兽药残留的分析检测及其与蛋白质和金属离子等相互作用机理的研究

近年来，由于不合理使用兽药，导致兽药残留于肉、乳、蛋等畜产品和排泄物中，直接影响人类身体健康、养殖业发展和国际化进程。目前我国大多数兽药检测方法的灵敏度、选择性等不能满足欧盟等国家的要求，有些兽药尚未建立相应的检测方法，并且对兽药与蛋白质作用机理研究也多限于二元体系。本课题拟在前期工作基础上，采用自组装成环荧光显微成像等技术，建立灵敏度高和适用性强的食品和排泄物等中多种兽药残留筛选和分析技术；以兽药、蛋白质和金属离子等形成的三元或多元体系为研究对象，采用荧光光谱、紫外吸收和傅里叶变换红外光谱，研究不同条件下兽药与生物体内物质的相互作用机理、判断蛋白质构象变化及定量计算蛋白质二级结构的变化，比较不同结构特征药物分子引起蛋白质结构变化的规律，建立兽药与蛋白质、金属离子等物质结合的体外模型，为兽药分子设计、筛选及新药的开发提供重要参考，也为研发蛋白质结构和功能的关系提供有用的信息和可靠的数据。

兽药残留于肉、乳、蛋等畜产品和排泄物中，与人类常见的癌症、畸形、抗药性等问题及某些食物中毒有关。我国检测兽药残留的国家标准存在灵敏度较差，样品基质干扰较大等问题，绿色贸易壁垒对我国农产品出口和食品检测、监控提出了挑战。因此，实现兽药残留检测的高选择性、高灵敏度和低成本迫在眉睫。人畜用药与模型蛋白质(胞外蛋白、胞内蛋白、酶)和金属离子相互作用会影响药物等在生物体内的分布、代谢和排泄，同时也会影响蛋白质的结构和功能。本研究建立快速、灵敏的兽药残留检测新方法，向相关部门提供可信的理论依据和实验数据。同时，为药物分子设计、筛选和新药的开发，也为生命科学研究提供有用的信息和重要指导。本项目取得如下成绩：(1) 实现了化学敏化和物理敏化相结合及药物衍生化反应为基础的左氧氟沙星、司帕沙星、甲苯磺酸妥舒沙星、洛美沙星、磺胺嘧啶和金霉素6个药物的三元敏化和衍生化的SOR荧光显微成像体系的方案设计，并成功的将其应用于牛奶成品和养殖场现挤牛奶，内蒙古锡盟苏尼特左旗、右旗、西乌珠穆沁旗、锡林浩特市、多伦县、蓝旗和白旗7个牧场牛羊肉、肝脏、肾脏样品和排泄物，鸡和兔胸部、腿、肝脏、肾脏，人和动物血清，人体尿液，蜂蜜等样品中兽药残留的检测、血浆平均药物浓度-时间曲线及给药血清药代动力学参数，得到满意结果。同时获得了选择性好的超声萃取样品的前处理方法。(2) 模拟生理条件下，采用多光谱方法研究了地美环素、美他环、多西环素、罗利环素、头孢地嗪、头孢唑林、头孢曲松，甲苯磺酸妥舒沙星、氟罗沙星、左氧氟沙星、司帕沙星、呋喃西林、酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素、硝酸咪康唑、磺胺嘧啶8类15种人畜用药和新型全氟羧酸类污染物与牛血清白蛋白(BSA )、人血清白蛋白(HSA)和金属离子等生物体内物质的相互作用，并通过分子对接技术给出药物小分子在蛋白质中的结合位点、相互作用力和键长。分析、比较同类药物对蛋白质结构和功能影响的规律。(3) 分别研究了异烟肼对人血清白蛋白和过氧化氢酶结构和活性的潜在毒性影响、托拉塞米对胰蛋白酶(Trypsin)和胃蛋白酶(Pepsin)的特异性结合和抑制作用及米诺环素与溶菌酶(LYSO)和牛血红蛋白(BHb)之间的相互作用，结果令人满意。(4) 研究了民族地区不同人群体内(头发)重金属含量及摄入重金属途径(水、食物)的影响，为全面理解和解释外源污染物与体内物质相互作用的内在关系提供有用信息。