Evaluación del potencial de biodegradabilidad de los productos químicos orgánicos en el medio acuático y en el suelo...

Área de la Ciencia:

• Química del medio ambiente
• Toxicología computacional
• Modelado predictivo

Sus antecedentes:

• La evaluación de la biodegradación química orgánica es crucial para comprender la persistencia en el medio ambiente, la bioacumulación y la toxicidad (PBT).
• Los métodos existentes requieren una evaluación preliminar para identificar tempranamente los posibles peligros ambientales.
• El medio ambiente está continuamente expuesto a diversos productos químicos orgánicos procedentes de diversas fuentes antropogénicas y naturales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar modelos basados en la clasificación de la relación entre la estructura y la biodegradabilidad (c-RASBR) para predecir la biodegradabilidad química.
• Evaluar el rendimiento de los algoritmos de aprendizaje automático y la utilidad de las características de SHapley Additive exPlanation (SHAP).
• Crear una herramienta fácil de usar, BiodegPred, para predecir la biodegradabilidad en el agua y el suelo.

Principales métodos:

• Aplicación de la metodología de lectura transversal de la relación estructura-propiedad (RASPR) utilizando los conjuntos de datos de las directrices de prueba de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) (302 y 307).
• Implementación de técnicas de equilibrio de datos para el conjunto de datos 2 para mitigar los problemas de desequilibrio de clase.
• Desarrollo de modelos c-RASBR utilizando varios algoritmos de aprendizaje automático, incluido el clasificador de vectores de soporte (SVC), con validación cruzada (CV) y análisis SHAP.

Principales resultados:

• Los modelos c-RASBR desarrollados, en particular los que utilizan SVC, demostraron una alta precisión de predicción (conjunto de entrenamiento: 0,73 0,98; conjunto de prueba: 0,77 0,84).
• El análisis SHAP confirmó la importancia de las características específicas de RASPR en las predicciones del modelo.
• Los modelos con menos características mostraron una mejor precisión en comparación con los modelos tradicionales de relación cualitativa estructura-biodegradabilidad (QSBR).

Conclusiones:

• Los modelos c-RASBR desarrollados proporcionan predicciones confiables de la biodegradabilidad aeróbica inherente en el agua y el potencial de biotransformación en el suelo.
• La herramienta BiodegPred predice efectivamente la biodegradabilidad de los productos químicos orgánicos, apoyando la evaluación del riesgo ambiental.
• Estos modelos predictivos pueden ayudar a los organismos reguladores a tomar decisiones informadas con respecto a la seguridad química y la gestión ambiental.