基于系统性毒性研究指导全氟烷基化合物替代品设计与绿色合成
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21737004
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:300.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0607.环境毒理与健康
- 结题年份:2022
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:陈庆云; 郭勇; 张红霞; 曹宏; 崔瑞娜; 孙加宏; 盛南; 潘奕陶; 师国慧;
- 关键词:
项目摘要
Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) are indispensable chemicals in industrial and commercial applications. Legacy PFASs, typically referring to long-chain (8 perfluorinated carbons or longer) perfluoroalkyl substances, are of great concern due to their environmental persistence, bioaccumulation potential and toxicity. Thus, international regulations have been issued to reduce the production and use of legacy PFASs, and a series of other fluorinated compounds have been used as replacement. However, studies have shown that some PFAS alternatives may be even more bioaccumulative and toxic than legacy PFASs. Based on a series of techniques in analytical chemistry, organic chemistry, molecular biology and toxicology, including liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), gas chromatography–atmospheric-pressure chemical ionization-mass spectrometry (GC-APCI-MS), quadrupole time-of-flight mass spectrometry (Q-TOF), CIC, nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), molecular docking, quantitative structure–activity relationship models (QSAR), gene knock-out, RNA interference, RNA-seq, high-throughput proteomics technology, we aim to (1) investigate the occurrence, distribution and bioaccumulation potential of novel PFAS alternatives in the abiotic and biotic environment, and characterize their sources, patterns, and exposure pathways in humans; (2) develop radical fluoroalylation methodolgy and carry out the “green synthesis” of three main types of PFAS alternatives; (3) ascertain the most sensitive (critical) toxic effect and pathways by PFAS alternatives, and explore the relationship between their toxicity and chemical structure (e.g. chain length, functionalized groups, and polymerization degree); (4) elucidate the molecular mechanism of PFAS alternatives-induced hepatotoxicity, and build the forecasting models of their toxicities; (5) guide the structural design and optimization progress of novel PFAS alternatives based on toxicological data, consequently synthesize new PFAS alternatives with better performance, less bioaccumulation and less toxicity. Our project is expected to break the “lock-in” dilemma which chemicals were restricted due to adverse influences on the environment, however their alternatives were still (or even more) harmful. We aim to change this passive situation from the source, and provide some new insights in the green synthesis and toxicity testing for new chemicals.
全氟及多氟烷基化合物(PFASs)在工业应用中具有不可或缺性。由于长链PFASs带来环境污染问题,国内外已开始广泛使用PFASs替代品,但部分替代品仍具有生物累积和多种毒性效应。本项目(1)研究新型PFASs替代品在我国典型环境介质和人群血清中分布特征与累积规律,解析其来源和暴露途径;(2)发展氟烷基自由基方法,开展三大类典型PFASs替代品绿色合成。(3)基于系统性研究确定典型PFASs替代品的敏感(关键)毒性效应及关键毒性通路,阐明其结构与毒性之间的规律;(4)研究介导PFASs毒性效应的分子机制及调控途径,着重于肝毒性,构建毒性预测模型。(5)基于毒性研究成果,指导设计并优化PFASs替代品的结构,合成新的功能优异、低生物蓄积性、低毒性的替代品。本项目将有助于破解“化学品污染→替代→污染”循环往复的怪圈,从源头上改变持久性污染物被动应对的局面,为我国化学品绿色合成和毒性测试提供范例。
