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水体富营养化带来的蓝藻爆发威胁着水环境安全，微囊藻毒素(MCs)是水华藻类的次生代谢产物，由细胞死亡或解体后释放到水体中。MCs是一种具有生物活性的单环七肽化合物，是目前公认的肝脏毒素和促肿瘤生长因子，在富营养化水体中普遍存在、毒性强，结构稳定，难以被自然降解。因此，开发一种对微囊藻毒素有效的去除方法以保证饮用水安全具有重要意义。
MCs结构通式为环(D-Ala-X-D-Masp/Asp-Y-Adda-D-Glu-Mdha/Dha)，其中X、Y代表两个可变的左旋(L)-氨基酸。X、Y的更替以及MCs结构中其它氨基酸的甲基和去甲基化，衍生出众多的毒素类型，至今发现MCs有80多种异构体。MCs的晶体结构呈马鞍型，其马鞍座扁平部分包括Adda-Glu-Mdha残基。MCs结构中还含有两个带负电荷的羧基，其中Masp上的游离羧基可以与Glu和Adda主链上的亚氨基形成氢键，而Glu上的羧基则暴露在外。由于Masp和Glu是不同微囊藻毒素异构体共有的结构，因此本论文以这两个基团上的羧基为作用靶标来设计聚合物纳米颗粒，其目的是希望能够构建和筛选出一种对不同微囊藻毒素异构体均具有特异亲和力的广谱型聚合物仿生亲和配体。
鉴于此，本文以侧链带正电荷的2-甲基丙烯酸-组氨酸-NH2(MHis)、2-甲基丙烯酸-赖氨酸-NH2(MLys)和2-甲基丙烯酸-精氨酸-NH2(MArg)为功能单体，通过调节氨基酸单体与其它共存单体的配比合成了一个小型的聚合物纳米颗粒文库，包括MHis-NPs，MLys-NPs和MArg-NPs三个系列，从中筛选出亲和力最强的聚合物纳米颗粒。对影响MCs吸附效果的因素进行了优化，对聚合物纳米颗粒的吸附性能进行了评价。选择最佳单体配比，通过原位合成方法在二氧化硅表面接枝一层聚合物，得到具有核壳结构的SiO2@聚合物复合纳米微球，以其作为吸附剂材料制成固相萃取柱，用于处理不同超标倍数的MC-LR水样，采用ELISA试剂盒检测进出水中MC-LR的浓度，对MC-LR的去除效果进行评价。得到的主要结果如下：
1.对九种氨基酸单体含量为10-30%的MHis-NPs，MLys-NPs和MArg-NPs中，对MCs亲和力最高的聚合物纳米颗粒为MArg-NP3(MArg 30%，TBAm 40%，NIPAm 28%，Bis 2%)。对MArg-NPs的单体配比进行进一步优化，合成一个更加丰富的MArg-NPs文库，通过静态吸附实验从中筛选出对MCs亲和力最高的聚合物纳米颗粒为MArg-NP13(MArg 50%，NIPAm 48%，Bis 2%)，其对MC-LR的吸附百分比可以达到73.6%。对影响MC-LR的吸附条件，如pH、NaCl和PBS缓冲液浓度等进行优化，得到最佳吸附条件为：pH7.0，不加NaCl和PBS的水溶液，其吸附条件与天然水体环境一致，因此有利于后续实际水体中MC-LR的去除研究。
2.筛选出的MArg-NP13对MC-LR具有很强的亲和力，最大吸附容量可达21.3mg/g，其与MC-LR的结合也比较快速，30min内可达到吸附平衡。其对与MC-LR结构相似的同源蛋白MC-RR和节球藻毒素(NOD)也具有一定的吸附效果，说明MArg-NP13可以用于MCs不同异构体以及与其结构类似的其它藻毒素的去除，是一种广谱型的聚合物仿生亲和配体。
3.MArg-NP13是一种亲水性很强的水凝胶，在实际应用时存在分离困难的问题，为了增大MArg-NP13的分子尺寸和机械强度，采用硅烷偶联剂KH-570在SiO2微球表面修饰上双键，然后加入最佳配比功能单体(MArg 50%，NIPAm 48%，Bis 2%)，在SiO2微球表面接枝一层聚合物，得到SiO2@聚合物核壳微球。红外、热重和元素分析结果表明聚合物成功接枝到SiO2微球表面。该复合微球对MC-LR的吸附百分比可达88%，纯甲醇能将97.7%的MC-LR从SiO2@聚合物核壳微球中洗脱出来。
4.以SiO2@聚合物核壳微球为填料制成固相萃取小柱。配制浓度为2.5，5，12.5μg/L的MC-LR超标水样，用自制固相萃取柱进行处理，三个小柱的出水浓度都降低至0.2μg/L以下，低于我国生活饮用水限制标准1μg/L。该研究结果表明自制的固相萃取柱吸附容量大。由于SiO2@聚合物核壳微球中采用的功能单体主要为氨基酸单体，其生物相容性好，因此可以用于家庭饮用水或者医疗透析用水等对水质要求较高并且直接进入人体的水样进行前处理，避免微囊藻毒素公害事件的发生，为水环境安全提供保障。
