多孔框架材料固定化酶研究进展

金属有机框架材料(MOFs)和共价有机框架材料(COFs)具有多孔性、比表面积大、结构可修饰、孔道可调节、框架可设计、易功能化等优点,是固定化酶的优良载体。本文简要介绍了MOFs和COFs的结构、性能以及功能化方法,主要综述了这两种材料在固定化酶领域的最新研究进展,并对二者进行了比较。MOFs和COFs均具有一维、二维、三维结构,其中三维和少量二维结构呈现多孔性。通过预先修饰法、原位修饰法或后合成修饰法可在MOFs表面引入官能团,固定化酶的方法有包埋法、孔道扩散法和表面固定法,固定化酶的种类丰富;而COFs主要通过后合成修饰法引入官能团,以孔道扩散法或表面固定法固定化酶。最后指出,MOFs的水稳定性和酸碱稳定性较差,COFs的制备条件恶劣,MOFs和COFs固定化酶的重复利用性均较差,今后的发展方向是探索更为有效的修饰策略以提高MOFs的稳定性,开发更为安全的COFs制备方法,以及提高固定化酶的重复利用性。

改性聚乙烯膜和氧化硅固定化碳酸酐酶

分别以改性聚乙烯(PE)膜和氧化硅(SiO_(2))为载体,考察了不同方法固定化碳酸酐酶(CA)的活性,然后以聚多巴胺/聚乙烯亚胺(PDA/PEI)改性的PE和SiO_(2)固定化CA为研究对象,考察了最适反应条件及稳定性。结果表明:在相同的反应条件下,PDA/PEI-SiO_(2)固定化CA的酶活回收率最高,为58.8%,PDA/PEI-PE固定化CA的酶活回收率为17.1%,使用10次后保留活性分别为84.8%和90.2%;固定化酶的最适反应条件均为35℃、pH 8.5,与游离酶相同;在较高温度(55~65℃)和较高酸浓度(>0.010 mol/L)下的稳定性高于游离酶;Mn2+对游离酶和固定化酶活性均有显著的促进作用,K^(+)、Mg^(2+)无明显影响;PDA/PEI-SiO_(2)和PDA/PEI-PE固定化CA在4℃下贮存10 d,保留活性分别为95.2%和92.4%;当用于CO_(2)水合反应时,CaCO_(3)的生成量分别是游离CA的120%和70%。固定化CA在CO_(2)捕集的工业化应用方面具有很大潜力。

基于两亲性超分子的共价水凝胶辅助蛋白折叠

采用2-氨基-4-羟基-6甲基嘧啶(MIS)和1,6-己二异氰酸酯(HDI)合成了中间体2-(6-异氰酸酯己基脲)-6-甲基-4[1H]嘧啶酮(UPy-C_(6)-NCO),并引入4-羟基丁基丙烯酸酯(HBA),合成了一种新型单体2-{6-[3-(6-甲基-4-氧代-1,4-二氢嘧啶-2-基)脲基]己烷氨甲酰氧基}丙烯酸丁酯(UPy-C_(6)-HBA).通过紫外光引发自由基聚合,使UPy-C_(6)-HBA和丙烯酰胺(AM)、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)进行共聚,制备了具有均匀多孔结构和高度溶胀性的物理化学双交联水凝胶.将溶菌酶包埋在含UPy-C_(6)-HBA单体的水凝胶基质中,通过疏水作用辅助溶菌酶进行体外折叠复性研究.结果表明,UPy-C_(6)-HBA含量、凝胶用量、溶菌酶浓度和复性温度对复性效果均有影响.当环境温度为25℃时,含UPy-C_(6)-HBA单体15%(质量分数)的水凝胶可以使0.25 mg/m L溶菌酶的复性率提高41%.研究结果表明,向凝胶体系中加入UPy-C_(6)-HBA单体显著提高了溶菌酶的复性率,对于高浓度变性溶菌酶的复性具有重要意义.

