用QSAR软件评估农药中杂质的毒性

曹渊

（常州检验检测标准认证研究院 江苏常州 213164）

1 前言

农药产品中的杂质一般都很难被完全清除，但应根据杂质的毒性情况，将它们控制在合理的水平，以免造成药害或者毒害。在理化性质上，杂质往往跟有效成分非常相似，但是其毒性却大不相同[1]。因此，在进行农药安全性评价的时候，除了要对核心的有效成分进行评估外，还要对杂质的毒性进行评价，尤其是毒性相关杂质，对于已知毒性大的杂质，必须严格控制限量[2]。

确定毒性相关杂质的关键点，在于杂质是否对农药产品的毒性有贡献，本文以农药唑嘧磺草胺（图1）为例，用QSAR 软件对其杂质（图2）进行毒性评估。

2 杂质的毒性评估

2.1 数据库的选择

毒性评估一般有实验动物体内测试或体外测试2 种方式，本文选用体外毒性评估测试，选用in silico体外测试中的定量构效关系进行杂质毒性的理论测算[3]。定量构效关系（QSAR）主要是研究化合物的分子结构与其生物活性之间的关系。

图1 唑嘧磺草胺化学结构图

图2 杂质A 化学结构图

利用QSAR Toolbox 进行杂质A 的毒性评估，QSAR Toolbox 集成了大量的数据库、预测模型和机理分类[4]。在结构信息输入目标物质后，可在机理性质和活性数据2 个模块里查询目标物质的机理分类、数据库分类、代谢产物和现有活性数据。如果想预测目标物质的某一性质，用户需要建立预测矩阵，根据目标物质的结构、预测性质的机理寻找相似物，建立矩阵。建立好矩阵后，进入预测模块，选择适当的方法进行预测，如鱼急性毒性这类有阈值的性质，通常使用趋势分析或者QSAR 模型进行预测；污染物致突变性检测（AMES）这类无阈值的性质，通常使用交叉读取（read-across）方法进行预测。软件可用于数据查询、化合物分类、相似物查找read-across 预测、QSAR 预测、QSAR 模型构建和read-across 预测。

2.2 数据库预测过程及结果

本次使用数据库的参数设置及结果如下：

（1）数据库：急性经口毒性数据库/Acute Oral Toxicity database（ChemIDPlus）。

（2）参照物的筛选方式：有机官能团相似（相似度阈值≥70%），筛选出来符合要求的参照物共133个，前10 个被选取的分类化合物信息详见表1。

（3）毒性预测方法：趋势分析法，急性经口LD50预测结果为1 380 mg/kg，详见图3。

表1 用于预测毒性的类成员

图3 趋势法分析结果

2.3 杂质的相关性评估

需要计算杂质A 对唑嘧磺草胺原药整体毒性的贡献程度，评估其最大毒性贡献是否超过10%的阈值。方法如下：

（1）通过杂质的毒性数据（Ha）和有效成分的毒性数据（Hai）计算杂质的相对毒性（RelHa）。

杂质的相对毒性RelHa=有效成分的毒性Hai/杂质的毒性Ha=1。

（2）计算有效成分/杂质混合物（MTIH）的最大理论毒性增加值。

由于 RelHai=1，式（1）可简化为：

有效成分/杂质混合物的最大理论含量增加值=[有效成分的最小含量+（杂质的理论最大含量）]/有效成分的最小含量。

（3）计算最大可以接受的杂质浓度（amax%），将式（2）中把 MTIH 的界限值设为 1.1（比如，+10%），用Amax%代替amax%，得到式（3）：

1.1 =[有效成分的最小含量+（最大可接受的杂质浓度×相关杂质的相对毒性）]/有效成分的最小含量。

把式（3）重新整理，得到：

在唑嘧磺草胺的毒性评估中，查表可以得出唑嘧磺草胺急性经口毒性LD50为大于5 000 mg/kg，经过QSAR 的评估可以得出，杂质A 的急性经口毒性LD50为 1 380 mg/kg，可以看出杂质 A 的 QSAR 毒性预测结果大于唑嘧磺草胺有效成分的毒性，而且杂质A 根据全分析结果已经达到可以计量的水平。计算可得：

评估结果毒性增加值为4.4%＜10%的阈值，因此，杂质A 对唑嘧磺草胺原药毒性贡献不大[5]，不认定为唑嘧磺草胺的相关毒性杂质。

3 结论

本文对杂质A 进行毒性评估，采用QSAR 的In silico 毒理学评价关键技术，对唑嘧磺草胺中未知杂质A 进行急性经口LD50毒性评估，并采用世界粮农组织（FAO）毒性相关杂质评估法规，评估结果毒性增加值为4.4%＜10%的阈值，因此，杂质A 对唑嘧磺草胺原药毒性贡献不大，不认定为唑嘧磺草胺的相关毒性杂质，只需对杂质的含量加以控制即可。