合作单位： Hainan University
参考文献：Yuge Hou, Xiaofei Jiang, Yuhang Gao, et al. Microchemical Journal 166(2021). DOI：10.1016/j.microc.2021.106232（IF = 5.304）
本文合成了II型拟除虫菊酯的磁性分子印迹聚合物。将制备的MMIPs与气相色谱串联质谱（GC-MS）结合，用于人血浆中痕量II型拟除虫菊酯残留的选择性分析。方法学验证表明，该方法可有效检测复杂生物样本中II型拟除虫菊酯痕量残留。
背景：
拟除虫菊酯是一种常用的合成杀虫剂，具有高效、广谱和可生物降解性。大量研究表明，拟除虫菊酯农药及其代谢物可对免疫器官和免疫细胞产生毒性作用。含有α-氰基的II型拟除虫菊酯比不含α-氰基的拟除虫菊酯农药毒性更大，并且随着卤素原子的取代毒性增加。因此，有必要建立生物样本中II型拟除虫菊酯的分析方法，用于临床监测和毒理学研究。
由于所处环境的复杂性和含量相对较低，生物样本中拟除虫菊酯类杀虫剂残留的分析仍然是一个挑战。目前国内外对拟除虫菊酯残留分析的研究较多，然而以往的预处理方法不能明显消除基质或共存物质的干扰。此外，II型拟除虫菊酯残留的分析方法很少报道。因此，有必要建立一种对这些化合物具有高选择性的预处理方法。
分子印迹技术(molecular imprinting technology, MIT)起源于免疫学，是指以特定的靶分子(模板分子、印迹分子)为模板合成具有选择性的聚合物的过程。分子印迹聚合物本身具有预定性，识别性和实用性等特点，该方法在固相萃取（SPE）和模拟酶催化等许多领域得到了迅速的应用。磁性分子印迹是一种在磁性颗粒表面进行的印迹反应，其中磁场的应用使过程更简单，耗时更少。
经与魔德科技（www.modekeji.cn）技术团队沟通，本文选择II型拟除虫菊酯的合成中间体和代谢物3-苯氧苯甲酸(3-PBA)作为模板分子，通过量子化学方法筛选合适的单体及单体与模板分子的比例。制备了具有特定吸附性能的磁性分子印迹聚合物(MMIPs)，并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征。利用一系列吸附曲线模型对磁性微球的吸附特性进行了表征。
方案设计：
以3-PBA为模板分子，AM、MAA和PY作为功能单体，通过理论计算，构建并优化了模板分子及功能单体的结构。对模板分子与不同比例的功能单体的进行结合能计算。为基于3-PBA的印迹分子设计提供了理论指导。
主要结果：
模板分子及功能单体的构型及电荷分布
模板分子3-PBA及功能单体AM、MAA和PY的构型及关键原子的自然布居分析（Natural population analysis, NPA）电荷分布如图1所示。根据原子的NPA电荷分布可以看出，功能单体作为氢键供体的能力大小顺序为：MAA>AM>PY；而作为氢键受体的能力大小顺序为：MAA>AM>PY。
复合物结构优化及能量计算
表1给出了3-PBA与不同比例的功能单体之间的相互作用能。从整体上来看，随着功能单体与3-PBA的比例不断增加，模板分子与功能单体之间的结合能也不断增加。但当二者比例达到1:6时，结合能减小；而在比例为1:4时，三个体系的结合能均达到了最大值，表明，对于三个体系来讲，1:4的比例是3-PBA与功能单体结合最适合的比例。具体来讲，在1:4的比例下，3-PBA与AM、MAA和PY的结合能分别为-104.174、-144.487和-76.482 kJ/mol，三者大小顺序为MAA>AM>PY，其中MAA与模板分子3-PBA之间的亲和力最强。
3-PBA与功能单体最低结合能的构象
模板分子3-PBA与功能单体AM、MAA和PY相互作用形成的最低能量构象如图3所示。整体来讲，MAA与3-PBA之间的氢键最多，亲和力最强，而与PY之间的氢键作用较弱，因此亲和力最弱。
FT-IR、XRD等表征实验验证了磁性微球印迹成功且包裹均匀。MNIPs对拟除虫菊酯类杀虫剂的吸附效果无显著差异。相比之下，MMIPs对 II型拟除虫菊酯的吸附高于其他拟除虫菊酯。将MMIPs与GC-MS相结合，用于人血浆中II型拟除虫菊酯的痕量残留测定。方法学验证表明，该方法可作为复杂生物样品中II型拟除虫菊酯痕量残留分析的有效检测方法。
