微量量热法研究黄连中小檗碱类成分对肠道特征菌群生长代谢的影响

采用微量量热法研究中药黄连中具有抑菌活性的3种小檗碱类生物碱成分(BAs)对青春双歧杆菌生长代谢的影响. 在不同给药条件下, 以表达功率-时间曲线(热谱曲线)的特征参数生长速率常数(k)、半数抑菌浓度(IC₅₀)、最大输出功率(P_max)及达峰时间(t_p)和总产热量(Q_t)为指标, 对BAs抑制青春双歧杆菌生长代谢程度进行客观地量化评价. 结果表明, k, P_max和Q_t均随BAs浓度的增加而相应地减小; t_p随BAs浓度的增加而相应地延长; IC₅₀分别为小檗碱806 μg/mL、黄连碱341 μg/mL和巴马汀236 μg/mL, 即抑菌活性大小顺序为小檗碱<黄连碱<巴马汀. 结合既往研究结果, BAs抑制痢疾杆菌、大肠杆菌生长代谢强度按小檗碱、黄连碱和巴马汀的顺序依次减弱, 这与抑制青春双歧杆菌的强弱顺序正好相反. 构效关系研究表明, C2和C3上连接的亚甲二氧基或甲氧基分别是其抑制大肠杆菌和青春双歧杆菌的主要功能团; C2, C3, C9和C10上连接的取代基对抑制痢疾杆菌的选择性较弱.     

两亲性共聚物热致水凝胶

随温度升高发生溶胶-凝胶转变的热致水凝胶是一类重要的可注射的生物医用材料.当其相转变温度处于或高于室温而低于体温时,该类材料可在室温或低温下负载药物或细胞,并在注射入人体后原位形成凝胶,成为药物持续释放的储库或细胞生长的支架.目前,常见的热致凝胶化的聚合物包括聚乙二醇(PEG)/聚多肽嵌段共聚物、聚有机磷腈,以及PEG/聚酯嵌段共聚物等.本综述侧重于复旦大学生物医用材料课题组在PEG/聚酯类可注射性热致水凝胶方面的研究进展,并结合国内外其他课题组的相关研究,介绍了此类材料性能的调控规律、凝胶化机理,以及潜在的医学应用.     

聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶的构建及性能

在水溶性大分子聚磷酸酯二丙烯酸酯(PEEP-DA)与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA)中加入光引发剂I2959,在紫外光照射下交联形成三维水凝胶体系.研究结果表明,与聚乙二醇水凝胶相比,聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶具有更好的生物可降解性.其中, PEEP-DA/PEG-DA比例为5:25的复合水凝胶植入到小鼠体内28 d后基本完全消失.而包裹骨髓间充质干细胞(BMSCs)后,复合水凝胶体系中细胞活性更好;聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶能够显著增强碱性磷酸酶活性,提高钙沉积.本研究提供了一种新的聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶体系,在作为细胞支架方面有一定应用潜力.     

碱处理和热处理对污泥发酵产氢途径的影响

城市污水厂产生的污泥中含有多种产氢菌和大量的蛋白质、碳水化合物等有机质, 是潜在的发酵产氢基质之一. 研究了碱处理和热处理对污泥发酵产氢途径的影响. 结果表明, 热处理比碱处理有更强的灭菌作用, 可以有效杀死耗氢菌. 热处理筛选到的产氢菌主要为嗜酸的产氢菌, 而碱处理筛选到的产氢菌主要为嗜碱的产氢菌. 碱处理污泥的最大产氢量在初始pH 11的实验组获得, 为10.32 mL/g-COD; 而热处理污泥的最大产氢量在初始pH 5的实验组获得, 为8.94 mL/g-COD. 热处理污泥在酸性条件下(pH<6)的产氢主要是由利用葡萄糖的菌通过发酵碳水化合物产氢, 而碱处理污泥在碱性条件下(pH>9)的产氢主要是由利用蛋白质的菌通过发酵蛋白质产氢.     

肝素对CaCO3晶体形貌和结构的控制

有机物对CaCO₃晶体生长的调控作用是其矿化机制与仿生制备的一个重要组成部分. 利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外吸收光谱仪和荧光分光光度计研究了低分子量肝素(heparin, HEP)对CaCl₂/Na₂CO₃体系中CaCO₃晶体形貌与结构的影响. 结果发现, 在纯水溶液中CaCO₃为菱形方解石; HEP的加入促使CaCO₃形貌与结构发生变化. 当HEP浓度达到2.5 mg/mL时, 可成功诱导CaCO₃晶体取向生长并形成直径为1.5 ?m左右的球霰石型晶体. X射线衍射分析显示, HEP浓度为5和20 mg/mL时, 球霰石晶体含量分别为57.4%和64.9%. 这种HEP/CaCO₃微球对HEP的包封率达到80%以上. 实验研究结果可以为探讨生物矿化机制和制备肝素功能化材料提供新的参考依据.     

