方案详情
摘要：
阳离子表面活性剂被用于许多工业过程和消费品中，并同时释放到水生环境中，在水生生物中它们可能积聚到调节相关的阈值。本研究旨在更好地了解三种阳离子表面活性剂N,N-二甲基十二烷基胺(T10)、N-甲基十二烷基胺(S12)和N,N,N-三甲基十四烷基铵阳离子(Q14)在鱼肝脏(RTL-W1)和鳃(RTgill-W1)细胞系中的生物富集行为。作者对细胞培养物进行了充分的质量平衡以进行生物浓度测试，其中对培养基、细胞表面、细胞本身和塑料隔室进行取样，并通过HPLC MS/MS对每种表面活性剂进行定量。表面活性剂在细胞内的积累与烷基链长度及其膜脂水分配系数(DMLW)有关。T10和S12的细胞源性生物浓缩因子(BCF)与文献中获得的体内BCF的比值在3.5倍以内，而Q14的细胞源性BCF值是体内BCF的100倍。从作者的实验中，虹鳟鱼细胞系作为一种合适的保守的体外筛选方法来评估阳离子表面活性剂的生物浓度，并且有希望进一步的测试。
引言：
可电离有机化合物(IOC)是一大类在环境条件下带电的具有不同结构的化合物。在欧洲化学品管理局预注册的工业化学品和已经根据REACH法规注册的物质中，约有41%至49%是IOC，包括阴离子、阳离子、两性或永久带电化合物。
在本研究中，作者应用鱼细胞系方案进行阳离子表面活性剂的体外生物浓度评估，并评估了生物浓度在鱼体内的可预测性。选择的细胞系为RTgill-W1和RTL-W1。RTgill-W1细胞系代表了从水中摄取化合物的重要环境生物界面，而RTL-W1细胞系代表了鱼类中研究最多的外源清除组织，即肝脏。作为最小的生命单位，作者假设细胞包含化学摄取所必需的结构和过程：细胞膜可能是表面活性剂最相关的吸附基质，包括与整个带负电荷的细胞外表面和细胞内的生物转化酶可能发生的静态相互作用。因此，作者假设所测试的阳离子表面活性剂将以可量化的数量在细胞中积累，并且体外衍生的BCFs可能会跟随测试化合物DMLW。作者用先前确定的无毒暴露浓度对两种细胞系进行了生物浓度测试，并为实验导出了质量平衡。此外，作者研究了表面活性剂是否可以通过两种方式从细胞中解吸:(1)用乙二胺四乙酸(EDTA)溶液冲洗细胞，(2)在无化合物的测试介质中进行再平衡阶段的实验。最后，作者将基于体外的BCF分别与虹鳟鱼的体内BCF和DMLW衍生的BCF(DMLW BCF)进行比较。
方法：
根据这些标准，选择三种测试化合物进行测试：N-甲基十二烷基胺(S12),N,N-二甲基十二烷基胺(T10)和N,N,N-三甲基十四烷基铵离子(Q14)。有关测试化合物的详细信息可在支持信息(SI)中的表1和第1节(纯度，供应商，CAS注册号)中找到。其中，表1使用COSMOtherm 2022和Henderson Hasselbalch方程计算DOW;N/a=不可用。
结果与讨论：
用RTgill-W1进行24小时的急性细胞毒性试验，得到所有试验化学物质的EC50值(表2)。
为了区分测试化合物是否真的被细胞吸收或仅仅是吸附在它们的表面，在取样细胞部分之前，用EDTA溶液冲洗。这次冲洗显示了0.3%的初始测试化合物质量，即非常少的松散表面结合的化合物。相比之下，甲醇从塑料中提取了112%。这些结果表明，在细胞外表面存在可忽略不计的松散结合(图1)。作者观察到，在再平衡阶段，与细胞组分相关的94.1%的Q14仍与细胞相关(图1)，最小的Q14量被重新分配到培养基中，分布在定量限附近。
再平衡阶段在假定稳态(表S13)下计算出的Q14体外BCF(log)为4.6，比生物浓缩实验(图2)得到的体外BCF(log,4)大约大半个数量级。图2显示了基于细胞的体外、体内和基于DMLW的BCF的比较(DMLW BCF:假设细胞中磷脂体积分数为0.01,33 SI Section 7.3)。细胞系衍生的体外BCFs随着测试化合物烷基链的延长而增加。由于在两种细胞系中积累程度相似(图1)，因此所有测试化合物的体外BCF在细胞系之间仅存在微小差异(图2)。对于未来的研究，确定鱼细胞中的磷脂含量来完善相关的预测将是相关的。使用测试化合物DOW或KOW的类似预测并不始终准确或高估了细胞积聚(假设整个鱼的脂质分数为0.04,SI Section 7.3)。值得注意的是，中性和离子型物质的已知温度是用基于量子化学的软件COSMOtherm模拟的。