慢性萎缩性胃炎以脾虚血瘀论治探析

慢性萎缩性胃炎(chronic atrophic gastritis, CAG)是临床中常见的一种消化系统难治性疾病,且该病具有一定的癌变趋势。因其以"胃黏膜萎缩→肠上皮化生→异型增生→胃癌"的疾病演变过程,已被明确定为癌前疾病。积极干预治疗是阻断炎癌转变的重要手段,对胃癌防治具有重要意义。该病属于中医学中"胃痞""胃脘痛"等范畴,其发生发展是复杂的渐变过程,病机复杂多变,虚实兼夹,临床中多以脾胃虚弱,胃络瘀阻为常见,主要的病位在胃,和肝脾的关系最为密切。故提出"脾虚血瘀"为其基本病机,脾虚为本,血瘀为标,本虚标实相互交织,最终形成虚实夹杂之证。针对该病机,治以"扶正补脾,祛瘀生新",并注重肝脾(胃)同调。通过从脾虚血瘀病机论治慢性萎缩性胃炎,展现中医药辨证施治的巨大优势,以期为中医药治疗本病提供更多的思路与方法。

基于改进动态差分进化算法的光伏阵列MPPT控制研究

针对部分阴影使光伏阵列的输出特性呈现多峰值的现象,提出了一种基于改进动态差分进化的全局MPPT寻优算法。该算法修改了变异策略,能够快速地收敛于系统的最大功率点,同时加入小步长扰动微调以增加算法精度。经Matlab/Simulink仿真工具验证基于改进动态差分进化的MPPT控制算法在控制速度和精度上都得到了有效改善。

疏肝利胆和胃方对反流性食管炎大鼠IL-8及VIPmRNA表达影响的研究

目的探讨疏肝利胆和胃方对肝胃不和型反流性食管炎大鼠IL-8的表达水平及相关受体的影响,阐明该方治疗肝胃不和型反流性食管炎的作用机理。方法对80只健康SD大鼠,采取SPSS 22.0软件随机平均分成4组,每组20只,分别为空白对照组、反流性食管炎模型对照组、疏肝利胆和胃方中药干预组和艾速平阳性药对照组,用药后观察各组大鼠的生存状态、体质量等。同时,于治疗的第14天、第28天对每组大鼠进行处死,解剖取食管样本,观察病理变化及黏膜愈合进程,观察食管黏膜上皮细胞间隙;采用ELISA法测IL-8的表达。结果与模型组大鼠相较,中药组、艾速平组大鼠食管黏膜组织愈合率明显高于模型组,食管黏膜上皮细胞间隙均低于模型组,均有统计学差异(P<0.05);用药组大鼠食管黏膜组织中N0S的表达水平明显高于模型对照组,差异有统计学意义(P<0.05);模型组大鼠食管黏膜组织中VIPmRNA表达水平与空白组比较,明显高于空白组,差异有统计学意义(P<0.05);中药组、西药组大鼠食管黏膜组织组织中IL-8表达水平与模型组比较,明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论疏肝利胆和胃方可能通过降低模型大鼠的IL-8相应受体的表达来治疗反流性食管炎。

硝基类含能材料热分解研究进展

含能材料的热分解研究对其实际生产、运输、贮存和使用过程都有着极其重要的意义。综述了近年来国内外硝基类含能材料的热分解研究进展,重点介绍了硝酸酯含能材料、硝胺含能材料和硝基芳香含能材料的热分解过程。分别从理论和实验2个方面阐述了它们的热分解研究现状,指出了目前研究中存在的问题,预测了含能材料热分解行为研究方法的发展前景。

从“肝-脑相关”探讨中枢敏化对非糜烂性胃食管反流病的影响及机制

中医学认为非糜烂性胃食管反流病(non-erosive reflux disease,NERD)的主要病机为肝郁气滞,胃气上逆而致反酸,因此中医大多从“肝”论治NERD。现代医学研究认为NERD的核心病机是内脏高敏感,而随着神经电生理学、功能性脑显像技术的发展,人们进一步认识到中枢敏化是形成NERD内脏高敏感的关键。这种中枢神经系统的改变与中医“脑”功能关系密切。由此提出,从“肝”论治NERD可能是通过调控“脑”内发生的中枢敏化来改善内脏高敏感,从而发挥对NERD的治疗作用。

