基于计算毒理学对六种合成工业染料毒性谱与分子作用机制的综合评估

《Scientific Reports》：A comparative toxicological study of commonly used industrial dyes: an in-silico approach

　　

摘要

合成工业染料广泛用于纺织品、食品、化妆品和药品中，但因其持久性和毒性而带来严重的环境和人类健康隐患。本研究基于计算模拟预测，对人体内六种合成工业染料的毒性谱进行了计算风险评估。研究采用密度泛函理论（DFT）方法，以B3LYP/6-31+G(d,p)基组计算其理化性质和光谱特性。通过分子对接和非共价相互作用研究，分析其结合特性及作用机制，靶标包括原癌基因激酶PIM-2（PDB编号：2IWI）、Cereblon（PDB编号：7BQU）以及DDB1-CRBN E3泛素连接酶（PDB编号：4CI2）。在所研究的合成染料中，AB25与7BQU表现出最高的结合亲和力（-10.00 kcal/mol），而AR88与2IWI展现出最强的相互作用（-11.00 kcal/mol）。AR88和AB25均与4CI2表现出较强的结合作用（分别为-9.70和-9.20 kcal/mol）。分子动力学（MD）模拟和MM/GBSA计算结果显示，AB25和AR88染料具有结构稳定性（RMSD：1.23–1.96 ?）和靶标选择性。MM/GBSA评分优先考虑AB25作为7BQU的候选物（-38.670 ± 33.710 kJ/mol）以及AR88作为2IWI的候选物（-173.880 ± 76.070 kJ/mol），确认这两种化合物分别为其各自靶标的选择性毒性候选物质。通过吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADMET）预测以及物质活性谱预测（PASS）系统，比较了其生物学和毒理学特性。所有化合物均表现出致突变、致畸、皮肤刺激和致癌特性，表明其毒理学特征。AR88和AB25被鉴定为反应活性最高的染料，具有显著的受体结合潜力和可能的较高毒性（致癌活性：Pa > 0.950，致畸特性：Pa > 0.800，致突变活性：Pa > 0.950）。此外，若干染料被预测具有较高的环境持久性，引发对其长期暴露风险的担忧。总体而言，本研究强调了严格监管控制的重要性，并建议在涉及合成染料的评估中引入计算毒理学。