นาโนสารสนเทศศาสตร์คือการประยุกต์ใช้สารสนเทศศาสตร์กับนาโนเทคโนโลยีเป็นสาขาวิชาสหวิทยาการที่พัฒนาวิธีการและเครื่องมือซอฟต์แวร์เพื่อทำความเข้าใจวัสดุนาโน คุณสมบัติของวัสดุนาโน และปฏิสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิต ตลอดจนการใช้ข้อมูลเหล่านั้นอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แตกต่างจากเคมีสารสนเทศศาสตร์ตรงที่วัสดุนาโนมักเกี่ยวข้องกับ กลุ่มอนุภาค ที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ต้องระบุให้ชัดเจน โครงสร้างพื้นฐานของนาโนสารสนเทศศาสตร์ประกอบด้วยออนโทโลยีสำหรับวัสดุนาโน รูปแบบไฟล์ และคลังข้อมูล

นาโนสารสนเทศศาสตร์มีแอปพลิเคชันในการปรับปรุงกระบวนการทำงานในงานวิจัยพื้นฐาน การผลิต และสุขภาพสิ่งแวดล้อมโดยอนุญาตให้ใช้วิธีการวิเคราะห์ข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อวิเคราะห์ผลการทดลองจำนวนมาก แอปพลิเคชันในด้าน นาโนเวชศาสตร์ได้แก่ การวิเคราะห์ยาที่ใช้สารอนุภาคนาโนเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและฤทธิ์ทางชีวภาพในลักษณะเดียวกับชีวสารสนเทศศาสตร์

ในขณะที่สารเคมีทั่วไปถูกระบุด้วยองค์ประกอบทางเคมีและความเข้มข้น อนุภาคนาโนมีคุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆ ที่ต้องวัดเพื่ออธิบาย อย่างครบถ้วน เช่นขนาดรูปร่างคุณสมบัติพื้นผิวความเป็นผลึกและสถานะการกระจายตัวนอกจากนี้ การเตรียมอนุภาคนาโนมักไม่สม่ำเสมอ โดยมีการกระจายตัวของคุณสมบัติเหล่านี้ที่ต้องระบุด้วย คุณสมบัติระดับโมเลกุล เหล่านี้มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพระดับมหภาค ตลอดจนผลกระทบทางชีวภาพ พวกมันมีความสำคัญทั้งในการกำหนดลักษณะเชิงทดลองของอนุภาคนาโนและการแสดงผลในระบบสารสนเทศ^{[ 1 ] [ 2 ]}บริบทของนาโนสารสนเทศคือการพัฒนาและการนำไปใช้แอปพลิเคชันที่มีศักยภาพของนาโนเทคโนโลยีอย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีการใช้ประโยชน์จากข้อมูลที่จุดตัดของความปลอดภัย สุขภาพ ความเป็นอยู่ที่ดี และผลิตภาพการจัดการความเสี่ยงและนาโนเทคโนโลยีที่กำลังเกิดขึ้น^{[ 3 ] [ 4 ]}

นิยามการทำงานของนาโนอินฟอร์แมติกส์ที่พัฒนาขึ้นผ่านแผนงานนาโนอินฟอร์แมติกส์ 2020 ที่ใช้ชุมชนเป็นฐาน^{[ 5 ]}และขยายเพิ่มเติมในภายหลัง^{[ 3 ]}คือ:

• การพิจารณาว่าข้อมูลใดมีความเกี่ยวข้องกับการบรรลุเป้าหมายด้านความปลอดภัย สุขภาพ ความเป็นอยู่ที่ดี และผลิตภาพของชุมชนวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม และเทคโนโลยีระดับนาโน
• การพัฒนาและนำกลไกที่มีประสิทธิภาพมาใช้ในการรวบรวม ตรวจสอบความถูกต้อง จัดเก็บ แบ่งปัน วิเคราะห์ สร้างแบบจำลอง และประยุกต์ใช้ข้อมูล
• ยืนยันว่าได้มีการตัดสินใจที่เหมาะสมและบรรลุผลลัพธ์ของภารกิจที่ต้องการอันเป็นผลมาจากข้อมูลดังกล่าว และสุดท้าย
• การถ่ายทอดประสบการณ์สู่ชุมชนในวงกว้าง การมีส่วนร่วมในการสร้างองค์ความรู้ทั่วไป และการปรับปรุงมาตรฐานและการฝึกอบรมให้ทันสมัยอยู่เสมอ

