計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)擬除蟲菊酯類農(nóng)藥分子印跡聚合物研制.pdf

1、近年來,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題日益成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。作為食品質(zhì)量安全控制和環(huán)境監(jiān)測的重要手段,農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)一直是國內(nèi)外食品安全領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn).而分子印跡技術(shù)(MIT)為解決樣品分析、產(chǎn)物分離過程中的選擇性問題提供了一條方便、有效的途徑,目前已經(jīng)成為了農(nóng)藥殘留分析與檢測研究領(lǐng)域的熱門方向之一。
　　 自上世紀(jì)末以來,MIT的探究及其發(fā)展迅速。然而,目前真正實(shí)現(xiàn)分子印跡聚合物(MIP)產(chǎn)業(yè)化的種類很少,大部分MIP的研究仍

2、處于實(shí)驗(yàn)階段,其中一個(gè)主要原因是MIP的制備受到多種因素的影響,印跡體系的篩選十分復(fù)雜困難,尤其是對于報(bào)道較少的弱官能性模板分子而言。本研究首先采用計(jì)算機(jī)分子模擬軟件Hyperchem(R)7.5來預(yù)測模板分子與功能單體之間的非共價(jià)作用,通過分子力學(xué)(MM)方法和PM3半經(jīng)驗(yàn)法優(yōu)化,模擬了8種常用的擬除蟲菊酯類農(nóng)藥和13種功能單體的分子最低能量構(gòu)象,然后采用Amber MM方法分析了各菊酯農(nóng)藥與功能單體之間的相互作用并計(jì)算了相應(yīng)的結(jié)合能

3、,以期篩選出合適的模板分子和功能單體,用于輔助設(shè)計(jì)擬除蟲菊酯類農(nóng)藥MIP的制備。結(jié)果發(fā)現(xiàn),總體上就功能單體而言,甲基丙烯酸(MAA)和2-羥基乙基.甲基丙烯酸脂(HEMA)與各菊酯農(nóng)藥分子的結(jié)合能較高;就農(nóng)藥分子而言,氰戊菊酯與MAA和HEMA的分子作用力均較強(qiáng),三氟氯氰菊酯分別與兩種功能單體之間的作用均較弱,其他幾種菊酯類農(nóng)藥分別與兩種功能單體的作用力差異較大;各菊酯異構(gòu)體之間與功能單體的分子作用力表現(xiàn)出不同程度的差異。
　　

4、 根據(jù)上述計(jì)算機(jī)預(yù)測結(jié)果,同時(shí)考慮當(dāng)前農(nóng)藥市場信息和殘留監(jiān)測要求,優(yōu)先選擇了與功能單體互作強(qiáng)度不同的三氟氯氰菊酯和氰戊菊酯為代表模板分子,采用不同的功能單體、交聯(lián)劑、致孔溶劑和聚合方法,分別制備并篩選得到了能特異性結(jié)合各自模板的MIPs,確定了合適的分子識別溶劑體系,并考察了有關(guān)印跡聚合物對其他擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的結(jié)合選擇性。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同的識別溶劑體系對MIP的選擇性結(jié)合有較大影響;以HEMA為功能單體、對-二乙烯苯(DVB)為交聯(lián)

5、劑、乙腈為致孔劑合成的MIP,在正己烷中對三氟氯氰菊酯的選擇性識別最強(qiáng),特別是沉淀聚合的MIP微球有更高的結(jié)合容量;HEMA-co-DVB三氟氯氰菊酯MIP還能對溴氰菊酯和氰戊菊酯有一定的選擇性結(jié)合,這表明該類MIP能用來結(jié)合多種第二代擬除蟲菊酯類農(nóng)藥,可望在擬除蟲菊酯類農(nóng)藥多殘留檢測的樣品制備方面得到應(yīng)用。再則,以MAA為功能單體、DVB為交聯(lián)劑,在乙腈/甲苯=3:1(v/v)的混合溶劑中沉淀聚合得到的氰戊菊酯MIP微球,能在正己烷體

6、系中特異性識別模板分子,印跡因子可達(dá)2.16?？傮w而言,以氰戊菊酯為模板制備的MIP印跡效果高于三氟氯氰菊酯MIP。此外,為實(shí)現(xiàn)MIP在含水相中對擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的更高特異性結(jié)合效果,制備得到了基于環(huán)糊精包合作用的MIP,性能測試表明,該MIP適用于親水性環(huán)境下擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的選擇性富集和分離。試驗(yàn)結(jié)果能夠較好地佐證計(jì)算機(jī)分子模擬的預(yù)測結(jié)果。
　　 通過本論文的研究,初步建立了擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)MIP研制體系。同