QSAR Daten in MET - Erster Teil

MET für Windows wird in der Version 10 mit QSAR Daten ergänzt. In einer Serie von Artikeln soll geklärt werden, was QSAR Daten sind, wieso diese eingesetzt werden und wo die Grenzen liegen.

Was bedeuted QSAR

Die Abkürzung QSAR steht für "Quantitative structure–activity relationship" was als Quantitative Struktur-Wirkungsbeziehung übersetzt werden kann. Es handelt sich dabei um chemometrische Verfahren um aus der chemischen Struktur physikalisch-chemische oder toxikologische Eigenschaften abzuleiten.

Eigenschaften, die vorhergesagt werden können sind z.B.: Schmelzpunkt, Siedepunkt , Dampfdruck, kritischer Druck, kritische Temperatur, Wasserlöslichkeit, LD50-Wert, ob ein Stoff krebserregend oder fruchtschädigend wirkt.

Fehlende Substanzdaten

Eine Gefahrstoffdatenbank enthält zu jeder Substanz Angaben wie Molmasse, Schmelzpunkt und Siedepunkt usw. oder keine Angaben. Ist z.B. der Dampfdruck nicht vorhanden, bleibt das entsprehende Feld leer. In der folgenden Grafik ist der Füllungsgrad für verschiedene Substanzeigenschaften einer Gefahrstoffdatenbank mit über 8000 Substanzen dargestellt. Dabei wurden nur Substanzen gezählt die zu mindest die Molmasse enthalten.

Der Schmelzpunkt ist bei 62% aller Substanzen bekannt. Bei den anderen Eigenschaften weisen nur zwischen 10% und 50% der Substanzen einen Datenwert aus. Es gilt zu berücksichtigen, dass nicht jede Substanz z.B. einen Siedepunkt aufweist, weil gewisse höhermolekulare Substanzen werden vor dem Sieden zersetzt.

Bei diesen ca. 8000 Substanzen sind die bekanntesten Substanzen, wie z.B. Chlor, Ethanol, Schwefelsäure usw., enthalten. Hätte die Datenbank noch mehr Substanzen würde die Prozentzahlen deshalb sinken nicht steigen. 

Was bedeuten unbekannte Substanzdaten für die Gefahrenanalyse?

Will der Benutzer nun eine Ausbreitungsrechnung für eine ausgelaufene Flüssigkeit erstellen und der Dampfdruck ist nicht vorhanden, kann die Freisetzung aus der Lache nicht berechnet werden. Eine Alternative ist es in diesem Fall, eine schlagartige Freisetzung zu wählen, weil der Dampfdruck nicht benötigt wird. Die ermittelte Gefahrendistanz kann dadurch weit höher ausfallen, z.B. 2500 Meter statt 500 Meter. Das Nicht-Wissen des Dampfdruckes führt zu einer grösseren Gefahrendistanz.

Ein anderer Fall liegt vor, wenn die Toxizität unbekannt ist, weil dann eine toxische Gefahrenabschätzung nicht möglich ist. Wie kann in einer solchen Situation gehandelt werden? Der Unfall kann so behandelt werden, wie wenn die Substanz unbekannt ist. Oder vielleicht kann aufgrund der bekannten Informationen ein Profil der Substanz zusammengestellt werden. Oder vielleicht kann aufgrund der chemischen Struktur versucht werden den Stoff einzuschätzen. Z.B. eine Isocyanat-Gruppe im Molekül wird einen Stoff als toxisch heikel erscheinen lassen, usw. Eine solche Abschätzung verlangt Expertenwissen und ist unter Zeitdruck kaum auszuführen.

Zusammenfassung

Es ist nicht ungewöhnlich, dass der freigesetzte Stoff unbekannt ist, als Gemisch vorliegt oder wichtige Stoffinformationen fehlen. Trotzdem müssen Entscheidungen schnell gefällt werden. In diesem Artikel haben wir gesehen, dass der Füllungsgrad einer Gefahrstoffdatenbank begrenzt ist. Die Toxizität ist für die Mehrheit der Substanzen unbekannt.

Im nächsten Artikel werden wir untersuchen, wie gut QSAR Abschätzungen im Vergleich zu experimentellen Werten sind.

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