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《南京农业大学》 2007年
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倍硫磷和速灭威半抗原分子设计及其免疫效果研究

张奇  
【摘要】: 有机磷农药倍硫磷由硫代磷酸酯结构(X)和芳香环结构(Y)两部分构成,从倍硫磷分子上5个不同位置各自引出连接手臂结构(Arm),设计了5种形式的半抗原:X-Arm-Y(手臂结构位于近似整个分子中间的位置)、Arm-X-Y、X-Y-Arm、X-Arm和Arm-Y;合成了5种相应的倍硫磷半抗原,即4-[2-(二甲氧基硫代磷酰氧基)-4-甲基-5(甲硫基)苯胺基]-4-羰基丁酸(Hapten A)、6-{甲氧基[4-(甲硫基)苯氧基]硫代磷酰胺基}己酸(Hapten B)、4-[4-(二甲氧基硫代磷酰氧基)-2-甲基苯基胺基]-4-羰基丁酸(Hapten C)、4-[3-甲级-4-(甲硫基)苯氧基]丁酸(Hapten D)和4-(二甲氧基硫代磷酰胺基)丁酸(Hapten E);质谱和核磁共振谱鉴定了这5种半抗原结构。 合成的倍硫磷5个半抗原中,Hapten A试图在人工抗原上平等地暴露倍硫磷的两个结构特征,即硫代磷酸酯基团X和苯环基团Y,Hapten B偏向于暴露X,Hapten C偏向于暴露Y,Hapten D只暴露Y,Hapten E只暴露X。利用活泼酯方法将Hapten A-C与牛血清白蛋白(BSA)偶联,将Hapten A-E与卵清蛋白(OVA)偶联。利用3个BSA偶联物共制备了6个鼠多克隆抗体,共测定了30个抗体/包被抗原组合对倍硫磷分析的灵敏度和特异性,筛选出一个最佳组合,该组合具有高度的灵敏度(I_(50)为0.08ng/mL)和特异性。结果表明,当目标分析物与免疫半抗原的结构差异性小于包被半抗原与免疫半抗原的结构差异性的时候,具有高灵敏度的异源ELISA方法就很有可能被建立。免疫结果表明,采用不同空间手臂连接位点的免疫半抗原有可能显著地提高抗体的质量,即灵敏度和/或特异性。结果还表明,半抗原连接位点附近取代基的变化对半抗原与抗体结合的削弱作用比远离半抗原结合位点基团的变化的削弱作用更大。 根据以上倍硫磷免疫与包被半抗原组合分析结果,选择利用活泼酯法将人工合成的2种倍硫磷半抗原4-[4-(二甲氧基硫代磷酰氧基)-2-甲基苯基胺基]-4-羰基丁酸(Hapten C)和6-{甲氧基[4-(甲硫基)苯氧基]硫代磷酰胺基}己酸(Hapten B)分别与牛血清白蛋白(BSA)和卵清蛋白(OVA)共价偶联,以Hapten C-BSA为免疫原制备倍硫磷兔多克隆抗体,以Hapten B-OVA为包被抗原测定所得抗血清效价(抗血清呈现阳性的最大稀释倍数)都在64000倍以上,而且抗体仅与杀螟硫磷有4.5%的交叉反应,而与其他农药的交叉反应率都在0.1%以下;通过分析条件优化,确定了倍硫磷酶联免疫吸附分析(ELISA)的最佳工作条件,建立了定量测定倍硫磷的间接竞争ELISA方法,I_(50)为0.0107 ng/mL,检测限为0.0002 ng/mL。葡萄和桃的果实及水中的平均添加回收率在81.9-104.0%之间。本研究为倍硫磷农药在农产品和环境中残留量快速检测新增一种有效的方法。 针对氨基甲酸酯农药速灭威设计了五种结构半抗原。以3-甲基苯酚、双光气和3-氨基丙酸为主要原料合成了Hapten 1,即3-(3-甲苯基氧基羰基氨基)丙酸;以苯酚、双光气和6-氨基己酸为主要原料合成了Hapten 2,即6-(苯氧基羰基氨基)己酸;以2-异丙氧基苯酚、双光气和4-氨基丁酸为主要原料合成了Hapten 3,即4-((2-异丙氧基苯氧基)羰基氨基)丁酸;以3-甲基苯酚和4-溴丁酸乙酯为主要原料合成了Hapten 4,即4-(3-甲苯基氧基)丁酸;并把3-(3-羟基)苯丙酸设计为Hapten 5;质谱和(或)核磁共振谱鉴定了这些半抗原结构。 利用活泼酯法将速灭威的以上5种半抗原(Hapten 1-5)与载体牛血清白蛋白(BSA)或卵清蛋白(OVA)共价偶联制备成速灭威抗原,其中BSA-Hapten 1用来制备速灭威兔多克隆抗体MpAb01和MpAb02,而OVA-Hapten 1-5用作包被抗原,共测定并比较了10个抗原/抗体组合的相对亲和性、6个组合的灵敏度和3个组合的特异性。数据显示,MpAb01/OVA-Hapten 4组合的灵敏度最高(I_(50)=0.11μg/mL)且特异性最强(与混灭威等7种农药的CR值均为0),但亲和性相对偏弱;Hapten 2和Hapten 1作为包被半抗原的亲和性及灵敏度相差不大,但Hapten 2的异源组合对混灭威、残杀威等6种农药都有不同程度交叉反应,而Hapten 1的同源ELISA组合只对混灭威有交叉反应(30%)。结合半抗原和分析物化学结构分析,结果表明:(1)在保证一定滴度值前提下,包被半抗原与免疫半抗原结构相差越远(尤其是半抗原空间手臂连接位点差异)可能越有利于建立较高灵敏度的ELISA;(2)免疫半抗原连接位点处及附近的基团在抗体-半抗原互作中可能起非常重要的作用。 