陕西科技大学开题报告格式范例
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五、研究工作中面临的技术难点和拟采取的解决方法
1.现有文献中所记载的已知数据较少，对样本数的选取产生很大的困难，因此决定采用现有少量数据建立模型然后预测其他样品。
2.在建模过程中可能会出现由于数据缺失而造成的模型的不稳定，因此在选取描述值的时候要依照选取的标准，大胆剔除坏值，从而建立相关性较高的模型。
三、选题的Baidu Nhomakorabea理和依据：
药物分子中常见的原子包括H、C、N、P、O、S、F、Cl、Br及I，它们分别属于元素周期表的ⅠA、ⅣA、ⅤA、ⅥA和ⅦA 5个主族。本实验采取一种新的描述子——三维全息原子场作用矢量，三维全息原子场作用矢量(3D-HolographicVector ofAtomicInteractionField, 3D-HoVAIF)[1-2]从分子立体结构的两个不变量——原子相对距离和原子自身性质出发，基于三种常见的与生物活性直接相关的原子间非键作用方式(静电、立体和疏水作用)，将有机分子中常见原子(氢、碳、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴、碘)分别按其所处元素周期表5个主族(IA、IVA、VA、VIA、VIIA)，划分为5大类，为更精确描述原子结构特征，进一步把不同主族中原子按其杂化状态细分为10类，这样一个分子内部不同类别原子之间的相互作用情况就有55种。3D-HoVAIF采用静电、立体和疏水三种势能来表达不同的作用形式，这样对于一个有机化合物分子将有3×55=165对原子作用项来表征分子结构信息。其中静电作用(electrostatic interaction)可用经典Coulomb定理(式(1))来表述；立体作用(steric interaction)采用Lennard-Jones方程来描述这种作用方式(式(2))；疏水作用[3-7](hydrophobic interaction)使用Kellogg等提出的hint方法[8-10]来定义计算两原子间疏水作用(式(3))。
式(3)中T是作用形式的二值判别函数，以表明不同类型原子疏水作用的熵效应变化方向；S为原子溶剂可及面积(solvent accessible surface area of atom, SASA)，是以水分子(范德瓦尔斯半径为0.14nm)为探针在原子表面滚动其球心形成的表面面积[12]；α为原子疏水性常数[13]。
化学计量学是一门新兴的化学分支学科,是一门通过统计学或数学方法对化学体系的测量值与体系的状态之间建立联系的学科,其诞生是科学技术发展及相互交叉渗透的必然结果。化学计量学的主要任务是对化学测量数据进行分析处理,设计和选择最佳测量程序与实验方法,并通过解析化学测量数据,而获得最大限度的化学信息。自1971年瑞典化学家Word提出“化学计量学”概念以来,它在实验设计、数据处理、信号解析、化学分类决策及预报等方面都发挥着巨大的作用,解决了传统化学研究方法难以解决的复杂问题。化学计量学包括分析化学的信息理论基础、化学采样理论及方法、化学量测过程中的试验设计与优化、化学量测数据的多元校正和多元分辨的定性定量解析,及分析过程机理研究、数据模拟和计算机波谱解析、有用决策信息的提取,其中包含化学模拟识别、化学构效关系研究以及人工智能与化学专家系统等。其研究内容相当广泛,应用领域非常广阔,并已初步展现出广阔的应用前景。总之,在不远的将来会看到许多新的化学计量学研究领域的展开。分析化学领域中分析模型的建立,分析仪器和分析技术理念的进步,化学合成技术的优化,物质性质及结构间的联系,以及复杂波谱的解析,工业化学和环境化学中的过程监控、自动控制和模型化等方面都有可能成为学科的主攻对象。另外,化学计量学与其它化学学科分支,如环境化学、食品化学、农业化学、医药化学、化学工程学等学科将产生更紧密的联系,得到更广泛的应用。
式(2)中εij为原子对势能阱深；D为经验推导的原子间作用能校正常数，取0.01；Rij*=(Ch·Rii*+ Ch·Rjj*)/2，为校正后的原子对Van der Waals半径，校正因子Ch当sp3杂化时取1.00，sp2杂化取0.95[11]，sp杂化取0.90。
(1≤m≤10, m≤n≤10)(3)
四、试验研究的主要内容，方案和准备采用的措施
