用于環(huán)境污染物分析的毛細管電泳激光誘導熒光檢測方法研究與應用.pdf

1、毛細管電泳(Capillary Electrophoresis，CE)是以高壓電場為驅動力，以毛細管為分離通道，依據(jù)樣品中各組分之間淌度或/和分配系數(shù)的差異而實現(xiàn)高效、快速分離的一類新型液相分離技術。CE以其高效、快速、經(jīng)濟、環(huán)保、樣品用量少等優(yōu)點，逐漸成為無機分子、有機分子、生物大分子和對映體分離檢測、生物醫(yī)學、食品科學、分析化學、環(huán)境科學等領域中中最具活力、最有發(fā)展前景的分離分析科學之一。激光誘導熒光(Laser-Induced F

2、luorescence，LIF)檢測，其突出的優(yōu)點就是靈敏度高，可高達10-9～10-12 mol/L。CE與LIF聯(lián)用，結合了兩者的優(yōu)點，快速、高效、靈敏，非常適合生物樣品及環(huán)境中痕量物質的分析。
　　 隨著經(jīng)濟和人們生活水平的發(fā)展，人類賴以生存的自然環(huán)境變得越來越糟，環(huán)境問題日益突出，一些化學品的使用給環(huán)境甚至人類的健康帶來了深遠的危害。溴代阻燃劑(BFRs)是一種用于某些高分子聚合物材料、樹脂的生產過程中以阻燃、抗燃、減少

3、火災可能性的物質。由于近年來BFRs，特別是四溴雙酚-A(TBBPA)，在人們生產生活中的廣泛使用，加之其具有難降解性和高脂溶性，能夠通過食物鏈在生物體內累積，使處于高營養(yǎng)級的生物受到毒害，最終導致對人體健康的危害。近年來，溴代阻燃劑的環(huán)境安全問題逐漸引起了人們的重視，但從分子角度對其生物毒性方面的研究還較少。農藥殘留也是一個突出的環(huán)境問題，對水、土壤、大氣等環(huán)境介質造成污染，其引發(fā)的食品安全問題也令人擔憂。
　　 根據(jù)上述研究

4、現(xiàn)狀，本論文以研究環(huán)境污染及其影響為出發(fā)點，建立了快速、準確、靈敏的檢測谷胱甘肽、甲狀腺激素及氨基甲酸酯類農藥的毛細管電泳激光誘導熒光檢測法。同時建立SD大鼠的TBBPA受損模型，初步探討TBBPA對生物體的毒性效應。
　　 全文共分以下四個部分：
　　 1、緒論(第一章)
　　 該部分首先概述了毛細管電泳的發(fā)展、原理及其應用現(xiàn)狀；其次分別概述了溴代阻燃劑和農藥殘留的污染現(xiàn)狀及其研究現(xiàn)狀；最后詳細綜述了毛細管電泳

5、在環(huán)境污染物分析中的應用。
　　 2、毛細管電泳激光誘導熒光檢測對還原型和氧化型谷胱甘肽分析的方法研究及其在TBBPA暴露下對大鼠體內谷胱甘肽含量影響的應用(第二章)
　　 谷胱甘肽以原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)兩種形式廣泛存在于生物體內。谷胱甘肽在體內起著重要的作用，比如維持血紅蛋白中鐵離子的狀態(tài)、阻止血液中含巰基蛋白質的氧化等。GSH/GSSG則標志著體內氧化應激的程度。我們通過檢測大鼠腦中和血

6、清中GSH和GSSG的含量變化來研究TBBPA的生物毒性。
　　 本文以FITC為熒光衍生試劑，建立了用于同時分離檢測還原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)的毛細管電泳激光誘導熒光檢測法。對衍生緩沖液和運行緩沖液的pH和濃度、進樣時間、分離電壓等影響測定的因素進行了優(yōu)化，獲得最佳測定條件為：兩種化合物在pH9.9，50 mmol/L的硼砂緩沖體系中衍生，并在pH9.7，50 mmol/L的硼砂緩沖液中進行分離檢測。

