编辑推荐：
氯氨苄青霉素检测新方法：后印迹修饰提升分子印迹聚合物吸附性能62.3%，成功检测水体中氟苯尼考0.24-1.23 μg/L，评估区域抗生素浓度安全范围，降低环境风险。
王思涛|杨毅|史晓晴|范蓉|丁玉洁|吴娟|徐志刚
昆明理工大学理学院，中国昆明650500
摘要
氯霉素（CAs）因其对细菌感染显著的疗效而被广泛使用。未被生物体代谢的抗生素在进入环境后可能引发抗生素抗性基因的产生和耐药细菌的出现。因此，开发高灵敏度的检测技术以分析低浓度的氯霉素及其对环境的风险评估已成为当务之急。本文首次报道了利用后印迹修饰（PIM）技术来增强分子印迹聚合物（MIPs）对氯霉素的特异性吸附性能。经过PIM处理后，改性MIP（MMIP-1）的吸附能力提高了62.3%。MMIP-1被用于检测城市环境水中的氯霉素。在三种目标抗生素中，检测到了氟苯尼考（FF），其浓度范围为0.24–1.23 μg L?1。抗生素浓度的短期波动不会导致耐药细菌数量的显著变化。我们研究区域中检测到的氯霉素（CAP）、硫胺苯尼考（TAP）和氟苯尼考的浓度处于安全范围内，对生态环境和人类健康没有造成显著危害。PIM与超分子识别技术的结合显著提高了MIPs的吸附性能，为水中的氯霉素检测与分析提供了新的思路。
引言
由于氯霉素（CAs）对多种细菌感染具有优异的疗效，这类广谱抗菌药物在医学、水产养殖和畜牧业等领域得到了广泛应用[1]。然而，抗生素的生物利用度相对较低；30%–90%的抗生素以原始分子或代谢物的形式从生物体中排出到环境中[2]。氯霉素在水环境中难以降解，会长期存在[3],[4]。它们可通过食用受污染的食物引发人类严重的健康问题，如再生障碍性贫血、白血病和灰婴综合症[5],[6],[7]。此外，氯霉素在水环境中的持续存在加速了抗生素抗性基因（ARGs）和耐药细菌的发展，带来了重大的生态风险[8]。全球范围内都检测到了不同浓度的氯霉素，尤其是在亚洲国家[9]。因此，对抗生素残留物及其危害的关注日益增加，迫切需要检测其浓度并分析其潜在风险。
现有的水环境中抗生素检测方法包括酶联免疫吸附测定、毛细管电泳和液相色谱[4]。配备先进分离组件、检测器和各种传感器的的高性能分析仪器结合分析技术，已经发展出了用于水样分析的检测方法。此外，适当处理方法可以富集目标分析物并减轻基质效应[11]。本文通过将分子印迹技术与后修饰技术结合，在聚合物中引入了特定的识别位点。合成的聚合物具有与水相容的特性，并对氯霉素表现出显著的亲和力，实现了在水环境中对抗生素的高灵敏度和选择性检测。
分子印迹技术基于天然识别系统的研究，是一种仿生识别策略，通过设计高分子聚合物来模拟抗原-抗体间的化学反应[12]。分子印迹聚合物（MIPs）中生成的结合位点与模板分子高度互补，赋予了MIPs理想的亲和力和特异性，引起了广泛关注[13]。MIPs具有高度稳定性，并能在恶劣条件下保持优异的性能，使其成为天然抗体的优秀替代品[14]。然而，一些报道的MIPs富集能力和抗干扰能力较低，限制了其在复杂样品中的选择性富集效果[15]。因此，亟需开发新的策略来克服这些限制，以获得在复杂介质中具有更强适用性的MIPs。
后印迹修饰（PIM）类似于蛋白质的翻译后修饰，能够对目标结合位点进行定点修饰，从而改变结合位点的性质或引入理想的功能基团[16],[17]。此外，该策略还可用于将特殊的信号报告分子引入结合位点[18]。通过精细调控，可以改善后修饰MIP的功能[13]。原始基团被亲和力更高的基团替代，增强了识别能力[19]。MIP中的非印迹位点因缺陷而产生的空隙得到部分修复和再利用，提高了MIP的吸附效率。β-环糊精（β-CD）是一种重要的超分子宿主化合物，能够与多种分子发生特异性相互作用[20]。经过特殊改性的β-CD可作为识别目标分子的定制溶液[21]，表现出作为吸附材料的显著优势[22]。
在本研究中，使用β-CD作为功能单体合成了用于选择性识别环境污染物的MIPs[23],[24],[25]。进一步修饰β-CD可以改变其性质并调节其识别位点。改性的β-CD作为功能单体，有助于减少MIP中的非特异性吸附并增强目标分析物的吸附。基于β-CD的后印迹修饰MIP（MMIP-1）被用于检测水环境中的微量氯霉素。使用氯霉素（CAP）作为模板分子，通过原位聚合合成了MIP纤维。随后，MMIP-1被用于检测环境水样中的氯霉素含量。该方法揭示了城市水体和沉积物中的抗性基因状况，有助于评估区域水环境的抗生素污染和生态风险。
试剂和仪器
所有化学品均为分析试剂级。CAP（98%）和氟苯尼考（FF，98%）购自Aladdin（上海，中国）。硫胺苯尼考（TAP，99.5%）购自Macklin（上海，中国）。其他用于分析、测定和表征的实验试剂和仪器的详细信息见支持信息中的S1.1节。
分子印迹固相微萃取纤维的合成
MIP纤维的合成方法基于先前的研究[23],[26],[27]。
合成MMIPs的优化
在第2.2节中，使用MAA、4-EBA和四种改性的β-CD作为功能单体合成了相应的MIP和NIP纤维。图3A显示了这些纤维的CAP提取性能结果。使用四种改性的β-CD作为功能单体合成的印迹纤维的提取性能明显优于使用MAA和4-EBA合成的纤维。传统的功能单体如MAA和4-EBA主要依赖于氢键进行结合
结论
基于β-CD超分子宿主化合物的识别能力，制备了一种具有CAP特异性识别能力的后修饰分子印迹固相微萃取纤维MMIP-1。作为功能单体的改性β-CD在吸附性能上表现出显著优势。经过PIM处理后，分子印迹纤维的吸附能力提高了62.3%。在存在干扰物质的情况下，MMIP-1对氯霉素的吸附效率在88%到...
环境影响
抗生素的过度使用促进了耐药细菌的繁殖，对生态系统和人类健康造成严重危害。样品基质中低浓度分析物和多种干扰因素带来的挑战不容忽视，这些因素严重影响到了抗生素的准确检测和进一步的环境风险评估。后印迹修饰技术被用来提高氯霉素的特异性吸附性能。
CRediT作者贡献声明
徐志刚：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、概念构思。吴娟：数据管理。丁玉洁：数据管理。范蓉：撰写 – 审稿与编辑、验证。史晓晴：撰写 – 审稿与编辑、实验研究。杨毅：方法学设计、数据管理。王思涛：撰写 – 初稿撰写、验证、方法学设计、数据管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢昆明理工大学的人才培养基金项目（KKZ3202207026）提供的财务支持。
