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甲状腺激素在人体生长发育、能量代谢和神经发育中发挥重要的生理功能，而甲状腺是人体中毛细血管分布最多的组织之一，使得甲状腺细胞很容易暴露于各种环境污染物。其中，甲状腺干扰物(Thyroid-disrupting chemicals, TDCs)能够影响甲状腺激素的合成、转运、转化及代谢等过程，造成激素水平紊乱，引起一系列健康危害。研究表明，已知TDCs的毒性效应总和仅占样本总干扰毒性的小部分，存在大量未知干扰物。由此可见，已知污染物的靶向分析已经不能满足环境与健康研究需要。效应引导污染物分析(Effect-directed analysis, EDA)以特定的生物学毒性效应为标尺，引导组分分离、化学分析与污染物鉴定，能够高效筛选样本中的未知干扰物，处于环境化学领域的研究前沿。在世界经济合作与发展组织提出的18项甲状腺毒性评价方法中，排名前三的都是甲状腺素转运蛋白(Transthyretin, TTR)竞争结合实验。然而，此方法存在蛋白消耗量大、操作繁琐、耗时费力和放射性危害等弊端。
分子印迹材料是一种三维高分子聚合物，也被称为仿生抗体，不仅能选择性富集靶标分子及(或)结构类似物，而且与色谱等分析方法具有良好的兼容性，在多个领域表现出优良性能。基于此，本研究创新性地制备了一种甲状腺素印迹仿生材料，能够代替价格昂贵的转运蛋白，高选择性识别和结合甲状腺素及其干扰物，且结合能力的强弱反映了干扰效应的大小。在此基础上，创新性地将印迹材料作为填充柱固定相，利用色谱分离理论，以保留因子为评价指标，建立一种干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析系统。该系统不仅能够实现已知/未知干扰物的识别和分析，而且能够提供干扰物的毒性因子。随后，本研究借助人群横断面研究，开展已知TDCs复合暴露与甲状腺激素的关联性研究，从宏观层面论证其甲状腺干扰毒性效应。
第一部分分子印迹仿生材料的制备及其机理研究
目的：以甲状腺素为模板，制备一种分子印迹仿生材料，能够代替价格昂贵的转运蛋白，实现甲状腺素及其干扰物的高选择性识别，深入探索分子印迹孔穴的识别机理。
方法：通过原子转移自由基聚合技术，在硅胶表面制备甲状腺素印迹仿生材料。利用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、热重分析等探索印迹仿生材料的性能表征；采用等温吸附实验、吸附动力学实验和选择性吸附实验评价印迹仿生材料对甲状腺素及其类似物的选择性识别能力。在此基础上，结合模型拟合分析，系统研究印迹仿生材料的选择性识别机理。
结果：由商品化功能单体制备的印迹仿生材料选择性识别性能较差，不能满足实际应用需要。鉴于氨基酸是转运蛋白的基本组成单元，我们采用亲和色谱法在氨基酸库中筛选出与模板分子具有较高亲和力的色氨酸，并在此基础上合成功能单体：2-(3-吲哚基)乙基甲基丙烯酰胺。理论计算和核磁共振氢谱等表征结果显示功能单体和模板分子的相互作用能为-82.7kJmol-1，且二者之间的作用力以氢键和卤键为主。材料表征及其性能评价结果表明，高选择性识别甲状腺素的印迹仿生材料已经成功制备，其对模板分子表现出高选择性识别能力，最大吸附容量为22.2μmolg-1，印迹因子为2.1。印迹孔穴的识别机理主要依靠氢键和卤键的非共价作用，与理论计算结果一致。
结论：本研究筛选并合成了与甲状腺素存在较强相互作用的功能单体，并在此基础上制备一种甲状腺素印迹仿生材料，有望代替价格昂贵的结合蛋白，实现甲状腺素及其干扰物的高选择性识别。
第二部分干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析研究
目的：借助印迹仿生识别和色谱分离，以保留因子为评价指标，建立一种干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析方法，实现已知/未知TDCs的识别和分析。
