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。     

HKC细胞损伤对草酸钙晶体成核和聚集的促进作用

采用H2O2对人肾小管上皮细胞(HKC)进行损伤. HKC损伤后,其活力降低,并表达骨桥蛋白(OPN). 损伤细胞促进草酸钙晶体的成核、聚集,并促进一水草酸钙(COM)晶体的形成,但对晶体生长的促进作用不明显. 本文结果提示,HKC细胞损伤后增加了肾结石形成的危险性.     

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。     

柠檬酸钾对尿石患者和正常人尿液凝胶中草酸钙晶体生长的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)方法,比较研究了防石药物柠檬酸钾(K3cit)在尿石患者尿液和正常人尿液制备的凝胶中对草酸钙(CaOxa)晶体生长的影响.没有加入K3cit时,CaOxa晶体均以一水草酸钙(COM)为主要晶相,加入K3cit后,不但COM晶体变得圆钝,比表面积减小,而且诱导了二水草酸钙(COD)生成.随着K3cit浓度从0.10增加到0.20 mol/L,在正常人尿液凝胶中COD晶体的百分含量从20;增加到45;,而在CaOxa结石患者尿液凝胶中,不但COD含量从10;增加到25;,而且K3cit可诱导草酸钙成核,从而产生大量的小尺寸草酸钙晶体,这有利于阻止草酸钙晶体变大形成尿石.本结果可为临床上治疗CaOxa结石提供启示.     

硅凝胶体系中不同结构羧酸钾对草酸钙结晶的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)方法研究了硅凝胶体系中不同种类羧酸钾对草酸钙(CaC₂O₄)晶体生长的调控作用. 加入一元醋酸钾(KOAc)只生成一水草酸钙(COM)晶体; 三元柠檬酸钾(K₃Cit)和四元乙二胺四乙酸二钾(K₂EDTA)可诱导二水草酸钙(COD)形成, 且随着其浓度增加, 对COD的诱导能力增加, 而二元酒石酸钾(K₂Tart)同时诱导了COM, COD和三水草酸钙(COT)生成. 随着结晶温度降低, 多元酸钾可以进一步减小COM晶体的比表面积, 增加COD的百分含量, 但K₂Tart诱导COT的能力减弱. 由于诱导COD和COT晶体形成、减小COM的比表面积均有利于防止草酸钙尿石的形成, 因此, 多元羧酸钾可用于草酸钙结石的预防和治疗.     

二元羧酸的化学结构与其抑制草酸钙结晶能力研究

采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)研究了相距3个C—C键长具有不同取代基的二元羧酸对草酸钙(CaOxa)晶体生长的影响。这些二元酸包括丁二酸、顺丁二烯酸、反丁二烯酸、苹果酸、天冬氨酸和酒石酸。它们均能抑制一水草酸钙(COM)晶体的聚集,减小COM比表面积,并诱导二水草酸钙(COD)生成,其能力随二元酸上取代的—OH或—NH₂基数量增加而增强。从二元羧酸化学结构讨论了其影响草酸钙结晶效果的分子机理,对COM生长具有最佳抑制效果的羧酸是含有HOOC—CH(R)—CH₂—COOH(ROH或NH₂)分子的化合物。实验结果可为临床上寻找新的防石药物提供参考。     

玉米须提取液对尿液中草酸钙晶体形成的影响

本文采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了玉米须提取液对正常人尿液中草酸钙晶体形成的影响,通过电导率法研究了草酸钙晶体生长的动力学过程,以及从生物矿化的角度对玉米须提取液影响尿液中草酸钙晶体的可能机理进行了探讨。由于玉米须提取液中有机酸或多糖的羟基、羰基等通过配位作用与Ca²⁺结合形成可溶性配位化合物,减少了Ca²⁺与Oxa^2-的结合能力,从而抑制了CaOxa的成核和生长。同时,可能由于玉米须提取液中有效成分与二水草酸钙(COD)的吸附点键合,增强了COD晶体在溶液中的热力学稳定性,进而抑制了COD晶体向热力学更稳定态的一水草酸钙(COM)晶体转变。结果显示,这种抑制作用随玉米须浓度增大而增大,且COD晶体尺寸随着玉米须浓度的增大而减小。玉米须抑制COD晶体向COM晶体转变的作用为开发预防和治疗尿结石的药物提供了启示。     