7、GSH和GSSG在3-1000 nmol/L范圍內，熒光強度與濃度呈良好的線性關系，檢出限分別為3.0×10-10 mol/L和1.0×10-9 mol/L(S/N=3)。并將該方法用于四溴雙酚-A(TBBPA)暴露后大鼠體內GSH、GSSG含量的變化，探討其可能的生態(tài)毒理效應。
　　 3、毛細管電泳激光誘導熒光法對甲狀腺激素測定方法的研究及其在TBBPA暴露下大鼠體內甲狀腺激素含量影響的應用(第三章)
　　 甲狀腺是人

8、體內最大的內分泌腺體，其分泌的甲狀腺激素(T4)和三碘甲腺原氨酸(T3)在多種生理過程中起著極其重要的調節(jié)作用，比如個體的生長和發(fā)育、碳水化合物的新陳代謝、氧氣的消耗過程、蛋白質的合成和胎兒早期的神經(jīng)發(fā)育等。TBBPA與甲狀腺激素具有相似的結構，作用于機體后將影響甲狀腺素的正常分泌，引起甲狀腺干擾效應。因此我們通過檢測大鼠體內T4和T3的含量變化探討TBBPA的甲狀腺激素干擾效應，為甲狀腺激素干擾物篩選方法的建立奠定基礎。
　　

9、 本文以異硫氰酸熒光素(FITC)為衍生試劑，建立了用于同時分離檢測甲狀腺激素(T4)和三碘甲腺原氨酸(T3)的高效、靈敏的毛細管電泳激光誘導熒光檢測方法(CE-LIF)。我們分別對衍生化條件如衍生緩沖液的類型、pH和濃度，以及衍生劑濃度進行了優(yōu)化；同時也對影響毛細管電泳的分離條件包括運行液緩沖液、分離電壓、進樣時間等因素進行逐一優(yōu)化以獲得良好的分離效率和靈敏度。在最佳條件下，兩種化合物在pH9.2，25 mmol/L的磷酸鹽緩沖體系中

10、經(jīng)FITC衍生后用CE-LIF在含15％乙腈(v/v)的硼砂緩沖體系(pH8.9，40 mmol/L)中于10 min內得到分離。在0.003～1μmol/L范圍內，T4和T3的熒光強度與濃度呈良好的線性關系，檢出限分別為3.0×10-9mol/L和1.0×10-9mol/L(S/N=3)。并將該方法用于四溴雙酚-A(TBBPA)暴露后大鼠體內T4和T3含量的變化，探討其可能的生態(tài)毒理效應。
　　 4、毛細管電泳激光誘導熒光檢測

11、法在氨基甲酸酯類農藥的理化性質研究中的應用(第四章)
　　 氨基甲酸酯類農藥是農業(yè)生產中較為常用的一類農藥，具有殺蟲效率高、選擇性強、分解快、殘留期短等特點。但隨著其廣泛應用于農業(yè)生產，造成對環(huán)境的影響，特別是水體，直接危及到人體的健康。這類農藥作用于生物體時會抑制其體內乙酰膽堿酯酶的活性，急性中毒時會出現(xiàn)肌肉顫動、瞳孔縮小等膽堿酯酶抑制癥，危害生物體的神經(jīng)系統(tǒng)。因此對環(huán)境中及食品中一些微量農藥殘留的靈敏檢測及對其理化性質的研究

12、具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文通過毛細管電泳激光誘導熒光檢測法對滅除威(XMC)、混殺威(2，3，5-trimethacarb)、滅蟲威(mercaptodimethur)等三種氨基甲酸酯類農藥的水解產物進行檢測，從而測定它們的水解常數(shù)及活化能。該法基于氨基甲酸酯類農藥水解產生的甲胺與熒光衍生試劑4-氯-7-硝基-2，1，3-苯并二唑(NBD-C1)進行衍生化反應，再用毛細管電泳激光誘導熒光檢測法測定。文中對水解和衍生反應

13、的時間及溫度、衍生緩沖液和運行液緩沖液的pH值及濃度、分離電壓、進樣時間等因素進行了逐一優(yōu)化以期達到檢測的最佳條件。在20mmol/L pH9.8的硼砂緩沖液中，三種農藥分別發(fā)生水解反應并與NBD-C1進行衍生化反應，隨后在50 mmol/L，pH8.5的硼砂運行液中經(jīng)毛細管電泳激光誘導熒光法得到分離檢測。三種農藥的檢出限分別可達3.0×10-9、1.0×10-9和3.0×10-9mol/L(S/N=3)，相對標準偏差(RSD)在2.2