計算機輔助設(shè)計擬除蟲菊酯類農(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關(guān)注的焦點之一。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.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。
　　 自上世紀末以來,MIT的探究及其發(fā)展迅速。然而,目前真正實現(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、處于實驗階段,其中一個主要原因是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,尤其是對于報道較少的弱官能性模板分子而言。本研究首先采用計算機分子模擬軟件Hyperchem(R)7.5來預(yù)測模板分子與功能單體之間的非共價作用,通過分子力學(xué)(MM)方法和PM3半經(jīng)驗法優(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,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)上述計算機預(yù)測結(jié)果,同時考慮當(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,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。試驗結(jié)果能夠較好地佐證計算機分子模擬的預(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)藥的計算機輔助設(shè)計MIP研制體系。同