逆解配方是确定已知产品的精确成分的过程。 从已知的成分相对比例开始，确定每种成分的精确量。 逆解配方也被称为化学逆向工程。

化学产品逆解配方使组织能够：

• 从现有配方中预测新配方。
• 提高竞争性情报。
• 标杆竞争产品。
• 鉴别真假。
• 开发私有品牌产品。

虽然研究人员已经转向机器学习以发现和优化化学物质和材料，但逆解配方通常是在分析化学方法的帮助下通过实验进行的。 可用于化学制剂的结构化数据相对有限，这就阻碍了许多人工智能驱动的逆解配方成果。 许多广泛可用的配方数据都是不完整的，其成分和数量的记录也不一致。

训练预测模型，以实现快速、数据驱动的配方建议

《工业工程化学研究》出版物《利用深度生成神经网络实现预测化学逆解配方》表明，可以训练无监督生成模型、变分自动编码器 (VAE)，以实现配方的快速数据驱动建议。

用 CAS 科学家收录的配方数据训练的 VAE 神经网络学习了各种产品类别（如止汗剂和口腔护理）中配方的有意义表示，这些配方的平均表现比更传统方法更好。 本文章指出，这种方法“产生的估计值比最近邻方法更准确，可以更好地推断出与之前配方显著不同的配方，并提供了一种利用大型数据集实现工业相关能力的方法。”  

CAS 内容合集™ 中的精选配方提供一致且高度结构化的配方表示及其成分的化学特性。 由于独特的管理过程运用了专业技术和科学专业知识，CAS 能够始终如一地确定每种制剂的化学成分、分组及其含量。 作者报告称，“如果没有 CAS 数据集，就不可能对逆解配方应用的这些生成方法进行实际验证。”

在完整的出版物《利用深度生成神经网络实现预测化学逆解配方》中探索这些发现。

对实现更精确的逆解配方预测感兴趣？ CAS 定制服务可以对专业技术、科学专业知识和独特的内容进行定制，以满足您的独特需求。  

奶牛对食物温室气体排放问题负有很大责任，但植物源性食品也具有潜在的温室气体足迹。虽然畜牧业的排放量巨大，但化肥生产等“隐藏方面”也导致我们的食品系统产生了 137 亿公吨二氧化碳当量。

肥料、植物补充剂（氮、磷、钾等）和土壤管理措施都是潜在的贡献者。虽然氮、磷和钾对农业发展至关重要，但它们的来源、生产和供应链会导致温室气体排放。

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氨的温室气体 (GHG) 排放量非常大

随着世界人口的持续增长，联合国粮农组织 (FAO) 2019 年的一份报告预测，化肥行业对氮的需求毫无意外会继续增加。在化肥行业，传统的氨生产方法（如哈伯布斯奇流程）提高了氨肥料的可用性，但也产生了大量的二氧化碳。 然而，满足这一需求的许多方法目前都专注于传统的氨生产，这将继续增加温室气体的排放。

更环保的氨生产是可以实现的

目前正在开展更多研究，以开发更环保的氨生产。 可以通过以可持续电力电化学方式生产制氢原料来实现。 然而，化学发展也为其提供了更先进的方法，例如，通过光化学或电化学还原氮。 图 1 描述了氮的直接电化学还原。 Hochman 等人的分析发现，直接电催化方法比电解水和哈伯布斯奇的替代方法更便宜。

鼓励绿色氨生产

从经济角度来看，欧盟委员会正在计划对进口货物的二氧化碳排放征收关税。 关税计划是欧盟为了防止进口商在严格气候变化政策下的优势超过欧盟生产商所采取的解决方案。 这些法律将在 2023 年 1 月至 2026 年底的三年内逐步实施。

天然气价格不稳定和当前的地缘政治气候是欧洲寻找天然气制氨替代品的强大创新动力。 再加上更实惠的大规模电解生产氨，这将很快使得绿色氨具有竞争力。

对自然资源磷的依赖

过去几年，出现了很多关于“磷危机”的报道。农民的负担能力、污染、过度使用化肥以及对磷资源的地缘政治控制都是其中的问题。 还有一个问题是，可以开采的磷矿石数量以及“优良度”如何。  