แม้ว่านาโนเทคโนโลยีจะเป็นหัวข้อของการทดลองที่สำคัญ แต่ข้อมูลส่วนใหญ่ไม่ได้ถูกจัดเก็บในรูปแบบมาตรฐานหรือสามารถเข้าถึงได้อย่างกว้างขวาง โครงการนาโนสารสนเทศจึงมุ่งที่จะประสานงานการพัฒนามาตรฐานข้อมูลและวิธีการสารสนเทศ^{[ 5 ]}

ในบริบทของวิทยาศาสตร์สารสนเทศ ออนโทโลยีคือการแสดงความรู้ที่เป็นทางการภายในโดเมนโดยใช้ลำดับชั้นของคำศัพท์ รวมถึงคำจำกัดความ คุณลักษณะ และความสัมพันธ์ ออนโทโลยีให้คำศัพท์ทั่วไปในกรอบที่เครื่องอ่านได้ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการแบ่งปันและการค้นพบข้อมูล การมีออนโทโลยีที่จัดตั้งขึ้นสำหรับอนุภาคนาโนมีความสำคัญต่อนาโนเวชศาสตร์ มะเร็ง เนื่องจากนักวิจัยจำเป็นต้องค้นหา เข้าถึง และวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมาก^{[ 6 ] [ 7 ]}

NanoParticle Ontology เป็นออนโทโลยีสำหรับการเตรียม องค์ประกอบทางเคมี และลักษณะเฉพาะของวัสดุนาโนที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยมะเร็ง โดยใช้ กรอบงาน Basic Formal Ontologyและถูกนำไปใช้ในภาษา Web Ontology Languageโดยอยู่ภายใต้การดูแลของNational Center for Biomedical Ontologyและได้รับการดูแลรักษาบนGitHub [ ^{6 ] eNanoMapper} Ontology เป็นออนโทโลยีที่ใหม่กว่าและนำออนโทโลยีโดเมนที่มีอยู่แล้วมาใช้ซ้ำเท่าที่จะเป็นไปได้ ดังนั้นจึงนำ NanoParticle Ontology มาใช้ซ้ำและขยายเพิ่มเติม รวมถึง BioAssay Ontology, Experimental Factor Ontology , Unit Ontology และChEBIด้วย^{[ 8 ]}

ISA-TAB-Nano เป็นชุดไฟล์รูปแบบสเปรดชีตสี่รูปแบบสำหรับการแสดงและแบ่งปันข้อมูลวัสดุนาโน^{[ 9 ] [ 10 ]}โดยอิงตามมาตรฐานเมตาเดตาISA-TAB ^{[ 11 ]}ในยุโรป มีการนำเทมเพลตอื่นๆ ที่พัฒนาโดยสถาบันเวชศาสตร์อาชีวศึกษา [ ^{12 ]}และโดยศูนย์วิจัยร่วมสำหรับโครงการ NANoREG มา^{ใช้[ 13 ]}

นาโนอินฟอร์แมติกส์ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การรวบรวมและแบ่งปันข้อมูลเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังมีเครื่องมือเสริมอีกมากมาย ซึ่งบางส่วนมีต้นกำเนิดมาจากเคมีอินฟอร์แมติกส์และชีวอินฟอร์แมติกส์^{[ 14 ] [ 15 ]}

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา มีการสร้างฐานข้อมูลและคลังข้อมูลนาโนวัสดุต่างๆ ที่เปิดให้สาธารณะเข้าถึงได้ เพื่อสนับสนุนการสร้างแบบจำลองนาโนสารสนเทศและพิษวิทยา^{[ 16 ] [ 17 ]}ฐานข้อมูลเหล่านี้มักจัดเก็บข้อมูลทางกายภาพเคมี ชีวภาพ และพิษวิทยาที่เป็นมาตรฐานเกี่ยวกับนาโนวัสดุที่ได้รับการออกแบบ และนำเสนอชุดข้อมูลที่พร้อมใช้งานสำหรับแบบจำลองแก่ชุมชนวิทยาศาสตร์ เพื่อให้สามารถนำข้อมูลกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากข้อจำกัดของความพร้อมใช้งานของข้อมูลในงานนาโนสารสนเทศ การจัดการชุดข้อมูลขนาดใหญ่และการจัดเก็บไว้ในคลังข้อมูลที่เข้าถึงได้จึงมีความสำคัญเป็นอันดับแรก เพื่อสนับสนุนการสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณ การประเมินตามกฎระเบียบ และการวิจัยที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล^{[ 18 ]}

