خیر. این قبلاً برای واکنشهای اتصال دهنده آنتی بادی و آنتی ژن و گیرنده آنالیت مشاهده شده در واکنشهای بیوسنسور مشاهده شده است (Sadana and Sutaria ، 1997).

برای مثالهایی که از تجزیه و تحلیل دو قاتل استفاده شده است ، افزایش بعد فراکتال از D_{f 1}به D_{f 2}منجر به افزایش ضریب میزان اتصال از k می شود₁به k₂بشربه عبارت دیگر ، تغییر در بعد فراکتال و ضریب سرعت اتصال در یک جهت است. در این موارد ، افزایش در میزان ناهمگونی در سطح واکنش با پیشرفت واکنش منجر به افزایش ضریب سرعت اتصال می شود. با این حال ، یک استثنا در این مورد وجود داشت. برای اتصال ssDNA تکمیلی در محلول به اسید تیمیدیلیک تک رشته ای ایکسانوکلئوتیدها بر روی فیبر نوری کوارتز مشتق شده ، زیرا واکنش ضریب سرعت اتصال را پیشرفت می کند و بعد فراکتال هر دو کاهش می یابد. با این حال ، تغییرات به نمایش گذاشته شده توسط ابعاد فراکتال و ضریب سرعت اتصال هنوز در یک جهت است. چنین مطالعات بیشتری برای پشتیبانی بیشتر از بیانیه مورد نیاز است ، که تغییرات در بعد فراکتال و ضریب سرعت اتصال در همان جهت برای واکنشهای هیبریداسیون مورد استفاده به عنوان ایمونوسین یا حسگرهای زیستی به نمایش گذاشته می شود.

پارامتر k (= k_{عدم رعایت}/ k_بستن) ارزش ارائه شده مورد علاقه است زیرا نشانگر ثبات ، قابلیت استفاده مجدد و بازسازی بیوسنسور است. همچنین ، بسته به هدف نهایی شخص ، مقدار K بالاتر یا پایین ممکن است برای یک سیستم گیرنده آنالیت خاص مفید باشد. در طول اتصال 8 میکروگرم بر میلی لیتر DNA پلاسمید DNA در محلول به پلیمری پلی غیر تیلی (L-lysine) که بر روی یک سطح بیوسنسور SPR بی حرکت می شود ، شکل گیری متمایز یک لایه انباشته وجود دارد (Wink et al. ، 1999). در اینجا ، بعد فراکتال در مرحله اولیه تقریباً یکسان است (در T نزدیک به 0) (D_f= 2. 59) ، و در مرحله انباشته شده (D_f= 2. 60). با این حال ، ضریب سرعت اتصال (K = 34. 9) در مرحله انباشته در مقایسه با مرحله اولیه 46. 6 ٪ پایین تر است (K = 65. 2). اگر این واقعاً صادق باشد ، شاید این ممکن است پتانسیل کاهش (یا دستکاری) ضریب سرعت اتصال را در یک جهت مورد نظر نشان دهد (در این حالت ، کاهش می یابد). برای تعیین اینکه آیا این پتانسیل واقعاً وجود دارد ، داده های بیشتری باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.

این ظاهراً اولین مطالعه ای است که ضریب میزان اتصال مستقیماً با میزان ناهمگونی که بر روی سطح برای واکنش های هیبریداسیون وجود دارد ، مرتبط است. این تجزیه و تحلیل بینش فیزیکی در مورد واکنشهای DN A-RNA که بر روی سطوح ایمونوسنسور یا بیوسنسور رخ می دهد ، ارائه می دهد. به طور کلی ، تجزیه و تحلیل ما می تواند به سایر واکنشهای هیبریداسیون که در سطوح مختلف رخ می دهد گسترش یابد. عبارات کمی (پیش بینی کننده) برای ضریب میزان اتصال از نظر غلظت آنالیت و بعد فراکتال برای تشخیص گونه های لیستریا باید در کنترل بهتر پارامترهای عملکرد بیوسنسور مانند پایداری ، انتخاب ، حساسیت و زمان پاسخ کمک کند. توسعه معادلات بیشتر برای سایر سیستم های هیبریداسیون ارزشمند خواهد بود. در هر صورت ، بسیاری از مطالعات دقیق و دقیق تر برای تعیین تأثیر ناهمگونی که بر روی سطوح ایمونوسنسور یا بیوسنسور در ضریب میزان اتصال که در آن واکنش های هیبریداسیون درگیر هستند ، مورد نیاز است.