化学战剂(Chemical warefare agents,CWAs)具有毒性强、毒效持久、作用快、杀伤范围广、防护和救治难等特点,其中神经性毒剂和糜烂性毒剂是两类危害最大的传统毒剂,在历史上装备最广,使用最多。虽然《禁止化学武器公约》自1997年生效以来严格禁控CWAs的生产和使用,但在恐怖袭击和局部冲突中CWAs仍然被多次使用;过去战争遗留的化武仍然对社会公共安全和人们健康形成直接的现实威胁。国内外相关的化武检测防护、调查取证、处置销毁等技术研究持续开展,其中通过灵敏、准确的检测技术实现化学战剂的快速识别与评估,在Entinostat小鼠有效应对化武威胁、防范化学恐怖事件及相应的处置救治中起着非常重要的作用。目前,常用的CWAs快速检测技术主要集中在便携式仪器以及显色检测方面,文献报道了大量使用荧光或化学发光技术对毒剂模拟剂的检测方法与器材,方法快速、灵敏、便捷,但对于真实毒剂的检测还存在很大差异;另外,不同神经性毒剂之间、糜烂性毒剂之间仅有微小的物理化学差异,使得其快速鉴别区分十分困难。因此,本文以神经性毒剂和糜烂性毒剂为研究对象,利用基于功能材料的化学发光和荧光传感的灵敏快速的优势,Biologic therapies设计并合成了四种功能化材料并构建传感阵列检测体系,实现了同一种类结构相近的化学毒剂及类似物的灵敏感知与识别。论文主要研究内容及创新性成果如下:1、鲁米诺-双氧水化学发光阵列识别有机磷神经性毒剂基于化学发光技术可快速检测有机磷毒剂的原理,利用降维分析可视化的优点,设计鲁米诺-双氧水(Luminol-H2O2)和铝镁水滑石-鲁米诺-双氧水(MgAl-LDHs-Luminol-H2O2)两种化学发光体系,构建了一种化学发光传感阵列,成功用于有机磷神经性毒剂沙林(GB)、梭曼(GD)、环沙林(GF)和维埃克斯(VX)的快速识别。采用1H NMR技术在反应体系中捕捉到过氧膦酸酯化合物,证实了反应的氧化还原机理。用线性判别分析(LDA)和分层聚类分析(HCA)对数据进行处理,得到每种毒剂特征性的二维坐标图,可在1.0 μg/mL的浓度下有效识别4种有机磷神经性毒剂。用所构建的化学发光传感阵列对20个单一有机磷毒剂盲样进行评估,准确率达100%。2、双功能化金纳米簇传感阵列检测识别氨基甲酸酯类神经性毒剂类似物根据化武公约新增列的氨基甲酸酯类神经性毒剂结构与毒理特性,通过计算筛选出安贝氯铵(AC)的作为模拟物,利用该类毒剂结构中的芳环与β-环糊精的主客体作用及季铵与羧基的静电作用,设计了基于β-环糊精和11-巯基十一烷酸为配体的双功能化金纳米簇(CD/MUA-AuNCs),实现了 AC的快速特异检测,检测限为10.0 ng/mL。检测方法对自然河水、人员尿液及禁化武组织水平考试的“水废液”复杂样品中的AC具有良好的回收率和精密度,相对标准偏差(RSD)≤5.47%。基于纳米簇快速检测的特点,设计建构了由四种AuNCs组成的荧光传感阵列,实现了 5.0 μg/mL浓度下六种氨基甲酸酯毒物及其类似物的有效区分。采用核磁共振波谱技术检测到纳米簇配体与AC作用前后化学位移的改变,证实了聚集猝灭机理。同时,通过理论计算与比对,提出了 AC作为氨基甲酸酯毒剂模拟剂的可行性和使用范围。本章工作为新型氨基甲酸酯毒剂的快速、灵敏和高选择性检测提供了一种策略与备用方法。3、TPy-TPE类荧光探针传感阵列快速识别糜烂性毒剂及模拟剂以四苯乙烯分子为荧光基团,引入吡啶作为反应基团,利用糜烂性毒剂强烷基化反应特性,使毒剂与四吡啶-四苯乙烯(TPy-TPE)探针分子中的吡啶迅速反应形成吡啶盐,发生荧光红移,设计了基于TPy-TPE类荧光探针的糜烂性毒剂传感阵列。依MRTX849临床试验据芥子气HD、乙基氮芥HN1和2-氯乙基硫代烷CEES在不同TPy-TPE 类荧光探针上荧光响应的不同,可在 1.25 μg/mL 浓度下实现 3 种糜烂性毒剂的有效识别。采用Q-TOF/MS技术在反应体系中成功检测到烷基化产物,证实了反应机理。对12个未知样品进行识别,识别准确率为100%。同时,根据两种探针与糜烂性毒剂反应的荧光颜色变化,通过裸眼观测即可实现5.0 μg/mL浓度下的HD、HN1和CEES简便区分,为糜烂性毒剂的现场快速识别提供了一种简易便捷的有效方法。4、AZAMON类荧光探针传感阵列快速识别有机磷神经性毒剂及模拟剂基于AZAMON类荧光探针对体系酸碱性敏感的特点,建立了基于水溶液体系的神经性毒剂荧光传感识别方法。合成了 AZAMON、MAZAMON两种荧光探针,依据GB、GD和VX在两种探针体系检测时表现出的不同荧光强度变化,设计的荧光传感阵列可实现三种毒剂的有效识别。通过对荧光探针传感体系中水解产物的分析,及对体系pH值与荧光强度变化特征的监测,初步探明了 AZAMON类探针荧光传感机理。构建的传感阵列可实现浓度为0.5 μg/mL的GB、GD和VX的识别,对三种毒剂组成的12个随机盲样可100%准确识别。