一種檢測二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法的製作方法

2023-05-29 07:50:11 2

專利名稱：一種檢測二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境汙染物毒性分析領域，具體地說，涉及一種檢測環境汙染物二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法。
背景技術：
隨著現代工業的不斷發展，環境汙染日趨嚴重，其中以化學品的汙染尤為突出。人們每天都暴露在各種環境汙染物組成的混合物中，而不是單個純汙染物。多組分環境汙染物的混合暴露特別是低劑量混合暴露是一種普遍的規律。越來越多的事實表明，低劑量混合汙染物產生的累積與聯合毒性具有潛在的環境與健康風險。眾所周知，對於單個純汙染物，人們積累了大量有用的數據，制定了削減與控制的標準，使生物安全與人類健康免受單個汙染物的影響得到了保障。然而，事實表明，即使各單個汙染物都控制在安全標準以下， 當這些低劑量共存時產生的累積與可能的聯合毒性作用，有可能對生物安全與人類健康產生潛在的風險。目前化學混合物的毒性研究與評價缺少必要的基礎數據和方法學，有許多問題須優先研究並加以解決。研究低劑量混合有機汙染物的毒性評價與相互作用分析方法具有重要的科學意義和良好的應用前景。世界衛生組織專家委員會在1981年的技術報告中首次將混合物聯合作用分為二類獨立作用、協同作用和拈抗作用(童建，馮致英。環境化合物的聯合毒作用。[M] ；1994)。 現在，人們一般將聯合作用分為協同作用、加和作用、獨立作用和拈抗作用。協同作用即聯合作用的毒性大於各毒物單獨作用毒性總和。加和作用即聯合作用的毒性等於毒物單獨作用的總和。獨立作用即聯合作用的毒性等於毒物單獨作用的總和減去共同引起毒性的重複部分。拈抗作用即聯合作用的毒性小於各毒物單獨作用毒性的總和。等效應線圖模型(Isobole graphic procedure)理論由Fraser於100多年前提出，用於確定兩種物質相互作用時觀察到的效應與預期效應之間的偏差。等效線上的點代表兩個化合物濃度的組合，而且是等效的，等效應線圖模型見附圖1。圖1為兩化合物某效應濃度下ECx的等效應線圖模型示意圖。其中，橫坐標為A化合物的濃度，縱坐標為B化合物的濃度。ECx,A與ECx,B分別表示A與B兩種化合物對受試生物產生效應為χ時的效應濃度。在附圖1中，從縱坐標的ECx,B點出發沿著平行於χ軸的方向做一條直線為Llxa，從橫坐標的ECx,A點出發沿著平行於y軸的方向做一條直線為Llxb,兩條線交點為&。由ECx, β點到Llxa與Llxb的交點h之間的線段為ECx,bFx，由ECx,A點到Llxa與Llxb的交點h之間的線段為ECx,aFx，由線段ECx,bFX和ECx,aFX組成的折線為獨立作用線；兩個點ECx,A與ECx,B 之間的線段為加和作用線。與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域為協同作用區， ECx,aFx和ECx,bFX兩條線段與L2X線段所圍成區域為加合作用區，線段ECx,AFx和ECx,BFx以外的區域可統稱為拈抗作用區。若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域，由於該區域屬於兩混合物等ECx混合的協同作用區，則兩種物質產生協同作用；若A
4與B 二元混合物實驗點效應濃度落在ECx, A與ECx, B之間的線段ΙΛ上，或落在ECx, AFx和 ECx,bFx兩條線段與線段所圍成區域，該區域屬於兩混合物等ECx混合加和作用區，則兩種物質產生加和作用；若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在線段ECx,aFx和ECx,/χ上， 該折線屬於兩混合物等ECx混合的獨立作用線，則兩物質產生獨立作用；若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在線段ECx, aFx和ECx, bFX以外的區域，該區域屬於兩混合物等ECX 混合的拈抗作用區，兩種物質產生拈抗作用。判斷二元化合物間相互作用等效應線圖模型簡潔直觀，它在科學研究中被廣泛採用。例如，它曾被用於癸胺與壬胺兩種化合物對大型潘的聯合毒性作用，兩種化合物混合的5個實驗數據點都落在加和作用區內，對大型潘呈現出明顯的加和作用(Merino-Garcia, D.，Kusk, K. 0.，Christensen, E. R. Joint toxicity of similarly and dissimilarly acting chemicals to Daphnia magna at different response levels. Arch Environ Con Tox [J] ；2003 ;45 :289-296)。
