取代苯酚类化合物生物毒性的模拟预测

以化合物中的非氢原子及非氢原子之间的关系为结构描述符,对部分取代苯酚类化合物结构进行了参数化表征.通过多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLS)建立了化合物结构与毒性关系模型,分析了影响化合物毒性的结构参数,并将结果与文献进行了对比.2个模型的相关系数分别达0.984和0.988,模型具有良好的拟合能力与预测能力;化合物苯环上的取代基越多,该化合物可能具有较大的毒性值;本文取得的结果明显优于文献结果.本文对于环境中的有机污染物的结构与生物毒性关系研究具有一定的参考价值.     

取代苯酚对人体外周血淋巴细胞的遗传毒性及定量结构关系

应用人体外周血淋巴细胞微核试验测定了29种取代苯酚类化合物的遗传毒性(72h-lgMN20),并对此类化合物的遗传毒性大小进行了分析比较,同时构建了遗传毒性与分子结构参数之间的QSAR 模型.结果表明,29种取代苯酚类化合物都显著地导致了微核的产生,具有明显的遗传毒性;遗传毒性大小与取代官能团及官能团位置存在一定的规律;遗传毒性的大小与分子结构参数溶剂连接性指数(X2SOL)、自由基信息参数(ICR)、零阶平均分子连接性指数(X0A)及修正指数(LOP)之间存在良好的结构-活性相关关系,所建模型的相关系数r2= 0.816,可以用于定量评估其它取代苯酚类化合物的遗传毒性.     

有机污染物对发光菌和鱼的毒性相关性研究

研究有机污染物对不同水生生物毒性的种间关系有助于探讨有机污染物对水生生物的毒性作用模式。本文应用1 470种有机化合物对发光菌的毒性数据和949种有机化合物对鱼的毒性数据,研究有机化合物对发光菌和鱼的种间毒性作用模式。结果表明,有机化合物对发光菌和鱼的毒性呈正相关,但种间相关性较差。通过计算毒性比率TR值表明多数类别有机化合物具有相似的种间毒性作用模式。基线和弱惰性化合物对发光菌和鱼的毒性均与辛醇水分配系数log Kow具有良好的线性关系,这说明基线和弱惰性化合物在发光菌和鱼体内的残余量CBR值均为一个常数。这些化合物对发光菌和鱼具有相似的毒性作用模式和生物吸收过程。另外,一些亲水性化合物的log TR值具有较大的种间差异,即对发光菌和鱼的毒性效应具有较大的种间差异,表明亲水性化合物对发光菌为反应型化合物,而对鱼为麻醉型化合物。有机化合物对发光菌和鱼的毒性种间相关性通过引入疏水性参数得到了一定的改善,这表明这些亲水性化合物毒性效应的种间差异有一部分归因于有机化合物在发光菌和鱼体内的生物富集不同,而不是由于与生物分子的反应性不同。这些亲水性化合物相对于鱼的腮和皮肤更容易通过发光菌的细胞膜,与生物分子发生化学反应,从而具有较高的毒性效应。Log Kow大于7的化合物对发光菌和鱼均具有较低的毒性,说明有机化合物在生物体内的富集能力对有机化合物剩余毒性的判别起着重要作用。     

苯酚类化合物对日本长腿蛙蝌蚪的急性毒性与构效关系研究

利用半静态法测定了21种取代苯酚类化合物对日本长腿蛙蝌蚪的24h 急性致死毒性(24h-LC50),并进行了定量结构活性相关研究.研究表明:大部分酚类化合物的毒性表现为极性麻醉作用.影响毒性的因素有化合物的疏水性、电性及离解行为等.     

