شماره ركورد
33536
پديد آورنده
فاطمه سبحاني
عنوان
كاربرد هوش مصنوعي در پيشبيني حلاليت ساختارهاي دارويي با استفاده از خواص الكتروني و فركانسهاي ارتعاشي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي فيزيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/03/07
استاد راهنما
دكتر سيد مجيد هاشميان زاده
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
شيمي
چكيده
در پژوهش حاضر، چارچوبي تركيبي مبتني بر محاسبات تابع چگالي و الگوريتمهاي يادگيري ماشين براي پيشبيني حلاليت تركيبات دارويي توسعه يافت. در گام نخست، با استفاده از نرمافزار گوسين و روش DFT، ويژگيهاي الكتروني استخراج شد و فركانسهاي ارتعاشي و پارامتر هاي تاثير گذار مربوط به اين فركانس ها از جمله انرژي نقطه صفر، انرژي گرمايي و آنتالپي جهت تحليل محاسبات حلاليت منظور شد. علاوه بر اين، فركانس اصلي موجود در هركدام از ساختار هاي دارويي كه شامل گروه هاي عاملي -OH، -NH و ساختار هايي شامل گروه هاي پيوندي خيلي قوي كه ميتوانند واكنش قابل ملاحظه اي با حلال داشته باشند به صورت مستقل در ارزيابي مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله بعد، با بهكارگيري روشهاي مهندسي ويژگي، نظير نرمالسازي داده ها، مجموعهداده براي آموزش مدلهاي يادگيري ماشين بهينهسازي شد. چندين الگوريتم شامل رگرسيون چندگانه خطي، درخت تصميم، ماشين بردار پشتيبان،گراديان بوستينگ و XGBoost آموزش داده شده و نتايج ارزيابي شدند. نتايج نشان ميدهد كه مدل هاي XGBoost و جنگل تصادفي با دستيابي به بالاترين ضريب تعيين و كمترين خطاي ميانگين مربعات، عملكرد برتري نسبت به ساير روشها دارند. تحليل اهميت ويژگيها نشان داد كه ويژگي هاي الكتروني و شدت فركانسهاي ارتعاشي تاثيرگذار در تعيين حلاليت نقش دارند. نتايج و يافته هاي اين تحقيق نشان ميدهد كه طيف سنجي ارتعاشي و ارزيابي محاسباتي خواص الكتروني ميتواند در تخمين حلاليت دارويي تاثيرگذار باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/05/05
عنوان به انگليسي
Application of Artificial Intelligence in Predicting the Solubility of Pharmaceutical Structures Using Electronic Properties and Vibrational Frequencies
تاريخ بهره برداري
5/28/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه سبحاني
چكيده به لاتين
In the present study, a hybrid framework based on density functional theory (DFT) computations and machine learning algorithms was developed to predict the solubility of pharmaceutical compounds. In the first step, electronic properties were extracted using Gaussian software and the DFT method, and vibrational frequencies along with influential parameters related to these frequencies—such as zero-point energy—were considered for solubility analysis. Moreover, the main frequency present in each pharmaceutical structure, particularly those containing functional groups like –OH, –NH, and structures with strong bonding groups capable of significant interactions with solvents, were independently utilized in the evaluation.
In the next phase, by applying feature engineering methods such as data normalization, the dataset was optimized for training machine learning models. Several algorithms including multiple linear regression, decision tree, support vector machine, gradient boosting, and XGBoost were trained and evaluated using cross-validation. The results show that XGBoost and random forest models outperform others by achieving the highest coefficient of determination and the lowest mean squared error. Feature importance analysis revealed that electronic properties and the intensity of vibrational frequencies significantly influence solubility prediction. The findings of this study indicate that vibrational spectroscopy and computational evaluation of electronic properties can play an effective role in estimating drug solubility.
كليدواژه هاي فارسي
حلاليت , ماشين لرنينگ
كليدواژه هاي لاتين
Solubility , Machine learning
Author
Fatemeh Sobhani
SuperVisor
Dr. Majid Hashemianzadeh