这就成为一个粮食和水安全问题，而且还会随着人口增长而加剧。 管理磷酸盐水污染的成本很高，由此产生的藻华的毒性也很高。

磷回收：循环经济的机遇

废水是二次磷的主要来源：需要将磷提取出来，因此也为其回收提供了途径。 首先采用化学沉淀和微生物强化生物除磷等方法从废水、生物固体和污泥灰中回收磷。

自 2001 年以来，已发表的与肥料养分回收相关的废水处理方法的科学文献总体上有所增加（图 1）。 生物处理过程是文献中最常被提及的，其次是物理方法和化学方法。 养分回收是磷回收复杂过程中的一个方面。

鸟粪石沉淀法是一种日益普及的从废水中去除磷酸盐的方法。 虽然它提高了废水处理厂的性能，但其磷回收潜力很低。

然而，从废水中去除磷酸盐只是一个方面，但将其恢复为可用的形式则是另一项挑战，特别是针对现有的肥料类别。 传统的肥料生产途径将回收材料转化为市场产品的适用性方面有限。

利用污水污泥或污泥灰生产肥料的各种方法都处于后期发展阶段。 这些过程通常从含磷酸盐的废物开始，然后进行重大化学转化，以获得价值链中的材料。 例如，磷回收技术可能有大量的能源需求（包括强化的干燥或浓缩步骤），并需要对能源进行管理。

了解更多

专家们对科学和市场趋势如何融合以实现更可持续的化肥生产有何看法？请参阅 Willem Schipper Consulting 的Willem Schipper 博士和 CAS 的 Lisa Babcock-Jackson 博士对绿色氨生产和磷酸盐回收的独特见解。

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研发中的暗数据：知识管理如何发现隐藏价值

Gartner 将暗数据定义为“组织在常规业务活动中收集、处理和储存的信息资产，但通常无法用于其他目的。”由于没有人知道有哪些数据或如何访问数据，因此其中所包含的见解仍然不为人知。

研究与开发 (R&D) 团队长期积累了大量复杂的数据，如果正确利用，这些数据可以为改进决策和推动创新提供大量有用的信息来源。 然而，数据可能在多个断开连接的数据库系统中被分割，检索能力有限，使得访问真正相关的部分变得极其困难和耗时。

事实上，公司自己的数据会对研究人员隐藏，这意味着可能会不必要地重复实验，从而导致时间和成本问题。 除了隐藏数据之外，当前的数据管理系统很难将内部数据与外部数据源连接起来；就错失了更全面和更完整的知识管理机会。

据估计，组织存储的数据中有 55% 是暗数据。 然而，约 90% 的全球业务和 IT 主管和经理一致认为，每个组织都需要从这些非结构化数据中提取价值，才能在未来取得成功。

简单地说，如果信息继续被收集、存储和闲置，便将继续作为暗数据存在。 所以，组织该如何让其研发数据发挥价值？ 以下是一些揭示其潜在潜力的方法：

1. 确定最有价值的研发数据所隐藏的位置

为了解决研发数据被存储而未被利用的问题，关键的第一步是确定哪些数据合集对实现可发现性最有价值；必须使整个组织的相关人员能够直观地访问实验结果和发现。

是否有组织正在投入时间和资源收集的数据，但却被保存为暗数据而无法在未来重复使用？ 如果被发现，过去的实验数据和研究结果可以指导明智的投资，防止重复实验。

2. 通过知识管理策略实现研发数据可见

研发中的知识管理不仅必须考虑获取信息，还必须包括旨在指导决策的数据管理。 只有成功将这些数据以一种可检索、可连接且易于访问的方式合理安排，组织才能成功地将数据转换为有用的知识。 数据可能不会一直被使用，但需要在相关时可以找到。

为了利用自己的洞察报告，组织需要正确的 IT 解决方案和专业知识来创建数据管理框架，以组织研发数据。 所面临的一个共同挑战是协调各信息源的科学术语。 如果未保持一致的科学背景，在数据库检索过程中可能会丢失重要信息。

CAS 使用专业词汇、本体论和分类法，并结合专有的物质比较技术和科学家的专业知识来规范科学语言。 这就确保了研究人员所需的关键信息触手可及。

3. 充分利用井然有序且可访问的研发数据

结构良好且易于访问的研发数据可以提高效率。 不仅节省了检索所需数据所花的时间，而且可避免不必要的重复实验，从而节省时间和成本。 另一个重要益处是可以加快和改进战略决策，帮助组织保持竞争优势。

