[发明专利]针对全氟和多氟烷基污染物的单分子检测方法

说明书

本发明公开了一种针对全氟和多氟烷基污染物的单分子检测方法，包括以下步骤：(1)构建蛋白纳米孔道‑磷脂检测系统；(2)设计污染物分子‑引导链的待测结构；(3)纳米孔道转导区域和污染物分子空间位阻的模拟计算；(4)检测多个污染物纯样以及建立电流阻断‑空间位阻的函数模型；(5)检测污染物混合样以及预测未知样品。本发明通过检测多个污染物纯样建立了电流阻断‑空间位阻的函数模型，该模型能够将污染物混合样中的信号峰与已知纯样一一对应，并且无需标准品就能够预测未知样品。相比现有检测方法，本发明能够在单分子水平上实现针对全氟和多氟烷基污染物更为灵敏、快速的检测，并且无需标准品就能够完成对未知样品的预测。

技术领域

本发明涉及环境分析技术领域，尤其涉及一种针对全氟和多氟烷基污染物的单分子检测方法。

背景技术

全氟和多氟烷基化合物(PFAS)是一类新型持久性有机污染物，其分布广、在环境中含量高，具有相当的生物毒性和环境持久性。现阶段，在各行各业、数以万计产品的生产过程中，仍然无法规避PFAS的生产和使用。由于工艺上的差异，在PFAS的生产过程中会不可避免地产生数量庞大、结构各异的异构体及同系物。因为PFAS异构体之间存在着各异的环境行为、毒性效应和生物蓄积性等性质，所以用于区分和检测不同PFAS的方法亟待开发。

现有的针对全氟和多氟烷基污染物的检测方法，大体上可以分为液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)和气相色谱-质谱联用法(GC-MS)两类。在基于LC-MS/MS的检测方法中，标准品的选用至关重要，而对于异构体、同系物种类繁多的PFAS，合成哪些未知物质的标准品、以及如何合成和制备标准品都是难以预料且难以解决的问题；此外，GC-MS方法检测PFAS异构体，还存在检出限过高、分析时间过长等不足。由于标准品之于质谱技术的必要性，所以在检测全氟和多氟烷基污染物这一方面，尤其是针对其异构体和同系物的检测，现有方法存在着固有的缺陷。因此，开发高灵敏、耗时短以及无需标准品就能够将分析物拓展至PFAS各种异构体和同系物的检测分析新方法是十分必要的。

纳米孔道电化学分析是一种能够分辨待测分子结构及其动态相互作用过程的超灵敏、高通量、无标记的检测分析方法。由于纳米孔道孔径的限制，待测分子只能逐个依次进入到孔道转导区域，从而使该方法具备了单分子水平的检测灵敏度，能够用于识别不同分子量的结构异构体、顺反异构体、甚至对映异构体。纳米孔道现已广泛应用于核酸与蛋白质的测序或分析，包括生物分子间的动态相互作用、单分子化学反应等一系列研究领域，在环境分析领域中也日趋得到重视。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种针对全氟和多氟烷基污染物的单分子检测方法。该方法对于PFAS及其一系列异构体、同系物，在一定区间内建立了相对电流阻断与待测分子空间位阻之间的函数模型，无需标准品就能够对其进行分辨和预测。

本发明提供的技术方案具体为，针对全氟和多氟烷基污染物的单分子检测方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)构建蛋白纳米孔道-磷脂检测系统；

(2)设计污染物分子-引导链的待测结构；

(3)纳米孔道转导区域和污染物分子空间位阻的模拟计算；

(4)检测多个污染物纯样以及建立电流阻断-空间位阻的函数模型；

(5)检测污染物混合样以及预测未知样品。

较佳地，在所述的步骤(1)中，所述的蛋白纳米孔道-磷脂检测系统为经活化的成孔毒素蛋白在电解液中组装成孔，并在电场作用下插入到脂双层中形成。

较佳地，所述的脂双层的制备方法具体为：

配制磷脂溶液；

用移液枪蘸取磷脂溶液，在液面下吹出由磷脂包裹的气泡并触碰电解池中央的微米通道，使部分磷脂附着在微米通道上并形成一层较厚的磷脂膜；