مطالعه qspr جهت پیش گویی حلالیت حشره کش ها در آب با استفاده از روش mars-anfis و اندازه گیری همزمان سرب و کادمیم به روش ولتامتری عاری سازی پالس تفاضلی با استفاده از روش حداقل مربعات جزئی (pls)

1-1-1- حشره کش ها حشره کش ها مواد شیمیایی هستند که برای کنترل یا از بین بردن انواع متنوع آفت های زراعی که به دام و محصولات زراعی آسیب می رساند، استفاده می شوند و اغلب به عنوان حشره کش ها (برای کشتن حشرات)، آفت کش ها (برای کشتن علف های هرز)، کشنده جانوران جونده، و قارچ کش ها (برای کنترل قارچ ها، انگل ها و زنگ گیاهی) به کار می روند. آفت ها ارگانیسم های زنده ای هستند که باعث آسیب به سر شاخه ها، گیاهان، حیوانات یا انسان ها می شوند و شامل: حشرات، موش ها، علف هرز، قارچ و میکرو ارگانیسم هایی مثل باکتری ها و ویروس ها هستند ]1[. 1-1-2- تاریخچه حشره کش ها یک اختراع جدید نیستند. عنصر گوگرد توسط سومری های باستان برای محافظت از محصولات کشاورزی از حشرات استفاده می شد. کشاورزان قرون وسطی و دانشمندان به طور تصادفی از آرسنیک تا سرب را روی محصولات کشاورزی آزمایش کردند. در قرن 19، تحقیقات روی ترکیبات طبیعی شامل ترکیبات ساخته شده با ریشه ها و سبزیجات مناطق گرمسیر و همچنین گل داودی، متمرکز شد ]2[. در سال 1939، دی کلرو دی فنیل تری کلرو اتان یا ddt کشف شد که تاثیر آن روی آفت ها شدید و سریع بود، به همین علت به طور وسیعی در سرتاسر جهان به عنوان حشره کش مورد استفاده قرار گرفت. اختراع ddt با افزایش شگرف محصولات کشاورزی در سال 1950 همراه شد که به آن عصر حشره کش ها گفته می شود. بیست سال بعد، نگرانی های زیادی درباره ی سلامت انسان و تاثیرات بیولوژیکی ddt به وجود آمد و منجر به ممنوعیت استفاده از آن در 86 کشور شد. امروزه بیش از 20000 نوع حشره کش توسط آژانس محافظت از محیط زیست (epa) ثبت شده است. 1-1-3- تاثیر حشره کش ها بر سلامت انسان قرص های حشره کش، همان طور که روی اعصاب حشرات اثر می گذارند، می توانند به مرور زمان روی اعصاب پاراسمپاتیک انسان نیز تاثیر بگذارند. پودر های حشره کش یا بخار هایی که از قرص های حشره کش ساطع می شوند، می توانند به ریه افراد راه یابند و با اثر گذاشتن روی سیستم عصبی و ایجاد اختلال در کارکرد آن، باعث تنگی نفس شوند. حتی افراد سالمی که زیاد در معرض این گونه مواد قرار دارند، ممکن است گرفتار سرفه های شدید یا حمله آسم شوند. به همین خاطر بیشتر کشاورزان و افرادی که در کارخانه تولید مواد حشره کش کار می کنند، از ناراحتی های ریوی و آلرژی های شدید رنج می برند. ماده موثر و آلرژی زایی که در قرص یا اسپری های حشره کش وجود دارد، می تواند سبب تورم، قرمزی، خارش، درد یا تاول پوستی شود. سموم آلی کلره و فسفره، بسته به نوع حشره کشی که استفاده می شود، در حشره کش ها وجود دارند که حشرات در مواجهه با آن ها دچار مرگ می شوند. وقتی این سموم از طریق دست و پای حشرات وارد گردش خون آن ها می شود، خونریزی داخلی در بدن این موجودات رخ می دهد و به این ترتیب آن ها می میرند ]1[. همچنین یک مطالعه در سال 2006 سطح ترکیبات ارگانوفسفره را در 23 مدرسه قبل و بعد از رژیم غذایی شامل مواد غذایی طبیعی که بدون استفاده از حشره کش ها رشد یافته اند و مواد غذایی که در حضور حشره کش ها رشد یافته اند، اندازه گیری کردند و تحقیقات نشان داد که با تغییر رژیم غذایی میزان این سم در بدن بسیار تغییر می کند ]3[. همچنین تحقیقات نشان می دهد که در بین محصولات کشاورزی میوه ها و سبزیجات مخصوصاً توت فرنگی و گوجه فرنگی دو محصول با بیشترین میزان سمیت هستند چون در حالت طبیعی در برابر انواع مختلف بیماری ها، حشرات، کرم ها و انگل ها بسیار آسیب پذیر هستند به عنوان مثال در سال 2003، تنها در کالیفرنیا، به میزان 7/3 میلیون پوند از یک نوع سم برای گوجه فرنگی استفاده شده است ]4[. سازمان بهداشت جهانی، یک کمیسیون قوانین غذایی (cac) ایجاد کرده است که هدف آن ایجاد یک سری دستورالعمل های بین المللی برای سلامتی مواد غذایی است. هفت ماده ی شیمیایی خطرناک به عنوان آلوده کننده های آلی پایدار (pop) معرفی شده است. این مواد پایدار هستند یعنی بعد از اسپری شدن روی مواد کشاورزی، وقتی توسط دام یا انسان مصرف می شود و در نهایت وارد بدن انسان می شود، به راحتی از بدن خارج نمی-شوند. ارگانوکلرین، یکی از انواع معروف pop مورد استفاده است. ارگانوکلرین ها بطور گسترده ای در جنگ جهانی دوم بخاطر اثر بلند مدت آن ها در کنترل حشرات مورد استفاده قرار گرفتند. بیشتر آن ها در دهه های 1970 و 1980 در امریکا، کانادا و اروپا ممنوع گردیدند. بسیاری از این سموم در چربی های حیوانی و انسانی ذخیره می گردند. برخی از این ها با تاثیر غده ی درون ریز باعث انقطاع قدرت تولید نسل در حیات وحش، خصوصا پرندگان و خزندگان می گردند. آن ها در ارتباط با ایجاد برخی تومورهای سرطانی هستند. برای مثال برخی ارگانو کلرین ها در حیوانات آزمایشگاهی تومورهایی را در کبد و تیروئید ایجاد نموده اند ]5[. 