疏肝降逆和胃方治疗肝胃不和型非糜烂性胃食管反流病临床研究

目的:评价疏肝降逆和胃方改善肝胃不和型非糜烂性胃食管反流病(NERD)的临床疗效,并探讨治疗前后血清中神经生长因子(NGF)表达量的变化与NERD患者焦虑等症状的相关性。方法:回顾性收集72例NERD患者分为中药组37例和西药组35例,中药组予疏肝降逆和胃方治疗,西药组采用奥美拉唑肠溶片治疗,比较两组中医证候积分,临床疗效以及焦虑、抑郁的得分变化。检测两组治疗前后血清NGF、P物质(SP)的表达水平,并分析NGF表达量与焦虑等症状的相关性。结果:两组中医证候积分组内比较显示,治疗后中药组和西药组的烧心、反酸、腹胀、嗳气症状与治疗前比较差异均有统计学意义(P<0.05)。在善太息、胸胁胀满方面,中药组在治疗后与治疗前比较,差异均有统计学意义(P<0.01)。两组的纳差症状治疗后与治疗前比较差异无统计学意义(P>0.05)。治疗后组间比较显示,中药组的烧心、反酸、嗳气积分均低于西药组(P<0.05)。在腹胀方面,两组疗效相当,组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。中药组临床总有效率为86.5%,高于对照组的68.6%(χ2=10.68,P<0.05)。中药组在改善焦虑抑郁评分中优于西药组(P<0.05),且治疗后两组血清NGF、SP水平比较差异均有统计学意义(P<0.01)。Pearson相关性分析提示两组治疗前后的NGF水平与善太息,焦虑评分成正相关(P<0.05),与胸胁胀满、抑郁评分无相关性(P>0.05)。结论:疏肝降逆和胃方具有较好的临床疗效,且NERD患者血清NGF的表达量与其焦虑状态成正相关。其发挥疗效的机制可能是通过降低了血清NGF、SP的水平,从而改善了NERD食管内脏高敏感。

多波段兼容隐身用光子晶体研究进展

光子晶体是由介电常数不同的几种材料组成的一种功能材料。频率处于光子晶体禁带范围内的电磁波在光子晶体中不能传播,表现出高反射的特性;而频率处于光子晶体通带范围内的电磁波则会透过光子晶体,表现出高透射的特性。电磁波传播可以通过光子晶体中缺陷的人工构造来控制。为理清多波段兼容隐身光子晶体材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外多波段隐身、激光/红外兼容隐身、雷达/红外兼容隐身、可见光/红外兼容隐身、多波段兼容隐身5个方面的研究进展进行了总结,并对新一代光子晶体兼容隐身技术的发展进行了展望。

光子晶体传感器的制备及对Ni(II)的检测

以丙烯酸(AA)和羧甲基纤维素钠(CMC)作为功能单体,通过嵌入到三维甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光子晶体阵列中进行聚合,构建了纤维素基的光子晶体水凝胶膜传感器。功能基团与目标金属离子Ni(II)之间产生配位作用,使得水凝胶膜结构色所对应的反射峰光谱发生的蓝移,通过蓝移量所对应的颜色变化定位目标物的浓度。传感器通过裸眼和光纤光谱仪实现对Ni(II)的直接、敏感和快速的半定量检测,检测限为3.5×10^(−7)M,检测浓度范围为10^(−6)~10^(−1)M。

WS2/MgAl-LDH复合材料的制备及其光催化性能研究

采用两步水热法制备了WS2/MgAl-LDH(水滑石)复合材料,通过X-射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱仪等测试分析,表明在MgAl-LDH层间原位合成了WS2纳米粒子。将该复合材料作为催化剂来降解150 mg/L,pH值为3的甲基橙溶液,其结果是:在模拟可见光条件下辐照75 min,该甲基橙溶液的降解率超过80%,且循环性能优异。由此表明,WS2/MgAl-LDH复合材料是一种极具应用潜力的光催化剂。

烟碱样品前处理及分析方法研究进展

烟碱是评价烟草及其制品的感官品质及内在质量的重要指标,同时也是监测食品、环境及人体中尼古丁暴露程度的关键因素。烟碱所在基质复杂,样品多样,针对不同检测环境及要求选择合适高效的分析方法对成功测定烟碱含量至关重要。该文介绍了测定烟草及生物样品中烟碱含量的样品前处理技术(固相/液相微萃取技术和分子印迹法)和常用的检测方法(分光光度法、液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法、电化学法),评述了每种方法的适用范围、应用实例和研究进展,并讨论了各种检测方法的灵敏度、准确性和检测效率等。

