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卷烟烟气中含有上千种物质,其中六十多种是致癌物质,可能诱发肺癌、膀胱癌、胰腺癌、肝癌和喉癌等癌症。目前中国烟民人数已超过3亿,占全世界吸烟总人数的三分之一,中国每天约有3000人死于与吸烟相关的疾病。其中肺癌的死亡率居各种恶性肿瘤的首位,发病率呈明显上升趋势,且吸烟是诱发肺癌的重要原因。烟气中烟草特有亚硝胺和多环芳烃与肺癌发生有显著的相关性。研究烟气有害成分4-甲基亚硝胺-1-(3-毗啶)-1-丁酮(NNK)和苯并[a]芘(BaP)在人体内代谢标记物,能够更加直接判断卷烟烟气对人体的危害性。NNK和BaP在人体内代谢标记物4-甲基亚硝胺-1-(3-吡啶)-1-丁醇(NNAL)和3-羟基-苯并芘(3-OHBaP)的含量均为pg/mL数量级,因此对分析检测工作提出很高的挑战。为了实现高灵敏度的分析目标,本文开展烟气致癌成分人体代谢标记物分离分析新技术的应用研究。在充分调研文献的基础上,主要进行了以下几部分的研究工作：1.尿液中NNAL分子印迹固相萃取分析新技术研究选择分子印迹柱(MIP)净化和富集尿液中NNAL,并与Waters Oasis HLB柱和Waters Oasis MCX柱对比。MIP柱的选择性最好,净化后基质干扰最小,离子信号抑制率为38%。选择高分离能力的超高效液相色谱柱(UPLC),提高目标物NNAL与干扰基体组分的分离度；以同位素13C6-NNAL为内标,建立准确检测尿样中生物标记物NNAL的超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)分析方法。NNAL在5-1200pg/mL范围内具有良好的线性关系,相关系数(r2)为0.9953。方法的加标回收率为88.5%-93.7%。批内精密度为3.6%-7.4%,批间精密度为5.4%-9.7%,方法的检出限为0.4pg/mL。2.尿液中游离和糖苷结合态NNAL的五氟苯基柱(PFP)同时分离和分析新技术研究建立了LC-MS/MS法同时检测吸烟者尿液中NNAL及其N、O-糖苷化合物(NNAL-N-Gluc和NNAL-O-Gluc)的分析方法。比较Agilent UPLC XDB-C18柱(50mm×4.6mm i.d.,1.8μm)、Agilent Eclipse Plus-C18柱(100mm×4.6mm i.d.,3.5μm)和Phenomenex Kinetex PFP柱(100mmx4.6mm i.d.,2.6μm)对NNAL、 NNAL-N-Gluc和NNAL-O-Gluc的分离效果,三种物质在6分钟的色谱运行时间内即在PFP柱上实现基线分离。通过对比常用的C18柱、HLB柱及混合型阳离子交换柱MCX,优选出适合同时净化三种代谢物的商品化固相萃取小柱MCX。该分析方法样品前处理步骤简单、快速,不需要酶解或碱消解步骤,大大提高了方法的准确度和分析效率。NNAL.NNAL-N-Gluc和NNAL-O-Gluc的检出限分别为1.5、15和20pg/mL。3.头发中NNAL分散液液微萃取富集的分离分析新技术研究建立了基于LC-MS/MS法检测头发中NNAL的分析方法。将两步固相萃取和反相分散液液微萃取结合用于前处理,极大提高了对样品的净化和富集作用。实验优化了反相超声辅助分散液液微萃取的参数：以80μL1.0%甲酸水溶液为萃取剂,超声时间4.0min。在优化的实验条件下,NNAL富集倍数为20。方法的加标回收率为87.3%-107.7%,批内精密度为4.1%-8.5%,批间精密度为6.9%-11.3%,检出限为0.08pg/mg。最后,将该方法应用于分析吸烟者头发中NNAL,NNAL含量为0.27-0.67pg/mg。4.尿液中3-OHBaP丹磺酰氯衍生化分析新技术研究建立了分析尿液中超痕量3-OHBaP准确灵敏的分析方法。以β-葡萄糖苷酸酶／芳基硫酸酯酶酶解尿样中3-OHBaP葡萄糖醛酸和芳基硫酸结合物为游离态3-OHBaP。用固相萃取净化和富集3-OHBaP,再以丹磺酰氯衍生,最后以LC-MS/MS电喷雾离子化正离子模式检测3-OHBaP丹磺酰氯衍生物(3-OHBaP-Dansyl)。通过将3-OHBaP与丹磺酰氯衍生增加目标物的电喷雾离子化效率和在碰撞池中产生碎片离子的效率,从而显著提高目标物在LC-MS/MS上的检测灵敏度。在优化的质谱条件下以LC-MS/MS检测相同浓度3-OHBaP-Dansyl和3-OHBaP,3-OHBaP-Dansyl的峰高是3-OHBaP的30倍。该方法的线性范围为0.25-40.0pg/mL,相关系数(r2)为0.9924。加标回收率为87.7%-108.2%,批内精密度为4.6%-9.6%,批间精密度为7.2%-11.3%,方法的检出限为0.1pg/mL。5.研究中国人体内对烟气致癌物NNK的解毒能力通过问卷和自愿取样方式,获得75份24小时尿液样品(包括男性主动吸烟者、女性主动吸烟者,烤烟型卷烟抽吸者和混合型卷烟抽吸者),分别测定各尿液样品中游离NNAL、总NNAL、尼古丁、可天宁和肌酐含量。在分析和统计样品检测数据的基础上,建立中式卷烟消费者尿液中可天宁和NNAL的相关关系(r=0.66,p<0.0001)。尿液中可天宁和总NNAL浓度均随着吸烟剂量增大而增大。以尿液中NNAL-Glucs与游离NNAL浓度比值反映人体对NNK代谢解毒能力,比较文献报道的黑人和白人体内NNAL-Glucs和NNAL浓度比值,结果发现对于男性,白种人和黑种人解毒能力较强。对于女性,黄种人与白种人解毒能力均比黑种人高。