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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8617
Tipo do documento: Dissertação
Title: Construção de modelos de predição Qsa(P)R com objetivos ambientais e toxicológicos
Other Titles: Construction of Qsar/Qspr prediction models with environmental and toxicological objectives
Autor: Silva, Natalya Aline Barros Ribeiro da 
Primeiro orientador: Melo, Eduardo Borges de
Primeiro membro da banca: Rosa, Mauricio Ferreira da
Segundo membro da banca: Muniz Filho, Raimundo Clecio Dantas
Terceiro membro da banca: Melo, Eduardo Borges de
Resumo: Esta dissertação teve como objetivo o desenvolvimento de modelos de predição QSAR (Quantitative Structure–Activity Relationship) e QSPR (Quantitative Structure–Property Relationship) aplicados à avaliação de propriedades toxicológicas e ambientais de compostos orgânicos de interesse regulatório. O estudo concentrou-se em três grupos principais de compostos: os compostos per- e polifluoroalquilados (PFAS), pesticidas classificados como poluentes orgânicos persistentes (POPs) e éteres difenílicos substituídos, incluindo derivados polimetoxilados, polihidroxilados, metoxilados policlorados e hidroxilados policlorados. A persistência ambiental, a elevada mobilidade e o potencial tóxico dessas substâncias justificam a necessidade do desenvolvimento de ferramentas computacionais capazes de auxiliar na avaliação de seus riscos de forma rápida, confiável e com menor dependência de ensaios experimentais. O primeiro estudo teve como objetivo desenvolver modelos QSAR para predizer parâmetros de toxicidade oral e inalatória de PFAS em ratos e camundongos, utilizando descritores moleculares bidimensionais e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS). O segundo estudo concentrou-se no desenvolvimento de modelos QSAR por análise discriminante por mínimos quadrados parciais (PLS-DA) para classificação da toxicidade por contato de pesticidas em abelhas (Apis mellifera), permitindo identificar padrões estruturais associados ao potencial ecotoxicológico desses compostos. O terceiro estudo consistiu no desenvolvimento de modelos QSPR para predição do coeficiente de adsorção ao carbono orgânico do solo (LogKoc) de éteres difenílicos substituídos. Foram comparados diferentes algoritmos para estimativa dos descritores LogP e LogS, bem como avaliada a aplicação de um descritor híbrido (LogSp), obtido pela combinação entre lipofilicidade e solubilidade em água. Os resultados demonstraram que os descritores baseados em LogP apresentaram melhor desempenho preditivo, destacando-se o algoritmo MLOGP entre os métodos teóricos avaliados. Além disso, os modelos desenvolvidos com o descritor híbrido Original_LogSp apresentaram desempenho superior aos modelos construídos apenas com descritores individuais, evidenciando que a combinação entre lipofilicidade e solubilidade melhora a representação das propriedades relacionadas à sorção no solo. Os modelos desenvolvidos apresentaram adequada robustez estatística, estabilidade e elevada capacidade preditiva, atendendo aos critérios de validação recomendados para estudos QSAR/QSPR. Os resultados obtidos demonstram o potencial dessas abordagens computacionais como ferramentas de apoio à avaliação toxicológica e ambiental, contribuindo para a compreensão dos mecanismos moleculares relacionados à toxicidade, mobilidade e persistência de contaminantes orgânicos. Dessa forma, esta dissertação fornece modelos preditivos capazes de auxiliar na avaliação de risco, na regulamentação de substâncias químicas e no desenvolvimento de compostos mais seguros, reduzindo a necessidade de ensaios experimentais e favorecendo estratégias mais sustentáveis para a proteção da saúde humana e do meio ambiente.
Abstract: This dissertation aimed to develop QSAR (Quantitative Structure–Activity Relationship) and QSPR (Quantitative Structure–Property Relationship) predictive models for the assessment of toxicological and environmental properties of organic compounds of regulatory interest. The study focused on three main groups of compounds: per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), pesticides classified as persistent organic pollutants (POPs), and substituted diphenyl ethers, including polymethoxylated, polyhydroxylated, methoxylated polychlorinated, and hydroxylated polychlorinated derivatives. The environmental persistence, high mobility, and toxic potential of these substances highlight the need for computational tools capable of supporting risk assessment in a rapid, reliable manner while reducing the dependence on experimental testing. The first study aimed to develop QSAR models to predict oral and inhalation toxicity parameters of PFAS in rats and mice using two-dimensional molecular descriptors and partial least squares (PLS) regression. The second study focused on developing QSAR models based on partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) to classify the contact toxicity of pesticides toward honeybees (Apis mellifera), enabling the identification of structural patterns associated with the ecotoxicological potential of these compounds. The third study consisted of developing QSPR models to predict the soil organic carbon sorption coefficient (LogKoc) of substituted diphenyl ethers. Different algorithms for estimating LogP and LogS descriptors were compared, and the application of a hybrid descriptor (LogSp), obtained by combining lipophilicity and water solubility, was evaluated. The results demonstrated that LogP-based descriptors exhibited superior predictive performance, with the MLOGP algorithm showing the best performance among the theoretical methods evaluated. Furthermore, models developed using the hybrid Original_LogSp descriptor outperformed those based solely on individual descriptors, demonstrating that the combination of lipophilicity and water solubility improves the representation of physicochemical properties associated with soil sorption. The developed models exhibited satisfactory statistical robustness, stability, and high predictive performance, meeting the recommended validation criteria for QSAR/QSPR studies. The results demonstrate the potential of these computational approaches as valuable tools for toxicological and environmental assessment, contributing to the understanding of the molecular mechanisms underlying toxicity, mobility, and persistence of organic contaminants. Therefore, this dissertation provides predictive models that can support risk assessment, chemical regulation, and the development of safer compounds while reducing the need for experimental testing and promoting more sustainable strategies for protecting human health and the environment.
Keywords: QSAR
Toxicidade ambiental
POPs
PFAS
Pesticidas
Environmental toxicity
Pesticides
CNPq areas: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Química
Campun: Toledo
Citation: SILVA, Natalya Aline Barros Ribeiro da. Construção de modelos de predição Qsa(P)R com objetivos ambientais e toxicológicos. 2026. 119 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8617
Issue Date: 3-Jun-2026
Appears in Collections:Mestrado em Química (TOL)

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