结项摘要
全氟和多氟烷基类化合物(PFASs)广泛地应用于工业和民用的多个领域,具有不可或缺性。由于长链PFASs具有持久性、累积性、长距离迁移以及多种毒性,国内外已开展了对PFASs替代品的研究并取得实质进展。但PFASs替代品呈现多样性的功能基团和多氟链段,比传统的PFASs的结构更为复杂,其环境持久性、累积性和毒性问题仍未彻底解决。本项目研究新型PFASs替代品在我国典型环境介质和人群血清中分布特征与累积规律;开展三大类典型PFASs替代品绿色合成;基于系统性研究确定典型PFASs替代品结构与毒性之间的规律;指导设计并优化PFASs替代品的结构,合成新的功能优异、低生物蓄积性、低毒性的替代品。获得以下创新性结果:(1)首次在我国环境中识别一系列新型全氟聚醚羧酸并厘清其在典型污染区域的分布特征;提出新型PFAS在重要河流中的全球性分布;发现部分新型PFAS在水生生物中的蓄积性高于传统PFAS。(2)首次获得中国普通人群PFASs暴露基线值;发现新型PFASs能透过人体重要屏障;发现部分新型PFAS暴露在脂代谢紊乱、肝、肾功能、生殖健康等方面的潜在健康效应。(3)提出新型PFASs通过激活过氧化物酶体增殖剂活化受体(PPARα,而非PPARγ)通路,干扰肝脏脂肪酸的吸收、合成和降解,导致肝脏毒性。(4)在毒性研究的指导下,构筑多样性、系列性的含氟表面活性剂,如短链全氟多醚表面活性剂,开发脱氧氟化试剂和发展一些自由基反应方法等替代品绿色合成新方法。研究结果为研发新的低毒性替代品提供支撑,为制定PFASs替代品的管理策略提供科学依据。从源头上改变持久性污染物被动应对的局面,为我国化学品绿色合成和毒性测试提供范例。.项目执行期间,发表第一标注SCI论文34篇,包括Environ Health Perspect 1篇、Environ. Sci. & Technol. 10篇。其中,ESI源高被引论文3篇,Environ. Sci. & Technol.封面文章一篇,并入选ACS Virtual Issue(中国科学院创立70周年70佳论文),相关工作被美国化学会C&EN等杂志报道多次。目前,这些文章被引1300次,单篇最高引用237次。申请专利5项。培养博士研究生13人(7人已毕业),硕士研究生6人(3人已毕业)。潘奕陶博士论文获2019年中国科学院优秀博士论文。
项目成果
期刊论文数量(47)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Analysis of emerging per- and polyfluoroalkyl substances: Progress and current issues
新兴全氟烷基和多氟烷基物质的分析:进展和当前问题
- DOI:10.1016/j.trac.2019.04.013
- 发表时间:2020-03
- 期刊:TrAC-Trends in Analytical Chemistry
- 影响因子:13.1
- 作者:Pan Yitao;Wang Jinghua;Yeung Leo W.Y.;Wei Si;Dai Jiayin
- 通讯作者:Dai Jiayin
Visible light promoted iodofluoroalkylation of alkenes with iodo-3-oxaperfluoroalkanesulphonates
可见光促进烯烃与碘-3-氧杂全氟烷磺酸盐的碘氟烷基化
- DOI:10.1016/j.jfluchem.2019.03.008
- 发表时间:2019
- 期刊:Journal of Fluorine Chemistry
- 影响因子:1.9
- 作者:Dongmei He;Yong Guo;Qing-Yun Chen;Hu Yang;Tao Lv
- 通讯作者:Tao Lv
Occurrence and Tissue Distribution of Novel Perfluoroether Carboxylic and Sulfonic Acids and Legacy Per/Polyfluoroalkyl Substances in Black-Spotted Frog (Pelophylax nigromaculatus)
黑斑蛙(Pelophylax nigromaculatus)中新型全氟醚羧酸和磺酸以及遗留全氟烷基/多氟烷基物质的出现和组织分布
- DOI:10.1021/acs.est.7b03662
- 发表时间:2018-02-06
- 期刊:ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
- 影响因子:11.4
- 作者:Cui, Qianqian;Pan, Yitao;Dai, Jiayin
- 通讯作者:Dai, Jiayin
A Series of Deoxyfluorination Reagents Featuring OCF2 Functional Groups
一系列具有 OCF2 官能团的脱氧氟化试剂
- DOI:10.1021/acs.orglett.0c03238
- 发表时间:2020
- 期刊:Organic Letters
- 影响因子:5.2
- 作者:Zhao Shiyu;Guo Yong;Su Zhaoben;Cao Wei;Wu Chengying;Chen Qing-Yun
- 通讯作者:Chen Qing-Yun
Catalyst-Free Hydroxytrifluoromethylation of Alkenes Using Iodotrifluoromethane
使用三氟碘甲烷进行烯烃的无催化剂羟基三氟甲基化
- DOI:10.1002/cjoc.201900087
- 发表时间:2019
- 期刊:Chinese Journal of Chemistry
- 影响因子:5.4
- 作者:Su Zhaoben;Guo Yong;Chen Qingyun;Zhao Zhigang;Nian Baoyi
- 通讯作者:Nian Baoyi
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其他文献
全氟十二烷酸(PFDoA)慢性暴露干扰大鼠肝脏磷酸化蛋白质水平
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:生态毒理学报
- 影响因子:--
- 作者:张红霞;崔瑞娜;戴家银
- 通讯作者:戴家银
白洋淀鱼类体内多氯联苯积累特征及其毒性评价
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:农业环境科学学报
- 影响因子:--
- 作者:胡国成;李雪梅;彭晓武;郭庶;刘芸;许木启;戴家银;麦碧娴;许振成
- 通讯作者:许振成
邻苯二甲酸丁基苄酯的雄性生殖和发育毒性研究
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:中国科学:生命科学
- 影响因子:--
- 作者:王晓阳;戴家银;张红霞
- 通讯作者:张红霞
其他文献
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