Ядовитость химиката зависит от его жирорастворимости и агрессивности по отношению к химическим связям внутри биомолекул. Исследователи оценили границы значений обоих параметров, внутри которых вещество может считаться неядовитым или слаботоксичным.
Грязная река в одной из китайских провинций (фото Gemma Thorpe).
Когда химики создают новые моющие средства, краски, смазочные материалы и т. п., они почти не задумываются о возможной ядовитости будущего соединения, изучение же «побочных эффектов» традиционно остаётся за токсикологами. Но зачем тратить силы, деньги и время на разработку какого-нибудь универсального порошка, который вместе с грязью уничтожит всё живое?
Исследователи из Йельского университета (США) сообщают о том, что выполнение всего двух правил при синтезе нового вещества может существенно снизить токсикологические риски. Несколько сотен химикатов тестировались на токсичность Агентством по защите окружающей среды США и Министерством окружающей среды Японии; в качестве модельных организмов были выбраны рачок Daphnia magna, рыбы толстоголовый гольян и японская оризия, а также зелёная водоросль Pseudokirchneriella subcapitata. В статье, опубликованной в журнале Green Chemistry, исследователи рассказывают о результатах собственного анализа особенностей химического строения этих веществ, которые делают их токсичными.
Токсичность зависела преимущественно от двух параметров — способности веществ растворяться в жирах и дестабилизировать химические связи в других молекулах. Жирорастворимость нужна для эффективного проникновения через клеточную мембрану, которая, как известно, представляет собой билипидный слой. Способность оттягивать на себя электроны, участвующие в образовании межатомных связей в составе биомолекул, приводит к необратимым повреждениям этих молекул — что, собственно, и есть проявление токсических свойств.
Всё это не является таким уж секретом для химиков и биологов. Но авторы предприняли попытку задать границы, в которых химики-синтетики могут чувствовать себя более или менее свободно, не опасаясь изобрести невзначай оружие массового поражения. Исследователи определили допустимые значения, в пределах которых могут изменяться жирорастворимость и агрессивность вещества по отношению к чужим химическим связям. В этих рамках вещество может считаться либо вообще нетоксичным, либо слабоядовитым. Если при разработке и синтезе новых химикатов не нарушать предложенных границ, то, по словам учёных, можно пятикратно снизить вероятность химического загрязнения водоёмов.
Особо подчёркивается, что предыдущие работы позволяли оценить ядовитость того или иного вещества по тем же критериям, однако предлагаемые алгоритмы имели дело с уже готовым продуктом. Химикам же гораздо полезней знать заранее, по ходу разработки, в какую сторону можно продвинуться и насколько. Речь идёт не о том, как оценить ядовитость продукта, а о том, как такие биологические сведения могут стать полезными для химиков. Авторы надеются, что их работа сыграет значительную роль в наведении мостов между токсикологией и органической химией.