CAS 不仅仅是简单地寻找数据，还将内部信息与世界科学联系起来。 本案例研究以定制知识管理解决方案为特色，展示了如何将组织的文档安全链接到 CAS 内容合集^TM 由其进行扩充，甚至链接到来自特定行业的定制数据，以使内部数据更加强大。 当内部研究中的概念与世界各地的其他类似出版物和专利相联系时，就可以确定趋势、合作者和竞争对手。

实践中的定制知识管理设计

CAS 定制服务^SM 构建了以结构化格式存储并连接现有数据的解决方案，允许所有员工以简单高效的方式访问有价值的研发数据。

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了解我们的解决方案如何为您带来益处。
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CAS 通过与管理世界出版科学类似的过程，揭示了一个组织的数字资产的全部潜力。 我们的知识管理解决方案超越了标准关键字检索，并符合科学情景。 通过管理、连接和分析内部文件，组织可对曾经隐藏的文档进行全文检索，连接类似的概念和物质，并根据其特定发现重点定制的概念进行检索。

将组织数据与世界科学联系起来，以改进决策、加快创新并使您的数据更有价值。

了解我们的创新信息解决方案如何推动对大型医疗科技组织的探索。 通过下载我们的案例研究“发掘内部研发数据的潜力：收录和关联可检索的见解”，了解更多信息。

 

尽管许多人认为核能是一种恐怖或危险的能源形式，但利用核能的新方法可降低风险、提升核废料的可回收性，同时具有低排放。 查看我们的最新文章，了解新兴趋势和新型回收方式重新定义未来核能的原因。

分子胶和靶向蛋白质降解剂正在改变药物发现的布局。 该方法将目标蛋白质“粘附”在泛素——蛋白酶体系统的 E3 泛素连接酶上，这有助于蛋白质转换，并清除体内多余或受损的蛋白质。 在我们的最新文章中，通过趋势、蛋白质靶点、科学机制等了解更多关于他们在肿瘤学、炎症和免疫疾病治疗中的兴起。

小组成员 Janet Sasso 的专家意见

本次网络研讨会由 Angela Zhou 主持，于 2022 年 10 月 5 日与多名外部专家进行了现场直播：

开场部分重点介绍了布局分析、研究趋势、靶向的关键连接酶，以及新兴参与者和治疗领域的更紧密联系。 您可以在我们的详细洞察报告中了解更多信息。

网络研讨会的主要亮点

Ebert 博士首先对一些天然分子胶进行了讨论，如环孢菌素和不利用 E3 连接酶破坏蛋白质的分子胶（例如 FK-506）。 他还更深入讨论了沙利度胺类似物，正在该领域和 Dana-Farber 进行进一步探索。 此外，他还讨论了利用基因库和筛选的一些实际挑战，来帮助识别和理解这些新结构的机制。

Chamberlain 博士首先介绍了分子胶如何赋予身体细胞机制新生功能。 他重点探讨了原型胶沙利度胺类似物，以及通过对转录因子 IKZF1 的物种抗性和致畸性的主要驱动因素 SALL4 来促进这些类似物的挑战性。 最后，他分享了从图书馆设计、筛选和分子胶验证方面的挑战中学到的一些实际经验。

最后，与会者提出了一系列问题，从基本的分子胶结构到更高级的建模问题。 简而言之，这是一次引人入胜的小组讨论，强调了分子胶、靶向蛋白质降解剂以及治疗高度未满足需求疾病的未来机遇。 请点击此处查看网络研讨会的录播视频和相关幻灯片。

2022年诺贝尔化学奖授予Carolyn R. Bertozzi (卡罗琳.露丝.贝尔托西)、Morten Meldal (梅顿.梅尔达尔) 和K. Barry Sharpless (巴里.夏普莱斯)，以表彰他们对点击化学和生物正交化学发展的贡献。 他们的工作报道了在室温或生物条件下可以用来快速连接分子的反应。 这项研究具有广泛的应用：包含从聚合物、药物制备到研究生物机制以及开发新的生物疗法。

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CAS已经发布一系列有关生物正交化学的资源，欢迎阅读：洞察报告、Bioconjugate Chemistry期刊出版物、糖在生物正交化学中
的作用的文章

