[發(fā)明專利]一種基于QSAR/QEcoSAR方法聯(lián)用預(yù)測有機(jī)磷阻燃劑對(duì)斑馬魚急性毒性的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810466921.5
• 申請(qǐng)日: 2018-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN108733970A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊彥;劉帥帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于QSAR/QEcoSAR方法聯(lián)用預(yù)測有機(jī)磷阻燃劑對(duì)斑馬魚急性毒性的方法，屬面向化學(xué)品環(huán)境監(jiān)管的定量結(jié)構(gòu)??活性關(guān)系(QSAR)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括以下步驟：基于化學(xué)反應(yīng)原理和最小能量原則，聯(lián)用QSAR與QEcoSAR，采用多元線性回歸方法構(gòu)建LC₅₀與訓(xùn)練集化合物分子描述符(電負(fù)性、化學(xué)硬度、化學(xué)力及親電性等特征)的定量構(gòu)效關(guān)系QSAR模型。該方法成本低廉、簡便而快速，能夠大量節(jié)省實(shí)驗(yàn)測試所需的人力、費(fèi)用和時(shí)間；使用本發(fā)明的預(yù)測結(jié)果，可以為有機(jī)磷類化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管理提供重要的數(shù)據(jù)支持，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種基于QSAR/QEcoSAR方法聯(lián)用預(yù)測有機(jī)磷阻燃劑對(duì)斑馬魚急性毒性的方法，屬于面向環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定量結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系(QSAR)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展，塑料、橡膠、纖維等合成材料越來越廣泛地應(yīng)用于建筑、化工、軍事及交通等生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域。鑒于高分子材料高度易燃，其大量使用帶來的火災(zāi)安全隱患和日趨嚴(yán)格的防火安全標(biāo)準(zhǔn)使得新興阻燃劑的研發(fā)和使用受到廣泛關(guān)注。因阻燃劑在材料燃燒時(shí)能減少熱量和煙霧的釋放，可為受困于火災(zāi)的人們提供更長安全逃生時(shí)間，其全球需求總量已達(dá)每年200萬噸，而且今后幾年仍將以年均4-5％的速度持續(xù)增長。阻燃劑一般分為無機(jī)阻燃劑、有機(jī)磷阻燃劑(organophosphorus flameretardants,OPFRs)、含氮阻燃劑和鹵代阻燃劑四類。有機(jī)磷阻燃劑是有機(jī)阻燃劑中最為復(fù)雜的一種，其阻燃作用源于含磷有機(jī)物受熱分解產(chǎn)物的脫水作用促使高聚物表面碳化形成炭膜。有機(jī)磷代表了一類重要的含有穩(wěn)定碳-磷(C-P)鍵的化合物，具有多個(gè)氧原子，疏水中心和磷原子(氫受體區(qū))，有機(jī)磷化合物通過不同的接觸途徑(例如皮膚吸收，攝入或吸入)對(duì)人類具有高度毒性(有機(jī)磷化合物的毒性和作用模式可歸因于對(duì)一種球狀蛋白質(zhì)乙酰膽堿酯酶(AChE)的抑制)，需要進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以保護(hù)公眾和環(huán)境免于釋放于空氣、土壤和水中的有機(jī)磷的污染和損害。

目前對(duì)于有機(jī)物的急性毒性一般基于實(shí)驗(yàn)測試，比如采用生物大分子相互作用儀檢測等。但完全依靠實(shí)驗(yàn)測試獲取有機(jī)物的急性毒性數(shù)據(jù)，會(huì)產(chǎn)生巨大的財(cái)政壓力。同時(shí)，新合成的日常使用有機(jī)化學(xué)品正以每年500～1000種的速度增加，對(duì)這些化學(xué)品一一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，無法滿足環(huán)境管理的要求，亟需發(fā)展成本低且快速的化學(xué)品環(huán)境持久性評(píng)估方法。定量結(jié)構(gòu)——活性相關(guān)(QSAR)是快速評(píng)估化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性的有效方法，QSAR技術(shù)已在有機(jī)污染物的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)方面得以應(yīng)用。歐盟《化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制法規(guī)》也明確規(guī)定QSAR方法可以為化學(xué)品的注冊(cè)提供信息支持。2004年經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)提出的QSAR模型構(gòu)建和使用準(zhǔn)則規(guī)定，具有以下5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的QSAR模型可以用于化學(xué)品的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理：(1)具有明確定義的環(huán)境指標(biāo)；(2)具有明確的算法；(3)定義了模型的應(yīng)用域；(4)模型具有適當(dāng)?shù)臄M合優(yōu)度、穩(wěn)健性和預(yù)測能力；(5)最好能夠進(jìn)行機(jī)理解釋。

生態(tài)結(jié)構(gòu)活動(dòng)關(guān)系(ECOSAR)類別計(jì)劃是一個(gè)計(jì)算機(jī)化的預(yù)測系統(tǒng)，可估計(jì)水生毒性。該計(jì)劃通過使用計(jì)算機(jī)化的結(jié)構(gòu)活性關(guān)系(SARs)估算化學(xué)品的急性(短期)毒性和對(duì)水生生物(如魚類，水生無脊椎動(dòng)物和水生植物)的慢性(長期或延遲)毒性。斑馬魚具有體型小、易飼養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被國內(nèi)外公認(rèn)為是一種開展生態(tài)毒理學(xué)研究的理想模式動(dòng)物，在水質(zhì)監(jiān)測、污染物生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)等方面廣泛應(yīng)用。

綜上所述，OPFRs廣泛分布于全球范圍內(nèi)的多種環(huán)境介質(zhì)中，必將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成一定的影響。本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)方法測得50種OPFRs對(duì)斑馬魚的急性毒性，聯(lián)用QSAR與QEcoSAR方法，采用多元線性回歸方法構(gòu)建LC₅₀與訓(xùn)練集化合物分子描述符(電負(fù)性、化學(xué)發(fā)明名臣硬度、化學(xué)力及親電性等特征)的定量構(gòu)效關(guān)系QSAR模型。該研究可以為有機(jī)磷類化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管理提供重要的數(shù)據(jù)支持，對(duì)于OPFRs化合物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有重要意義，同時(shí)也可為該類化合物的污染預(yù)防和控制提供理論依據(jù)。

經(jīng)檢索，一種基于QSAR/QEcoSAR方法聯(lián)用預(yù)測有機(jī)磷阻燃劑對(duì)斑馬魚急性毒性的方法還未見報(bào)道。