基于微量量热技术与化学计量学表征的角类动物药质量生物评价研究

着眼于捕获微生物生长代谢过程中能量变化规律, 采用微量量热技术研究名贵角类动物药(鹿茸、鹿角、羚羊角)对大肠杆菌生长代谢的干预作用, 以热谱曲线相似性和生物热动力学参数如第一生长速率常数(k₁), 第一阶段最大发热功率(P₁)、达峰时间(T₁)、发热量(Q₁), 第二阶段最大发热功率(P₂)、达峰时间(T₂)、发热量(Q₂)为评价指标, 借助化学计量学对生物热动力学特征参数信息进行辨识与抽提. 结果表明, 羚羊角与空白样品之间的相似性较鹿茸、鹿角低; 鹿茸、鹿角可增加微生物生长代谢过程能量(热量), 而羚羊角与之相反. 由此提示, 运用微量量热技术结合化学计量学, 以热谱曲线相似性表征生物活性谱(定性), 以生物热动力学特征参数表征生物效价值(定量), 可实现定性定量评价不同角类动物药的生物活性.     

东南景天(Sedum alfredii H)——一种新的锌超积累植物

通过野外调查和温室试验, 发现并鉴定出东南景天(Sedum alfredii H)是一种新的锌超积累植物. 调查结果发现, 东南景天对土壤中高含量的锌有很强的忍耐、吸收和积累能力, 地上部Zn含量为4134～5000 mg/kg, 平均为4515 mg/kg. 营养液培养实验证明, 东南景天对生长介质中的Zn有很强的忍耐能力, 当生长介质中Zn浓度高达240 mg/L时, 植株仍生长正常, 其生物量与对照相比无显著差异. 地上部Zn含量及其积累量均随生长介质中Zn浓度的增加而增加, 当生长介质中Zn浓度为80 mg/L时, 地上部Zn含量和积累量达到最高值, 分别为19.674 g/kg, 19.83 mg/株. 结果表明, 东南景天是我国发现的一种新的Zn超积累植物, 为今后探明植物超积累Zn的机理和Zn污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源.     

一种新的蛋白释放载体——水溶性壳聚糖纳米粒子

以三聚磷酸钠作为交联剂, 采用离子交联法制备了不同构成的水溶性壳聚糖纳米粒子(WSC NP). 以牛血清蛋白(BSA)为模型药物, 所制得的空载及载药WSC NP粒径、Zeta电位分别在35~190 nm和35~42 mV之间. 红外光谱证实了纳米粒子中水溶性壳聚糖的氨基与TPP的磷酸基团发生了交联反应. 考察了WSC NP蛋白药物释放的一些影响因素. BSA浓度的增加(0.05~1 mg /mL)提高了WSC的载药量但同时降低了负载率; 聚乙二醇的添加加速了WSC载体中BSA的释放; WSC的脱乙酰度(72.6%~90%)及分子量(3.5~15.8 kDa)的增加在一定程度上提高了负载率而降低了释放率. 结果表明, 水溶性壳聚糖是一种极具应用潜力的蛋白药物释放载体.     

中国部分煤田发现的次生生物成因煤层气

在新集、李雅庄和恩洪地区发现次生生物成因煤层气,是中国煤层气的一种新的成因与资源类型．其基本特征为：组分以甲烷为主,C_1/C_(1-5)＞0.99,属于干气;δ~(13)C_1值为-61.7‰～-47.9‰,绝大部分＜-55‰,比该区煤岩所处热演化阶段(R_o值为0.87%～1.43%)所产热成因甲烷的δ~(13)C估算值低得多,显示甲烷具次生生物成因特征;δD_((CH)_4)值为-244‰～-196‰;δ~(13)C_2值为-26.7‰～-15.9‰,δ~(13)C_3值为-10.8‰～-25.3‰,重烃属热成因;CO_2含量极低,δ~(13)C值变化很大,反映出次生变化的特征;δ~(15)N_2值主要在-1‰～+1‰之间,指示N_2主要源于大气,而N_2与CH_4含量之间具良好的负相关线性关系,反映出含菌地表水渗入煤层的活动．综合示踪指标研究表明,研究区煤层气为以次生生物气为主,含有部分残留热成因气的混合气．煤层抬升和断裂发育为次生生物气的形成提供了良好条件．     