农药类化合物对大型溞的毒性作用模式:与基线毒性化合物比较研究

农药在控制有害生物的同时,对水生生态系统产生较大的毒性效应。本文通过实验获得了25种基线化合物对大型溞的急性毒性数据,并与57种农药类化合物对大型溞的急性毒性数据进行比较研究,同时根据体外浓度LC_(50)、生物富集因子BCF和体内临界浓度CBR的关系,计算了这些化合物在大型溞体内的临界浓度,研究了农药类化合物对大型溞的毒性作用机理。结果表明,基线化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值在一个很窄的范围波动,而农药类化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值范围广且较高。这说明多数农药类化合物对大型溞为反应性毒性作用模式。其中,除草剂对大型溞的毒性显著低于杀菌剂和杀虫剂对大型溞的毒性。这可能是因为除草剂主要通过干扰植物光合作用、植物激素或植物分子合成发挥毒性效应,从而导致其对大型溞的生理系统难以发生反应性毒性效应。而杀虫剂和杀菌剂主要通过干扰生物神经系统、生殖系统、呼吸作用或大分子合成发挥毒性效应,因此易与大型溞生理系统发生生物化学反应,从而具有较高的毒性效应。本文分别建立了除草剂、杀菌剂和杀虫剂对大型溞的急性毒性QSAR模型。除草剂对大型溞的急性毒性机理较简单,其毒性与化合物疏水性程度和离子化程度有关;而杀菌剂对大型溞的急性毒性主要与化合物的标准生成热和极性表面积有关;杀虫剂对大型溞的急性毒性作用机理较复杂,它们对大型溞的毒性效应与其和生物分子之间的氢键和范德华力有关。     

取代苯胺和苯酚类化合物对大型蚤的毒性及PH值对其毒性的影响

测定了２４个取代苯胺和苯酚类化合物在不同ＰＨ下对大型蚤的２４ｈ半数抑制浓度２４ｈ－ＩＣ５０。结果表明,苯胺类的毒性随ＰＨ的升高而增大,酚类的毒性随ＰＨ的升高而减小。     

腈醛混合化合物对发光菌联合毒性的QSAR研究

测定了羟基乙腈与系列醛类化合物和对苯二甲醛与系列腈类化合物对发光菌(Photobacterium phosphoreum)的联合毒性，探讨了腈醛混合化合物对发光菌的联合毒性机制，并尝试提出了腈醛混合化合物对发光菌联合毒性的QSAR模型．结果表明，不同的腈醛混合化合物对发光菌的联合毒性不同，联合毒性的大小与腈类化合物和醛类化合物之间化学相互作用的程度紧密相关，采用QSAR模型TU=0．842—0．831σ。(n=8，r^2=0．803，SE=0．222，F=24．415，P=0．003)和TU=-0．348—8．450C^*(n=8，r^2=0．874，SE=0．219，F=41．730，P=0．001)分别定量描述羟基乙腈与系列醛类化合物和对苯二甲醛与系列腈类化合物对发光菌的联合毒性．模型具有较高的稳定性和预测能力．     

模拟酸雨对不同营养水平湖泊pH值的影响

长江中下游湖区是全球的强酸雨中心之一,为了研究酸雨对该地区湖泊p H值的影响,通过野外调查和实验模拟展开了研究。对长江中下游68个湖泊的调查结果表明,酸雨区湖泊p H均值显著低于非酸雨区(P0. 05)且湖泊p H值与水温、溶解氧含量和叶绿素a含量呈显著正相关,与总氮、硝酸盐、溶解性无机碳含量和浊度呈显著负相关。模拟实验结果表明,在不同p H值(2. 5、4. 0和5. 0)酸雨作用下,虽然各处理组p H值日变化趋势相同,但低营养组p H值低于高营养组且p H值增加速率慢于后者,低和高营养组不同酸雨处理p H值差异均随时间推移逐渐减小。实验结束时,实验组和对照组p H值无显著差异。湖泊富营养化会增加叶绿素a含量,增强水体对酸雨的缓冲能力,但持续性酸雨会对湖泊p H值、水生生物和生物地球化学循环产生潜在影响。     

