【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境科学，具体涉及一种基于新烟碱及其代谢物环境赋存浓度，对新烟碱及其代谢物生殖暴露风险进行评估。
技术介绍
1、新烟碱(neos)是一种新型的被广泛使用的杀虫剂，这类杀虫剂具有广谱杀虫活性，快速杀虫效果和长效持久性。可以有效地控制多种害虫，包括蚜虫、白蚁、等；并且能够在短时间内迅速杀死害虫，并保持较长时间的防治效果，其主要应用包括农业、园艺、森林、家庭和公共卫生等领域并且已经成为全球使用最广泛的杀虫剂。虽然新烟碱类杀虫剂的广泛使用有效地控制了害虫，但同时也引发了一系列与健康相关的问题。有研究证实，新烟碱已广泛存在于我们日常生活环境中的空气，灰尘，水，以及一些消费品当中，并且可以通过手口暴露，呼吸暴露，皮肤吸收，饮食和饮水等暴露途径进入人体，从而对人体造成生殖、神经、免疫和遗传等方面的毒性。不孕不育是21世纪影响人类健康的主要问题之一，因此新烟碱的生殖毒性受到了更多的关注。研究表明吡虫啉会对大鼠的生殖系统造成损伤，噻虫啉会对大鼠内分泌系统产生干扰。
2、近年来，环境领域对新烟碱类化合物对人体生殖健康的综合影响受到越来越多的关注。过去的研究主要集中在新烟碱自身对生殖健康的影响，但在实际环境中，新烟碱极易进行生物转化和代谢并与其代谢物以混合物的形式存在于环境中，某些代谢物的毒性和含量甚至均远大于其母体化合物。而传统的风险评估体系通常是基于实验室模拟条件下对单一物质的急性或慢性毒性试验，并且没有考虑到其代谢物的存在，往往难以准确反映污染物的环境风险及健康危害。所以早期基于新烟碱母体残留的生殖暴露风险评估可能严重
3、目前评估新烟碱生殖暴露风险的方法存在以下问题：
4、(1)没有考虑新烟碱在环境中的代谢转化作用。目前新烟碱生殖暴露风险评估方法通常只评估新烟碱母体的生殖暴露风险。但在实际环境中新烟碱极易进行代谢转化，导致其在环境中的赋存浓度大幅度下降。而目前的评估方法没有考虑代谢物的生殖暴露风险。
5、(2)评估结果忽略了新烟碱及其代谢物在生殖毒性效应方面的相互作用(如协同，拮抗)。目前方法一般是通过先评估单个新烟碱的暴露风险，然后进行简单的加和得到新烟碱的混合暴露风险。但是新烟碱及其代谢物之间是存在相互作用(如协同，拮抗)的，这种相互作用可能会促进或抑制新烟碱及其代谢物生殖毒性的表达，从而使评估结果不准确，不能反映真实的生殖暴露风险。而目前的评估方法忽略了污染物之间的相互作用。
6、(3)选择的健康终点通常是最低观察到的不良反应水平(loael)或导致大鼠50％死亡率的致死剂量(ld50)代替未观察到的不良效应水平(noael)用以替代生殖毒性，这种方法获得的健康终点可能存在一些不确定性，不能很好的评估生殖暴露风险。
7、(4)评估结果存在偶然性，不能反映真实的暴露环境。目前的评估方法在计算每日摄入量时通常采用新烟碱及其代谢物浓度的平均值或中值，没有利用蒙特卡罗模型模拟其在实际环境中可能存在的所有暴露浓度，从而可能导致评估结果过高或过低。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种针对环境中新烟碱及其代谢物的生殖暴露风险的评估方法。其基于可以反映新烟碱及其代谢物理化性质的分子描述符和表示化合物结构的二维简化分子输入划线系统结构(smiles)，通过吸收、分布、代谢、排泄和毒性(admet)模型预测新烟碱及其代谢物各自生殖毒性的毒性当量因子(tef)。再利用多元线性回归模型预测新烟碱及其代谢物的混合生殖毒性，并给出新烟碱及其代谢物的混合生殖毒性的毒性当量(teq)，最终根据实际环境中新烟碱及其代谢物的赋存浓度，对其进行生殖暴露风险评估。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种对新烟碱及其代谢物进行生殖暴露风险评估的方法，具体步骤包括如下：
3、1.根据在环境中检测到的新烟碱及其代谢物的数量和种类，确定进行生殖暴露风险评估模型的新烟碱及其代谢物的名单。搜集新烟碱及其代谢物的组织化学文摘社(cas)编码，smiles结构，分子结构，并将这些信息输入到分子描述符软件(padel)获取新烟碱及其代谢物的分子描述符。
4、2.利用admet模型计算单个新烟碱及其代谢物与生殖毒性相关的tef，并用于计算teq。tef通过admetlab2.0和admetsar网站获得。毒性当量因子的类型包括雄激素受体(nr-ar)、雌激素受体(nr-er)和生殖毒性(reproductive toxicity)。
5、3.通过定量构效关系软件(qsarins)对步骤1中收集的单个新烟碱及其代谢物的1444个分子描述符进行筛选，筛选原则如下：(1)剔除标准偏差小于0.0001的描述符；(2)剔除任何具有缺失值的描述符；(3)剔除相关性大于等于0.8的描述符；(4)剔除与毒性当量因子(tef)之间pearson相关系数绝对值小于0.3的描述符。
6、4.通过excel嵌套的水晶球软件进行蒙特卡洛模型模拟，模拟(10000次)新烟碱及其代谢物在实际环境中的浓度占比，并结合公式(1)-(9)计算新烟碱及其代谢物的混合分子描述符和混合tef：
7、
8、
9、
10、
11、
12、
13、
14、
15、
16、其中，i表示单个污染物的编号，n表示污染物的总数量，dmix,i表示通过不同计算公式得到的污染物混合分子描述符，xi表示单个污染物经过步骤3筛选后剩余的分子描述符，pi表示通过蒙特卡洛模型模拟计算的新烟碱及其代谢物的浓度占比，tefi表示步骤2中单个新烟碱或其代谢物的tef。
17、5.对步骤4中计算获得的新烟碱及其代谢物混合分子描述符进行筛选，筛选原则如下：(1)剔除标准偏差小于0.0001的描述符；(2)剔除任何具有缺失值的描述符；(3)剔除相关性大于等于0.8的描述符；(4)剔除与混合毒性当量因子之间pearson相关系数绝对值小于0.3的描述符。
18、6.将筛选后的混合分子描述符与步骤4中计算的混合tef纳入多元线性回归模型中，利用最小二乘法选择最优描述符，并建立最终模型。
19、7.模型建立完成后对模型的统计参数进行内部和外部验证，具体参数如下：决定系数r2＞0.6，内部验证选择留一法(loo)，对应参数为留一法交叉验证相关系数则说明模型的内部具有良好的预测能力和稳健性。对于外部检验，以统计量参数来评估模型的预测能力，对应参数为相关系数差值和相关系数平均值
20、本专利技术提供了一种针对环境中新烟碱及其代谢物的混合生殖暴露风险的评估方法，该方法与一般风险评估方法的不同在于：
【技术保护点】
1.一种评估新烟碱及其代谢物生殖暴露风险的方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述一种评估新烟碱及其代谢物生殖暴露风险的方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种评估新烟碱及其代谢物生殖暴露风险的方法，其特征在于：
2...
【专利技术属性】
技术研发人员：高珂，华凯，王世元，王林啸，李伟，鲁理平，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。