在汙染物混合毒性評估與預測方面，由於自然環境中汙染物混合模式複雜，在有限的實驗條件下，使實驗數據更接近實際環境體系，合理的實驗設計顯得尤為重要。此前混合物研究方法包括固定其中一組分的含量，改變另一組分的含量，進而研究混合物中兩種不同組分的相互作用關係。然而自然環境中混合物濃度組成複雜多變，無法利用固定濃度的實驗設計表徵。對於多變量混合汙染物的聯合毒性研究，較經典的方法是因子設計法(Gennings，C. Economical designs for detecting and characterizing departure from additivity in mixtures of many chemicals. Food Chem Toxicol[J] ；1996 ；34 1053-1058)。因子設計法中，η個化合物(變量)若以χ個水平進行研究，進行的實驗次數為xn。當化合物的數量增加時，實驗工作量呈指數增加。目前，對於兩種或二種汙染物組成的混合物聯合毒性的研究，多數採用等毒性固定濃度比法(Germings，C.，Carter, W. H.， Casey, Μ.，Moser, V.，Carchman, R.，Simmons, J. Ε. Analysis of functional effects of a mixture of five pesticides using a ray design. Environ Toxicol Phar[J] ；2004 ； 18 :115-125),這些毒性預測方法實際上只考察了混合物濃度空間的一個點濃度，不能反映實際混合物濃度空間的隨機分布特點。例如，A和B兩種物質混合的方式有很多種，這些混合方式包括兩種物質不同比例的混合或相同比例情況下不同濃度的混合。為了讓等效線圖模型直觀、簡潔的顯示出二元混合物相互作用方式，應當保證1)設置合適的混合比例，確保實驗濃度點均分等效線；幻保證混合濃度點實驗數據的準確性。然而，混合物中相互作用存在著濃度比例依賴偏差及濃度水平依賴偏差(Jonker，Μ. J.，Svendsen, C.， Bedaux, J. J. Μ.，Bongers, Μ.，Kammenga, J. Ε. Significance testing of synergistic/ antagonistic, dose level-dependent, or dose ratio-dependent effects in mixture dose-response analysis. Environ Toxicol Chem[J] ；2005 ;24 :2701-2713)。即混合物中各組分不同濃度比例、濃度水平對物質間相互作用模式會產生影響。限於方法原因，很多利用等效線圖研究二元混合物相互作用的文獻中，都只研究了一條等效線(如EC50等效線， 可稱之為一維等效線圖)，無法對比例依賴及濃度水平依賴偏差進行全面研究。研究二元混合物的相互作用模式需要大量的實驗操作獲得兩組分任意多組不同濃度比例、濃度水平混合下的數據，研究多維等效線圖需要將多條等效線(例如EC05，EC25，EC50等效線)綜合至一個等效線圖坐標中。然而，按照傳統的實驗設計方法，無法繪製多維等效線圖，進而對二元混合物間的相互作用模式進行全面研究。
在現有技術中均未涉及如本發明所示的檢測二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法。

發明內容