本课题以抗结核药物结构与其活性之间关系为研究目标，最终建立结构与其活性的定量构效关系(QSAR)。首先对实验给定的抗结核药物化合物分子进行结构参数化表达，进而以多种化学统计方法（如多元线性回归、偏最小二乘等）研究这些描述子与其分子性质、生物活性之间的定量关系规律，以均方根误差、复相关系数等统计参量及交互检验方法评价与考察所建模型的质量。如果模型具有良好的稳定性和预测能力，证明了该三维原子场全息作用矢量在分子结构表征和生物药性预测上的适用性。
六、研究方法及技术路线
通过查阅文献，选取文献中抗结核药物分子化合物，应用三维全息原子场作用矢量对其进行结构表征。然后将其与实验给定值据用线性回归的方法对其进行建模并且对所建模型进行检验最终建立稳健的预测模型。
七、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件。
实验室配置有联网的电脑，可以方便地进入数据库查询各种相关文献及所需资料；并且可以用统计学软件SPSS13.0，化学工具软件ChemOffice8.0等方法进行研究。对于本题目我已经仔细研读了相关的文献并且学习了化学计量学的特点和研究方法。我对文献中的各种有用数据进行了摘录，认真学习并且熟练掌握了相关工具软件的使用方法，在此基础上可以顺利完成科研工作。
一、课题名称：抗结核病药物的3D-QSAR定量结构性质关系研究
二、课题研究的目的意义：
肺结核（pulmonary tuberculosis PTB）是由结核分枝杆菌引发的肺部感染性疾病。是严重威胁人类健康的疾病。结核分枝杆菌（简称结核菌，下同）的传染源主要是排菌的肺结核患者，通过呼吸道传播。健康人感染结核菌并不一定发病，只有在机体免疫力下降时才发病。世界卫生组织（WHO）统计表明，全世界每年发生结核病800～1000万，每年约有300万人死于结核病，是造成死亡人数最多的单一传染病。1993年WHO宣布“全球结核病紧急状态”， 认为结核病已成为全世界重要的公共卫生问题。我国是世界上结核疫情最严重的国家之一。随着抗结核药物的不断发展和卫生生活状况的改善，结核的发病率和死亡率曾一度大幅下降。20世纪80年代后，由于艾滋病和结核分枝杆菌耐药菌株的出现、免疫抑制剂的应用、吸毒、贫困及人口流动等因素，全球范围内结核病的疫情骤然恶化。据WHO统计，全世界约每3个人中就有1个人感染了结核分枝杆菌，在某些发展中国家成人中结核分枝杆菌携带率高达80%，其中约5%-10%携带者可发展为活动性结核病。近二十年由于艾滋病的流行，感染了HIV的结核分枝杆菌携带者，由于病毒破坏了机体的免疫功能，发展为活动性结核病的可能性比未感染HIV者高30-50倍，且结核的病程发展更快。此外，在HIV感染的发展进程中，结核是最早发生的一种机会性感染，结核病加重了HIV感染者或艾滋病人的疾病负担，使其更易死亡。因此，结核病又成为了威胁人类健康的全球性卫生问题，并成为某些发展中国家和地区，特别是艾滋病高发区人群的首要死因。抗结核药物的研究是现在医学和化学方面的重要研究内容，对抗结核药物的一些重要性质的测试非常重要，而通过实验方法对其进行一一测试已不太现实，建立其分子结构与化合物性质或活性间的定量关系并藉此预测其它化合物的性质或活性，长期以来一直是化学家、药学家和环境科学家所关注的研究领域。通过化学计量学获取其各种理化性质参数、创建新型有机物预测模型，可大大降低实验成本，意义非凡。
化学定量构效关系(Quantitative Structure Activity Relationship, QSAR)研究是化学学科的一个根本性问题,即如何从物质的化学成分与结构来定量预测其化学特性,也可以说是理论化学研究中的一个最重要目标。QSAR研究中,可采用图论和数值方法结果表征各种化合物分子,并将计算结果与实际量测化合物的物理、化学和生物学特性结合起来,以明确的定量关系代替含糊的定性描述,使经验规则演化为半理论规律。
八、研究阶段的进度和要求，预期结果以及创新点
1-2周
熟悉有关化学计量学方面的知识、查阅文献
3-4周
收集抗结核药物化合物数据、准备开题
5-7周
计算抗结核药物结构表征参数
8-11周
建立定量结构性质/活性模型
12-14周
检验模型的稳定性
15-16周
补充数据、撰写论文
17-18周
准备毕业论文答辩
(1≤m≤10, m≤n≤10)(1)
式(1)中rij是原子间Euclid距离，单位为nm；e为单位电荷电量1.6021892×10-19C；ε0为真空中的介电常数8.85418782×10-12C2/J·m；Z为原子净电荷数，以电子为单位；m和n为原子所属种类。
