应用理论溶剂化变色参数预测取代芳烃对水生生物的急性毒性

定量结构-活性相关(QSAR)是对有机化学品进行危害性评价的必要手段之一.成熟的 QSAR方程可以应用于预测未知化合物的生物活性,这对于有毒化合物的初步筛选,降低评价工作的昂贵费用都有着重要意义.本文以“线性溶解能关系(LSER)”和“理论溶剂化变色参数”为基础,应用半经验分子轨道MNDO计算的结构参数,研究了卤代苯、苯胺、苯酚、硝基苯等化合物对发光菌(Photobacterium phosphoreum),大型蚤(Daphnia magna Straus)和呆鲦鱼(Pimephales promelas)的急性毒性与其结构的定量关系.     

取代芳烃对水生生物的毒性模型

定量结构活性相关(QSAR)方法被广泛用来预测有机物的生物活性,其中线性溶剂化能相关法,辛醇-水分配系数法和分子连接性指数法等代表性的方法虽然能够成功地预测有机物对生物的毒性,但都没有完整反映出有机物对生物的毒性作用机理。本文以“靶学说”和“线性自由能理论”为基础,建立一种新的QSAR模型来研究有机物对水生生物的急性毒性。     

神经网络对硫代磷酰胺酯类化合物的QSAR研究

O-乙基-O-芳基-N-异丙基硫代磷酰胺酯类化合物普遍具有较高除草活性,如何对其进行准确而全面的定量构效关系分析(QSAR)是设计高活性新结构药物分子的关键.人工神经网络(ANN)是信息处理新技术,具有非线性处理,自适应学习、容错抗噪音能力,通过学习确定输入输出间复杂的内部关系,实现对样品的识别与分类.本文建立了应用反传网络模型的药物分子设计软件ANNDMD-BP1;对该系列除草剂进行了QSAR分析,并与多元回归分析(MRA)进行了对比;辅助完成了农药新品种的分子设计与活性预测.     

神经网络对硫代磷酰胺酯类化合物的QSAR研究

本文开始是应用神经网络函数连接网络FLN进行高活性除草剂硫代磷酰胺酯类化合物OSAR分析的,如图1所示.FLN原始输入模式各分量x_i经系列函数变换f_j(x_i)形成扩展分量x_j~E,组成增强输入模式,不经隐蔽层而直接与输出层神经元加权互连,网络输出为     

多氯酚类化合物对离体培养细胞的QSAR研究及毒性机理初探

用四唑盐比色法(MTT法)研究了8种多氯酚对小鼠结缔组织成纤维细胞L929, 人肝癌细胞HepG2的急性毒性效应, 并利用正辛醇/水分配系数(K_ow)进行了多氯酚的定量结构-活性关系(QSAR)研究, 得到了有效的毒性估测模型. 在此基础上, 进一步分析了多氯酚结构与细胞毒性机理之间的内在关系, 结果表明2-氯酚(2-CP)、4-氯酚(4-CP)、2,6-二氯酚(2, 6-DCP)、2,4-二氯酚(2, 4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)、2,3,4-三氯酚(2,3,4-TCP)均引起细胞凋亡, 而2,3,5,6-四氯酚(2,3,5,6-TeCP)和五氯酚(PCP)更趋向于引起细胞坏死. 为离体细胞水平的毒性风险评估及毒性作用机理的深入研究提供了科学依据.     

取代硝基苯类化合物的3D-QSAR研究

利用比较分子场分析法（CoMFA)研究了25种取代硝基苯类化合物对斜生栅列藻的急性毒性与其结构间的三维构效关系（3D－QSAR）,得到了具有较强预测能力的3D－QSAR模型。在此基础上,更全面地剖析了化合物结构与活性之间的内在关系,为毒性作用机理的深入探讨提供了理论指导。     