伊曲茶碱中间体杂质的分离与鉴定

伊曲茶碱是一种新型选择性腺苷A2A受体拮抗剂,用于治疗帕金森氏病和改善帕金森氏病初期运动障碍。在伊曲茶碱中间体A1(6-氨基-1,3-二乙基-2,4-(1H,3H)-嘧啶二酮)的合成过程中,碱性条件或高温条件下会伴随生成至少2种副产物,在前期研究中我们已经对该中间体合成过程中的其中一种副产物进行过研究,确定其结构为(E)-N-乙基-2-氰基-3-乙氨基-2-丁烯酰胺。本文采用高效液相色谱(HPLC)对中间体A1的另外一种杂质进行分析:称取0.4 g中间体放入50 mL的烧杯中,依次加入8 mL水、8 mL乙腈,超声溶解,经0.45μm有机膜过滤,得到测试样品溶液。采用Agilent Zorbax C18色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm)分离,柱温35℃,流动相为乙腈(A)和水(B),梯度洗脱(t_(min)/A∶B)=t0/20∶80,t_(15)/60∶40,t_(20)~t_(50)/90∶10;流速1.0 mL/min;检测波长268 nm。然后通过Ceres B制备色谱柱分离,以乙腈-水(30/70,v/v)为流动相,流速为30 mL/min,在268 nm波长下检测,洗脱得到杂质纯品。通过高分辨率质谱(HRMS)、一维核磁共振(NMR)、二维核磁共振(2D NMR)对杂质进行了结构确认,并通过单晶X射线衍射(XRD)进行了表征。杂质经分析确认为1-(1,3-二乙基-2,6-二氧-1,2,3,6-四氢嘧啶-4-基)-3-乙基脲。根据杂质的化学结构推测其生成机理为:在碱性条件或高温条件下合成中间体A1时,过量的二乙基脲继续与中间体A1发生酰胺化反应而得到此副产物。此杂质与伊曲茶碱中间体A1结构相似,会伴随A1参与到伊曲茶碱合成的后续反应中,并对伊曲茶碱的安全性和有效性产生潜在的影响。因此,为了确保伊曲茶碱的质量,在生产过程中需要对该杂质的含量进行控制。

碳酸酐酶和甲酸脱氢酶的稳定性研究进展

化石燃料的大量燃烧使温室气体CO_(2)的排放量不断增加,对环境造成恶劣影响,将CO_(2)捕集并转化为高附加值化学品是实现节能减排和变废为宝的一种双赢策略。酶催化CO_(2)捕集和转化具有高效、高选择性、反应条件温和、环境友好等优点。碳酸酐酶(CA)可大大加速CO_(2)水合反应,而甲酸脱氢酶(FDH)可催化CO_(2)还原为甲酸,二者协同可增强CO_(2)还原动力学。但酶促反应的工业化应用过程中,酶所处环境的温度、酸碱度以及其他离子的种类和浓度等因素均可能导致酶失活,因此,酶的稳定性研究至关重要。本文从热稳定性、酸碱稳定性和离子稳定性的角度,综述了CA和FDH的稳定性研究进展。改善酶稳定性的手段包括使用极端微生物、酶分子设计与改造、固定化等,重点讨论了固定化对酶稳定性的提升效果,为未来的工业化应用提供参考。

温敏光子晶体结构色调控

为满足现代战争对军用设备视觉隐身的需求,设计了一种具有环境自适应性,制备涂装简单,制作过程绿色环保的光子晶体温敏变色材料。采用乳液聚合法制备粒径分别为132 nm、205 nm、275 nm、300 nm的聚苯乙烯微球,并将其垂直沉降自组装形成结构高度有序、结构色明显的三维聚合物光子晶体。对温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺水凝胶与聚苯乙烯三维光子晶体相结合,制备出结构色随环境温度发生改变的光子晶体凝胶膜。基于色度、饱和度、亮度色彩模式,通过实验分析验证了该材料颜色可随环境温度变化做出响应。结果表明,光子晶体温敏变色材料可以实现环境温度自适应响应,在视觉伪装方面具有一定的应用前景。