針對傳統實驗設計方案中混合物組分濃度比例、濃度水平單一，實驗次數有限，無法充分研究二元混合物組分間濃度比例依賴偏差及濃度水平依賴偏差等不足之處，本發明的目的是提供一種直接均分射線法與等效線圖法相結合，研究二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法。該方法可畫出二元混合物兩組分多個效應濃度間連線的多維等效線圖， 有利於研究混合物二元組分間的濃度比例與濃度水平依賴性偏差，在整個濃度比例與濃度水平空間研究二元混合物相互作用的類型。本發明的技術方案如下本發明提供了一種檢測二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法，包括以下步驟①確定二元混合物組分的均分設計混合方式；②測定固定濃度比例二元混合物毒性效應；③進行二元混合物效應濃度分解，多維等效線圖繪製；④進行二元混合物組分間相互作用模式判斷。多維等效線圖以EC25、EC50 二條等效線作為示例，對於每一條等效線的繪製方法以EC50等效線為示例所述步驟①包括如下步驟首先利用常規微板毒性分析法(葛會林，劉樹深，劉芳.多組分苯胺類混合物對發光菌的抑制毒性.生態毒理學報[J] ；2006 ；1 =295-302)測定兩化合物的濃度-效應數據，擬合濃度效應曲線參數，計算不同效應點的效應濃度，分別以A化合物濃度為橫坐標、B化合物濃度為縱坐標，構建二維濃度坐標平面，將連接兩化合物等效應濃度點的線段幾何平均分為η+1 (η可取3 10之間的整數)等份，並從原點出發通過這η個均分點做η條射線(Rl，R2，...，foi)。其中，每條射線代表一個固定濃度比例的混合物，具體固定濃度比例對應於均分點坐標A與B兩種物質的橫、縱坐標比值。所述步驟②包括如下步驟根據步驟①中確定的A、B混合物中兩化合物的固定濃度比例，將A、B兩種化合物配製成與步驟①中η個均分點對應的η組二元混合物。利用微板毒性分析法(葛會林，劉樹深，劉芳.多組分苯胺類混合物對發光菌的抑制毒性.生態毒理學報[J] ；2006 ；1 =295-302)測定每組混合物m個(m可取5 20之間的整數)不同濃度水平下對青海弧菌Q67的濃度-效應數據。利用S型函數(Weibull函數或Logit)對濃度-效應數據進行非線性最小二乘擬合，參照確定係數，選擇擬合值與試驗觀測值均方根誤差最小者為最優模型。濃度-效應數據的非線性最小二乘擬合也可以在商業化軟體 Origin或Matlab中進行。選定混合物濃度-效應關係最優模型後，在Excel軟體中計算每組固定濃度比例二元混合物多個不同效應點的效應濃度(ECx)，χ為0到100的任意數字， 不包括0與100。所述步驟③包括如下步驟將η組固定濃度比例的二元混合物的效應濃度按照相應固定濃度比例分解成A化合物與B化合物的濃度。在步驟①中構建的以A化合物濃度為橫坐標、B化合物濃度為縱坐標有二維濃度坐標平面畫出對應坐標點。所述的η組混合物中每一系列相同的效應濃度都可以繪製出一同時等效線，多組效應濃度在同一個坐標平面中繪製出的圖即為多維等效線圖；從縱坐標的ECx,B點出發沿著平行於χ軸的方向做一條直線為Llxa，從橫坐標的ECx, A點出發沿著平行於y軸的方向做一條直線為Llxb,兩條線交點為Fx，由ECx,B點到Llxa與Llxb的交點h之間的線段為ECx,bFx，由ECx,A點到Llxa與Llxb的交點&之間的線段為ECx,aFx，由線段ECx,bFX和ECx,aFX組成的折線為獨立作用線；兩個點 ECx,A與ECx,B之間的線段為加和作用線與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域為協同作用區，ECx,aFx和ECx,bFX兩條線段與L2X線段所圍成區域為加合作用區，線段ECx,AFx 和ECx,bFx以外的區域可統稱為拈抗作用區。所述步驟④包括如下步驟根據A與B兩化合物多維等效線圖，及每組固定濃度比例二元混合物的效應濃度值落點區域判斷兩化合物相互作用信息若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在加和作用線Ux與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域，則兩種物質產生協同作用；若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在加和作用線上，或落在獨立作用線 ECx, aFx和ECx, bFX與加和作用線L2X線段所圍成區域，則兩種物質產生加和作用；若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在獨立作用線ECx,aFx和ECx,/χ上，則兩物質產生獨立作用； 若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在獨立作用線ECx, aFx和ECx, bFX以外的區域，則兩種物質產生拈抗作用。