酚类化合物非单调剂量-效应毒理学机制的QSAR研究

环境内分泌干扰物具有独特的非单调剂量-效应曲线, 无法简单地以半数影响(致死)剂量(浓度)这一单一数值指标来表征其生物活性, 如何处理非单调剂量-效应曲线下的定量结构-活性关系(QSAR)是目前环境科学乃至生命科学一个充满挑战的未知领域. 研究发现, 双酚A等9种酚类化合物影响鲫鱼体外淋巴细胞增殖率的实验呈现特殊倒U型非单调剂量-效应关系, 为探索其可能的生化机制, 同源模建了芳烃受体配体结合区的结构, 通过分子对接分别模拟分析了这9种酚类化合物和雌激素受体、雄激素受体、甲状腺素受体、一种芳烃受体相似蛋白、模建芳烃受体及过氧化物酶体增殖剂激活受体的结合能以及作用模式, 利用半经验分子轨道法计算了酚类化合物的分子描述符, 分别建立了低剂量和高剂量范围内化合物性质与决定性生物活性指标的定量构效关系模型. 发现非单调剂量效应曲线的形成源于高低剂量效应机制的差异, 在低剂量时雌激素受体的介导起主要作用, 促进淋巴细胞增殖, 而在高剂量时化合物表现出一定的急性毒性机制, 抑制了淋巴细胞的增殖, 不同的剂量范围分别由不同的毒理学机制占主导地位.     

人造纳米颗粒呼吸系统毒性及生物效应的研究进展

随着纳米技术在全球的迅猛发展,人造纳米颗粒已经广泛应用于生物医学领域,其生物安全性成为研究者的关注热点.由于呼吸道是人造纳米颗粒进入机体的主要途径之一,纳米颗粒对机体呼吸系统的毒性和生物效应的相关研究越来越多.本文介绍了人造纳米颗粒和纳米药物在治疗呼吸系统疾病中的应用,重点归纳了几种常见人造纳米颗粒对机体呼吸系统的毒性效应和可能的毒性作用机制,阐述了影响纳米颗粒毒性的几点因素,为今后人造纳米颗粒的研究和应用提供有价值的参考.     

水生生物中重金属毒性的预测

随着中国工业化程度的发展,重金属污染已成为一个主要的环境问题,重金属的生态毒理学也成为一个重要的环境科学研究领域.早期重金属的生物毒性研究主要集中在测定金属的半致死浓度,但这些研究较少注意到金属的化学形态以及他们对生物产生毒性的影响.在过去30年,重金属的     

双酚A类化合物雌激素活性的QSAR研究

应用分子电性距离矢量描述子(MEDV)表征双酚A类化合物的分子结构, 并对其雌激素活性建立相关QSAR 预测模型. 研究结果表明, 该类描述子能全面反映化合物的分子结构信息, 所建立的模型不仅具有良好的拟合与预测能力, 同时能揭示影响双酚A 类化合物分子活性的分子结构基元.     

纳米富勒烯聚集体与阿特拉津复合体系对水生生物的毒性

研究了nC₆₀与阿特拉津复合体系对日本青鳉(Oryzias latipes)胚胎发育和大型蚤(Daphnia magna)慢性繁殖的影响. 结果表明, nC₆₀在浓度达8 mg/L时尽管不影响青鳉胚胎孵化率, 但能增加孵化幼鱼的畸形率. nC₆₀的存在能显著延长胚胎暴露于阿特拉津中的孵化时间. nC₆₀在浓度低至0.5 mg/L时能显著降低大型蚤14 d暴露的孵化幼蚤数. 这可能在种群水平对大型蚤产生影响. 由于阿特拉津对大型蚤的繁殖没有显著影响, nC₆₀与阿特拉津复合体系对大型蚤的繁殖影响与nC₆₀没有显著差异. 这些结果显示nC₆₀对水生生物具有一定毒性效应. 因此, 加强研究其他污染物与nC₆₀形成的复合体系的生物效应将有助于富勒烯的环境风险评价.     

石墨烯的生物安全性研究进展

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料.随着石墨烯在实际中的大规模生产和广泛应用,其生物安全性问题也备受关注.大量报道认为石墨烯是一种生物相容性良好的碳纳米材料,部分研究却发现石墨烯具有一定的生物毒性.石墨烯的生物毒性主要依赖于其理化性质(大小、形状、表面电荷、官能团等),与其使用剂量也密切相关.近年来,研究发现石墨烯纳米材料作用于不同生物体会表现出完全迥异的生物毒性.基于此,本文综述了近年来关于石墨烯在细胞毒性、动物毒性和抗菌性方面的研究进展,以期为石墨烯生物安全性评估和生物医学应用提供参考.     

