EPI Suite™ —— 面向计算毒理学研究的综合化学品性质预测工具

一、工具概述

EPI Suite™(Estimation Programs Interface Suite)是美国环境保护署(U.S. EPA)与锡拉丘兹研究公司(SRC)联合开发的一款基于Windows操作系统的物理化学性质与环境归趋估算程序套件。该工具采用定量结构-活性关系(QSAR)与定量结构-性质关系(QSPR)模型,能够根据化学物质的分子结构信息,快速预测一系列关键理化参数和环境行为指标。

自2000年发布以来,EPI Suite™历经多次版本迭代,v4.11为2012年发布的稳定版本,并包含2017年的数据更新包。该工具在计算毒理学领域被广泛用作高通量筛选工具,尤其适用于新化学物质环境管理登记中的初期危害识别与风险评估。

 

二、核心功能模块

EPI Suite™将数十个独立预测程序集成于统一界面,用户仅需输入化学结构(SMILES表达式或CAS号),即可一键运行以下关键模型:

(一)理化性质预测模块

KOWWIN™估算正辛醇-水分配系数(log KOW),采用原子/碎片贡献法

MPBPWIN™估算熔点、沸点及蒸气压(含过冷液体蒸气压)

WSKOWWIN™ / WATERNT™估算水溶性

HENRYWIN™计算亨利定律常数(气-水分配系数)

(二)环境归趋预测模块

BIOWIN™估算有机物好氧/厌氧生物降解性(含7种模型)

AOPWIN™估算大气羟基自由基反应速率及大气半衰期

HYDROWIN™估算水解速率常数及半衰期

BCFBAF™估算鱼类生物富集因子(BCF)及生物累积因子(BAF),含Arnot-Gobas机理模型

KOCWIN™估算土壤/沉积物有机碳归一化吸附系数

STPWIN™模拟典型活性污泥法污水处理厂中的去除效率(生物降解、吸附、气提)

LEV3EPI™三级多介质逸度模型,预测化学品在空气、水、土壤、沉积物间的分配

 

(三)生态毒理学预测模块

ECOSAR™:预测工业化学品对鱼类、水生无脊椎动物及藻类的急慢性毒性。

 

三、在计算毒理学中的应用价值

1.填补数据缺口,支持新化学物质合规申报

依据中国《新化学物质环境管理登记办法》(生态环境部令第12号),当无法开展毒性或生态毒性试验时,允许采用QSAR估算、交叉参照(read-across)或权威文献数据作为数据来源。EPI Suite™能够为常规登记和简化登记提供理化性质、环境归趋及生态毒性预测数据,有效降低测试成本,加速合规进程。

2.支持PBT/vPvB物质识别

EPI Suite™中的BIOWIN(生物降解性)、BCFBAF(生物富集性)等模块,可直接用于评估化学物质的持久性(P)与生物累积性(B),为高关注新化学物质的判定提供关键依据。

3.暴露评估与风险表征

LEV3EPI™多介质逸度模型和STPWIN™污水处理厂去除模型,可用于构建基于中国场景的暴露评估,为环境风险评估报告提供定量化支撑。

 

四、适用域与局限性

(一)适用域(Applicability Domain)考量

EPI Suite™中各个模型的训练集主要基于人为化学品(anthropogenic chemicals)的实验数据构建。研究表明,对于植物毒素等天然来源化合物,相当比例的预测可能超出模型适用域,预测误差较大。因此,专业用户在使用时应结合化学结构相似性判断,谨慎评估预测结果的可靠性。

(二)预测不确定性

与OPERA、IFSQSAR等同类工具相比,EPI Suite™在部分理化参数(如log KOW、KOA、KAW)预测中,其95%预测区间需要额外扩大约2倍才能覆盖90%的外部验证数据。这意味着EPI Suite™更适用于筛选级(screening-level)评估,对于高精度需求场景,建议采用实验测试或多种QSAR模型的共识预测(consensus prediction)。

 