方法：将印迹仿生材料填充于色谱柱，借助色谱分离理论，系统优化流动相等色谱参数，实现对干扰物的高效甄别。以文献报道的72种典型污染物为研究对象，将国际通用的TTR竞争结合实验提供的相对效能(Relative potency, RP)为金标准，采用受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve, ROC)分析保留因子与RP值的一致性，计算新建筛选方法区分TTR干扰物和非干扰物的灵敏度、特异度、一致率与阳性预测值。在此基础上，通过印迹仿生柱分离结合高分辨质谱鉴定，实现灰尘样本中未知TDCs的非靶向筛选和验证。
结果：流动相组成对化合物筛选具有显著影响，在0.05%乙酸/甲醇流动相条件下，TTR干扰物和非干扰物在印迹仿生柱上的分离效果最佳。ROC曲线分析结果显示，保留因子的最佳临界点为0.97，在此条件下区分干扰物和非干扰物的预测准确率大于90%，且保留因子与RP值具有高度相关(rs=0.82)，表明新建筛选方法与国际通用筛选方法具有较高的一致性。此外，我们通过高分辨质谱从灰尘中共筛选出100多种可疑的TTR干扰物。初步验证结果显示：四溴双酚S、部分酚类化合物等均属于干扰甲状腺素转运的污染物，说明新建方法能够实现环境中未知TDCs的筛选。
结论：本研究建立了一种干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析方法，能够实现已知/未知TDCs的识别和分析，具有快速、便捷和高通量的优势，为未知污染物的识别和分析提供了新思路。
第三部分老年人群全氟化合物暴露与甲状腺激素水平的关联性分析
目的：了解全氟化合物(Perfluorinated chemicals, PFCs)在老年人群中的暴露情况，并探讨其对老年人群甲状腺激素水平的影响。
方法：本研究为横断面研究，研究对象为武汉市某社区746名60岁以上老年人。采用液相色谱串联质谱法检测人群血浆中14种PFCs，并采用酶联免疫法检测5种甲状腺功能指标，包括促甲状腺激素(Thyroid-stimulating hormone, TSH)、甲状腺素(Thyroxine, T4)、三碘甲状腺原氨酸(Triiodothyronine, T3)、游离T4(Free T4, FT4)和游离T3(Free T3, FT3)。利用描述性分析探讨PFCs在老年人群中的暴露情况，并采用毒性当量(Toxic equivalent quantity, TEQ)计算其联合暴露的TTR干扰毒性。采用线性相加模型检验PFCs与甲状腺激素水平的线性关系，然后将PFCs浓度和联合暴露指标TEQ作为分类变量和连续变量分别建立多重线性回归模型，探讨PFCs暴露与激素水平的关联性。最后，按性别进行分层，探讨性别对PFCs暴露与激素水平关联性的影响。
结果：本研究所检测的PFCs中，有12种PFCs的检出率大于80%，其中全氟辛基磺酸(Perfluorooctanesulfonic acid, PFOS)和全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid, PFOA)的浓度最高，其浓度中位数分别为15.12和2.60ngmL-1。全氟癸酸(Perfluorodecanoic acid, PFDA)、PFOS和全氟壬酸(Perfluorononanoic acid, PFNA )与TSH水平具有负相关关系，其浓度每增加一个四分位数间距(Interquartile range, IQR)，TSH浓度分别降低2.14%(95%CI:-4.02,-0.26)、1.78%(95% CI: -3.53, -0.02 )和3.04%(95% CI: -5.53, -0.54 )；全氟十三酸(Perfluorotridecanoic acid, PFTrA)与T4水平具有正相关关系，其每增加一个IQR浓度，T4浓度升高4.52%(95%CI:0.25, 8.78)；全氟戊酸(Perfluoropentanoic acid, PFPA)与T3水平具有正相关关系，其每增加一个IQR浓度，T3浓度升高1.14%(95%CI:0.13, 2.15)；全氟丁酸(Perfluorobutanoic acid, PFBA)与FT4水平具有负相关关系，其每增加一个IQR浓度，FT4浓度降低1.89%(95% CI: -3.09,-0.70)。联合暴露指标TEQ与TSH水平具有负相关关系，其每增加一个IQR浓度，TSH浓度降低1.91%(95%CI:-3.77,-0.06)。