caNanoLab ซึ่งพัฒนาโดยสถาบันมะเร็งแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา มุ่งเน้นไปที่นาโนเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับชีวการแพทย์^{[ 19 ]} NanoMaterials Registry ซึ่งดูแลโดยRTI Internationalเป็นฐานข้อมูลที่รวบรวมนาโนวัสดุ และรวมถึงข้อมูลจาก caNanoLab ^{[ 20 ]}

ฐานข้อมูล eNanoMapper ซึ่งเป็นโครงการของกลุ่ม NanoSafety ของสหภาพยุโรป เป็นการนำซอฟต์แวร์ฐานข้อมูลที่พัฒนาขึ้นในโครงการ eNanoMapper มาใช้งาน^{[ 21 ]}ต่อมาได้มีการนำไปใช้งานในบริบทอื่นๆ เช่น หอดูดาววัสดุนาโนของสหภาพยุโรป (EUON) ^{[ 22 ] [ 23 ]}

ฐานข้อมูลอื่นๆ ได้แก่ NanoInformatics Knowledge Commons (NIKC) ของ Center for the Environmental Implications of NanoTechnology ^{[ 24 ]}และ NanoDatabank ^{[ 25 ]} Nano Exposure & Contextual Information Database (NECID) ของPEROSH ^{[ 26 ]} Data and Knowledge on Nanomaterials (DaNa) ^{[ 27 ]} NanoPharos ^{[ 28 ]}และฐานข้อมูล Nano ของSpringer Nature ^{[ 29 ]}

นาโนอินฟอร์แมติกส์มีการประยุกต์ใช้เพื่อปรับปรุงเวิร์กโฟลว์ในการวิจัยพื้นฐาน การผลิต และสุขภาพสิ่งแวดล้อมโดยอนุญาตให้ใช้วิธีการที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลที่มีปริมาณมากเพื่อวิเคราะห์ชุดผลการทดลองที่หลากหลาย^{[ 5 ]}

นาโนอินฟอร์แมติกส์มีประโยชน์อย่างยิ่งในการวินิจฉัยและการรักษาโรคมะเร็งโดยใช้สารอนุภาคนาโน เนื่องจากสารอนุภาคนาโนมีความหลากหลายมากในธรรมชาติ เนื่องจากการดัดแปลงทางเคมีและทางกายภาพจำนวนมากสามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งอาจทำให้คุณสมบัติการทำงานเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ส่งผลให้มีความซับซ้อนเชิงผสมที่มากกว่าข้อมูลทางพันธุกรรมมาก^{[ 6 ]} นาโนอินฟอร์แมติกส์สามารถช่วยให้ การสร้างแบบจำลอง ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรมสำหรับยาที่ใช้สารอนุภาคนาโนเป็น ไปได้ ^{[ 6 ]}นาโนอินฟอร์แมติกส์และการสร้างแบบจำลองนาโนของชีวโมเลกุลเป็นแนวทางในการรักษาโรคมะเร็งอย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 30 ]}นาโนอินฟอร์แมติกส์ยังช่วยให้สามารถใช้แนวทางที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลในการออกแบบวัสดุเพื่อตอบสนองความต้องการด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อม^{[ 31 ]}

เมื่อมองในแง่ของกระบวนการทำงาน^{[ 2 ]}นาโนอินฟอร์แมติกส์จะแยกส่วนการศึกษาเชิงทดลองโดยใช้ข้อมูลเมตาเดต้าคำศัพท์ควบคุมและออนโทโลยีเพื่อเติมข้อมูลลงในฐานข้อมูล เพื่อให้สามารถค้นพบแนวโน้ม ความสม่ำเสมอ และทฤษฎีเพื่อใช้เป็นเครื่องมือคำนวณเชิงทำนาย แบบจำลองมีส่วนเกี่ยวข้องในแต่ละขั้นตอน ทั้งที่เป็นวัสดุ (การทดลองวัสดุอ้างอิงสิ่งมีชีวิตจำลอง ) และที่เป็นนามธรรม (ออนโทโลยี สูตรทางคณิตศาสตร์) โดยทั้งหมดมีจุดประสงค์เพื่อเป็นตัวแทนของระบบเป้าหมาย แบบจำลองสามารถใช้ในการออกแบบการทดลอง อาจใช้แทนการทดลอง หรืออาจจำลองว่าระบบที่ซับซ้อนเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป^{[ 32 ]}