应用生物模拟采样法快速评估水中邻苯二甲酸酯的生物富集性

利用三油酸甘油酯-醋酸纤维素半透复合膜(TECAM)对12种邻苯二甲酸酯类化合物(PAEs)进行微耗式快速富集试验(24 h),估算生物模拟采样方法对PAEs化合物的富集动力学参数以及富集系数,比较了膜富集系数(MCF)与生物富集系数(实验测定、模型预测)之间的相关性,及其随化合物的辛醇-水分配系数(KOW)的变化趋势。结果表明:(1)随着疏水性的增强,化合物在TECAM膜中具有不同的富集趋势:弱疏水性化合物能快速平衡,中疏水性化合物先经历线性富集阶段随后到达曲线富集阶段,中强疏水性化合物一直处于线性阶段;(2)膜对PAEs的富集系数随KOW的增加先上升后下降,与BCF随KOW的变化趋势一致,同时两种富集系数对KOW均符合二次曲线模型,并且MCF的相关性更好;(3)对MCF整体高于BCF的结果做出了解释——生物代谢使得BCF偏低,而TECAM对PAEs的富集不涉及代谢过程。尽管MCF不能表征生物体对邻苯二甲酸酯等可生物降解目标化合物的代谢过程,但该方法不受物种个体差异影响,具有估算水生生物富集目标化合物的潜在能力,更利于化合物之间的评估比较,并可作为对比研究生物代谢对BCF的影响。     

硝基苯胺同牛血清白蛋白的相互作用及其毒性

运用毛细管电泳相互作用分析的峰漂移模型 ,在接近于生物大分子与配体作用所需要的生理条件下 ,测定了典型有机物邻 、间 、对 硝基苯胺三种化合物共存时与牛血清白蛋白的相互作用的结合常数 .结合常数大小顺序是 :邻 硝基苯胺 >对 硝基苯胺 >间 硝基苯胺 .根据三种物质作用前后紫外吸收强度的变化推算出的结果与实验结果具有一致性 .对这些结合常数与该三种物质的生物实验毒性她据及其分子结构参数的相关性进行比较分析 ,发现它们之间存在一定的相关性 .这表明用毛细管电泳相互作用分析方法评价硝基苯胺的生物毒性具有一定可行性 .     

基于形态修正的描述符构建可电离化合物对大型溞急性毒性的QSAR模型

在环境水体中,可电离有机化合物(IOCs)可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs离子形态的环境行为、毒性效应等都与其分子形态存在较大差异,因而在研究IOCs环境行为、毒性效应时不应忽略离子化的影响。在构建IOCs相关预测模型时如何表征离子化的影响是当前研究的重要内容之一。探讨了采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性预测模型的可行性。具体而言,采用逐步多元线性回归(MLR)方法,构建了可预测63种取代酚、取代苯甲酸和取代苯胺等IOCs对大型溞急性毒性的定量结构-活性关系(QSAR)模型。与仅采用分子形态描述符的模型相比,使用基于形态修正描述符的模型决定系数(R2)、去一法交叉验证系数(Q2LOO)、外部验证系数(Q2EXT)等参数从0.622～0.705提高到了0.840～0.875,表明基于形态修正描述符的模型具有更好的拟合优度、稳健性和预测能力。因此,在将来的研究中,可采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性效应预测模型。     

水中有机物与羟基自由基反应的QSAR分析

本文利用文献提供的有机物与羟基自由基反应的速率常数,分别分析了羟基自由基与苯甲酸类、酚类、烷烃及其衍生物、以及小分子二元羧酸的反应速率常数与化合物理化参数间的定量关系。     

Effect of co-existing organic compounds on adsorption of perfluorinated compounds onto carbon nanotubes

Co-existing organic compounds may affect the adsorption of perfluorinated compounds (PFCs) and carbon nanotubes in aquatic environments. Adsorption of perfluorooctane sulfonate (PFOS), perfluorooctane acid (PFOA), perfluorobutane sulfonate (PFBS), and perfluorohexane sulfonate (PFH_xS) on the pristine multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs-Pri), carboxyl functionalized MWCNTs (MWCTNs-COOH), and hydroxyl functionalized MWCNTs (MWCNTs-OH) in the presence of humic acid, 1-naphthol, phenol, and benzoic acid was studied. Adsorption kinetics of PFOS was described well by the pseudo-second-order model and the sorption equilibrium was almost reached within 24 h. The effect of co-existing organic compounds on PFOS adsorption followed the decreasing order of humic acid>1-naphthol>benzoic acid>phenol. Adsorbed amounts of PFOS decreased significantly in the presence of co-existing or preloaded humic acid, and both adsorption energy and effective adsorption sites on the three MWCNTs decreased, resulting in the decrease of PFOS adsorption. With increasing pH, PFOS removal by three MWCNTs decreased in the presence of humic acid and phenol. The adsorbed amounts of different PFCs on the MWCNTs increased in the order of PFBSxS相似文献   