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、本發明方法對於二元混合物兩組分多個效應濃度間連線的多維等效線圖，利用直接均分射線法首先保證實驗點均分等效線，可以研究不同濃度比例依賴性偏差。2、本發明方法在特定均分點即固定濃度比例情況下，拋棄了傳統的單混合濃度點測定方式，而是採用微板毒性分析法測定一系列濃度梯度混合物產生的濃度-效應數據， 根據擬合濃度-效應曲線參數計算多個效應點的效應濃度，繪製多維等效線圖，研究不同濃度水平依賴偏差，通過擬合函數參數計算出特定效應濃度，減少實驗誤差，保證統計學意義上的顯著性。3、本發明方法通過直接均分射線法與微板毒性分析法相結合對傳統的等效線圖進行改進，詳述了構建多維等效線圖的方法，研究不同濃度比例情況下，二元混合物組分的相互作用模式。


圖1.等效線圖模型示意圖。圖2.多維等效線圖法示意圖。圖3. DIC與BMTF的多維等效線圖。圖4. DIC與EMC的多維等效線圖。
具體實施例方式以下通過實施例和附圖進一步說明本發明。實施例1利用多維等效圖法進行敵敵畏(DIC)與離子液體l-Butyl-3-methylimidazolium tetraf luoroborate (BMTF)相互作用研究，包括以下步驟
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(1)利用常規微板毒性分析法(葛會林，劉樹深，劉芳.多組分苯胺類混合物對發光菌的抑制毒性.生態毒理學報[J] ；2006 ；1 =295-302)測定敵敵畏(DIC) 二個效應濃度 EC25，EC50 分別為5. 64E_4mol/L，1. 42E_3mol/L.測定離子液體 1-Buty 1-3-methyIi midazoliumtetrafluoroborate (BMTF) 二個效應濃度 EC25，EC50 分別為7. 42E_3mol/L，
1.31E-2mol/L。以BMTF濃度為橫坐標(X軸)、DIC濃度為縱坐標(Y軸)構建二維濃度坐標平面。(2)根據BMTF與DIC濃度坐標平面，分別在X軸和Y軸上標出兩個組分的EC50， 將連接兩坐標軸上BMTF的EC50點與DIC的EC50點的線段幾何平均分為6段，並從原點出發通過這5個均分點做5條射線(Rl、R2、R3、R4、R5)，每條射線代表一個固定濃度比例的混合物，具體見圖2，圖中星號表示EC50等效線上的均分點。Rl，R2，R3，R4，R55條射線表示5組固定濃度比例混合物。計算得到DIC(B)與BMTF㈧的5組固定濃度比例分別 % :3. 5E-01 6· 5E-01，1. 8E-01 8· 2E-01，9· 8E-02 9· 02E-01，5· 1E-02 9.49E-01，
2.1E-02 9. 79E-01.根據上述設定的化合物BMTF與DIC的固定濃度比例，將BMTF、DIC兩種化合物配製成5組二元混合物。利用微板毒性分析法(葛會林，劉樹深，劉芳.多組分苯胺類混合物對發光菌的抑制毒性.生態毒理學報[J] ；2006 ；1 =295-302)測定每組混合物對青海弧菌 Q67的濃度-效應數據。利用S型函數(Weibull函數或Logit函數)對濃度-效應數據進行非線性最小二乘擬合，或者利用商業化軟體Origin或Matlab對濃度-效應數據進行非線性最小二乘擬合，得到5組固定濃度比例混合物(R1、R2、R3、R4、I )濃度-效應關係最優擬合模型後參照確定係數分別為0. 998，0. 999，0. 996，0. 998，0. 992。在Excel軟體中計算每組固定濃度比例二元混合物的EC25及EC50值。得到5組二元混合物EC25的值(單位 mol/L)分別為8. 56Ε-03，7· 08Ε_03，6· 29Ε_03，4· 90Ε_03，2· 41Ε-03 ；5 組二元混合物 EC50 的值(單位:mol/L)分別為1. 46E-02,1. 29E-02，1. 19E-02，1. 02Ε_02，5· 70Ε-03。(3)按照多維等效線圖法構建步驟3，將5組固定濃度比例二元混合物的EC50按照固定濃度比例分解成BMTF化合物與DIC化合物濃度。(例如，第一條固定濃度比例二元化
合物(Rl)的半數效應濃度為EC50mix。則化合物BMTF在混合物中佔有的濃度為.EC50·。