1-2- مروری بر کارهای انجام شده 1-2-1- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه ی کاربرد روش anfis در مطالعات qspr جلالی و همکارش در سال 2008 توانستند با استفاده از روش های cart و anfis رابطه ی کمی تحرک و ساختار 115 ترکیب گوناگون شامل اسیدهای سولفونیک و کربوکسیلیک را پیش گویی کنند. مقادیر rmse آن برای سری های آموزش و پیش گویی به ترتیب 61/1 و 27/2 گزارش شد ]6[. در سال 2009 پیش گویی فعالیت بازدارنده های پذیرنده ی بسیاری از مشتقات کواینازولینن روی سرتونین (5-ht7) با استفاده از روش الگوریتم کلنی مورچه (aco) به عنوان انتخاب توصیف کننده های مهم و تکنیک anfis توسط جلالی و همکارش انجام شد. مقادیر r2 و rmse آن به ترتیب 7752/0 و 360/0 به دست آمد ]7[. در سال 2010 آفیانی زاده و همکارش با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان انتخاب متغیرهای مهم به همراه anfis توانستند رابطه ی کمی فعالیت و ساختار آنالوگ های 8-آزادنین را پیش گویی کنند. در این تحقیق توسط دو توصیف کننده ی انتخاب شده-یgats4v و belv7 مدل anfis را آموزش دادند. مقادیر q2 و rmse آن به ترتیب 733/0 و 331/0 گزارش شد ]8[. در همین سال مطالعات رابطه ی کمی ساختار و خصوصیت (qspr) جهت پیش گویی نقطه ی اشتعال سری 95 تایی ترکیبات مختلف استرها به وسیله ی روش های anfis و ژنتیک الگوریتم توسط خواجه و همکارش بررسی شد. مقادیر مربع ضریب همبستگی برایanfis و ژنتیک الگوریتم به ترتیب 9690/0 و 9650/0 به دست آمد ]9[. 1-2-2- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه ی روش mars نگوین کونگ و همکارانش در سال 1996 از روش mars برای مطالعات qsar مشتقات دی هیدرو آرتمیسینیم استفاده کردند. میزان r2 برای وقتی که از 8 توصیف کننده استفاده شد 721/0 به دست آمد ]10[. در سال 2004 پوت و همکارانش از روش mars در مطالعات ارتباط ساختار- بازداری در کروماتوگرافی استفاده کردند. 266 توصیف کننده ی مولکولی به عنوان متغیر های مستقل به کار برده شدند. در مدل بهینه ی mars از 34 تابع اصلی و روش ارزیابی متقاطع استفاده شد. میزان r2 برای سری آموزش 998/0 و برای سری پیش گویی 988/0 به دست آمد ]11[. در همین سال خو و همکارانش از روش mars برای بازدارنده های معکوس hiv استفاده کردند. مقدار rmse و q2 به ترتیب 3809/0 و 7165/0 به دست آمد. ]12[. در سال 2005 دکونینک و همکارانش از روش mars برای بازدارنده های معکوس hiv استفاده کردند.7200/0r= و 2772/0rmse= گزارش شد ]13[. در سال 2006 خو و همکارانش به مطالعه ی رابطه ی بین فعالیت های بیولوژیکی و بازدارنده ها توسط روش mars پرداختند]14[. در سال 2007 دکونینک و همکارانش به اکتشاف مدل های خطی و ترکیبات آن ها با استفاده از روش mars برای پیش گویی جذب روده ای و معده ای داروها پرداختند. 933/0r2= و 203/0rmse= گزارش شد ]15[. در سال 2009 کویروس و همکارانش از روش mars به عنوان یک روش برای طبقه بندی پوشش های زمین به وسیله ی عکس های ماهواره ای استفاده کردند ]16[. 1-2-3- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه ی پیش گویی حلالیت حشره کش ها در سال 1994 پاتیل به پیش گویی حلالیت آبی 54 حشره کش بر اساس ساختار مولکولی آن ها با استفاده از روش qsar پرداخت. میزان r2 زمانی که همه ی داده ها در یک دسته قرار داده می شوند، 81/0 به دست آمد ]17[. در سال 2001 کلامت و همکارانش به پیش گویی حلالیت آبی دارو ها و حشره کش ها با استفاده از روش cosmo-rs پرداختند. میزان rmse برای وقتی که از یک دسته ی 107 تایی ازحشره کش ها استفاده شد، 61/0 به دست آمد ]18[. در سال 2005 سون به پیش گویی حلالیت حشره کش ها در پلیمر ها پرداخت که میزان r2 برای آن ها 7866/0 به دست آمد ]19[. در سال 2010 دیب و همکارش به پیش گویی حلالیت 219 ترکیب حشره کش در آب با استفاده از روش qspr پرداختند. با استفاده از روش pc-ann، 23 توصیف کننده انتخاب شد و میزان r2 برای سری ارزیابی 8125/0 به دست آمد ]20[.