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什么是点击化学？

点击化学是将片段结构快速组装成更复杂结构的一类特定反应。 “点击化学”一词是由巴里.夏普莱斯教授提出的，他设想通过在酶的活性位点偶联小分子来形成酶抑制剂。 夏普莱斯教授的团队和梅顿.梅尔达尔的实验室团队分别独立开发出区域选择性铜催化的叠氮化合物和末端炔的Huisgen环加成反应，形成1,2,3-三唑。 这种方法简单可靠，已被用于制备聚合物、抗体和药物。 其他点击反应，如硫醇-烯反应和SuFEx(氟硫交换)反应，也已被开发出来，尤其适用于聚合物制备。

CAS数据库中约有30,000篇文献使用了"点击化学(click chemistry)"这一概念。 在CAS数据库中最早提及 "点击化学 "是在1999年（Click chemistry: a concept for merging process and discovery chemistry” (with H. C. Kolb), Book of Abstracts, 217th ACS National Meeting, Anaheim, Calif., March 21-25 (1999), ORGN-105 Publisher: American Chemical Society, Washington, D.C.)，而该研究小组最早的关于叠氮-烷基环加成反应的文献是在2002年发表的。 夏普莱斯小组在点击化学方面被引用次数最多的文章是“Click chemistry: diverse chemical function from a few good reactions”，引用次数超过 11000 次。

什么是生物正交化学？

生物正交化学(卡罗琳. 露丝·贝尔托西在20世纪90年代末首次使用这个术语)是在生物条件下(在室温或接近室温条件下、水溶液中、存在生物分子且低反应物浓度下)快速发生的反应。 细胞中存在许多具有不同官能团的分子，选择性地与单一官能团发生反应有助于理解生物系统的行为。

卡罗琳. 露丝·贝尔托西和她的研究小组首先开发了叠氮化物与酯取代的三芳基膦的Staudinger反应，用于研究生物系统中的碳水化合物。 在室温的生物条件下，使叠氮-炔环加成反应快速进行需要铜催化剂，但其对细胞是有毒的。 贝尔托西研究团队在Wittig和Krebs于20世纪60年代初的工作成果基础上开发了具有张力的环状炔烃在此类反应中的应用。 这种环状炔烃在没有催化剂的情况下，可以在室温下进行张力促进的叠氮-炔环化反应(SPAAC)，因此可以应用在活细胞中。 SPAAC对于观察和理解活细胞中的生物过程非常重要。 其他各种生物正交反应也已被开发出来。  

CAS数据库中约有3,000篇文献使用了"生物正交化学(bioorthogonal chemistry)"一词，其中最早提及该词的文献是 来自贝尔托西教授实验室的博士生G. A. Lemieux的博士论文。 贝尔托西教授的实验室在文献“From Mechanism to Mouse: A Tale of Two Bioorthogonal Reactions”中讨论了生物正交反应的发展。 另一篇综述文献也给出了生物正交反应的概述，这也是贝尔托西小组关于生物正交化学被引用最多的文章，引用次数超过2,400次。

通往诺贝尔奖之路

生物正交化学在过去20年里有了显著的发展，并在最近几年里得到了更广泛的应用。 下图的时间轴总结了该领域的显著发展和应用。  

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此外，我们还对 CAS 内容合集进行了分析，以比较生物正交术语相关出版物和生物正交化学应用研究出版物的变化趋势。

分析结果显示，“成像“是2010年至2020年间生物正交化学应用最多的领域，其次是在制药领域的应用。 使用生物正交化学进行标记应用的文献几乎与它在制药领域的应用一样多，尽管”标记”可能还代表了其他没有具体描述的多种用途。 将生物正交化学用于水凝胶或诊断剂的机制或质谱研究也有相近数量的文献报道。

生物正交化学在未来有哪些机遇？

这些生物正交化学方法已经改变了成像、诊断和药物递送领域，但在以下领域还存在更多机会：

• 探索开发具有更佳生物稳定性的生物正交反应物，或通过消除对催化剂的需求(降低毒性)来简化方法
• 多重标记可以使生物机制的探索更加容易，以及开发更加可靠的诊断剂
• 改进的光活化反应可以最大限度地减少对生物体的损害，并可以在生物体内更深的地方成像 
   

这些方法使合成变得更加容易和可靠，使人们能够更好地理解生物机制，并开发出更加有效且有选择性的治疗方法。 相关的工作促进了化学、生物和医学领域的进步，使原本不可能实现的工作成为可能。 要了解该领域的独特布局，请下载我们的洞察报告（该报告以历史趋势为基础，以突出生物正交化学的未来机遇）或查看同行评审的出版物。