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而化合物DIC的在混合物佔有濃度為|EC50mix。對5組BMTF與DIC 二元混合物EC25、EC50
進行濃度分解後，對應兩化合物的效應濃度如下=BMTF的對應5組二元混合物(Rl，R2，R3， R4，R5)中 EC25 效應濃度分解值(單位mol/L)為 110E_04，2. 64E_04，5. 23E_04，6. 17E-04， 7. 89E-04 ；DIC的對應5組二元混合物(Rl，R2，R3，R4，R5)中EC25效應濃度分解值(單位:mol/L)為 7. 48Ε-03，7· 17Ε_03，7. 11Ε-03,4. 19Ε_03，2· 15Ε-03 ；BMTF 的對應 5 組二元混合物(Rl，R2，R3，R4，R5)中 EC50 效應濃度分解值(單位:mol/L)為 2. 95E_04，6. 66E-04， 1. 35E-03,1. 83E-03, 2. 16E-03 ；DIC 的對應 5 組二元混合物(Rl，R2, R3, R4, R5)中 EC50 效應濃度分解值(單位mol/L)為 1. 64E-02,1. 48E-02，1. 50E-02，1. 02Ε_02，4· 81Ε-03。在以BMTF濃度為橫坐標(X軸)、DIC濃度為縱坐標(Y軸)構建的二維濃度坐標平面上，標出上述單個化合物效應濃度。得到多維等效線圖如圖3所示。圖中5條射線表示5個固定濃度比例的二元混合物。星號為二元混合物EC50等效線對應的實際實驗測量點，圓點表示為二元混合物EC25等效線對應的實際實驗測量點。在BMTF與DIC兩化合物的多維等效線圖上(圖3)，從縱坐標的EC5tl,B點出發沿著平行於χ軸的方向做一條直線為Ll5tla,從橫坐標的 EC5(I,A點出發沿著平行於y軸的方向做一條直線為Ll5tlb,兩條線交點為F50。由EC5tl, B點到 Ll50a與Ll5tlb的交點F50之間的線段為EC5tl,bF50，由EC5tl,A點到Ll5tla與Ll5tlb的交點F50之間的線段為EC5tl, aF50，由線段EC5tl, bF50和EC5tl, AF50組成的折線為獨立作用線；兩個點EC50,A 與EC50,b之間的線段L25(i為加和作用線。L25(i與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域為等 EC50混合的協同作用區，EC5tl, aF50和EC5tl, BF50兩條線段與L25(1線段所圍成區域為等EC50 混合的加合作用區，線段EC5tl,AF50和EC5tl,BF50以外的區域可統稱為等EC50混合的拈抗作用區。同樣，從縱坐標的EC25,B點出發沿著平行於χ軸的方向做一條直線為Ll25a，從橫坐標的 EC25, A點出發沿著平行於y軸的方向做一條直線為Ll25b，兩條線交點為F25。由EC25, B點到 Ll25a與Ll25b的交點F25之間的線段為EC25,bF25，由EC25,A點到Ll25a與Ll25b的交點F25之間的線段為EC25, aF25，由線段EC25, bF25和EC25, AF25組成的折線為獨立作用線；兩個點EC25,A 與EC25,b之間的線段L2m為加和作用線。L2m與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域為等 EC25混合的協同作用區，EC25, aF25和EC25, BF25兩條線段與L2M線段所圍成區域為等EC25 混合的加合作用區，線段EC25, aF25和EC25, bF25以外的區域可統稱為等EC25混合的拈抗作用區。(4)在BMTF與DIC兩化合物的多維等效線圖上(圖3)，根據DIC與BMTF的EC50 等效線圖，發現不同濃度比例混合的兩種化合物產生50%效應時的效應濃度點落在EC5tl, aF50和EC5tl,bF50折線在χ軸與y方向以外的區域，該區域是DIC與BMTF等EC50混合的拈抗作用區，所以呈現拈抗作用。根據DIC與BMTF的EC25等效線圖，發現不同濃度比例混合的兩種化合物產生25%效應時的效應濃度點落在EC25,aF25和EC25,bF25折線在χ軸與y方向以外的區域，該區域是等EC25混合的拈抗作用區，所以呈現拈抗作用。