(1≤m≤10, m≤n≤10) (2)
1.现有文献中所记载的已知数据较少，对样本数的选取产生很大的困难，因此决定采用现有少量数据建立模型然后预测其他样品。
2.在建模过程中可能会出现由于数据缺失而造成的模型的不稳定，因此在选取描述值的时候要依照选取的标准，大胆剔除坏值，从而建立相关性较高的模型。
三、选题的Baidu Nhomakorabea理和依据：
药物分子中常见的原子包括H、C、N、P、O、S、F、Cl、Br及I，它们分别属于元素周期表的ⅠA、ⅣA、ⅤA、ⅥA和ⅦA 5个主族。本实验采取一种新的描述子——三维全息原子场作用矢量，三维全息原子场作用矢量(3D-HolographicVector ofAtomicInteractionField, 3D-HoVAIF)[1-2]从分子立体结构的两个不变量——原子相对距离和原子自身性质出发，基于三种常见的与生物活性直接相关的原子间非键作用方式(静电、立体和疏水作用)，将有机分子中常见原子(氢、碳、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴、碘)分别按其所处元素周期表5个主族(IA、IVA、VA、VIA、VIIA)，划分为5大类，为更精确描述原子结构特征，进一步把不同主族中原子按其杂化状态细分为10类，这样一个分子内部不同类别原子之间的相互作用情况就有55种。3D-HoVAIF采用静电、立体和疏水三种势能来表达不同的作用形式，这样对于一个有机化合物分子将有3×55=165对原子作用项来表征分子结构信息。其中静电作用(electrostatic interaction)可用经典Coulomb定理(式(1))来表述；立体作用(steric interaction)采用Lennard-Jones方程来描述这种作用方式(式(2))；疏水作用[3-7](hydrophobic interaction)使用Kellogg等提出的hint方法[8-10]来定义计算两原子间疏水作用(式(3))。
式(3)中T是作用形式的二值判别函数，以表明不同类型原子疏水作用的熵效应变化方向；S为原子溶剂可及面积(solvent accessible surface area of atom, SASA)，是以水分子(范德瓦尔斯半径为0.14nm)为探针在原子表面滚动其球心形成的表面面积[12]；α为原子疏水性常数[13]。
化学计量学是一门新兴的化学分支学科,是一门通过统计学或数学方法对化学体系的测量值与体系的状态之间建立联系的学科,其诞生是科学技术发展及相互交叉渗透的必然结果。化学计量学的主要任务是对化学测量数据进行分析处理,设计和选择最佳测量程序与实验方法,并通过解析化学测量数据,而获得最大限度的化学信息。自1971年瑞典化学家Word提出“化学计量学”概念以来,它在实验设计、数据处理、信号解析、化学分类决策及预报等方面都发挥着巨大的作用,解决了传统化学研究方法难以解决的复杂问题。化学计量学包括分析化学的信息理论基础、化学采样理论及方法、化学量测过程中的试验设计与优化、化学量测数据的多元校正和多元分辨的定性定量解析,及分析过程机理研究、数据模拟和计算机波谱解析、有用决策信息的提取,其中包含化学模拟识别、化学构效关系研究以及人工智能与化学专家系统等。其研究内容相当广泛,应用领域非常广阔,并已初步展现出广阔的应用前景。总之,在不远的将来会看到许多新的化学计量学研究领域的展开。分析化学领域中分析模型的建立,分析仪器和分析技术理念的进步,化学合成技术的优化,物质性质及结构间的联系,以及复杂波谱的解析,工业化学和环境化学中的过程监控、自动控制和模型化等方面都有可能成为学科的主攻对象。另外,化学计量学与其它化学学科分支,如环境化学、食品化学、农业化学、医药化学、化学工程学等学科将产生更紧密的联系,得到更广泛的应用。
式(2)中εij为原子对势能阱深；D为经验推导的原子间作用能校正常数，取0.01；Rij*=(Ch·Rii*+ Ch·Rjj*)/2，为校正后的原子对Van der Waals半径，校正因子Ch当sp3杂化时取1.00，sp2杂化取0.95[11]，sp杂化取0.90。
(1≤m≤10, m≤n≤10)(3)
四、试验研究的主要内容，方案和准备采用的措施
