我国是海洋大国,海洋渔业、海水养殖业是我国国民经济发展的重要增长点,但是由于大量工业废水和生活污水的排放,使我国海域的生态环境急剧恶化,已成为赤潮高发区。2009年,我国海域共发现赤潮68次,累计发生面积约14102平方公里,其中毒害作用较大的甲藻类赤潮比例明显增加,对我国水产业和人们的生命健康构成严重威胁,主要代表物种为东海原甲藻、塔马亚历山大藻、链状亚历山大藻和米氏凯伦藻等,有毒赤潮产生的赤潮毒素主要有麻痹性贝类毒素、腹泻型贝毒、记忆丧失性贝毒、神经性贝毒等。赤潮,尤其是有毒赤潮的发生,不仅对海洋生态平衡造成严重的破坏,使海洋生物种群结构产生较大的变化,严重破坏海洋渔业资源,引起鱼、虾、贝、蟹等经济生物的死亡,而且有毒赤潮藻类产生的赤潮毒素,在海洋生物中积累,人类食用后,严重者出现昏迷,甚至死亡,从而对海洋生态系统和公众健康产生重大危害,尤其是长期、低剂量的暴露对人体产生长远危害,因此加强对赤潮毒素的监测对保障水产品安全及人类健康具有重要意义。
基于分子印迹-识别理论的分子印迹技术是一种模拟抗体-抗原相互作用,可获得在空间和结合位点上与某一或某一类分子相匹配的聚合物的技术,获得的分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIPs)作为人工合成的受体,表现出较高的物理和化学稳定性,通常称为“塑性抗体”、“仿生抗体”、“人工抗体”,具有合成简单、对溶剂耐受范围广、热稳定性好、可重复使用、可长期保存等优点,越来越多的研究人员将MIPs用来代替天然生物抗体。同时,量子点(Quantum dots,QDs)作为一种新型纳米荧光材料,与传统的有机荧光染料及酶催化底物显色相比,其荧光抵抗有机溶剂、酸碱、温度等外界环境的能力较强,在复杂样品的实际应用中具有更强的、稳定的荧光强度,但是QDs的荧光对外界环境的改变有灵敏的响应,因此QDs荧光响应的选择性是实际应用的关键问题,而分子印迹人工抗体的最大特点是选择性,量子点的荧光响应灵敏特性与分子印迹技术的高选择性相结合在赤潮毒素的分离检测中将会有明显的优势,是目前具有较大发展潜力的快速、灵敏检测技术。
本研究利用等离子体表面接枝技术将MIPs和QDs相结合,获得对赤潮毒素-麻痹性贝类毒素(PSP)具有较高特异性和荧光响应特性的分子印迹-量子点纳米荧光材料。在此基础上建立针对麻痹性贝类毒素的分子印迹-量子点荧光检测体系,加强对近海环境及水产品中赤潮毒素的监测,构建针对近海环境及水产品中麻痹性贝类毒素残留的精确、高灵敏度、高选择性的检测技术,为保障水产品安全及人类健康提供技术支持。
因此,本项目利用分子印迹技术,以分子印迹仿生分子识别为基础,采用计算机模拟和组合化学的方法,选择合适的结构类似物作为模板分子,通过对功能单体及印迹分子的选择等聚合体系的优化,制备得到针对主要违禁抗生素的MIPs,解决模板分子的渗漏问题对检测结果的干扰。在此基础上,进一步解析MIPs的分子印迹和识别机理,获得影响MIPs识别特性的主要因子,并为分子印迹体系的优化及MIPs的应用等提供理论指导,同时获得抗生素多残留在不同固相萃取条件下的选择性识别机理和最适的固相萃取条件,建立水产品中痕量主要违禁抗生素的高效、专一、重现性好、操作步骤简单和灵敏度高的多残留分析方法。