几种典型有害化学品对水生生物的急性毒性

采用水体中3个营养级别的水生生物（绿藻、水Sou和鱼）测试卤代酚类、硝基苯类、烷基苯类典型有毒有害化学品对水生生物的急性毒性，同时对上述物质对水生生物的安全性进行初步评估，并预测了上述物质对水生生物的环境安全浓度，研究结果表明，在3类12种有机污染物中，卤代酚类物质对水生生物的毒性最强，其中五氯苯酚对水生生物具有极高毒性。在3个营养级别的受试生物中，剑尾鱼对上述毒物具有较好的敏感性，结果稳定，重现性好，说明剑尾鱼是一种优良的水生毒性试验材料，图1表3参11。     

城市污水中典型卤代苯酚分布及其光降解行为研究

卤代苯酚(HPs)是一类广泛存在于水体中的污染物,其在污水处理厂出水中的存在及迁移转化会产生一定的健康和生态风险。探究卤代苯酚在环境中的转化行为非常重要。光降解反应是酚类物质在水体中迁移转化的重要途径,实际水体中的有机质等对卤代苯酚的光降解会产生一定的影响。对大连市区6家污水处理厂出水中卤代苯酚的污染状况进行了调查,结果显示在所有出水中总HPs的浓度范围为77.2~168.6 ng·L-1。在所有检出的卤代苯酚中,五氯酚和2,6-二氯酚浓度较高,且检出频率均为100%,检出浓度范围分别为10.8~166.7 ng·L-1和0.1~72.2 ng·L-1。在模拟太阳光照射条件下,选取2种氯酚和2种溴酚研究它们在污水样品与纯水中光降解行为,从卤原子取代的程度和种类两方面对不同卤代苯酚光降解的规律进行类比,分析了其光降解特性。此外,对比分析了不同污水厂出水的对同种卤代苯酚降解速率的影响,发现出水的p H值、溶解性有机质等因素,都可能影响卤代苯酚的光降解。     

醇和酚类污染物对欧洲林蛙蝌蚪及梨形四膜虫毒性的定量结构-活性模型

醇和酚类等有机化合物作为重要的工业原料,广泛应用于医药卫生、有机合成、食品工业等领域,但生产中排放于环境的这些物质,会对生物造成一定的毒性作用。为建立包含醇和酚类有机污染物对欧洲林蛙蝌蚪及梨形四膜虫毒性的定量结构-活性相关性模型,计算了227种有机污染物的分子连接性指数和分子形状指数,优化筛选了分子连接性指数的0X、1X、2X、4X和5Xc、分子形状指数的K1和K2共7种参数,将这7种结构参数作为神经网络输入层变量,110种有机污染物对欧洲林蛙蝌蚪的毒性值作为输出层变量,采用7:8:1的网络结构方式,构建了令人满意的对欧洲林蛙蝌蚪毒性的神经网络预测模型,方程总相关系数r为0.988,毒性预测值与实验值之间的平均误差为0.14。为检验指数的普适性,同样用这7个结构参数与117种醇和酚类化合物对梨形四膜虫的毒性进行分析,所得神经网络模型的总相关系数达到0.997,对梨形四膜虫毒性的预测值与实验值之间的平均误差仅为0.065,结果表明,所建模型具有良好的预测有机污染物对林蛙蝌蚪及梨形四膜虫急性毒性的能力。     