ในปัจจุบัน นาโนอินฟอร์แมติกส์เป็นส่วนขยายของไบโออินฟอร์แมติกส์เนื่องจากโอกาสอันยิ่งใหญ่ของนาโนเทคโนโลยีในการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ รวมถึงความสำคัญของการอนุมัติตามกฎระเบียบสำหรับการวางจำหน่ายผลิตภัณฑ์ ในกรณีเหล่านี้ แบบจำลองมีเป้าหมายและวัตถุประสงค์ที่อาจเกี่ยวข้องกับด้านฟิสิกส์-เคมี โดยการประมาณคุณสมบัติโดยอิงจากโครงสร้าง (ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างโครงสร้างและคุณสมบัติ, QSPR) หรือด้านชีววิทยา โดยการทำนายกิจกรรมทางชีววิทยาโดยอิงจากโครงสร้างโมเลกุล ( ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างโครงสร้างและกิจกรรม , QSAR) หรือการพัฒนาตามช่วงเวลาของการจำลอง ( พิษวิทยาจลนศาสตร์ตามสรีรวิทยา , PBTK) ^{[ 33 ] [ 34 ]}แต่ละกรณีเหล่านี้ได้รับการสำรวจเพื่อการพัฒนายาโมเลกุลขนาดเล็ก โดยมีวรรณกรรมสนับสนุน

อนุภาคแตกต่างจากหน่วยโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของพื้นผิวที่ท้าทายระบบการตั้งชื่อและการพัฒนารูปแบบ QSAR/PBTK ตัวอย่างเช่น อนุภาคไม่มีค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งส่วนระหว่างออกทานอลกับน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นแรงขับเคลื่อนในรูปแบบ QSAR/PBTK และอาจละลายในร่างกายหรือมีช่องว่างแถบพลังงาน^{[ 35 ]}ตัวอย่างของรูปแบบ QSAR และ PBTK ในปัจจุบัน ได้แก่ รูปแบบของ Puzyn et al. ^{[ 36 ]}และ Bachler et al. ^{[ 37 ]} OECD ได้กำหนดเกณฑ์การยอมรับตามกฎระเบียบ[ ^{38 ] และ}มีแผนที่นำทาง^{[ 5 ] [ 12 ]}พร้อมด้วยการประชุมเชิงปฏิบัติการสนับสนุน^{[ 39 ]}เพื่อประสานความพยายามระหว่างประเทศ

ชุมชนที่ดำเนินกิจกรรมด้านนาโนสารสนเทศ ได้แก่^{กลุ่ม}นาโนความปลอดภัยของสหภาพยุโรป [ ^{40 ]}กลุ่มงานนาโนเทคโนโลยีของโครงการสารสนเทศมะเร็งแห่งชาติของสถาบันมะเร็งแห่งชาติสหรัฐอเมริกา^{[ 41 ] [ 42 ]}และชุมชนวิจัยนาโนเทคโนโลยีของสหรัฐอเมริกาและสหภาพยุโรป^{[ 43 ]}

บุคคลที่มีส่วนร่วมในนาโนสารสนเทศศาสตร์สามารถมองได้ว่าเหมาะสมกับบทบาทและความรับผิดชอบ 4 ประเภทสำหรับวิธีการและข้อมูลนาโนสารสนเทศศาสตร์: ^{[ 4 ] [ 44 ] [ 45 ]}