實施例2利用多維等效圖法進行敵敵畏(DIC)與離子液體l-Ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMC)相互作用研究，包括以下步驟(1)利用常規微板毒性分析法(葛會林，劉樹深，劉芳.多組分苯胺類混合物對發光菌的抑制毒性.生態毒理學報[J] ；2006；1295-302)測定敵敵畏(DIC) 二個效應濃度EC25，EC50分別為5. 64E_4mol/L，1. 42E_3mol/L.測定離子液體 l-Ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMC) 二個效應濃度 EC25，EC50 分別為 2. 20E-04mol/L, 3. llE_04mol/L.濃度為橫坐標(X軸)、DIC濃度為縱坐標(Y軸)構建二維濃度坐標平面。(2)根據EMC與DIC濃度坐標平面，分別在X軸和Y軸上標出兩個組分的EC50，將連接兩坐標軸上EMC的EC50點與DIC的EC50點的線段幾何平均分為6段，並從原點出發通過這5個均分點做5條射線(R1、R2、R3、R4、I )，每條射線代表一個固定濃度比例的混合物， 具體見圖2，圖中星號表示EC50等效線上的均分點。Rl，R2，R3，R4，R5等5條射線表示5組固定濃度比例混合物。計算得到DIC與BMTF的5組固定濃度比例分別為4.8E-01 5. 2E-01, 7. 0E-01 3. OE-01,8. 20E-01 1. 8E-01，9. 01E-01 9. 9E-02，9. 58E-01 4. 2E-02。根據上述設定的化合物EMC與DIC的固定濃度比例，將EMC、DIC兩種化合物配製成5組二元混合物。利用微板毒性分析法(葛會林，劉樹深，劉芳.多組分苯胺類混合物對發光菌的抑制毒性.生態毒理學報[J] ；2006 ；1 =295-302)測定每組混合物對青海弧菌Q67的濃度-效應數據。利用S型函數(Weibull函數或Logit)對濃度-效應數據進行非線性最小二乘擬合，或者利用商業化軟體Origin或Matlab對濃度-效應數據進行非線性最小二乘擬合，得到5組固定濃度比例混合物(Rl、R2、R3、R4、R5)濃度-效應關係最優擬合模型後參照確定係數分別為0. 998，0. 999，0. 999，0. 999，0. 997。利用Excel軟體計算每組固定濃度比例二元混合物的EC25及EC50值。得到5組二元混合物EC25的值(單位mol/ L)分別為8. 56Ε-03，7· 08Ε_03，6· 29Ε_03，4· 90Ε_03，2· 41Ε-03 ；5 組二元混合物 EC50 的值 (單位:mol/L)分別為1. 46E-02,1. 29E-02，1. 19E-02，1. 02Ε_02，5· 70Ε-03。(3)按照多維等效線圖法構建步驟3，將5組固定濃度比例二元混合物的EC50按照固定濃度比例分解成EMC化合物與DIC化合物濃度。(例如，第一條固定濃度比例二元
化合物(Rl)的半數效應濃度為EC50mix。則A化合物在混合物中佔有的濃度為.EC50mix。
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而B化合物的在混合物佔有濃度為+EC5Om1x。對5組EMC與DIC 二元混合物EC25、EC5進
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行濃度分解後，對應兩化合物的效應濃度如下EMC的對應5組二元混合物(Rl，R2，R3，R4， R5)中 EC25 效應濃度分解值(單位mol/L)為 110E_04，2. 64E_04，5. 23E_04，6. 17E-04， 7. 89E-04 ；DIC的對應5組二元混合物(Rl，R2，R3，R4，R5)中EC25效應濃度分解值(單位mol/L)為 2. 47E-04, 2. 20E-04,1. 97E-04，1. 22E-04，5. 66E-05 ；EMC 的對應 5 組二元混合物(Rl, R2，R3，R4，R5)中 EC50 效應濃度分解值(單位:mol/L)為 2. 83E_04，5. 97E-04， 1. 03E-03,1. 38E-03,1. 77E-03。DIC 的對應 5 組二元混合物(Rl,R2,R3,R4,R5)中 EC50 效應濃度分解值(單位:mol/L)為 3. 10E-04,2. 62E_04，2. 26E-04，1. 52E_04，7. 75E-05。