金属纳米材料的生物化学制备及在生物医学领域的应用

近40年来,金属纳米材料发展迅猛,因其不同于宏观晶体的特殊性质,逐渐在各行业中起到了不可或缺的作用。当下人类面临资源、环境等日益严重的生态问题,因此金属纳米材料与生物学结合的绿色生态模式是大势所趋。本文重点综述了利用各种植物提取物、微生物以及蛋白质等生物材料作为还原剂,制备金属以及金属氧化物纳米材料的生物化学绿色合成方法。这些方法操作简单,制备的材料形貌尺寸不会产生太大变化。除此之外,生物材料的特定结构与金属纳米材料结合,通常会表现出协同或者新的理化和生理性能,以至于这些金属纳米材料在光热治疗及生物成像、抑菌及康复治愈和生物传感器及检测等生物医学领域产生了重大影响。金属纳米材料的生物化学制备会给未来纳米材料和生物学领域带来更多的交叉,会有更多跨学科工作者对其现存挑战来进行努力工作,并且在未来的医疗领域定会有金属纳米材料不可或缺的身影。

炒白芥子中化学成分的研究

目的 研究炒白芥子中的化学成分，为进一步明确其中的有效成分奠定基础。方法采用溶剂法进行提取和萃取，采用色谱和重结晶等方法进行分离纯化，利用波谱法进行结构鉴定。结果 从炒白芥子中分离得到了10个化合物，分别鉴定为4-羟基苯乙酸-2＇-醛基-5＇-呋喃甲酯（Ⅰ）、对羟苯基乙腈（Ⅱ）、对羟基苯甲醛（Ⅲ）、胡萝卜苷（Ⅳ）、软脂酸-1-单甘油酯（Ⅴ）、β-谷甾醇（Ⅵ）、芥子酸（Ⅶ）、对羟基苯甲酸（Ⅷ）、对羟基苯乙酸（Ⅸ）和双（5-甲酰基糠基）醚（X）。结论 上述10个化合物均为首次从炒白芥子中分离得到，其中Ⅰ为新化合物，命名为白芥子醛（sinaldehyde），化合物Ⅲ，Ⅴ，Ⅷ～Ⅹ为首次从生白芥子中分离得到。

人参皂苷化学修饰物PM1抗肿瘤活性的研究

[目的]人参皂苷化学修饰物PM1是人参皂苷酶代谢产物M1与棕榈酸发生酯化反应形成的脂肪酸类酯化合物,通过对PM1进行药理学观察,确定其是否具有抗肿瘤活性.[方法]采用移植肿瘤动物模型,以生理盐水组、环磷酰胺组作对照,对小鼠腹腔注射进行药理学观察.[结果]PM1对小鼠肝移植肿瘤(HepA)的抑制作用与对照组比较有显著差异(P<0.001),肿瘤抑制率为49.92%.PM1对胃移植肿瘤(MFC)的抑制作用与对照组比较有显著差异(P<0.001),肿瘤抑制率为49.96%.[结论]PM1对小鼠肝肿瘤(HepA)、胃肿瘤(MFC)有明显的抑制作用.

基于生物介质的丙三醇对分子荧光强度影响的研究

目的:生物介质中加入丙三醇是一种保存荧光样品的重要方法,研究丙三醇含量对生物介质中不同发射波长荧光分子的荧光强度的影响。方法:以磷酸盐缓冲液(PBS)作为介质,测定不同丙三醇体积分数下的拓扑替康、磺酰罗丹明B(SRB)、吖啶橙(AO)和罗丹明B的荧光强度以及丙三醇的荧光光谱和紫外-可见吸收光谱。结果:研究发现丙三醇本身无荧光,但其能够增强上述荧光分子的荧光强度。随着丙三醇体积分数的增大,荧光分子的荧光强度逐渐增强。结论:生物介质中加入丙三醇后能够增强分子的荧光强度。选择含高体积分数丙三醇的生物介质,有利于提高荧光分子检测的灵敏度。

Plakinidines生物碱的研究进展

Plakinidines是从海洋生物中分离得到的一种活性物质,也是人们首次发现具有吡咯[2,3,4-kl]吖啶骨架结构的天然产物,相应的生物活性探讨与合成工作也相继地展开。在本文中,结合本课题组的合成工作报道plakinidines的发现、生物活性以及相关的合成进展。

