新的人工智能方法可以檢測(cè)有毒化學(xué)物質(zhì)

瑞典查爾姆斯理工大學(xué)和哥德堡大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種人工智能方法，可以提高有毒化學(xué)物質(zhì)的識(shí)別能力——僅僅基于分子結(jié)構(gòu)的知識(shí)。這種方法有助于更好地控制和了解社會(huì)上使用的越來越多的化學(xué)品，也有助于減少動(dòng)物試驗(yàn)的數(shù)量。

化學(xué)物質(zhì)在社會(huì)上的使用是廣泛的，從家用產(chǎn)品到工業(yè)生產(chǎn)過程，它們無處不在。許多化學(xué)物質(zhì)到達(dá)我們的水道和生態(tài)系統(tǒng)，在那里它們可能對(duì)人類和其他生物造成負(fù)面影響。一個(gè)例子是PFAS，這是一組有問題的物質(zhì)，最近在地下水和飲用水中都發(fā)現(xiàn)了有關(guān)的濃度。例如，它已被用于消防泡沫和許多消費(fèi)品中。

盡管有廣泛的化學(xué)法規(guī)，但對(duì)人類和環(huán)境的負(fù)面影響仍然存在，這些法規(guī)往往需要耗時(shí)的動(dòng)物試驗(yàn)來證明化學(xué)品何時(shí)可以被認(rèn)為是安全的。僅在歐盟，每年就有超過200萬只動(dòng)物被用于遵守各種規(guī)定。與此同時(shí)，新化學(xué)品的開發(fā)速度很快，確定哪些化學(xué)品由于對(duì)人類或環(huán)境的毒性而需要限制使用是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

在開發(fā)化學(xué)品方面提供寶貴的幫助

瑞典研究人員開發(fā)的新方法利用人工智能對(duì)化學(xué)毒性進(jìn)行快速和經(jīng)濟(jì)有效的評(píng)估。因此，它可用于在早期階段識(shí)別有毒物質(zhì)，并有助于減少對(duì)動(dòng)物試驗(yàn)的需求。

“我們的方法能夠根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)一種物質(zhì)是否有毒。它是通過分析過去進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的大型數(shù)據(jù)集而開發(fā)和完善的。Chalmers理工大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)系和哥德堡大學(xué)生物與環(huán)境科學(xué)系的研究員Mikael Gustavsson說:“因此，這種方法已經(jīng)經(jīng)過訓(xùn)練，可以對(duì)以前未經(jīng)測(cè)試的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。

“目前市場上有超過10萬種化學(xué)物質(zhì)，但其中只有一小部分對(duì)人類或環(huán)境有明確的毒性。使用包括動(dòng)物試驗(yàn)在內(nèi)的傳統(tǒng)方法評(píng)估所有這些化學(xué)品的毒性實(shí)際上是不可能的。在這里，我們看到我們的方法可以提供一種新的選擇，”查爾默斯大學(xué)和哥德堡大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)系教授埃里克·克里斯蒂安森說。

研究人員認(rèn)為，這種方法在環(huán)境研究中非常有用，對(duì)使用或開發(fā)新化學(xué)品的當(dāng)局和公司也非常有用。因此，他們將其公開并向公眾提供。

比今天的計(jì)算工具更廣泛，更準(zhǔn)確

用于發(fā)現(xiàn)有毒化學(xué)品的計(jì)算工具已經(jīng)存在，但到目前為止，它們的適用范圍太窄，準(zhǔn)確性太低，無法在更大程度上取代實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。在研究人員的研究中，他們將他們的方法與其他三種常用的計(jì)算工具進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)新方法不僅精度更高，而且更普遍適用。

“我們使用的人工智能基于先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)方法，”埃里克·克里斯蒂安森(Erik Kristiansson)說?！拔覀兊难芯拷Y(jié)果表明，基于人工智能的方法已經(jīng)與傳統(tǒng)的計(jì)算方法相當(dāng)，隨著可用數(shù)據(jù)量的不斷增加，我們預(yù)計(jì)人工智能方法將進(jìn)一步改進(jìn)。因此，我們相信人工智能有潛力顯著提高化學(xué)毒性的計(jì)算評(píng)估。

來源：AAAS

異丁醛（也稱為2-丁醛，化學(xué)式：C4H8O）是一種有機(jī)化合物，屬于醛類化合物。以下是異丁醛的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 功能團(tuán)：異丁醛分子中含有一個(gè)醛基（─CHO功能團(tuán)），即碳氧雙鍵和一個(gè)氫原子。

2. 溶解性：異丁醛具有一定的溶解性。它可以在水和許多有機(jī)溶劑中溶解，如乙醇、醚等。

3. 氧化性：異丁醛易被氧氣氧化成相應(yīng)的酸。

4. 反應(yīng)活性：異丁醛是一種活潑的化合物，可以與多種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生以下反應(yīng)：

   - 還原反應(yīng)：可以被還原劑還原為相應(yīng)的醇。

   - 加成反應(yīng)：與親核試劑（如氨、氫氯化物）加成反應(yīng)，形成相應(yīng)的加成產(chǎn)物。

   - 導(dǎo)入反應(yīng)：與親電試劑（如酸性條件下的醇或酰氯）反應(yīng)，發(fā)生導(dǎo)入反應(yīng)，形成醇或酯。

5. 異構(gòu)性：異丁醛和正丁醛（1-丁醛）是同分異構(gòu)體，它們的分子結(jié)構(gòu)不同。

需要注意的是，異丁醛是一種具有刺激性氣味的液體，在處理和使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。同時(shí)，由于異丁醛易燃，應(yīng)避免與火源接觸和存放在易燃物質(zhì)附近。