QSAR Daten in MET - Dritter Teil

Im  ersten Teil dieser Artikelserie ging es um die Frage wieviele Substanzwerte in einer Gefahrstoffdatenbank pro Eigenschaft vorhanden sind , z.B. wie Schmelzpunkt oder Toxizität. Wir haben festgestellt, dass bei einer Datenbank mit 8000 Substanzen der Füllungsgrad zwischen 10% und 62% liegt. 

Im zweiten Teil haben wir gesehen wie gut QSAR abgeschätzte Substanzdaten im Vergleich zu experimentellen Daten sind. Je nach abgeschätzter Eigenschaft können Abweichungen für die Mehrheit der Substanzen um den Faktor 2x liegen und für andere, wie die Toxizität, werden markante Abweichungen gefunden.

In diesem Teil soll auf die Vorteile und Nachteile bei der Verwendung von QSAR-Daten eingegangen werden.

Bei einem Unfall mit einem Gefahrgut werden von den Einsatzkräften Massnahmen zur Eindämmung der Auswirkungen auf Menschen, Tiere und Sachen getroffen. Diese erfolgen auf dem Wissenstand zu dem jeweiligen Zeitpunkt und sind meist zeitkritisch. Und weil es sich um Massnahmen handeln, die über Leben oder Tod von Personen entscheiden können, sind diese von grosser Wichtigkeit. 

Bestandteil jeder Massnahme ist die vorgängige Einschätzung der Lage. Diese unterscheidet sich, je nach dem ob bekannt ist welcher Stoff freigesetzt wurde im Gegensatz als wenn nur bekannt ist, dass irgendein Gefahrstoff freigesetzt wurde. Allerdings ist der Nutzen nur klein den Namen des freigesetzten Stoffs zu kennen und dann ein leeres Datenblatt vorzufinden oder eines das aus der Molmasse und dem Schmelzpunkt besteht. 

Vorteile und Nachteile von QSAR Daten in einer Gefahrstoffdatenbank
Vorteile Nachteile
Der Füllungsgrad in einer Datenbank steigt erheblich. Substanzen mit leeren Datenblättern werden damit massiv reduziert. Einzelne QSAR-Daten können eine grössere Abweichung zum experimentellen Wert aufweisen.
Stoffdaten und auch QSAR-Daten erlauben zielgerichtete Massnahmen zu ergreifen. QSAR-Daten können als exakter Zahlenwerten einen unerfahrenen Benutzer in zu grosser Sicherheit wiegen.
Die Streuung der QSAR-LD50 Werten zu PAC-2 ist vergleichbar von experimentellen LD50 Toxwerten zu PAC-2 Werten.  
QSAR-Daten werden systematisch und reproduzierbar abgeleitet.  
Die Streuung der Fehler zu den experimentellen Werten, wo bekannt, kann ermittelt werden.  
Die Methoden der QSAR-Datenableitung werden mit dem technischen und wissenschaftlichen Fortschritt in Zukunft besser.  

Der Fehler, die durch die Verwendung von QSAR Daten entsteht, kann durch die Einbau eines Sicherheitsfaktor in einen QSAR-Wert auf die "sichere" Seite verschoben werden. Beispiel: Wenn der Roh QSAR-Toxwert eines Stoffs den Wert von 200 ppm ergibt, kann mit Anwendung eines Sicherheitsfaktor 10 dieser Wert: 200 ppm / 10 = 20 ppm  abgeleitet werden. Der Stoff wird damit 10x toxischer.

In den nachfolgenden 2 Grafiken ist diese Anwednung für rund 1000 QSAR abgeschätzten Toxwerte im Verhältnis zu den PAC-2 Werten mit und ohne Sicherheitsfaktor 10 dargestellt.  Der offizielle PAC-2 Wert wird durch den QSAR-PAC-2 Wert (ist eigentlich ein TEEL-2 Wert) divdiert und der Logarithmus errechnet und in den Histogrammen dargestellt:

  • Ohne Sicherheitsfaktor stufen rund 40% der PAC-2 Werte den Stoff toxischer ein als der abgeleitete QSAR-PAC-2 Wert.
  • Mit Sicherheitsfaktor 10 stufen rund 8% der PAC-2 Werte den Stoff toxischer ein als der abgeleitete QSAR-PAC-2 Wert.  

Die Verwendung von Sicherheitsfaktoren bei QSAR-Daten bewirken, dass wenn ein QSAR-Wert verwendet wird, der Anwender auf der sicheren Seite liegt, d.h. er schätzt die Lage als gefährlicher ein. Dies trägt der grösseren Unsicherheit der QSAR-Werte Rechnung. Im Englischen spricht man bei Sicherheitsfaktoren für die Toxizität auch von "Assessment factor". 

Die Kehrseite dieser Sicherheitsfaktoren ist, dass wenn diese nicht mit Bedacht angewendet werden und bei jedem QSAR-Wert ein Sicherheitsfaktor einliesst, die abgeschätzten Gefahrendistanzen meist die Gefahren bei einem Unfall bei weitem überschätzt werden. 

Zusammenfassung

Die Verwendung von QSAR-Daten bringt Vorteile und Nachteile. Unsere Meinung ist, dass die Vorteile überwiegen. Deshalb liefern wir MET für Windows mit QSAR-Daten aus. QSAR-Daten ersetzen dabei nie experimentelle Werte. Der Benutzer hat aber die Wahl QSAR-Wert zuzulassen oder nicht. 

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