长春新碱与人血清白蛋白的相互作用研究

利用荧光和圆二色光谱研究了长春新碱(VCR)与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用.通过荧光猝灭测得在288,298和308K时,VCR与HSA的结合常数K分别为2.14×104,1.73×104和1.35×104L·mol-1,表明VCR与HSA间具有较强的结合作用,属于静态猝灭.计算出焓变(△H)为-17.38kJ·mol-1,熵变(△S)为22.62J·mol-1·K-1,结合分子模型理论计算的结果,表明VCR与HSA相互作用时在色氨酸(Trp)214残基和VCR分子中吲哚基间作用力以疏水作用力为主,但在VCR和HSA分子间以静电引力为主.圆二色光谱(CD)的数据表明相互作用后HSA的二级结构发生了改变:HSA的α-螺旋的含量从51.7%下降到32.9%,β-折叠的含量增加了9.2%.

pH对离子液体辅助水热制备介孔二氧化钛结构的影响

以钛酸四丁酯为钛源，离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼（[c4MIM]BF4）为辅助剂，采用水热法制备了锐钛矿相的介孔二氧化钛。用盐酸和氨水调节反应前驱体的pH，考察了pH在1～11变化范围内对离子液体一水制备二氧化钛体系的影响。采用X射线衍射和Nz吸附一脱附对样品的晶相和孔结构进行表征。结果表明：离子液体抑制了板钛矿二氧化钛的形成，随着pH的增大样品的晶化程度增强。pH在1～9较大范围变化时，其孔径分布较窄，平均孔径随pH增大由6．6nm减小到5．0nm，此时离子液体能较好的将样品粒径控制在9nm左右。这与透射电镜分析结果相一致。

离子液体中Co掺杂介孔TiO_2可见光催化剂的制备及性能研究

以离子液体([C4MIM]BF4)为模板剂,采用溶胶–凝胶法制备了介孔TiO2和Co掺杂的介孔TiO2光催化剂。研究了Co掺杂对样品的比表面积、晶相、元素价态、吸光特性及可见光活性的影响。结果表明:所制备的Co/TiO2光催化剂为介孔结构的具有较大比表面积的锐钛矿相纳米颗粒;XPS分析表明:Co以Co2+取代Ti4+进入TiO2晶格形成杂质能级,降低了TiO2带隙能,有效拓展了TiO2的光响应范围。以亚甲基蓝水溶液为降解对象,在可见光(λ>420 nm)下考察制备样品的光催化活性,结果表明:Co掺杂的TiO2具有可见光活性,且0.3%Co/TiO2的活性最高。

荧光法对光诱导野生型肌红蛋白和突变体(D44K)去氧的对照研究

用荧光法对光诱导野生型肌红蛋白(Mb)和突变体(D44K)去氧的过程进行对照研究。发现430nm是研究Mb(WT)和Mb(D44K)光照去氧的最佳激发波长。430nm激发时,Mb(D44K)在597.9nm和628.8nm处出现两个荧光发射峰,不同于Mb(WT)仅在597nm处出现一个荧光发射峰。经研究证明,628.8nm处荧光峰是Mb3+-H2O型中的H2O峰。光照也使此峰的荧光强度下降,但比去氧的速率慢。研究发现,597nm处Mb(D44K)的荧光效率比Mb(WT)的荧光效率低。传能实验表明Mb表面44位氨基酸由天冬氨酸突变为赖氨酸后,不影响Mb(D44K)中色氨酸和酪氨酸残基传递给铁卟啉的荧光效率,但使Mb(D44K)中色氨酸和酪氨酸残基的荧光效率变高。

凝胶光子晶体

光子晶体是一种介电常数(或折射率)可以周期性调制的结构,其自激辐射抑制和光子局域化性质使其可以简便而有效地限制、控制和调控光子。近年来,利用胶体晶体自组装性质与水凝胶的传统应用相结合制成的凝胶光子晶体在药物释放、光学开关、金属探针、生物传感器等新应用方面的研究蓬勃发展,在新材料开发及临床应用等方面取得巨大进展。本文概述了胶体晶体自组装并对该类凝胶光子晶体进行了分类介绍,对其发展趋势也进行了评述和展望。