19-去甲睾酮单克隆抗体的筛选及icELISA 方法的建立

采用细胞融合技术筛选抗19-去甲睾酮(nortestosterone, NT)单克隆抗体(monoclonalantibody, mAb)杂交瘤细胞株, 体内诱性腹水法制备NT mAb, 建立异源性间接竞争ELISA(indirect competitive ELISA, icELISA)标准曲线, 并对其特异性、理化因素的影响和基质效应性进行探讨. 结果表明, 筛选的5 株杂交瘤细胞分泌的单抗腹水效价为0.64×10⁵~2.56×10⁵, 半数抑制浓度IC₅₀ 为0.55~1.0 ng/mL, 抗体为IgG₁ 亚型, 具k 轻链, 亲和常数K_a 为2.6×10⁹~4.7×10⁹ L/mol. 建立的icELISA 标准曲线在磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline, PBS)中的线性检测范围为0.004~85.8 ng/mL, IC₅₀ 值为0.55 ng/mL, 检测限(limit of detection, LOD)为0.002 ng/mL; 抗体与17a-去甲睾酮的交叉反应率(cross-reactivity, CR)为62%, 与其他化合物无CR. 标准品稀释液中甲醇的最佳含量为10%, 牛尿1:20 倍稀释可消除基质干扰, ELISA方法和液质联用检测(LC-MS/MS)的相关性良好(R²=0.9871).     

非离子态氨对转“全鱼”生长激素基因鲤鱼的急性毒性和慢性毒性

在自然水体和人工水体中氨氮对鱼类是有毒的. 利用静水更新式生物测试研究了非离子态氨对转基因鲤鱼和对照鱼的96 h急性毒性实验和21 d慢性毒性实验. 通过96 h非离子态氨急性毒性实验发现, 转基因鲤鱼的非离子态氨氮24, 48, 72和96 h半数致死浓度(LC₅₀) (2.64, 2.44, 2.28和2.16 mg/L)分别比对照鲤鱼相应的24, 48, 72和96 h半数致死浓度(LC₅₀) (2.70, 2.64, 2.52和2.33 mg/L)略低, 没有显著性差异; 但在不同非离子态氨氮(3.86, 3.29和2.09 mg/L)胁迫下, 转基因鲤鱼的半数致死时间(LT₅₀) (1.41, 7.91和117.42 h)分别显著性短于对照鱼的半数致死时间(2.53, 14.06和150.44 h). 21 d非离子态氨慢性毒性实验发现, 在不同非离子态氨氮浓度(0.91 ± 0.12, 0.48 ± 0.06和0.12 ± 0.01 mg/L)胁迫下, 转基因鲤鱼的死亡率均显著性高于对照鲤鱼. 上述研究表明, 转基因鲤鱼对氨氮胁迫的耐受能力比对照鲤鱼差, 为客观评价转生长激素基因鲤鱼潜在生态风险, 并为今后确定转GH基因鱼集约化养殖的密度和制定养殖水体氨氮安全指标提供了重要的科学参数.     

宝山堇菜(Viola baoshanensis)--一种新的镉超富集植物

通过野外调查和温室试验,发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种Cd超富集植物.自然条件下,宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168 mg/kg,变化范围为465～2310 mg/kg;地下部Cd平均含量为981 mg/kg,变化范围为233～1846 mg/kg.地上与地下部Cd含量比值变化范围0.41～2.22,平均为1.32.Cd生物富集系数变化范围为0.7～5.2,平均为2.38.营养液培养试验研究表明,宝山堇菜地上部Cd含量随生长介质中Cd浓度的增加而呈线性增加.营养液Cd浓度为50 mg/L时,地上部Cd平均含量达到4825 mg/kg,在Cd浓度为30 mg/L时,生物量达到最大值;地上与地下部Cd含量的比值变化范围为1.14～2.22,平均为1.67,显示宝山堇菜不仅可以超量吸收Cd,而且可以从地下向地上部有效输送.宝山堇菜的发现将为Cd超富集植物的生理、生化、遗传和进化及其在Cd污染土壤修复方面的研究提供新的重要材料.     