MCs结构通式为环(D-Ala-X-D-Masp/Asp-Y-Adda-D-Glu-Mdha/Dha)，其中X、Y代表两个可变的左旋(L)-氨基酸。X、Y的更替以及MCs结构中其它氨基酸的甲基和去甲基化，衍生出众多的毒素类型，至今发现MCs有80多种异构体。MCs的晶体结构呈马鞍型，其马鞍座扁平部分包括Adda-Glu-Mdha残基。MCs结构中还含有两个带负电荷的羧基，其中Masp上的游离羧基可以与Glu和Adda主链上的亚氨基形成氢键，而Glu上的羧基则暴露在外。由于Masp和Glu是不同微囊藻毒素异构体共有的结构，因此本论文以这两个基团上的羧基为作用靶标来设计聚合物纳米颗粒，其目的是希望能够构建和筛选出一种对不同微囊藻毒素异构体均具有特异亲和力的广谱型聚合物仿生亲和配体。
鉴于此，本文以侧链带正电荷的2-甲基丙烯酸-组氨酸-NH2(MHis)、2-甲基丙烯酸-赖氨酸-NH2(MLys)和2-甲基丙烯酸-精氨酸-NH2(MArg)为功能单体，通过调节氨基酸单体与其它共存单体的配比合成了一个小型的聚合物纳米颗粒文库，包括MHis-NPs，MLys-NPs和MArg-NPs三个系列，从中筛选出亲和力最强的聚合物纳米颗粒。对影响MCs吸附效果的因素进行了优化，对聚合物纳米颗粒的吸附性能进行了评价。选择最佳单体配比，通过原位合成方法在二氧化硅表面接枝一层聚合物，得到具有核壳结构的SiO2@聚合物复合纳米微球，以其作为吸附剂材料制成固相萃取柱，用于处理不同超标倍数的MC-LR水样，采用ELISA试剂盒检测进出水中MC-LR的浓度，对MC-LR的去除效果进行评价。得到的主要结果如下：
1.对九种氨基酸单体含量为10-30%的MHis-NPs，MLys-NPs和MArg-NPs中，对MCs亲和力最高的聚合物纳米颗粒为MArg-NP3(MArg 30%，TBAm 40%，NIPAm 28%，Bis 2%)。对MArg-NPs的单体配比进行进一步优化，合成一个更加丰富的MArg-NPs文库，通过静态吸附实验从中筛选出对MCs亲和力最高的聚合物纳米颗粒为MArg-NP13(MArg 50%，NIPAm 48%，Bis 2%)，其对MC-LR的吸附百分比可以达到73.6%。对影响MC-LR的吸附条件，如pH、NaCl和PBS缓冲液浓度等进行优化，得到最佳吸附条件为：pH7.0，不加NaCl和PBS的水溶液，其吸附条件与天然水体环境一致，因此有利于后续实际水体中MC-LR的去除研究。
2.筛选出的MArg-NP13对MC-LR具有很强的亲和力，最大吸附容量可达21.3mg/g，其与MC-LR的结合也比较快速，30min内可达到吸附平衡。其对与MC-LR结构相似的同源蛋白MC-RR和节球藻毒素(NOD)也具有一定的吸附效果，说明MArg-NP13可以用于MCs不同异构体以及与其结构类似的其它藻毒素的去除，是一种广谱型的聚合物仿生亲和配体。
3.MArg-NP13是一种亲水性很强的水凝胶，在实际应用时存在分离困难的问题，为了增大MArg-NP13的分子尺寸和机械强度，采用硅烷偶联剂KH-570在SiO2微球表面修饰上双键，然后加入最佳配比功能单体(MArg 50%，NIPAm 48%，Bis 2%)，在SiO2微球表面接枝一层聚合物，得到SiO2@聚合物核壳微球。红外、热重和元素分析结果表明聚合物成功接枝到SiO2微球表面。该复合微球对MC-LR的吸附百分比可达88%，纯甲醇能将97.7%的MC-LR从SiO2@聚合物核壳微球中洗脱出来。
4.以SiO2@聚合物核壳微球为填料制成固相萃取小柱。配制浓度为2.5，5，12.5μg/L的MC-LR超标水样，用自制固相萃取柱进行处理，三个小柱的出水浓度都降低至0.2μg/L以下，低于我国生活饮用水限制标准1μg/L。该研究结果表明自制的固相萃取柱吸附容量大。由于SiO2@聚合物核壳微球中采用的功能单体主要为氨基酸单体，其生物相容性好，因此可以用于家庭饮用水或者医疗透析用水等对水质要求较高并且直接进入人体的水样进行前处理，避免微囊藻毒素公害事件的发生，为水环境安全提供保障。