结论：本研究老年人群PFCs的暴露较为普遍，PFCs暴露与TSH和FT4水平降低有关，与T4和T3水平升高有关，提示该类化合物在老年人群中具有甲状腺干扰效应。
分子印迹材料是一种三维高分子聚合物，也被称为仿生抗体，不仅能选择性富集靶标分子及(或)结构类似物，而且与色谱等分析方法具有良好的兼容性，在多个领域表现出优良性能。基于此，本研究创新性地制备了一种甲状腺素印迹仿生材料，能够代替价格昂贵的转运蛋白，高选择性识别和结合甲状腺素及其干扰物，且结合能力的强弱反映了干扰效应的大小。在此基础上，创新性地将印迹材料作为填充柱固定相，利用色谱分离理论，以保留因子为评价指标，建立一种干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析系统。该系统不仅能够实现已知/未知干扰物的识别和分析，而且能够提供干扰物的毒性因子。随后，本研究借助人群横断面研究，开展已知TDCs复合暴露与甲状腺激素的关联性研究，从宏观层面论证其甲状腺干扰毒性效应。
第一部分分子印迹仿生材料的制备及其机理研究
目的：以甲状腺素为模板，制备一种分子印迹仿生材料，能够代替价格昂贵的转运蛋白，实现甲状腺素及其干扰物的高选择性识别，深入探索分子印迹孔穴的识别机理。
方法：通过原子转移自由基聚合技术，在硅胶表面制备甲状腺素印迹仿生材料。利用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、热重分析等探索印迹仿生材料的性能表征；采用等温吸附实验、吸附动力学实验和选择性吸附实验评价印迹仿生材料对甲状腺素及其类似物的选择性识别能力。在此基础上，结合模型拟合分析，系统研究印迹仿生材料的选择性识别机理。
结果：由商品化功能单体制备的印迹仿生材料选择性识别性能较差，不能满足实际应用需要。鉴于氨基酸是转运蛋白的基本组成单元，我们采用亲和色谱法在氨基酸库中筛选出与模板分子具有较高亲和力的色氨酸，并在此基础上合成功能单体：2-(3-吲哚基)乙基甲基丙烯酰胺。理论计算和核磁共振氢谱等表征结果显示功能单体和模板分子的相互作用能为-82.7kJmol-1，且二者之间的作用力以氢键和卤键为主。材料表征及其性能评价结果表明，高选择性识别甲状腺素的印迹仿生材料已经成功制备，其对模板分子表现出高选择性识别能力，最大吸附容量为22.2μmolg-1，印迹因子为2.1。印迹孔穴的识别机理主要依靠氢键和卤键的非共价作用，与理论计算结果一致。
结论：本研究筛选并合成了与甲状腺素存在较强相互作用的功能单体，并在此基础上制备一种甲状腺素印迹仿生材料，有望代替价格昂贵的结合蛋白，实现甲状腺素及其干扰物的高选择性识别。
第二部分干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析研究
目的：借助印迹仿生识别和色谱分离，以保留因子为评价指标，建立一种干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析方法，实现已知/未知TDCs的识别和分析。
方法：将印迹仿生材料填充于色谱柱，借助色谱分离理论，系统优化流动相等色谱参数，实现对干扰物的高效甄别。以文献报道的72种典型污染物为研究对象，将国际通用的TTR竞争结合实验提供的相对效能(Relative potency, RP)为金标准，采用受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve, ROC)分析保留因子与RP值的一致性，计算新建筛选方法区分TTR干扰物和非干扰物的灵敏度、特异度、一致率与阳性预测值。在此基础上，通过印迹仿生柱分离结合高分辨质谱鉴定，实现灰尘样本中未知TDCs的非靶向筛选和验证。