光谱与停流荧光法研究肌红蛋白及其突变体D60K与表面活性剂的相互作用

用停流荧光法、紫外光谱法、荧光光谱法和圆二色(CD)光谱法研究了肌红蛋白(Mb)及其突变体Mb(D60K)分别与两种表面活性剂的相互作用.停流荧光数据表明不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与Mb及Mb(D60K)相互作用均为(准)一级反应,虽然Mb(D60K)只是将肌红蛋白表面的60位天冬氨酸突变为赖氨酸,但二者性质差异显著,说明60位氨基酸对蛋白质性质影响较大.紫外、荧光与圆二色谱的结果也表明在上述表面活性剂作用下肌红蛋白及其突变体结构与功能均发生变化,其适应性和稳定性有一定差异.综合数据分析得知,肌红蛋白突变体D60K在表面活性剂溶液中性质更加稳定.

可见光谱法研究肌红蛋白血红素铁与金属离子相互作用(Ⅰ)

肌红蛋白(Myoglobin,Mb)是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质,由一条多肽链和一个血红素辅基构成,其血红素铁在氧气的传递和运输中起到关键作用。文章利用紫外-可见光谱法对肌红蛋白的血红素铁和外加金属离子M(Ⅱ)[Cu(Ⅱ),Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)]的直接相互作用进行了研究。结果发现,金属离子M(Ⅱ)与肌红蛋白活性中心的Fe(Ⅱ)发生了直接相互作用,外加金属离子将铁离子从肌红蛋白中"拖拽"出来,形成部分空位肌红蛋白衍生物。同时研究了外界条件,如离子浓度对这种相互作用的影响,发现随着外加金属离子量的增加这种相互作用逐渐增强,其作用强度依次为Co(Ⅱ)>Zn(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)。研究证实了肌红蛋白的血红素铁与金属离子之间存在直接相互作用,并且离子浓度对这种相互作用有影响。

酸诱导拥挤条件下肌红蛋白及突变体去折叠过程

采用紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱和圆二色(CD)光谱法研究拥挤试剂葡聚糖70(Dextran70)和聚蔗糖70(Ficoll70)存在条件下,酸诱导野生型肌红蛋白Mb(WT)及其突变体Mb(D60K)的去折叠过程.结果显示:在Dextran70和Ficoll70两种拥挤环境下,Mb(WT)的变性中点pH值由4.25分别降低到3.78与3.76,拥挤试剂加入后增强了Mb(WT)的耐酸能力;肌红蛋白60位天冬氨酸(Asp)突变为赖氨酸(Lys)后,变性中点pH值由4.25降低到4.19,耐酸性比野生型肌红蛋白有所增强,Mb(D60K)在Dextran70和Ficoll70两种拥挤环境下变性中点pH值由4.19分别降至3.74和3.12.以上实验说明肌红蛋白表面氨基酸突变和拥挤试剂的添加起到了稳定血红素微环境、芳香族氨基酸及二级结构和保护蛋白天然状态的作用.

紫外光照下高铁肌红蛋白的还原

实验中我们发现紫外波段光源照射高铁肌红蛋白(metmyoglobin,metMb)时,能发生与添加化学还原剂还原metMb相似的过程,本文采用紫外可见吸收光谱(UV-Vis),圆二色光谱(CD)研究了metMb在特定紫外光源下的还原过程。580 nm和544 nm处还原峰的面积变化显示,metMb在光照时能被还原至MbFe髤H2O状态,且不同的光源、特定紫外定波长、温度、pH以及不同气体存在等条件下metMb的还原程度不同。在温度为10℃,偏碱性条件时,定波长254 nm照射有利于metMb还原;气体存在时,由于气体小分子与血红素铁的配位能力不同,不同气体对光照metMb还原的催化作用程度也有差异,CO和O2的存在对此过程有催化促进作用,这一结论在医学和生理学上有重要的意义。

