类特异性分子印迹聚合物的设计合成、表征及识别与应用研究

Our previous studies showed that the ractopamine-imprinted polymers was class-specific to β-agonist drugs. Two families of macrolides and aminoglycosides, which are widely used in food-producing animals and are difficult for the determination of their residues, are considered as model compounds. predicting the interactions between the template molecule and functional monomer by Schrodinger molecular software, this project will study systemically the design and synthesis of the class-specific molecularly imprinted polymers and its application. The method of characterization and determination of class-specific imprinted polymers will be built up, and the relationship of structure and properties of the polymers, monomer,template and cross-linker, will be studied too. As a molecularly imprinted solid-phase extraction (MISPE) adsorbent material, the SPE process will be optimized, and its ability to recognize the studied drugs and its mechanisms of purification and enrichment to these drugs will be clarified. A novel LC-MS/MS method for residues analysis of macrolides or aminoglycosides sholud be established in accordance with the MISPE cleanup. The preliminary ideas of synthesis and evaluation of the class-specific molecularly imprinted polymers are put forward, and the recognitive and adsorptive principles of the imprinted polymers and its characteristics are expected to be revealed. The project will provide theoretical guidance to the stduy of other veterinary drug-imprinted polymers with the class-specific. It is significantly meaningful for rapid, reliable and high-throughput veterinary drug residues analysis and animal derived food safety.

在前课题"基质效应研究"中发现莱克多巴胺-印迹聚合物对β-受体激动剂药物显示"类特异性"，本项目拟以食品动物生产中广泛使用，残留检测难的大环内酯类和氨基糖苷类药物为模型化合物，通过Schrodinger软件预测模板与功能单体之间的相互作用，系统开展具有类特异性分子印迹聚合物的设计、合成和应用研究。探讨测定、表征类特异性印迹聚合物结构、性能的方法，研究模板、单体、交联剂与聚合物结构及性能的关系；用于分子印迹SPE吸附材料，阐明其对两类模型药物的识别与净化富集机制,构建基于类特异性SPE的LC-MS/MS测定模型药物残留新方法；提出合成和表征类特异性印迹聚合物的基本思路，揭示对模型药物具有类特异性的分子印迹聚合物的基本特征和识别、吸附机理，为研究类特异性的其他药物-印迹聚合物提供理论依据。本研究对快速、可靠的高通量兽药残留分析与动物食品质量安全具有重要意义。

分子印迹聚合物（MIP）具有高度专一识别能力，可从复杂基质中高选择性净化和富集目标物。项目按照申请研究计划，以大环内酯类药物等为模板分子，系统开展模板-单体的筛选，研究模板、单体、交联剂与印迹聚合物结构及性能的相关性，阐明类特异性-MIP的基本特征和识别、吸附机理，构建基于类特异性MISPE-LC-MS/MS分析测定目标药物残留新方法，取得较大进展，较好的执行了项目研究计划和完成各项目标。分别采用HPLC-ELSD和LC-MS/MS法，建立了饲料、动物可食性组织及环境水中大环内酯类药物及氨基糖苷类药物分析测定方法，系统评价了不同溶剂提取、SPE小柱净化对药物回收率及杂质净化效果的影响，为后续MIP的吸附表征及应用奠定基础。以泰乐菌素等典型大环内酯类药物为模型模板分子，采用本体聚合、沉淀聚合及原位聚合等方法成功制备MIP。聚合物的表征结果表明，聚合方式直接影响聚合物的形态; 吸附实验进一步表明，MIP比NIP具有更长的平衡时间及更大的吸附容量，合成的MIP对多种环内酯类药物显示出类特异吸附（印迹因子均高于1.40），其类特异性不仅与大环内酯类药物的内酯环结构相关，还与侧链基团的连接位置有关；同类药物在MIP上存在竞争性吸附，与模板结构相似性越高，特异性吸附能力越强。建立的MISPE、分散固相萃取及固相微萃取LC-MS/MS分析方法，实现了分子印迹聚合物的“类选择性”富集净化，可同时测定猪肉、牛肉、鸡肉及环境水中多种大环内酯类药物残留。方法快速、灵敏、可靠，各项技术指标满足实际样品中大环内酯类药物残留检测要求，与传统小柱相比MIP具有更好的选择净化效果，耐用性更好，可大大减少分析成本。该研究为减少动物或环境水基质中大环内酯类和氨基糖苷类药物分析测定的杂质干扰，提高残留分析结果的准确性与精密度具有重要实践意义。同时，对快速、可靠的高通量兽药残留分析与动物食品质量安全也具有重要意义。