• ลูกค้าที่ต้องการวิธีการสร้างข้อมูล ข้อมูล หรือทั้งสองอย่าง และระบุแอปพลิเคชันทางวิทยาศาสตร์ วิธีการจำแนกลักษณะ และความต้องการข้อมูลสำหรับวัตถุประสงค์ที่ต้องการ
• ผู้สร้างสรรค์ที่พัฒนาวิธีการและข้อมูลที่เกี่ยวข้องและน่าเชื่อถือเพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้าในชุมชนนาโนเทคโนโลยี
• ภัณฑารักษ์ผู้ดูแลรักษาและรับรองคุณภาพของวิธีการและข้อมูลที่เกี่ยวข้อง และ
• นักวิเคราะห์ คือผู้ที่พัฒนาและประยุกต์ใช้วิธีการและแบบจำลองสำหรับการวิเคราะห์และตีความข้อมูลที่สอดคล้องกับคุณภาพและปริมาณของข้อมูล และตอบสนองความต้องการของลูกค้า

ในบางกรณี บุคคลเดียวกันทำหน้าที่ทั้งสี่บทบาท บ่อยครั้งที่บุคคลหลายคนต้องโต้ตอบกัน โดยบทบาทและความรับผิดชอบของพวกเขาขยายออกไปในระยะทาง องค์กร และช่วงเวลาที่สำคัญ การสื่อสารที่มีประสิทธิภาพมีความสำคัญในแต่ละลิงก์ทั้งสิบสองลิงก์ (ในทั้งสองทิศทางในแต่ละปฏิสัมพันธ์แบบคู่ทั้งหก) ที่มีอยู่ระหว่างลูกค้า ผู้สร้าง ผู้ดูแล และนักวิเคราะห์ต่างๆ^{[ 4 ]}

หนึ่งในการกล่าวถึงนาโนอินฟอร์แมติกส์ครั้งแรกๆ เกิดขึ้นในบริบทของการจัดการข้อมูลเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี^{[ 46 ]}

การประชุมเชิงปฏิบัติการระดับนานาชาติในช่วงแรกที่มีการอภิปรายอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับความจำเป็นในการแบ่งปันข้อมูลทุกประเภทเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน คือ การประชุมสัมมนาวิชาการนานาชาติครั้งแรกเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพจากการทำงานของวัสดุนาโน ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 12-14 ตุลาคม พ.ศ. 2547 ณ โรงแรมพาเลซบัคซ์ตัน ดาร์บีเชอร์ สหราชอาณาจักร^{[ 47 ]}รายงานการประชุมเชิงปฏิบัติการ^{[ 47 ]}มีการนำเสนอเกี่ยวกับการจัดการข้อมูลเพื่อความปลอดภัยและสุขภาพของนาโนเทคโนโลยี^{[ 48 ]}ซึ่งอธิบายถึงการพัฒนาห้องสมุดข้อมูลอนุภาคนาโน (NIL) และระบุว่าความพยายามในการรับรองสุขภาพและความปลอดภัยของคนงานด้านนาโนเทคโนโลยีและประชาชนทั่วไปสามารถได้รับการปรับปรุงอย่างมากโดยวิธีการจัดการข้อมูลที่ประสานงานกัน ต่อมา NIL ทำหน้าที่เป็นตัวอย่างสำหรับการแบ่งปันข้อมูลลักษณะเฉพาะของวัสดุนาโนบนเว็บ^{[ 49 ]}

สถาบันมะเร็งแห่งชาติได้จัดทำวิสัยทัศน์คร่าวๆ ในปี 2552 เกี่ยวกับสิ่งที่ในขณะนั้นยังคงเรียกว่านาโนเทคโนโลยีสารสนเทศ^{[ 50 ]}โดยสรุปแง่มุมต่างๆ ของนาโนสารสนเทศที่ควรประกอบขึ้น ต่อมาได้มีการจัดทำแผนงานสองฉบับโดยละเอียดเกี่ยวกับโซลูชันที่มีอยู่ ความต้องการ และแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการพัฒนาสาขานี้ต่อไป ได้แก่แผนงานนาโนสารสนเทศ 2020 ^{[ 5 ]}และแผนงานนาโนสารสนเทศ EU-US 2030 ^{[ 12 ]}

การประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับนาโนสารสนเทศในปี 2013 ได้อธิบายถึงทรัพยากรปัจจุบัน ความต้องการของชุมชน และข้อเสนอกรอบความร่วมมือสำหรับการแบ่งปันข้อมูลและการบูรณาการข้อมูล^{[ 51 ]}

• เคมีสารสนเทศ
• สารสนเทศวัสดุ

• วิกิสนเทศ : Q61911710 ( สโชเลีย )