N-异丙基丙烯酰胺类纳米水凝胶在生物识别中的研究进展

智能型纳米水凝胶是一种内部为三维网络结构且能稳定分散在水中形成胶体体系,粒径在1~1000 nm,能感知外界环境刺激,并对其进行响应的新型高分子材料。其中具有温敏性的N-异丙基丙烯酰胺类纳米水凝胶是目前水凝胶研究的热点之一,它会随着外界温度的改变而发生体积相转变,凭借其良好的生物相容性和灵敏的温度响应性,在给药系统、蛋白质分离、医学诊断、生物传感器、生物材料等生物医学领域受到了广泛的关注。结合本课题组近年来的相关工作,主要综述了基于N-异丙基丙烯酰胺类纳米水凝胶微球在蛋白识别、药物输送与释放、DNA分离等生物识别中的应用研究和发展前景。

氧化石墨烯和过渡金属碳/氮化合物固定化酶

二维纳米材料具有高机械强度和比表面积、大量表面官能团、良好的亲水性及生物相容性,是固定化酶的良好载体。本文选取经典的氧化石墨烯(GO)以及新型的过渡金属碳/氮化合物(MXenes),分别介绍了它们的制备方法和结构、物理和化学性质,综述了它们在固定化酶领域的应用研究,并进行了比较。文中指出:GO由石墨烯经化学氧化再剥离制得,MXenes由其前体经刻蚀制得,不同的氧化或刻蚀方法制得的材料在组成、结构、性能等方面存在差异。GO表面的可反应官能团更多,包括羟基、羧基和环氧基,故在固定化酶领域应用广泛。MXenes固定化酶则主要利用表面的羟基反应或负电荷吸附,目前主要用于制备生物传感器。最后指出这两种材料还存在制备效率低、纳米片易聚集、循环利用性差等问题。今后的发展方向是要开发更为简单和安全的材料制备方法,探索更为有效的插层和剥离手段以及改善固定化酶的回收策略,进一步推进二维纳米材料在固定化酶领域的应用。

异丙基丙烯酰胺水凝胶纳米微球粒径的控制及其对多肽吸附的影响

采用沉淀聚合法制备了一系列聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-N-叔丁基丙烯酰胺-co-丙烯酸)(P-NIPAmtBAm-AAc)水凝胶纳米微球(NPs),分散性好且粒径可控。通过调整配方,其水动力学直径可控制在71~304 nm之间,经动态光散射(DLS)表征,PDI值均小于0.1。由于电荷斥力的作用,亲电单体丙烯酸(AAc)的用量从5%增加到50%(摩尔分数),粒径从71 nm增大至219 nm;而疏水单体叔丁基丙烯酰胺(tBAm)的使用,使微球的粒径趋于变小;表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)的量增大,NPs的粒径逐渐减小,最小可达71 nm。将所制备的NPs用于多肽(LEVLFQGP)的吸附,结果表明,吸附率随NPs粒径的减小而增大,并且与聚合物的配方有关,当AAc的摩尔分数为20%、粒径为128 nm时,吸附率为90%。经DLS表征,NPs的体积相变温度(LCST)为(20±2)℃,因此分别在35℃和5℃下对多肽进行吸附/解吸,5次循环实验后,吸附率降低小于7%。本研究探索了水凝胶纳米微球粒径的影响因素及粒径对目标多肽亲和性的影响,可作为制备尺寸均一、粒径可控水凝胶纳米微球的参考。

醇脱氢酶在聚乙烯膜表面的固定化研究

以聚丙烯酸(PAA)改性的聚乙烯(PE)膜为载体,研究了醇脱氢酶(ADH)的两种固定化路线,并以甲醛为底物考察了固定化酶的催化性能。路线1用聚乙烯亚胺(PEI)进一步改性,使用戊二醛(GA)固定化ADH。最优固定化pH为6.0,温度为5~15℃,酶浓度为1.0 mg/ml,GA浓度为0.01%(质量);固定化酶的最适反应pH为6.5,温度为15~30℃,反应速率最高为9.6μmol/(L·min);重复利用10次后可保持47.3%的活性。路线2以PAA-PE为载体,用1-(3-二甲氨基丙基)-2-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为活化剂,固定化ADH。EDC和NHS最优摩尔比为1∶0.5,固定化时间为24 h;固定化酶的最适反应pH为6.5,温度为20~37℃,反应速率为15.58μmol/(L·min);重复利用10次后可保持53.8%的活性。