用干酪根生烃动力学方法预测甲烷生成量之一例

美国某地绿河页岩组在油气勘探中提出以下问题 :该地层中的有机质通过热演化达到Ro 为 0 70 %时 ,能否产生高于 80mL/ g (TOC)的甲烷 ?本文用干酪根生烃动力学的方法研究了上述问题 .首先根据热解实验数据推导出甲烷及Ro 的动力学参数 ,并利用这些参数结合待研究地层的沉积埋藏史 ,恢复该地层的古地热史 ,最后计算出有机质在Ro=0 6 9%时所产生的甲烷数量为 96mL/ g(TOC) .结果说明 ,仅从干酪根生烃能力的角度来看 ,该地层中的甲烷应主要为干酪根原地热演化产生的 .     

秸秆类生物质发酵法生物产氢的研究

以玉米秸秆发酵生物产氢为目标, 在考察小熊猫粪产氢特性基础上, 在批式实验条件下系统考察了预处理方法对底物糖化效率和发酵产氢的影响, 并在5 L CSABR反应器中完成了秸秆发酵产氢的验证实验. 研究表明: 以7.5 g/kg微贮剂糖化水解秸秆最有效, 秸秆经预处理后可溶性糖和乳酸含量分别达到最大值212 mg/g-TS和21 mg/g-TS; 在最佳发酵产氢条件下, 玉米秸秆的累积氢产量、产氢速率和氢浓度分别为176 mL/g-TS, 14.5 mL/g-TS·h^-1和57.2%. 反应器中主要的液相发酵副产物为丁酸、乙酸和乙醇(丁醇), 没有检测到甲烷气体存在. 在最佳的产氢周期, ORP值维持在-445 ~ -455 mV的较低水平. 实验结果表明: 底物的生物预处理在秸秆的发酵产氢过程中扮演了至关重要的角色.     

特异性核糖体基因区打靶载体介导CDUPRT治疗肝癌的体内外研究

核糖体基因区打靶载体pHrn是本室构建的人源基因载体之一, 为探讨其在肝癌基因治疗的作用, 本研究构建了pHr-CeTpCDUPRT/GFP质粒载体并进行了肝癌的体内外治疗实验研究. 该质粒载体以pHrn载体为骨架, CMV+hTERT启动子作为转录调控元件, CDUPRT/GFP自杀融合基因为目的基因. 体外转染肝癌细胞BEL7402后, 流式细胞仪检测转染效率为30%~50%; RT-PCR和Western blotting结果表明, 有CDUPRT表达; HPLC检测5-FC可转化为5-FU, 给药后12 h 5-FU浓度达60.15 μg/mL; 四唑盐(Methylthiazolyl tetrazolium, MTT)分析结果显示, 200~800 μg/mL 5-FC使BEL7402的平均存活率为60%~35%. 同时, 对裸鼠肝癌模型进行瘤内转染, 结果显示, 当持续注射质粒和前体药物治疗时, 裸鼠肿瘤生长明显被抑制, 甚至体积稍有缩小; RT-PCR检测结果表明, 瘤内有CDUPRT表达; HPLC检测裸鼠血清中的5-FU浓度为7.694 μg/mL; 肿瘤组织病理切片显示, 大量肿瘤细胞坏死. 这些结果为实际应用此载体进行肝癌基因治疗提供了重要的实验依据.     

用干酪根生烃动力学方法预测甲烷生成量之一例

美国某地绿河页岩组在油气勘探中提出以下问题 :该地层中的有机质通过热演化达到R^o为0.70 %时 ,能否产生高于 80mL/ g (TOC)的甲烷 ?本文用干酪根生烃动力学的方法研究了上述问题 .首先根据热解实验数据推导出甲烷及R^o 的动力学参数 ,并利用这些参数结合待研究地层的沉积埋藏史 ,恢复该地层的古地热史 ,最后计算出有机质在Ro=0 6 9%时所产生的甲烷数量为 96mL/ g(TOC) .结果说明 ,仅从干酪根生烃能力的角度来看 ,该地层中的甲烷应主要为干酪根原地热演化产生的.     