降解前后异枝麒麟菜硫酸多糖对草酸钙晶体生长的调控作用

采用过氧化氢法降解产于印尼的海藻异枝麒麟菜硫酸多糖(ESPS). 降解前ESPS的平均分子量为1410000, 硫酸基(OSO2-3)含量为16.0%(w); 而降解后其分子量显著下降至4819, 硫酸基含量则略微下降至15.2%. 采用体外模拟方法研究了降解前后ESPS对草酸钙晶体生长的抑制作用. 扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果表明, 降解后ESPS能使一水草酸钙(COM)晶体数量进一步减少, 晶粒尺寸进一步减小. 当降解ESPS浓度从0.006 g·L-1分别增加到0.010 和0.050 g·L-1时, COM晶体平均尺寸由11.5 μm×2.9 μm分别减小到9.2 μm×2.9μm 和6.0 μm×2.5 μm, 晶体数量由3357 mm-2分别减少到2298和1532 mm-2, COM 的(101)面衍射峰强度I(101)与(010)面对应的(020)衍射峰强度I(020)之比(I(101)/I(020))由5.54 分别增加到16.2 和20.0. 结果显示, 具有小分子量的降解ESPS对草酸钙晶体成核与生长的抑制效果明显优于大分子量的未降解ESPS.     

乌梅提取液对草酸钙晶体生长的抑制作用研究

本文研究了水体系中加入乌梅提取液对草酸钙晶体生长的抑制作用,通过FTIR、SEM及XRD等测试方法对所得晶体进行表征。结果表明,不加乌梅提取液的体系中形成的晶体为一水合草酸钙(COM)晶体,加入乌梅提取液后,形成的是二水合草酸钙(COD)晶体,而且COD晶体的尺寸随着乌梅提取液浓度的增大而减小,直至消失,这说明乌梅提取液具有抑制草酸钙晶体生长的作用,且这种抑制作用随乌梅浓度的增大而增大。本文还通过电导率法研究了草酸钙晶体生长的动力学过程,发现乌梅提取液主要能抑制草酸钙晶体的成核过程。     

草酸钙结石的体外模拟

运用扫描电子显微镜(SEM)重点研究了正常人尿液中草酸钙(CaO_x)的结晶, 并与在尿石患者尿液中的结晶进行了比较. 在正常人尿液中, CaO_x晶体的大小并不与[Ca²⁺]和[Ox^2-]的起始浓度成正比, 而是只有在0.60 ~ 0.90 mmol/L的浓度范围内, 才形成最大尺寸的CaO_x晶体. 当CaO_x浓度依次为1.20, 0.80, 0.60, 0.30和0.15 mmol/L时, 结晶6 d后前三者得到的CaO_x晶体的平均尺寸分别为9.5 μm×6.5 μm, 20.0 μm×13.5 μm和15.0 μm×10.0 μm, 后两者因相对过饱和度小, 30 d仍没有结晶出现. 这一结果从理论上支持了近年来临床上得出的结论：并不是尿中Ca²⁺离子浓度越大就越易形成结石, 这一结论同时被激光散射技术所证明. 由于正常人尿液中含有比结石患者尿液中更多的或活性更强的可与Ca²⁺配位的大分子物质, 这些大分子不但可以抑制CaO_x的成核、生长和聚集, 而且还能调控CaO_x晶体结构从一水草酸钙(COM)向与细胞亲合力较小的二水草酸钙(COD)的转化, 因而, 正常人不易形成CaO_x结石, 而患者容易形成. 结晶时间对晶体形状的影响不明显, 均得到圆角的六边形CaO_x晶体, 但影响晶体的大小和密度. 在结晶初期(1 ~ 6 d内)晶体尺寸随结晶时间的延长逐渐增大, 表明此时CaO_x结晶为生长控制; 而在结晶的中后期(6 ~30 d), CaO_x晶体的密度明显增加, 生长速率减慢, 表明此时CaO_x结晶为成核控制.