展望：
本研究首次将虹鳟鱼细胞系RTgill-W1和RTL-W1作为预测鱼类体内烷基胺生物浓度的体外替代方法。与简单的基于dmlw的BCF预测相比，这些细胞提供了额外的生物转化潜力，值得进一步研究。在这方面，RTL-W1细胞系可能优于RTgill-W1，因为RTL-W1代表一个重要的生物转化器官，即肝脏。然而，生物转化不能在不同组织和单个细胞系之间按1:1比例进行。因此，如Stadnicka-Michalak等人所证明的那样，纳入其他细胞系将是谨慎的。RTgill-W1可能为研究阳离子表面活性剂的上皮转运，特别是更好地了解体内观察到的Q14的积累行为提供了一种有价值的新方法。此外，测试更多的阳离子表面活性剂对进一步评估该方法的适用范围具有重要意义。
文章详情：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c05360
北京泰科博思科技有限公司是COSMOLOGIC官方指定代理商，有关软件详情或者技术支持请咨询北京泰科。
电话：010-64951848
邮箱：sales@tech-box.com.cn
北京泰科为广大学习分子模拟科研人员提供了交流讨论平台，泰科建立了Turbomole交流群，群里有专业老师解答问题，如有兴趣一起交流，欢迎来电/邮申请入群，作者期待您的参与！
北京泰科涉及行业
材料研发
基于BIOVIA Materials Studio材料设计平台，提供涉及电池、航空航天、国防军工、建筑、涂料涂层等多领域材料研发软件及综合解决方案。
药物研发
针对药物设计、药物研发等提供基于Discovery Studio、COSMOLOGIC等软件的ADME、构象比对、溶剂筛选、结晶、成盐、共晶筛选、稳定性、溶解度pKa、分配系数等性质的模拟预测软件及方案。
化工设计
面向精细化工、新能源、石油化工等领域提供精馏萃取催化剂设计、热力学性质（溶解度、粘度等）、提纯表面处理吸附等性质模拟软件平台及解决方案。
数据挖掘
基于Pipeline Pilot提供数据搜集、数据清洗、特征工程、机器学习、流程设计等多种数据挖掘综合解决方案。
一体化实验室
• 实验室信息管理
• 电子实验记录本/SOP执行
• 试剂耗材管理
• 仪器管理
• 数据管理
部分产品
量化材料类
• Crystal：固体化学和物理性质计算软件
• Diamond：晶体结构数据可视化分析
• Endeavour：强大的求解晶体结构的软件
• Molpro：高精度量化软件
• Molcas：多参考态量软件
• Turbomole：快速稳定量化软件
• TeraChem：GPU上运行的量化计算软件
• Spartan：分子计算建模软件
数据分析类
• GelComparll：凝胶电泳图谱分析软件
• SimaPro：生命周期评估软件
• Unscrambler：完整多变量数据分析和实验设计软件
• CSDS：剑桥晶体结构数据库
• lCDD：国际衍射数据中心数据库
• ICSD：无机晶体结构数据库
• Pearson’s CD：晶体数据库
公司简介
北京泰科博思科技有限公司（Beijing Tech-Box S&T Co. Ltd.）成立于2007年，是国内领先的分子模拟及虚拟仿真综合解决方案提供商。
北京泰科博思科技有限公司与国际领先的模拟软件厂商、开发团队深入合作，为高校、科研院所和企业在材料、化工、药物、生命科学、环境、人工智能及数据挖掘、虚拟仿真教学等领域提供专业的整体解决方案。用户根据需要在我们的平台上高效的进行各种模拟实验，指导实际的生产设计。
北京泰科博思科技有限公司拥有一支一流的技术服务团队和资深的专家咨询团队，以客户真正需求出发，服务客户，为客户创造价值。我们秉承“职业、敬业、担当、拼搏、合作”的企业精神，致力于用国际领先的软件产品和专业全面的技术支持服务，成为客户可信赖的合作伙伴。
相关产品
联系方式
公司地址：北京市朝阳区安慧里四区15号
中国五矿大厦419室
电话：010-64951848
传真：010-58603969
销售部：sales@tech-box.com.cn
泰科博思二维码