本课题以抗结核药物结构与其活性之间关系为研究目标，最终建立结构与其活性的定量构效关系(QSAR)。首先对实验给定的抗结核药物化合物分子进行结构参数化表达，进而以多种化学统计方法（如多元线性回归、偏最小二乘等）研究这些描述子与其分子性质、生物活性之间的定量关系规律，以均方根误差、复相关系数等统计参量及交互检验方法评价与考察所建模型的质量。如果模型具有良好的稳定性和预测能力，证明了该三维原子场全息作用矢量在分子结构表征和生物药性预测上的适用性。
六、研究方法及技术路线
通过查阅文献，选取文献中抗结核药物分子化合物，应用三维全息原子场作用矢量对其进行结构表征。然后将其与实验给定值据用线性回归的方法对其进行建模并且对所建模型进行检验最终建立稳健的预测模型。
七、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件。
实验室配置有联网的电脑，可以方便地进入数据库查询各种相关文献及所需资料；并且可以用统计学软件SPSS13.0，化学工具软件ChemOffice8.0等方法进行研究。对于本题目我已经仔细研读了相关的文献并且学习了化学计量学的特点和研究方法。我对文献中的各种有用数据进行了摘录，认真学习并且熟练掌握了相关工具软件的使用方法，在此基础上可以顺利完成科研工作。
一、课题名称：抗结核病药物的3D-QSAR定量结构性质关系研究
二、课题研究的目的意义：
肺结核（pulmonary tuberculosis PTB）是由结核分枝杆菌引发的肺部感染性疾病。是严重威胁人类健康的疾病。结核分枝杆菌（简称结核菌，下同）的传染源主要是排菌的肺结核患者，通过呼吸道传播。健康人感染结核菌并不一定发病，只有在机体免疫力下降时才发病。世界卫生组织（WHO）统计表明，全世界每年发生结核病800～1000万，每年约有300万人死于结核病，是造成死亡人数最多的单一传染病。1993年WHO宣布“全球结核病紧急状态”， 认为结核病已成为全世界重要的公共卫生问题。我国是世界上结核疫情最严重的国家之一。随着抗结核药物的不断发展和卫生生活状况的改善，结核的发病率和死亡率曾一度大幅下降。20世纪80年代后，由于艾滋病和结核分枝杆菌耐药菌株的出现、免疫抑制剂的应用、吸毒、贫困及人口流动等因素，全球范围内结核病的疫情骤然恶化。据WHO统计，全世界约每3个人中就有1个人感染了结核分枝杆菌，在某些发展中国家成人中结核分枝杆菌携带率高达80%，其中约5%-10%携带者可发展为活动性结核病。近二十年由于艾滋病的流行，感染了HIV的结核分枝杆菌携带者，由于病毒破坏了机体的免疫功能，发展为活动性结核病的可能性比未感染HIV者高30-50倍，且结核的病程发展更快。此外，在HIV感染的发展进程中，结核是最早发生的一种机会性感染，结核病加重了HIV感染者或艾滋病人的疾病负担，使其更易死亡。因此，结核病又成为了威胁人类健康的全球性卫生问题，并成为某些发展中国家和地区，特别是艾滋病高发区人群的首要死因。抗结核药物的研究是现在医学和化学方面的重要研究内容，对抗结核药物的一些重要性质的测试非常重要，而通过实验方法对其进行一一测试已不太现实，建立其分子结构与化合物性质或活性间的定量关系并藉此预测其它化合物的性质或活性，长期以来一直是化学家、药学家和环境科学家所关注的研究领域。通过化学计量学获取其各种理化性质参数、创建新型有机物预测模型，可大大降低实验成本，意义非凡。
化学定量构效关系(Quantitative Structure Activity Relationship, QSAR)研究是化学学科的一个根本性问题,即如何从物质的化学成分与结构来定量预测其化学特性,也可以说是理论化学研究中的一个最重要目标。QSAR研究中,可采用图论和数值方法结果表征各种化合物分子,并将计算结果与实际量测化合物的物理、化学和生物学特性结合起来,以明确的定量关系代替含糊的定性描述,使经验规则演化为半理论规律。
八、研究阶段的进度和要求，预期结果以及创新点
1-2周
熟悉有关化学计量学方面的知识、查阅文献
3-4周
收集抗结核药物化合物数据、准备开题
5-7周
计算抗结核药物结构表征参数
8-11周
建立定量结构性质/活性模型
12-14周
检验模型的稳定性
15-16周
补充数据、撰写论文
17-18周
准备毕业论文答辩
(1≤m≤10, m≤n≤10)(1)
式(1)中rij是原子间Euclid距离，单位为nm；e为单位电荷电量1.6021892×10-19C；ε0为真空中的介电常数8.85418782×10-12C2/J·m；Z为原子净电荷数，以电子为单位；m和n为原子所属种类。
(1≤m≤10, m≤n≤10) (2)