不同类型表面活性剂与高铁肌红蛋白相互作用

通过UV-Vis吸收光谱、同步荧光光谱、圆二色(CD)光谱等方法对阴离子型表面活性剂——琥珀酸二辛酯磺酸钠(AOT)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子型表面活性剂——十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、两性离子型表面活性剂——3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸(CHAPS)与马心高铁肌红蛋白(metMb)的不同作用机理进行了探讨.结果显示:阴、阳离子型表面活性剂可以与蛋白发生较强烈的作用,且相互作用与表面活性剂的浓度密切相关.AOT和SDBS浓度的升高使得metMb的Soret带发生红移且出现两个新的Q带,伴随着配体金属电荷转移(LMCT)带的消失,蛋白从水合的六配位高自旋复合物(6-cHs)转化成六配位低自旋高铁血红素复合物(6-cLs),低浓度的AOT和SDBS对Tyr和Trp微环境均有影响,能使metMb的二级结构发生变化;而CTAB和DTAB在低浓度时对metMb的血红素中心影响不大,但是对Trp和Tyr的微环境影响很大,高浓度时主要通过静电吸引作用以聚合体形式直接作用于血红素中心,使Soret带发生蓝移,metMb形成五配位高自旋(5-cHs)复合物,血红素从疏水腔中释放出来,metMb的α螺旋含量减少.DTAB由于自身结构的特点,与CTAB作用于蛋白的过程有些区别,形成了一个中间态,但最终也导致血红素的暴露.两性离子型表面活性剂在测定浓度范围内不与metMb发生作用,原因是CHAPS整体呈电中性,其与metMb的阴离子性或者阳离子性位点作用的能力很弱,同时也说明metMb表面带相反电荷的位点相距较远.结果充分证明表面活性剂与蛋白相互作用的方式与表面活性剂的种类、结构及其浓度有关.

硒多糖的研究进展

硒多糖是一种有机硒化合物,具有多种生理活性,在保健和药物开发等方面显现出巨大的应用前景。简要综述了硒多糖的来源、结构及生理活性。

4-硫胸苷的合成及其与人血清白蛋白的相互作用

基于含硫核苷类化合物的光敏性和核苷类化合物对肿瘤细胞有特殊的亲和力以及核苷类化合物的抗肿瘤活性,设计合成了4-硫胸苷,并通过NMR、UV、MS对其结构进行了表征。利用荧光光谱考察了4-硫胸苷与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。实验结果表明:4-硫胸苷对人血清白蛋白(HSA)体系的猝灭是由于他们相互作用形成复合物而导致的静态猝灭。通过计算得出其结合常数分别为3.46×104,3.91×104,4.31×104L·mol-1,并测定了不同温度下的热力学参数。结果表明,4-硫胸苷与人血清白蛋白之间的主要作用力类型为疏水作用力。另外,通过圆二色光谱考察了4-硫胸苷对人血清白蛋白二级结构的影响,结果表明,4-硫胸苷对人血清白蛋白的二级结构基本没有影响。

卡拉胶寡糖的研究进展

卡拉胶具有抗氧化、抗凝血、抗病毒等多种生理活性,但因分子量过大而影响其溶解性和吸收性,从而使其在生物医药领域的应用受到限制。相对卡拉胶而言,卡拉胶寡糖分子量小、溶解性好,稳定性和安全性有所改善,在生物医药领域表现出诱人的应用前景。综述了卡拉胶寡糖的研究进展,涉及卡拉胶寡糖的制备方法、分离和分析方法、生物学活性等方面。

离子液体助介孔TiO_2/CoFe_2O_4磁性复合光催化材料的制备及性能

采用离子液体辅助溶胶-凝胶法制备了可磁分离光催化材料IL-TiO2/CoFe2O4。采用VSM、XRD、BET、TEM表征样品的磁性能、结构和形貌。以亚甲基蓝为模拟污染物,在模拟太阳光下考察样品光催化性能。研究结果表明,样品IL-TiO2/CoFe2O4在350℃焙烧后具有介孔结构,比表面积达125.7m2/g,远高于相同条件下无离子液体辅助制备样品TiO2/CoFe2O4(46.1m2/g)的比表面积。在350℃焙烧温度下IL-TiO2/CoFe2O4光催化活性优于其它样品的光催化活性,是相同焙烧温度下TiO2/CoFe2O4光催化活性的6倍。IL-TiO2/CoFe2O4磁饱和强度为2.19×10-2 T,可在外磁场作用下实现催化材料的回收,循环使用3次仍能保持良好的催化活性。

二甲苯染毒小鼠肝和肺的形态学观察

目的研究二甲苯对小鼠肝和肺组织形态学的影响。方法本实验采用二甲苯吸入法染毒小白鼠10、20、30 d后,常规制片,镜下观察其肝、肺的组织结构的改变。结果小鼠肺组织结构变化不明显,吸入20 d后,肝脏出现轻度形态学改变。结论二甲苯可导致肝脏的形态学改变。