低浓度下4个取代苯污染物与硝酸铅的混合对发光菌的联合毒性

多种污染物混合特别是低浓度下的混合对生物的联合毒性是生态毒理学研究的热点之一。选择了3类污染物苯酚、间甲基苯酚、苯胺、对硝基苯胺、硝酸铅，采用美国微板光度计测定了它们对发光菌青海弧菌．Q67（Vibrio-qinghaiensissp-Q67）的单一及联合毒性。应用非线性拟合技术模拟了这5种物质及其混合物的剂量．效应曲线，硝酸铅可用Logit模型模拟，其它4个物质能用Weibull模型准确描述，所有拟合相关系数在0．98以上，均方根误差在O．02以下。根据纯物质的EC50值，获得这5个物质的毒性强弱顺序：硝酸铅〉对硝基苯胺〉间甲基苯酚〉苯酚〉苯胺。混合实验设计了各物质在EC50、EC1、无观察效应浓度（noobserved effectcon centration，NOEC）比例的混合。用浓度加和（doseaddition，DA）和独立作用模型（independentaction，IA）对混合物毒性进行预测。IA基本准确预测了这5个物质在各自EC50混合的毒性。DA与队模型都稍微过高地预测了以EC。及NOEC浓度比例混合的联合毒性，但都在毒理学实验容许的范围之内。这5个物质以NOEC混合时对测试生物Q67没有产生明显毒性，但是还不能判定这些物质在此浓度下混合是安全的。污染物在各自的NOEC浓度下混合是否对其它生物有潜在的威胁还需更多毒理学实验支持。     

Evaluation of 1,4-naphthoquinone derivatives as antibacterial agents: activity and mechanistic studies

● All 1,4-naphthoquinone hybrids exhibited significant antimicrobial activity. ● Presence of a hydroxyl group on aromatic B-ring of juglone was crucial for activity. ● Juglone can cause DNA damage by producing ROS and downregulation of RecA. ● Juglone has the potential to become a disinfectant. The diverse and large-scale application of disinfectants posed potential health risks and caused ecological damage during the 2019-nCoV pandemic, thereby increasing the demands for the development of disinfectants based on natural products, with low health risks and low aquatic toxicity. In the present study, a few natural naphthoquinones and their derivatives bearing the 1,4-naphthoquinone skeleton were synthesized, and their antibacterial activity against selected bacterial strains was evaluated. In vitro antibacterial activities of the compounds were investigated against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Under the minimum inhibitory concentration (MIC) of ≤ 0.125 μmol/L for juglone (1a), 5,8-dimethoxy-1,4-naphthoquinone (1f), and 7-methyl-5-acetoxy-1,4-naphthoquinone (3c), a strong antibacterial activity against S. aureus was observed. All 1,4-naphthoquinone derivatives exhibited a strong antibacterial activity, with MIC values ranging between 15.625 and 500 μmol/L and EC₅₀ values ranging between 10.56 and 248.42 μmol/L. Most of the synthesized compounds exhibited strong antibacterial activities against S. aureus. Among these compounds, juglone (1a) showed the strongest antibacterial activity. The results from mechanistic investigations indicated that juglone, a natural naphthoquinone, caused cell death by inducing reactive oxygen species production in bacterial cells, leading to DNA damage. In addition, juglone could reduce the self-repair ability of bacterial DNA by inhibiting RecA expression. In addition to having a potent antibacterial activity, juglone exhibited low cytotoxicity in cell-based investigations. In conclusion, juglone is a strong antibacterial agent with low toxicity, indicating that its application as a bactericidal agent may be associated with low health risks and aquatic toxicity.     

水体甲苯、乙苯和二甲苯对斑马鱼的毒性效应

以斑马鱼(Brachydanio rerio)为实验生物,采用半静态实验方法,研究了甲苯、乙苯和二甲苯的水生生态毒性效应.研究表明,水体中甲苯、乙苯和二甲苯对斑马鱼96h半致死浓度LC50分别为77.5、31.0和34.8mg·L-1,根据化学物质对鱼类毒性分级标准,3种物质均属中等毒性,其毒性大小顺序为:乙苯>二甲苯>甲苯.在最高暴露浓度下,斑马鱼均出现了剧烈、无序游动,并伴有抽搐等现象,其中暴露在甲苯中的斑马鱼行为改变更为严重.分析认为,3种物质对斑马鱼毒性大小与疏/亲水性有关,疏水性越强,对水生生物的毒性作用越大.