在以 BMTF濃度為橫坐標(X軸)、DIC濃度為縱坐標(Y軸)構建的二維濃度坐標平面上，標出上述單個化合物效應濃度。得到多維等效線圖如圖4所示。圖中5條射線表示5個固定濃度比例二元混合物。星號為二元混合物EC5tl等效線對應的實際實驗測量點，圓點表示為二元混合物EC25等效線對應的實際實驗測量點。由圖4可以看出，從縱坐標的EC5tl,B點出發沿著平行於χ軸的方向做一條直線為Ll5tla，從橫坐標的EC5(i,a點出發沿著平行於y軸的方向做一條直線為Ll5tlb,兩條線交點為F50。由EC5tl,B點到Ll5tla與Ll5tlb的交點F50之間的線段為 EC5tl,bF50，由 EC5tl,A 點到 Ll5tla 與 Ll5tlb 的交點 F50 之間的線段為 EC5tl,AF50，由線段 EC5tl,BF50 和EC5tl,aF50組成的折線為獨立作用線；兩個點EC50,a與EC50,b之間的線段L25(1為加和作用線。L25(i與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域為等EC50混合的協同作用區，EC5tl,AF50和 EC50, bF50兩條線段與L25(i線段所圍成區域為等EC50混合的加合作用區，線段EC5tl, AF50和 EC50,bF50以外的區域可統稱為等EC50混合的拈抗作用區。同樣，從縱坐標的EC25,B點出發沿著平行於χ軸的方向做一條直線為Ll25a，從橫坐標的EC25, A點出發沿著平行於y軸的方向做一條直線為Ll25b，兩條線交點為F25。由EC25,B點到Ll25a與Ll25b的交點F25之間的線段為EC25, bF25，由EC25, A點到Ll25a與Ll25b的交點F25之間的線段為EC25, AF25，由線段EC25, bF25和EC25, aF25組成的折線為獨立作用線；兩個點EC25,A與EC25,B之間的線段L2M為加和作用線。L225與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域為等EC25混合的協同作用區，ECm, aF25和EC25, bF25兩條線段與L2m線段所圍成區域為等EC25混合的加合作用區，線段ECm, aF25和EC25,bF25以外的區域可統稱為等EC25混合的拈抗作用區。(4)在EMC與DIC兩化合物的多維等效線圖上(圖4)，根據DIC與EMC的EC50 等效線圖，發現不同濃度比例混合的兩種化合物產生50 %效應時的效應濃度點在混合物中
10DIC濃度較高時落在EC5tl, aF50和EC5tl, bF50折線在χ軸與y軸方向以外的區域，該區域為等 EC50混合的拈抗作用區，呈現出拈抗作用。而隨著DIC濃度的降低，混合物產生50%效應時的效應濃度點落在由EC5(1,aF50、EC5tl,bF50和L25(1這三條線圍起來的區域，該區域屬於DIC 與EMC等EC50混合的加和作用區，呈現出加和作用。根據DIC與EMC的EC25等效線圖，發現不同濃度比例混合的兩種化合物產生25%效應時的效應濃度點在混合物中DIC濃度較高時落在EC25, A F25與EC25, BF25折線以外沿χ軸與y軸方向以外的區域，該區域為DIC 與EMC等EC25混合的拈抗作用區，呈現出拈抗作用。而隨著DIC濃度的降低，混合物產生 25%效應時的效應濃度點落在由EC25,aF25與EC25,B F25和L25(1圍起來的區域，該區域屬於DIC與EMC等EC25混合的加和作用區，呈現出加和作用。根據這一現象，可以推斷，EMC 與DIC混合物的相互作用呈現比率依賴性，即在混合物中DIC含量比例很高時，DIC與EMC 二元混合物呈現出明顯的拈抗作用，隨著DIC含量比例降低，DIC與EMC 二元混合物呈現加和作用。 上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種檢測二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法，其特徵在於所述方法包括以下步驟①確定二元混合物組分的均分設計混合方式；②測定固定濃度比例二元混合物毒性效應；③進行二元混合物效應濃度分解，多維等效線圖繪製；④進行二元混合物組分間相互作用模式判斷。