根据以上速灭威免疫与包被半抗原组合分析结果,选择抗原抗体组合MpAb01/OVA-Hapten 1进行进一步研究、测定了离子强度、有机溶剂、pH值、封闭物等影响因子对免疫分析的影响,确定了速灭威酶联免疫吸附分析(ELISA)的最佳工作参数,并建立了定量测定速灭威的间接竞争ELISA方法,检测线性范围为1~10000ng/mL,I_(50)为40.738ng/mL,检测限为0.014~0.018ng/mL,批内变异系数4.0%,批间变异系数11.4%,土壤、稻谷和水中的添加回收率依次为80%、93%和107%。所建立的ELISA分析方法灵敏实用,为速灭威在环境和农产品中残留量快速检测新增一种有效的方法。 提出了半抗原-抗体互作模型,内容包括:(1)免疫半抗原结构(尤其指空间手臂连接位点不同的半抗原结构)与抗体反应特性之间是一一对应关系,特定空间手臂连接位点的半抗原与其相应抗体结合后的复合物就有一个特定的最稳定空间结合形式;(2)在半抗原-抗体的最稳定空间结合形式中,免疫半抗原空间手臂连接位点左右的基团靠近相应抗体的“活性中心”,并与之相互吻合;(3)与免疫半抗原结构相比,差异基团远离免疫半抗原空间手臂连接位点的类似物与抗体的结合能力较强,而差异基团靠近免疫半抗原空间手臂连接位点的类似物与抗体的结合能力较弱或根本就没有结合能力。利用倍硫磷抗体和速灭威抗体与反应半抗原的互作表现对以上模型进行实例证明。最后讨论了半抗原-抗体互作模型的局限性及前景。 综上所述,本文一方面为化学农药倍硫磷和速灭威的残留检测新增加了有效的免疫分析方法,另一方面为农药等小分子化学品免疫分析研究中的半抗原设计提供了理论基础。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S481

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8 陈景林;谷威;廖金生;温和瑞;;联吡啶吡唑铂配合物的合成与发光性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年
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10 马艳;彭军;;不同类型药剂对棉叶螨的田间控害效果研究[A];中国棉花学会2005年年会暨青年棉花学术研讨会论文汇编[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 庞亚青;生物和化学农药并举 低毒新品替代[N];中国县域经济报;2007年
2 记者 李军;低聚糖生物农药研发获突破[N];农资导报;2006年
3 陈兵;江苏农科院为水稻防虫披“科技外衣”[N];中国特产报;2008年
4 本报记者 马敏;专家为云南农药产业发展把脉[N];农资导报;2005年
5 桑雪骐;生物农药为何难推广[N];中国消费者报;2002年
6 本报记者 邢丽娜;生物农药推广难在哪里[N];市场报;2002年
7 王志振;蔬菜污染餐桌上的隐形杀手[N];卫生与生活报;2005年
8 龚伏龙 蔡财宝 蔡建明 杨文俪 安溪县农办 安溪县农茶局;茶叶生产与制茶技术知识(十三)[N];福建科技报;2006年
9 于丽萍;如何正确使用细菌农药[N];福建科技报;2006年
10 山东省植保总站 任宝珍;果菜病虫害农药减量控制[N];山东科技报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张奇;倍硫磷和速灭威半抗原分子设计及其免疫效果研究[D];南京农业大学;2007年
2 刘毅华;对硫磷半抗原分子设计研究[D];浙江大学;2008年
3 顾颈松;鲎抗内毒素因子模拟肽设计合成及生物活性研究[D];第三军医大学;2005年
4 连小春;新型多二茂铁基取代吡啶盐的分子设计、合成、表征及光电性质研究[D];华东师范大学;2005年
5 张静;川楝素免疫分析方法及其应用研究[D];西北农林科技大学;2008年
6 徐道华;基于CTL表位的宫颈癌治疗性多肽疫苗的分子设计、合成及免疫学效应研究[D];重庆医科大学;2005年
7 魏昭荣;新型钼合物的制备与性能研究[D];四川大学;2005年
8 徐敦明;植物源杀虫物质鬼臼毒素的酶免疫分析及环境安全性研究[D];西北农林科技大学;2005年
9 韩檬;间歇萃取精馏混合溶剂的分子设计及过程的动态模拟[D];天津大学;2007年
10 孙家英;神经氨酸酶抑制剂的分子对接、定量结构-活性关系及全新分子设计[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈小锋;克伦特罗免疫分析化学研究[D];扬州大学;2005年
2 晁博;喹烯酮残留标示物的ELISA检测方法研究及半抗原设计与合成[D];中国农业科学院;2006年
3 李立;苦马豆素单克隆抗体的制备及鉴定[D];西北农林科技大学;2007年
4 侯春喜;人参皂苷Rb1多克隆抗体与单克隆抗体的制备及鉴定[D];吉林大学;2006年
5 王恒;己烯雌酚免疫分析化学研究[D];扬州大学;2006年
6 董海洲;诺氟沙星免疫分析化学研究[D];扬州大学;2007年
7 张献忠;溴氰菊酯农药残留免疫检测技术研究[D];中国农业科学院;2008年
8 韩明杰;苯并二氮(艹卓)及苯环利定与载体BSA复合物的合成[D];吉林大学;2009年
9 陈立新;生物农药与化学农药对比分析[D];黑龙江大学;2010年
10 郭志林;驱杀牛皮蝇蛆的新药剂—倍硫磷点涂剂的研究[D];内蒙古农业大学;2003年
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