● 摘要
自1962年葡萄糖生物传感器问世以来，用酶作为识别元件一直是传感器研究的热点。之所以酶被广泛应用，是因为酶分子的高度特异性和高催化效率，酶的转换数一般比自发反应过程高出几个至十几个数量级，使生物化学反应过程得以放大。然而，天然酶蛋白分子并非完美无缺，例如，到目前为止，大多数酶传感器或由其他蛋白质分子构成的生物器件(如蛋白质芯片及蛋白质计算机、蛋白质分子传感器、蛋白质分子机器等)并没有像人们所期望的那样获得广泛应用，除了器件的问题以外，主要在于生物分子自身固有的缺陷，如容易受各种环境因子的影响，即稳定性不能满足要求，导致所研制的生物器件的稳定性、使用寿命和重现性不能满足实际需求。这些问题长期以来困扰着生物分析器件的研究者们。
模拟酶(enzyme mimics)即人工合成酶，即用人工方法合成具有酶性质的一类催化剂，来模拟酶对其作用底物的结合和催化过程。分子印迹技术被证明是产生酶结合部位最好的方法之一，利用分子印迹方法制备的聚合物模拟酶催化剂,具有抗恶劣环境、稳定性高、使用寿命长、制备过程简单等特点，弥补了天然酶的缺点，具有良好的应用前景。
有机磷即可以作为化学农药，也可以作为神经性毒剂用于战争和恐怖袭击。因此，对有机磷的高效降解不仅可以减少有机磷农药残留，而且可以销毁有机磷神经性毒剂类化学武器。有机磷水解酶(organophosphorus hydrolase, OPH)又名磷酸三酯酶(phosphotriesterase, PTEs)，可以水解广泛的有机磷化合物，是降解有机磷毒剂的主要酶类。OPH不仅可以用于降解处理有机磷农药残留和销毁有机磷神经性毒剂，也可用于检测有机磷类仿生传感器的构建，然而，天然OPH在重组菌株中含量太低，且不稳定、易失活，难以制备，目前尚未商品化。
本文利用分子印迹模拟天然OPH的活性中心，制备了具有高效催化水解有机磷活性水解的人工模拟OPH，并对模拟酶的催化性能进行了研究。
第一章为绪论，主要是对模拟酶的研究现状、有机磷农药、有机磷水解酶及分子印迹技术的制备和应用等方面进行了概述。
在第二章中，通过沉淀聚合的方法，以商品化的1-乙烯基咪唑，甲基丙烯酸为功能单体，对氧磷水解过渡态类似物4-硝基苄基磷酸二乙酯为模板分子，在紫外光照射下合成了有机磷水解模拟酶分子印迹聚合物微球，所得聚合物微球分散性好、粒径大小均匀。当模板分子和功能单体的摩尔比为1:15时，合成的有机磷水解模拟酶分子印迹聚合物微球具有高识别性和选择性，能有效地水解对氧磷，与对氧磷自发水解相比，印迹聚合物(MIP3)催化水解对氧磷的活性提高了6.5×104倍，不加模板分子条件下合成的非印迹聚合物(NIP3) 提高了2.3×104倍，且MIP3比NIP3的催化水解效能提高了2.8倍，显示了良好的水解效果。对对氧磷的催化水解最大速率Vm为0.48 mM/min，米氏常数Km为0.11 mM。
在第三章中，进一步根据OPH的活性中心结构，设计了双功能单体金属配合物作为分子印迹的功能单体，以甲基丙烯酸为辅助功能单体，对氧磷水解过渡态类似物4-硝基苄基磷酸二乙酯为印迹模板分子，在光引发下通过沉淀聚合合成了有机磷水解模拟酶分子印迹聚合物微球，与对氧磷自发水解相比，印迹聚合物(MIP)催化水解对氧磷的活性提高了1.6×105倍，不加模板分子条件下合成的非印迹聚合物(NIP) 提高了7.9×104倍，且MIP比NIP的催化水解效能提高了2.0倍，有机磷水解模拟酶对对氧磷的催化水解最大速率Vm为0.38 mM/min，米氏常数Km为0.025 mM。制备的人工模拟OPH有望用于降解处理有机磷农药残留和销毁有机磷神经性毒剂，也可用于检测有机磷类仿生传感器的构建，从而提高此类生物传感器的实用性和稳定性。