结果：流动相组成对化合物筛选具有显著影响，在0.05%乙酸/甲醇流动相条件下，TTR干扰物和非干扰物在印迹仿生柱上的分离效果最佳。ROC曲线分析结果显示，保留因子的最佳临界点为0.97，在此条件下区分干扰物和非干扰物的预测准确率大于90%，且保留因子与RP值具有高度相关(rs=0.82)，表明新建筛选方法与国际通用筛选方法具有较高的一致性。此外，我们通过高分辨质谱从灰尘中共筛选出100多种可疑的TTR干扰物。初步验证结果显示：四溴双酚S、部分酚类化合物等均属于干扰甲状腺素转运的污染物，说明新建方法能够实现环境中未知TDCs的筛选。
结论：本研究建立了一种干扰甲状腺素转运毒性引导污染物的识别和分析方法，能够实现已知/未知TDCs的识别和分析，具有快速、便捷和高通量的优势，为未知污染物的识别和分析提供了新思路。
第三部分老年人群全氟化合物暴露与甲状腺激素水平的关联性分析
目的：了解全氟化合物(Perfluorinated chemicals, PFCs)在老年人群中的暴露情况，并探讨其对老年人群甲状腺激素水平的影响。
方法：本研究为横断面研究，研究对象为武汉市某社区746名60岁以上老年人。采用液相色谱串联质谱法检测人群血浆中14种PFCs，并采用酶联免疫法检测5种甲状腺功能指标，包括促甲状腺激素(Thyroid-stimulating hormone, TSH)、甲状腺素(Thyroxine, T4)、三碘甲状腺原氨酸(Triiodothyronine, T3)、游离T4(Free T4, FT4)和游离T3(Free T3, FT3)。利用描述性分析探讨PFCs在老年人群中的暴露情况，并采用毒性当量(Toxic equivalent quantity, TEQ)计算其联合暴露的TTR干扰毒性。采用线性相加模型检验PFCs与甲状腺激素水平的线性关系，然后将PFCs浓度和联合暴露指标TEQ作为分类变量和连续变量分别建立多重线性回归模型，探讨PFCs暴露与激素水平的关联性。最后，按性别进行分层，探讨性别对PFCs暴露与激素水平关联性的影响。
结果：本研究所检测的PFCs中，有12种PFCs的检出率大于80%，其中全氟辛基磺酸(Perfluorooctanesulfonic acid, PFOS)和全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid, PFOA)的浓度最高，其浓度中位数分别为15.12和2.60ngmL-1。全氟癸酸(Perfluorodecanoic acid, PFDA)、PFOS和全氟壬酸(Perfluorononanoic acid, PFNA )与TSH水平具有负相关关系，其浓度每增加一个四分位数间距(Interquartile range, IQR)，TSH浓度分别降低2.14%(95%CI:-4.02,-0.26)、1.78%(95% CI: -3.53, -0.02 )和3.04%(95% CI: -5.53, -0.54 )；全氟十三酸(Perfluorotridecanoic acid, PFTrA)与T4水平具有正相关关系，其每增加一个IQR浓度，T4浓度升高4.52%(95%CI:0.25, 8.78)；全氟戊酸(Perfluoropentanoic acid, PFPA)与T3水平具有正相关关系，其每增加一个IQR浓度，T3浓度升高1.14%(95%CI:0.13, 2.15)；全氟丁酸(Perfluorobutanoic acid, PFBA)与FT4水平具有负相关关系，其每增加一个IQR浓度，FT4浓度降低1.89%(95% CI: -3.09,-0.70)。联合暴露指标TEQ与TSH水平具有负相关关系，其每增加一个IQR浓度，TSH浓度降低1.91%(95%CI:-3.77,-0.06)。
结论：本研究老年人群PFCs的暴露较为普遍，PFCs暴露与TSH和FT4水平降低有关，与T4和T3水平升高有关，提示该类化合物在老年人群中具有甲状腺干扰效应。