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟①包括以下步驟首先利用常規微板毒性分析法測定兩化合物的濃度-效應數據，擬合濃度-效應曲線參數，計算不同效應點的效應濃度，分別以A化合物濃度為橫坐標、B化合物濃度為縱坐標，構建二維濃度坐標平面，將連接兩化合物等效應濃度點的線段幾何平均分為n+1等份，並從原點出發通過這η 個均分點做η條射線R1，R2，. . . ,Rn ；其中，每條射線代表一個固定濃度比例的混合物，具體固定濃度比例對應於均分點坐標A與B兩種物質的橫、縱坐標比值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於在步驟①後進行的步驟②，包括如下步驟根據步驟①中確定的A、B混合物中兩化合物的固定濃度比例，將A、B兩種化合物配製成與步驟①中η個均分點對應的η組二元混合物；利用微板毒性分析法測定每組混合物m個不同濃度水平下對青海弧菌Q67的濃度-效應數據；利用S型函數Wfeibull函數或Logit 函數對濃度-效應數據進行非線性最小二乘擬合，參照確定係數，選擇擬合值與試驗觀測值均方根誤差最小者為最優模型；選定混合物濃度-效應關係最優模型後，計算每組固定濃度比例二元混合物多個不同效應點的效應濃度ECx。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於在步驟②後進行的步驟③，包括如下步驟將η組固定濃度比例的二元混合物的效應濃度按照相應固定濃度比例分解成A化合物與B化合物的濃度；在步驟①中構建的以A化合物濃度為橫坐標、B化合物濃度為縱坐標有二維濃度坐標平面畫出對應坐標點；所述的η組混合物中每一系列相同的效應濃度都可以繪製出一同時等效線，多組效應濃度在同一個坐標平面中繪製出的圖即為多維等效線圖； 從縱坐標的ECx,Β點出發沿著平行於χ軸的方向做一條直線為Llxa,從橫坐標的ECx,Α點出發沿著平行於1軸的方向做一條直線為Llxb，兩條線交點為Fx，由ECx,B點到Llxa與Llxb的交點h之間的線段為ECx,bFx，由ECx,A點到Llxa與Llxb的交點h之間的線段為ECx,AFx，由線段ECx, bFx和ECx, aFX組成的折線為獨立作用線；兩個點ECx, A與ECx,B之間的線段L2X為加和作用線與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域為協同作用區，ECx,AFx和ECx,/χ兩條線段與Ux線段所圍成區域為加合作用區，線段ECx,/χ和ECx,bFx以外的區域統稱為拈抗作用區。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於在步驟③後進行的步驟④，包括如下步驟根據A與B兩化合物多維等效線圖中，每一組固定濃度比例二元混合物的效應濃度值落點區域判斷相互作用信息若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在加和作用線Ux與橫坐標χ軸和縱坐標y軸圍成的區域，則兩種物質產生協同作用；若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在加和作用線上，或落在獨立作用線ECx,aFX和ECx,/χ與加和作用線線段所圍成區域，則兩種物質產生加和作用；若A與B二元混合物實驗點效應濃度落在獨立作用線ECx,aFX和ECx,bFX上，則兩物質產生獨立作用；若A與B 二元混合物實驗點效應濃度落在獨立作用線ECx,aFX和ECx,bFX以外的區域，則兩種物質產生拈抗作用。
6.根據前述權利要求的任一項所述的方法，其特徵在於所述的m，η均為正整數，m作為實驗濃度梯度個數範圍在5 20之間，η作為均分點個數範圍在3 10之間，χ為0到100的任意數字，不包括與100。
全文摘要
本發明公開了一種檢測二元混合物相互作用模式的多維等效線圖法，屬於環境汙染物毒性檢測方法領域。本發明方法包括以下步驟確定二元混合物組分的均分設計混合方式；測定固定濃度比例二元混合物毒性效應；進行二元混合物效應濃度分解，多維等效線圖繪製；進行二元混合物組分間相互作用模式判斷。本發明方法有利於研究混合物二元組分間的濃度比例與濃度水平依賴性偏差，在整個濃度比例與濃度水平空間研究二元混合物相互作用的類型。
文檔編號G06F19/00GK102456096SQ201010530079
公開日2012年5月16日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者劉樹深, 朱祥偉, 竇容妮, 袁靜 申請人:同濟大學