[发明专利]一种基于QSAR/QEcoSAR方法联用预测有机磷阻燃剂对斑马鱼急性毒性的方法

说明书

本发明公开了一种基于QSAR/QEcoSAR方法联用预测有机磷阻燃剂对斑马鱼急性毒性的方法，属面向化学品环境监管的定量结构‑‑活性关系(QSAR)技术领域。本发明包括以下步骤：基于化学反应原理和最小能量原则，联用QSAR与QEcoSAR，采用多元线性回归方法构建LC₅₀与训练集化合物分子描述符(电负性、化学硬度、化学力及亲电性等特征)的定量构效关系QSAR模型。该方法成本低廉、简便而快速，能够大量节省实验测试所需的人力、费用和时间；使用本发明的预测结果，可以为有机磷类化学品生态风险评价和管理提供重要的数据支持，具有重要的现实意义和理论价值。

技术领域：

本发明涉及一种基于QSAR/QEcoSAR方法联用预测有机磷阻燃剂对斑马鱼急性毒性的方法，属于面向环境风险评价的定量结构与活性关系(QSAR)技术领域。

背景技术：

随着高分子材料工业的发展，塑料、橡胶、纤维等合成材料越来越广泛地应用于建筑、化工、军事及交通等生产和生活各个领域。鉴于高分子材料高度易燃，其大量使用带来的火灾安全隐患和日趋严格的防火安全标准使得新兴阻燃剂的研发和使用受到广泛关注。因阻燃剂在材料燃烧时能减少热量和烟雾的释放，可为受困于火灾的人们提供更长安全逃生时间，其全球需求总量已达每年200万吨，而且今后几年仍将以年均4-5％的速度持续增长。阻燃剂一般分为无机阻燃剂、有机磷阻燃剂(organophosphorus flameretardants,OPFRs)、含氮阻燃剂和卤代阻燃剂四类。有机磷阻燃剂是有机阻燃剂中最为复杂的一种，其阻燃作用源于含磷有机物受热分解产物的脱水作用促使高聚物表面碳化形成炭膜。有机磷代表了一类重要的含有稳定碳-磷(C-P)键的化合物，具有多个氧原子，疏水中心和磷原子(氢受体区)，有机磷化合物通过不同的接触途径(例如皮肤吸收，摄入或吸入)对人类具有高度毒性(有机磷化合物的毒性和作用模式可归因于对一种球状蛋白质乙酰胆碱酯酶(AChE)的抑制)，需要进行环境监测及风险评估以保护公众和环境免于释放于空气、土壤和水中的有机磷的污染和损害。

目前对于有机物的急性毒性一般基于实验测试，比如采用生物大分子相互作用仪检测等。但完全依靠实验测试获取有机物的急性毒性数据，会产生巨大的财政压力。同时，新合成的日常使用有机化学品正以每年500～1000种的速度增加，对这些化学品一一进行实验测试，无法满足环境管理的要求，亟需发展成本低且快速的化学品环境持久性评估方法。定量结构——活性相关(QSAR)是快速评估化学品生态风险性的有效方法，QSAR技术已在有机污染物的生态毒理学效应方面得以应用。欧盟《化学品注册、评估、授权和限制法规》也明确规定QSAR方法可以为化学品的注册提供信息支持。2004年经济合作与发展组织(OECD)提出的QSAR模型构建和使用准则规定，具有以下5个标准的QSAR模型可以用于化学品的风险评价与管理：(1)具有明确定义的环境指标；(2)具有明确的算法；(3)定义了模型的应用域；(4)模型具有适当的拟合优度、稳健性和预测能力；(5)最好能够进行机理解释。

生态结构活动关系(ECOSAR)类别计划是一个计算机化的预测系统，可估计水生毒性。该计划通过使用计算机化的结构活性关系(SARs)估算化学品的急性(短期)毒性和对水生生物(如鱼类，水生无脊椎动物和水生植物)的慢性(长期或延迟)毒性。斑马鱼具有体型小、易饲养等优点，被国内外公认为是一种开展生态毒理学研究的理想模式动物，在水质监测、污染物生态毒理学效应等方面广泛应用。

综上所述，OPFRs广泛分布于全球范围内的多种环境介质中，必将对生态系统造成一定的影响。本发明通过实验方法测得50种OPFRs对斑马鱼的急性毒性，联用QSAR与QEcoSAR方法，采用多元线性回归方法构建LC₅₀与训练集化合物分子描述符(电负性、化学发明名臣硬度、化学力及亲电性等特征)的定量构效关系QSAR模型。该研究可以为有机磷类化学品生态风险评价和管理提供重要的数据支持，对于OPFRs化合物的生态风险评价具有重要意义，同时也可为该类化合物的污染预防和控制提供理论依据。

经检索，一种基于QSAR/QEcoSAR方法联用预测有机磷阻燃剂对斑马鱼急性毒性的方法还未见报道。