BSA修饰硅胶固相萃取技术检测河水中孕酮的环境应用研究

本研究针对环境水体中痕量孕酮(P4)检测难题，开发了牛血清白蛋白(BSA)修饰硅胶固相萃取(SPE)新材料。通过优化HPLC-DAD检测方法，在 Danube 河水中检出143.0±4.0 ng/L P4，回收率达91.4-101.0%，选择性优于其他生殖激素。该材料稳定性长达4年，为环境激素监测提供了高效可靠的技术手段。

　　

在当今环境污染日益严重的背景下，水体中痕量内分泌干扰物的检测成为环境科学领域的重要挑战。孕酮(Progesterone, P4)作为一种典型的类固醇激素，不仅存在于人体内，更通过医药排放、农业径流等途径进入水环境。这种看似微量的污染物却能对水生生物造成巨大危害——从鱼类性别比例失调到繁殖能力下降，甚至引发跨代际的生态灾难。然而，现有检测技术面临成本高、步骤繁琐、灵敏度不足等瓶颈，特别是对于河水中ng/L级别的超痕量P4检测更是困难重重。

来自贝尔格莱德大学的Mladen M. ?ur?evi?团队在《Talanta Open》发表的研究，创新性地将牛血清白蛋白(BSA)与硅胶材料结合，开发出高选择性固相萃取技术。研究人员通过荧光光谱证实BSA与P4具有7.94×10⁴ M^-1的结合常数，并系统比较了60?、219?和420?不同孔径硅胶的修饰效果。采用HPLC-DAD联用技术，建立了一套从样品前处理到定量分析的完整方法体系。

关键实验方法

研究采用APTES-戊二醛两步法将BSA共价固定在硅胶表面，通过FTIR、SEM和元素分析表征材料特性。优化后的固相萃取流程使用200 mg BSA-硅胶（420?孔径）吸附25 mL水样，异丙醇洗脱后浓缩250倍。 Danube河水样本采集自贝尔格莱德河段（44°49′18.3"N, 20°25′56.7"E），通过标准加入法消除基质干扰。

研究结果

1. 1.

   荧光光谱分析：发现BSA与P4以1:1化学计量比结合，修饰后硅胶保持4.12×10⁴ M^-1的结合能力，证实蛋白活性位点未被破坏。

2. 2.

   材料表征：SEM显示BSA修饰使硅胶边缘更圆滑，元素分析测得C含量达13.26%，证实成功修饰。

3. 3.

   吸附性能：420?孔径的Fractosil 500载体表现最佳，在pH 4.5-7.4范围内保持96.3%结合率，吸附容量达1.93 mg/g。

4. 4.

   方法验证：对1-10 ng/mL P4的回收率为94.7-104.7%，显著优于β-雌二醇等其他激素（<30%）。

5. 5.

   实际应用：在多瑙河样本中检出143.0±4.0 ng/L P4，LOD低至5.1 ng/L，较商业HLB柱灵敏度提高2.4倍。

结论与意义

这项研究突破性地解决了环境样品中超痕量P4检测的技术瓶颈。BSA修饰硅胶不仅展现出94-96%的四年稳定性，其250倍的富集能力更将检测限推进至环境相关浓度。相比LC-MS/MS等昂贵方法，该技术成本降低80%以上，为大规模环境激素筛查提供了实用方案。特别值得注意的是，材料对P4的选择性结合机制，为开发其他内分泌干扰物的特异性吸附剂提供了新思路。这些发现对评估水生生态系统风险、制定环境质量标准具有重要参考价值。