Большинство коммерческих химикатов, которые ежегодно поступают на рынок в Соединенных Штатах, не имеют достаточных данных о здоровье и безопасности. Для пестицидов Агентство по охране окружающей среды США использует различные методы для заполнения пробелов в данных, чтобы оценить химическую опасность, воздействие и риск. Тем не менее в последние годы возросло беспокойство общественности по поводу потенциальной угрозы, которую представляют эти химические вещества, наряду с осознанием того, что традиционные методы тестирования на животных не являются прагматичными с точки зрения скорости, экономики или этики. Теперь исследователи из Университета Джорджа Вашингтона разработали новый вычислительный подход для быстрой проверки пестицидов на предмет их безопасности, эффективности и того, как долго они сохранятся в окружающей среде. Более того, и это самое главное, новый подход поможет в разработке молекул следующего поколения для разработки более безопасных пестицидов.
«Во многих отношениях наш инструмент имитирует компьютерное открытие лекарств, в котором обширные библиотеки химических соединений проверяются на их эффективность, а затем настраиваются, чтобы сделать их еще более эффективными против конкретных терапевтических целей», — Якуб Костал, доцент кафедры химии в GW и сказал главный исследователь проекта. «Аналогичным образом мы используем наш системный подход для модификации пестицидов , чтобы сделать их менее токсичными и более способными к разложению, и в то же время убедиться, что они сохраняют хорошие характеристики. Это мощный инструмент как для промышленности, так и для регулирующих органов , который может помочь в разработке новые, более безопасные аналоги существующих коммерческих агрохимикатов и, таким образом, защищают жизнь людей, окружающую среду и прибыль отрасли».
Используя свою модель, команда проанализировала 700 пестицидов из реестра пестицидов Агентства по охране окружающей среды. В модели учитывалась вероятная стойкость или разложение пестицида в окружающей среде с течением времени, его безопасность и то, насколько хорошо он действует в отношении уничтожения, отражения или контроля целевой проблемы.
Они обнаружили, что только 52, или 7%, проанализированных химических соединений соответствовали критериям безопасного химического вещества. По словам исследователей, хотя результаты анализа показывают, что большинство пестицидов, вероятно, небезопасны, многие из них можно сделать более безопасными, изменив их молекулярную структуру таким образом, чтобы снизить их токсичность без ущерба для эффективности.
«Наш анализ показывает, что, когда речь идет о разработке более безопасных пестицидов, определенно есть возможности для улучшения», — сказала Джессика Левер, аспирант GW и ведущий автор статьи. «Более того, вычислительный подход, который мы разработали для лучшего отбора и разработки безопасных пестицидов, может быть использован в качестве плана и применен к другим отраслям, которые полагаются на коммерческие химикаты, например, к косметике и чистящим средствам».
В будущем команда надеется дополнить свою модель разработкой пестицидов из возобновляемых химических строительных блоков на биологической основе для достижения целей устойчивого развития в области химического дизайна.
Исследование «Концепция структуры и процесса для разработки более безопасных пестицидов» было опубликовано в журнале Science Advances 30 марта 2022 года.