带正电荷蛋白在纳米/微米草酸钙晶体上的吸附特性及其与带负电荷蛋白吸附的比较

研究尺寸分别为100 nm和3μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体对带正电荷的蛋白溶菌酶(LSZ)的吸附差异,并与带负电荷的蛋白牛血清白蛋白(BSA)的吸附进行了比较。LSZ在纳米/微米COM和COD晶体上的吸附都很好的拟合了Langmuir模型,属于单分子层吸附。纳米/微米COM和COD对LSZ的最大吸附量顺序为COD-100 nmCOM-100 nmCOD-3μmCOM-3μm;晶体的比表面积越大,曲率越小,晶体表面所带电荷越负,晶体结晶水越多,均导致LSZ吸附量越大。体系离子强度和p H值亦影响LSZ的吸附。随着Na Cl浓度增加,LSZ的吸附量减小,说明Na+离子能与带正电荷的蛋白LSZ竞争晶体表面的吸附位点,导致晶体表面吸附LSZ的位点减少。晶体对LSZ的最大吸附量都出现在LSZ的等电点附近(p H=10.7);在p H=5~8(生理条件)时,LSZ的吸附量随p H值的增大而增大。本文结果提示,通过减小尿液的p H值或者适当增大尿液的离子强度,可以减小LSZ在尿微晶上的吸附量,有可能达到抑制草酸钙结石的效果。     

尿液中的纳米晶体组分及其对草酸钙结石形成的影响

采用高分辨率透射电子显微镜、选区电子衍射、能谱分析和X射线衍射对草酸钙(CaOx)结石患者尿液中纳米晶体的组分进行了准确分析。这些技术检测到一水草酸钙(COM)、尿酸(UA)和磷酸钙(CaP)的存在,能谱分析检测到大量C,O,Ca和少量N和P等元素,表明尿纳米晶体的主要组分是COM,并含有少量的尿酸和磷酸盐。电子显微镜观察到CaOx结石患者尿纳米晶体的粒径主要分布在几十纳米,其结果与Scherer公式计算相符。采用不同孔径的微孔滤膜(0.45,1.2和3 μm)将尿液过滤后,得到的尿微晶衍射峰的数量随着滤膜孔径的增加而增加,表明尿微晶的种类增加。CaOx尿石的形成过程涉及尿液晶体的成核、生长、团聚和与细胞的粘附等过程。尿液中大量纳米COM晶体的存在是草酸钙结石形成的重要原因。纳米UA,CaP晶体能够作为晶巢促进草酸钙结石的形成。     

纳米/微米一水草酸钙、二水草酸钙对牛血清白蛋白的吸附性能

研究了牛血清白蛋白(BSA)在尺寸分别为100 nm、3μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体上的吸附等温线及晶体ζ电位随BSA浓度(cBSA)的变化。结果表明,4种晶体对BSA的最大吸附量顺序为COD-100 nmCOM-100 nm≥COD-3μmCOM-3μm,即吸附量与晶体的比表面积成正相关。而比表面积归一化后,吸附量顺序为COD-3μmCOM-3μmCOM-100 nmCOD-100 nm,说明COM和COD晶体的结晶水数量和晶面电荷密度影响了BSA的吸附。吸附等温线都很好地拟合了Langmuir模型,表明BSA在纳米/微米COM、COD晶体上的吸附属于单分子层吸附。COM和COD等电点大小顺序为COM-100 nm(7.2)COD-100 nm(6.7)≥COM-3μm(4.7)COD-3μm(4.3),因此在病生理条件下(p H≈6.3)纳米级晶体的团聚比微米级晶体的更严重。纳米级和微米级晶体对BSA的最大吸附量都在BSA等电点附近(p H=4.8)。BSA在纳米/微米COM和COD晶体上的吸附与晶体的比表面积、晶面电荷、团聚、结晶水数量和pH值有关。本文结果有助于阐明尿液中不同性质微晶与尿蛋白质对草酸钙结石形成的影响。     

阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在纳/微米草酸钙晶体上的吸附差异

目的：研究尺寸分别为50 nm和3 μm的一水草酸钙（COM）和二水草酸钙（COD）晶体对不同电荷表面活性剂的吸附差异,包括阴离子型表面活性剂磺基琥珀酸钠二辛酯（AOT）、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚（NP-40）,探究尿液中带不同电荷的分子对纳米、微米尿微晶的影响。方法：测定不同表面活性剂在纳/微米COM、COD晶体上的吸附量;采用ζ电位仪测定吸附不同表面活性剂后晶体表面的ζ电位;检测加入不同表面活性剂后悬浮液的沉降系数。结果：表面活性剂的吸附量大小为AOT > CTAB > NP-40,即阴离子型表面活性剂的吸附量最大,非离子型表面活性剂的吸附量最小;晶体尺寸相同时,COM的吸附能力稍大于COD;吸附表面活性剂后,晶体的ζ电位绝对值都增大,有利于抑制晶体的团聚和沉降。提出了晶体吸附不同表面活性剂的分子模型。结论：不同电荷表面活性剂与纳/微米COM、COD晶体之间存在不同的相互作用。表面活性剂吸附量越大,沉降越慢,对晶体悬浮液的稳定效果越明显。     

阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在纳/微米草酸钙晶体上的吸附差异

研究了尺寸分别为50 nm和3μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体对不同电荷表面活性剂的吸附差异,包括阴离子型表面活性剂磺基琥珀酸钠二辛酯(AOT)、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(NP-40),探究了尿液中带不同电荷的分子对纳米、微米尿微晶的影响。结果表明,表面活性剂的吸附量大小为AOTCTABNP-40,即阴离子型表面活性剂的吸附量最大,非离子型表面活性剂的吸附量最小;晶体尺寸相同时,COM的吸附能力稍大于COD;吸附表面活性剂后,晶体表面的ζ电位绝对值都增大,有利于抑制晶体的团聚和沉降。提出了晶体吸附不同表面活性剂的分子模型。不同电荷表面活性剂与纳/微米COM、COD晶体之间存在不同的相互作用。表面活性剂吸附量越大,沉降越慢,对晶体悬浮液的稳定效果越明显。     

纳米、微米一水草酸钙和二水草酸钙对非离子表面活性剂NP-40的吸附差异

测定了不同浓度NP-40(c_NP-40)存在下各尺寸COM或COD晶体的吸附量;采用X射线衍射和红外光谱研究吸附前后晶体是否发生晶相改变;采用ζ电位仪测定吸附后晶体表面的ζ电位随c_NP-40的变化。结果表明:不同尺寸COM、COD对NP-40的吸附能力大小顺序为:50 nm > 100 nm > 1 μm >> 3 μm > 10 μm;相同尺寸的晶体,COM的吸附量大于COD。随着c_NP-40增加,3 μm和10 μm的COM、COD晶体的吸附曲线为S型,而50 nm、100 nm、1 μm的COM、COD晶体的吸附曲线为直线型。加入NP-40后,ζ电位绝对值与各晶体的吸附密度成正相关。提出了草酸钙晶体吸附NP-40的分子模型。晶体尺寸越小,对NP-40的吸附量越大。非离子表面活性剂虽然自身不带电荷,但吸附到COM、COD晶体表面后可以通过位阻斥力来增加晶体悬浮液的稳定性,有利于抑制草酸钙结石的形成。     

纳米、微米一水草酸钙和二水草酸钙对非离子表面活性剂NP-40的吸附差异

为探究CaO_x结石的形成机理,测定了不同浓度NP-40(c_NP-40)存在下各尺寸COM或COD晶体的吸附量;采用X射线衍射和红外光谱研究吸附前后晶体是否发生晶相改变;采用ζ电位仪测定吸附后晶体表面的ζ电位随c_NP-40的变化。结果表明:不同尺寸COM、COD对NP-40的吸附能力大小顺序为:50 nm > 100 nm > 1μm > > 3μm > 10μm;相同尺寸的晶体,COM的吸附量大于COD。随着c_NP-40增加,3μm和10μm的COM、COD晶体的吸附曲线为S型,而50 nm、100 nm、1μm的COM、COD晶体的吸附曲线为直线型。加入NP-40后,ζ电位绝对值与各晶体的吸附密度成正相关。提出了草酸钙晶体吸附NP-40的分子模型。晶体尺寸越小,对NP-40的吸附量越大。非离子表面活性剂虽然自身不带电荷,但吸附到COM、COD晶体表面后可以通过位阻斥力来增加晶体悬浮液的稳定性,有利于抑制草酸钙结石的形成。     

带正电荷蛋白在纳米/微米草酸钙晶体上的吸附特性及其与带负电荷蛋白吸附的比较

研究尺寸分别为100 nm和3 μm的一水草酸钙（COM）和二水草酸钙（COD）晶体对带正电荷的蛋白溶菌酶（LSZ）的吸附差异,并与带负电荷的蛋白牛血清白蛋白（BSA）的吸附进行了比较。LSZ在纳米/微米COM和COD晶体上的吸附都很好的拟合了Langmuir模型,属于单分子层吸附。纳米/微米COM和COD对LSZ的最大吸附量顺序为COD-100 nm >COM-100 nm >COD-3 μm >COM-3 μm;晶体的比表面积越大,曲率越小,晶体表面所带电荷越负,晶体结晶水越多,均导致LSZ吸附量越大。体系离子强度和pH值亦影响LSZ的吸附。随着NaCl浓度增加,LSZ的吸附量减小,说明Na⁺离子能与带正电荷的蛋白LSZ竞争晶体表面的吸附位点,导致晶体表面吸附LSZ的位点减少。晶体对LSZ的最大吸附量都出现在LSZ的等电点附近（pH=10.7）;在pH=5~8（生理条件）时,LSZ的吸附量随pH值的增大而增大。本文结果提示,通过减小尿液的pH值或者适当增大尿液的离子强度,可以减小LSZ在尿微晶上的吸附量,有可能达到抑制草酸钙结石的效果。