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在纳米材料研究中，其环境依赖性及实验流程复杂等问题突出。研究人员开展实例地图用于复杂实验流程组织的研究。结果显示实例地图可助力实验设计等多方面。这为（纳米）材料安全研究提供新方法，推动相关领域发展。
在科技飞速发展的当下，纳米材料凭借独特性能，在催化、传感、医学、农业等众多领域大显身手。然而，其与周围环境瞬间交互的特性，以及性质随环境和时间变化的 “善变” 个性，给环境和人类风险评估带来巨大挑战。比如，纳米材料的 zeta 电位会因周围介质的 pH 值和离子强度改变而变化，而这些变化在以往的研究中却常被忽视。同时，纳米材料合成批次间的差异、实验数据记录的不完整，以及标准测试指南应用的模糊性等问题，也严重阻碍了纳米安全研究的发展。在这样的困境下，开展相关研究来解决这些难题显得尤为迫切。
为攻克这些难题，来自多个研究机构的研究人员携手展开了关于实例地图（Instance Maps）在复杂实验工作流程中应用的研究。他们的研究成果意义非凡，实例地图从最初用于追踪纳米材料转变，摇身一变成为多功能实验可视化工具，为纳米材料安全研究及其他领域的实验设计、数据管理等提供了全新的思路和方法。该研究成果发表在《Beilstein Journal of Nanotechnology》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，开发了实例地图工具，该工具基于开源框架和库构建，可便捷创建和修改实例地图；其次，运用分类方法，将实验数据分为实例、材料、介质、属性和补充五类，系统整理实验信息；此外，通过多个具体案例研究，如纳米材料合成、环境介质监测等，验证实例地图的实用性。
下面来看具体的研究结果：
- 实例地图助力纳米材料合成及标识：研究人员用实例地图展示不同表面修饰纳米材料的合成过程。以硫化银纳米颗粒（AgNPs）合成为例，实例地图清晰呈现合成步骤，以及合成过程中细微变化对颗粒特性的影响。这不仅有助于理解纳米材料合成机制，还为创建通用命名规则、实现纳米材料数据 FAIR 化提供支持。
- 监测纳米材料在复杂环境介质中的转变：在土壤和中宇宙实验这类复杂的生态毒性暴露研究中，实例地图能整合多样的数据类型，展示生物和化学采样流程，呈现数据收集和方法学的全貌。通过按时间线展示实例，详细记录各阶段数据，方便研究人员掌握实验进展，还可根据需求扩展地图，完善研究。
- 关联检测质量保证与标准操作流程：实例地图可记录生物有机体培养和标准化生态毒性测试的过程。以大型溞（Daphnia magna）培养和毒性测试为例，实例地图详细记录培养条件、测试步骤等信息，这些信息是监管测试中证明数据可信度的重要依据。同时，实例地图能与相关报告结构相连，推动数据标准化和互操作性发展。
- 展示人体免疫毒性评估的复杂工作流程：在研究二氧化硅（SiO2）纳米材料与免疫细胞的生物纳米相互作用时，实例地图汇总并突出不同的免疫毒性和药理功效研究工作流程。涵盖纳米材料合成、表面功能化、生物纳米相互作用研究以及多种生物 / 免疫终点测定等环节，让复杂的研究流程一目了然。
- 规划和优化大型合作项目的数据和材料工作流程：在 MACRAMé 项目中，实例地图用于规划和跟踪材料、样品和数据的流动。以抗生素负载聚合物纳米材料的研究为例，实例地图记录从生产到测试的各个环节，包括材料处理、样品运输等。通过添加制造和项目管理节点，实现信息集中管理和共享，推动项目高效开展。
研究结论和讨论部分指出，实例地图已从最初的概念发展为强大的实验可视化工具，在实验设计、数据管理、质量控制等方面发挥重要作用。它能为研究人员提供实验整体视角，帮助理解实验步骤间的关联，还能作为培训工具，提升研究人员对实验流程的理解。然而，随着用户数量增加，实例地图构建和节点链接方式的差异可能影响数据集的比较和整合。因此，需要在灵活性和标准化之间寻求平衡，制定设计指南，规范节点连接，增强实例地图与其他数据管理工具的集成，充分发挥其在纳米材料及先进材料安全和可持续性评估中的潜力，为相关领域研究和应用开辟更广阔的道路。