宝山堇菜(Viola baoshanensis)——一种新的镉超富集植物

通过野外调查和温室试验, 发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种Cd超富集植物. 自然条件下, 宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168 mg/kg, 变化范围为465~2310 mg/kg; 地下部Cd平均含量为981 mg/kg, 变化范围为233~1846 mg/kg. 地上与地下部Cd含量比值变化范围0.41~2.22, 平均为1.32. Cd生物富集系数变化范围为0.7~5.2, 平均为2.38. 营养液培养试验研究表明, 宝山堇菜地上部Cd含量随生长介质中Cd浓度的增加而呈线性增加. 营养液Cd浓度为50 mg/L时, 地上部Cd平均含量达到4825 mg/kg, 在Cd浓度为30 mg/L时, 生物量达到最大值; 地上与地下部Cd含量的比值变化范围为1.14~2.22, 平均为1.67, 显示宝山堇菜不仅可以超量吸收Cd, 而且可以从地下向地上部有效输送. 宝山堇菜的发现将为Cd超富集植物的生理、生化、遗传和进化及其在Cd污染土壤修复方面的研究提供新的重要材料.     

金纳米棒与肝素相互作用的表征及肝素的等离子共振光散射分析法

利用等离子共振光散射(PRLS)、等离子共振吸收、扫描电子显微镜和动态光散射技术研究了金纳米棒与肝素的相互作用. 结果表明, 在溶液中, 金纳米棒呈分散状态, 具有微弱的等离子共振光散射信号. 但当其与肝素通过静电作用后发生明显的聚集, 产生显著的增强PRLS信号, 信号的增强程度与肝素浓度在一定范围内呈线性关系. 据此建立了基于金纳米棒聚集测定微量肝素的等离子共振光散射分析法. 在60 mmol/L NaCl和pH 5.33的Britton-Robinson (BR)缓冲溶液介质中, 金纳米棒浓度为6.4×10^-5 mol/L时, 测得肝素的线性范围为0.02~0.70 μg/mL, 检出限为(3σ ) 8.0 ng/mL. 该方法成功应用于临床肝素钠注射液的测定.     

微囊化基因工程菌作为尿毒症口服制剂的研究

微囊化基因工程菌作为口服制剂治疗尿毒症是近年来的研究新思路. Klebsiella aerogenes脲酶基因(UreDABCEFG)通过质粒pKAU17转入大肠杆菌E.coli DH5α, 经驯化后能以尿素或氨为惟一氮源生长, 因此可将其视为尿素吸附剂. 以聚乙烯醇为载体制备微囊化脲酶基因工程菌, 其机械强度远远高于APA微囊, 从而解决了APA微囊易破碎的缺点. 制备聚乙烯醇微囊化工程菌的适宜条件是聚乙烯醇(平均聚合度为2450)浓度为6%(质量体积比), 用硼酸交联其pH值为6.5, 反应时间24 h, 包菌量为8%(质量体积比), 气流量为3 L/min, 射流量为1 mL/10 min, 粒径主要分布于20~40目. 体外模拟试验表明, 含100 mg湿菌体的聚乙烯醇微囊4 h内清除尿素约18.4 mg.     

一种由其离子液体制备的新型纤维素水凝胶

纤维素能很好地溶解在AMIMCl这种离子液体中. 将溶解后的纤维素AMIMCl离子液体溶液与水交换后可得到一种透明的纤维素水凝胶(图1). 傅里叶变换红外光谱、元素分析等测试表明, 这种纤维素水凝胶中只含有再生纤维素和水, 而无其他成分. 利用紫外-可见光光度计测量了浓度为15和25 mg/mL的水凝胶在350~700 nm波长范围内的透光率, 两种浓度水凝胶的透光率差别不大, 2 mm厚的水凝胶的透光率在650 nm波长处可达到80%. 本文利用压缩强度来衡量凝胶的力学性能, 分别测试了10, 15, 20 和30 mg/mL纤维素水凝胶的压缩强度, 发现水凝胶的压缩强度随着凝胶的浓度增加而升高, 其中30 mg/mL 的水凝胶在形变为52.5%时其压缩强度可达到0.6 MPa. 本文还研究了凝胶的耐腐蚀性能和耐热性能, 发现纤维素水凝胶有着优异的耐腐蚀性和较好的耐热性. 纤维素水凝胶在腐蚀性溶液中浸泡3 d后, 其压缩强度与未处理的凝胶相比几乎无变化; 经沸水煮过的纤维素水凝胶形状未发生变化, 只是力学强度有一定的损失. 水凝胶经冷冻干燥去除水分后, 用扫描电子显微镜(SEM)观察了干态凝胶的表面和断面形貌. 水凝胶的表面和断面结构差别很大, 水凝胶的表面结构比内部结构致密得多, 凝胶表面由尺寸为20~60 nm的孔组成. 这种价格低廉、无毒、各项物理性能良好的透明纤维素水凝胶有望用于生物组织材料以及纳米级过滤材料.