五、下载与安装要点

(一)安装主程序:下载并安装主程序 EPI Suite (EXE) (.exe) (70.37 MB) ™ 版本 4.11

该文件是一个自解压(.exe)压缩包。如果您的计算机没有解压软件,可能无法成功安装 EPI v4.11。下载本软件即表示您同意本使用条款和条件。要完成安装,请按照以下说明操作:

1.双击 EPI411.exe

2.将 EPI411 保存到您选择的文件夹中。

3.双击下载的文件,解压 EPI411.exe 的内容。将解压出两个文件,名为 epiwebsetup.msi 和 setup.exe

4.执行您所选文件夹中的 setup.exe 文件,并按各屏幕上的指示继续操作。默认情况下,EPISUITE 软件将安装到 C:\EPISUITE41,快捷方式图标(名为 EPIWEB 4.11)将放置在 Windows 开始\所有程序菜单和桌面上。

5.安装完成后,点击 Windows 开始按钮,选择所有程序 → EPI Suite™,然后双击 EPIWEB 4.11 图标运行 EPI Suite™。

6.EPI Suite™ 版本 4.11(2012年11月)的更新说明可供参考。

(二)安装2017年更新包成功安装主程序后,下载并安装 EPI Suite 更新文件 2017.zip (.zip) (18.2 MB)

该压缩包中的文件并非 EPI Suite™ 的完整安装包。要正常运行,它们需要上述已安装的 EPI Suite™ v4.11(2012年11月)版本中的文件。压缩包中的 38 个新文件必须覆盖已安装版本中的旧文件。

该压缩包包含 40 个独立文件。其中 38 个文件用于覆盖之前 EPI Suite™ 安装(2012年11月)中同名的现有文件。另外还包含两个新的数据文件(以 Excel 电子表格形式提供),分别与 BIOWIN 程序的更新以及涉及有机硅化合物的程序更新相关。

 

两种更新方式:

(1)将压缩包复制到当前 EPI Suite™ 安装文件夹中,然后“解压”,允许解压覆盖现有文件。

(2)或将压缩包复制到一个空文件夹中,解压文件到该处,然后将所有解压出的文件复制到当前 EPI Suite™ 安装文件夹中,并允许覆盖现有文件。

默认安装文件夹为:**C:\EPISUITE41**。需要被本次 2017年6月更新覆盖的文件均在此安装文件夹中。如果 EPI Suite™ v4.11(2012年11月)安装在其他文件夹,则需要覆盖该文件夹中的相应文件。

(三)Windows 10/11用户:安装前需启用 .NET Framework 3.5(含.NET 2.0和3.0),否则可能遇到运行异常。

如果您的计算机使用 Windows 10 操作系统或更高版本,并且在运行此程序时遇到技术问题,请在下载 EPI Suite™ 后完成以下步骤:

1.按键盘上的 Windows 键,输入“Windows 功能(或输入英文:Windows Features)”,然后按 Enter 键。将出现“启用或关闭 Windows 功能”对话框(您可能需要 Windows 管理员密码)。

2.选中 .NET Framework 3.5(包括 .NET 2.0 和 3.0) 复选框,选择“确定”,并根据提示重新启动计算机。

3.EPI Suite™ 现在应能正常安装。

如果您的计算机在网络上运行且没有管理员权限,请联系您的网络管理员并请求进行这些更改。

(四)版权声明:EPI Suite™为美国EPA所有,允许个人在自有计算机上免费下载使用,不得修改、反向工程或用于商业再分发。

 

六、结语

EPI Suite™作为一款免费、集成度高、经同行评议的计算毒理学工具,在化学品环境管理、新化学物质登记、绿色化学设计等领域具有不可替代的价值。然而,专业用户应始终牢记其筛选级工具的定位:在可获得可靠实验数据时,优先采用实测值;在使用预测结果时,充分关注模型的适用域与不确定性。将EPI Suite™与交叉参照、专业评估判断有机结合,方能实现科学、高效的计算毒理学评估。

下载链接:https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/download-epi-suitetm-estimation-program-interface-v411

 

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