取代芳烃化合物对水生生物的急性毒性与其分子轨道能级的定量关系

定量结构-活性相关(QSARs)常被用来研究同系列有机化合物的某些生物毒性与其分子结构之间的定量相关关系.成熟的QSAR方程可以用来预测未知活性化合物的生物活性,这对于有毒化合物的初步筛选,降低毒性评价工作的昂贵费用都有着重要的意义.本文以“受体学说”和“线性自由能相关理论”为基础,将有机污染物的前线分子轨道能作为一种参数引入QSAR方法,研究了卤代苯、苯胺、苯酚等取代芳烃化合物对水生生物的急性毒性与其理化参数的定量关系.     

二氧化硅细胞毒性的研究

硅肺是一种由于长期吸入含有晶态SiO_2的粉尘引起的以肺组织纤维化为主要特征的全身性疾病.但无定形SiO_2一般不致硅肺.过去的研究表明,晶态SiO_2粉尘对肺泡巨噬细胞的毒性作用是硅肺发生的第一步重要反应.SiO_2粉尘进入肺泡后,被巨噬细胞所吞噬,粉尘的毒性作用造成巨噬细胞崩解死亡,同时释放出致纤因子,逐步引发硅肺.但对于晶态SiO_2是如何引起巨噬细胞死亡这一关键问题现在尚不很清楚.本文从SiO_2粒子的表面性质和粉尘与细胞的作用两个方面研究了SiO_2的细胞毒性作用.     

有机磷酸酯类化合物的三维定量结构-活性相关研究

由于有机磷酸酯类化合物通常是通过抑制乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性而表现出生物效应, 利用比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)方法, 进行了35种双烷基苯基有机磷酸酯类化合物(OP)对家蝇(Musca nobulo L.)急性毒性的三维定量结构-活性相关(3D-QSAR)研究, 探讨了OP与AChE的作用机理. 与传统QSAR相比, CoMFA与CoMSIA, 尤其是后二者的结合可以更全面、准确地揭示OP与AChE之间的作用机理. 研究结果表明, OP的烷基取代基的碳链长度, 苯环上的取代基的电负性对该类化合物对AChE的活性具有显著的影响. 而OP的疏水性对AChE的活性具有较小的影响. 在有机磷化合物与AChE的作用过程中, 空间与电性因素可能更加重要.     

用相移法研究生物样品非线性声参量B/A

从80年代起,研究生物媒质的非线性声学参量B/A受到了极大的重视,因为在医用超声频段和强度下,发现了非线性现象的存在,它包括谐波畸变、局域压力梯度、冲击波的形成和声饱和等,而非线性声参量B/A是衡量上述非线性效应大小的一个基本参量。研究生物媒质的B/A值对推动超声诊断和治疗技术的发展具有重要意义。测量非线性声参量B/A值的方法归纳起来有三种,即静态法、热力学法和有限振幅法。但各种方法都有优缺点,并存在不同程     

食物相金属对水生动物的毒性

过去二十多年来,金属生态毒理学的一个主要进展是对食物相暴露在水生动物的金属生物累积中的重要性有一个定量的认识.在一些主要的水生动物类群中,比如捕食者(鱼类、腹足类)和食泥动物,食物相可以说是金属累积的唯一途径.食物链传递的重     

遗传算法结合共轭梯度法改进BP算法人工神经网络用于环境雌激素的QSAR研究

目前应用最广泛的BP人工神经网络存在收敛速度低、有局部震荡的危险. 采用共轭梯度法(CG)改进BP算法, 并且结合遗传算法筛选分子描述符, 用于环境内分泌干扰物的定量结构-活性相关 (QSAR)研究, 有效地克服了以上缺点, 得到了稳健、准确的预测模型, 模型的R² = 0.845, 预测集的q²_pred = 0.81, 均方根误差(RMSE) = 0.688. 所得结果说明这种方法能够为筛选有机物的雌激素活性提供一种迅速、可行的工具.