基于自动化液液萃取-UHPLC-MS/MS的人体尿液中新烟碱类杀虫剂及其代谢物的生物监测与氧化应激关联研究

本研究针对新烟碱类杀虫剂（Neonicotinoids）人群暴露评估的技术瓶颈，开发了自动化液液萃取结合超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）方法，实现了225名健康受试者尿液中8种新烟碱类化合物及其代谢物的高灵敏度检测（线性范围0.05-30.0 ng/mL，回收率90-102%）。研究发现性别差异暴露特征：女性呋虫胺（DIN）排泄量更高，男性啶虫脒（ACE）和噻虫啉（THD）水平显著升高。通过贝叶斯核机回归（BKMR）分析首次揭示新烟碱类物质与氧化应激生物标志物的剂量-效应关系，其中THD的促氧化应激效应最显著。该方法为大规模人群暴露风险评估提供了高效可靠的技术支撑。

　　

在农业生产高度依赖化学防治的今天，新烟碱类杀虫剂凭借其高效神经毒性成为全球使用量最大的杀虫剂类别，年市场规模达55亿美元。这类物质虽对哺乳动物急性毒性较低，但其环境持久性（半衰期可达49.5小时）和系统性迁移特性导致其在农作物、水源甚至室内灰尘中广泛残留。更令人担忧的是，中国总膳食调查显示吡虫啉（IMI）和啶虫脒（ACE）在食品中检出率居高不下，而美国NHANES研究则发现儿童尿液中N-去甲基-啶虫脒（N-dm-ACE）等代谢物浓度显著高于成人。这些现象引发了科学界对长期低剂量暴露健康风险的深切忧虑——现有研究表明，新烟碱类可能通过线粒体功能障碍诱发氧化应激，进而参与心血管疾病、神经退行性病变等慢性疾病进程。

为解决这一重大公共卫生问题，广州医科大学等机构的研究团队在《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》发表创新成果。研究人员首先攻克了传统前处理技术效率低下的难题，通过优化乙腈-乙酸乙酯混合溶剂体系，开发出全自动液液萃取（LLE）流程，将样本处理时间缩短40%的同时保持90-102%的稳定回收率。结合超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）技术，建立了可同步检测8种新烟碱类原型及代谢物的分析方法，其中5-羟基-吡虫啉（5-OH-IMI）的检测限低至0.02 ng/mL。应用该技术对225名健康志愿者进行生物监测，首次发现中国人群尿液中噻虫啉（THD）浓度与8-异前列腺素（8-iso-PGF_2α
）等氧化应激标志物呈显著剂量效应关系，提示该类物质可能通过自由基途径损害生物大分子。

关键技术方法包括：1）采用自动化液液萃取系统处理尿液样本，优化乙腈-乙酸乙酯（1:1, v/v）提取溶剂；2）建立UHPLC-MS/MS多反应监测（MRM）方法，色谱分离使用ACQUITY UPLC^?
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柱（2.1×100 mm, 1.7 μm），质谱采用电喷雾正离子模式；3）应用贝叶斯核机回归（BKMR）分析暴露混合物与氧化应激标志物的非线性关联；4）所有受试者样本采集自2021-2022年广州地区健康体检人群。

【质量参数优化】通过中心复合设计实验确定最佳离子源参数：脱溶剂气温度500°C，锥孔气流量150 L/h，碰撞能量15-25 eV。方法验证显示所有分析物在0.05-30 ng/mL范围内线性良好（R²

0.995），日内精密度RSD≤4.5%。

【人群暴露特征】男性ACE中位浓度（1.83 ng/mL）是女性（0.91 ng/mL）的2倍，而女性DIN排泄量（2.15 ng/mL）显著高于男性（1.42 ng/mL）。THD在67%样本中检出，最高浓度达12.6 ng/mL。

【健康效应评估】BKMR模型揭示THD对8-iso-PGF_2α
的贡献度达34.7%，当尿THD>5 ng/mL时，氧化应激标志物水平骤增1.8倍。N-dm-ACE与超氧化物歧化酶（SOD）活性呈负相关（β=-0.21, p<0.01）。

这项研究的重要意义在于：首次建立适合中国人群的新烟碱类暴露评估技术体系，填补了自动化前处理技术在该领域的应用空白；发现THD等物质通过氧化应激途径产生健康风险的直接证据，为制定基于生物监测的暴露限值提供了科学依据。论文通讯作者Lei Tan强调，该方法已应用于粤港澳大湾区3万人群队列研究，其高通量特性（每日处理200样本）为环境健康风险评估提供了关键技术支撑。未来需重点探究新烟碱类与线粒体复合物I（NADH dehydrogenase）的相互作用机制，以及其在神经发育毒性中的氧化应激通路调控作用。