稀土发挥生物效应的机制及其作用物种探讨

稀土在工业、医药领域、基础研究以及在我国的广泛农用引起了人们对其生物效应机理以及可能毒性的关注.在稀土生物学效应机理及毒性的研究中,无论是在动物水平还是细胞层次,引起生物学效应的稀土物种都是一个关键问题,一直存在争议.本文对以动物、细胞为模型的生物效应研究中的实验条件进行分析,对生理条件下引起稀土生物学效应的可能物种提出"稀土离子池"(rare earth ion pool)模型,并对其引起生物学效应的活性物种以及与细胞膜相互作用的方式进行了探讨,以期为阐明复杂生物学体系中稀土化合物的作用机制提供思路.     

稀土纳米材料与植物相互作用研究进展

稀土纳米材料被广泛使用,目前已大量进入环境,并可能对环境产生负面影响。植物是生态系统的基本组成部分,它与稀土纳米材料的相互作用应受到更为广泛的关注。稀土纳米材料被认为可进入植物体内,但途径尚存在争议;这类材料被认为具有植物毒性,但致毒机制尚不明确。稀土纳米材料还能产生代际效应、食物链传递过程等,关系着食品安全。就近年来植物吸收、迁移、转化稀土纳米材料进行了综述,同时评述了稀土纳米材料的植物毒性效应、代际效应及食物链传递机制。     

纳米银的神经毒理学效应

纳米银是目前商品化程度最高的纳米材料之一。由于其独特的表面等离子共振性能、优良的抗菌活性,这种纳米材料已被广泛地应用于医药卫生、工业及日常生活等多个领域。随着纳米银应用领域的不断扩展,其生物安全性也受到了越来越多的关注。由于纳米银能够通过跨越血脑屏障等途径进入生物体脑部,因此纳米银的神经毒理学效应受到广泛关注,近年来已成为该领域研究热点之一。本综述总结了纳米银的脑累积效应以及进入脑组织的途径,主要包括经鼻通过嗅神经直接入脑和穿透血脑屏障。纳米银的神经毒性效应包括受暴露动物体的神经行为学改变、脑部的组织病理学效应或神经元和神经胶质细胞的形貌变化,与神经递质水平改变内在作用机制与氧化应激和炎性反应相关。纳米银的粒径、表面涂层和银离子释放是影响纳米银神经毒性的关键因素。本文最后提出当前纳米银神经毒理学研究中存在的问题及今后的研究方向。     

金属锰暴露致神经毒性的多组学研究进展

锰是环境重金属污染物之一,长期暴露于金属锰或其无机化合物主要引发锰中毒或亚临床神经功能缺陷。锰暴露诱导的神经毒性对遗传易感性、基因表达调控、代谢稳态的影响机制复杂,涉及多靶点,然而常规机制研究往往只能局限于单一通路。鉴于工作场所和环境中重金属锰的分布日益广泛,需要更明确地界定锰的神经毒性作用网络,实现多靶点预防和治疗。多组学技术及其相关分析可在不同的功能水平上对疾病发生发展进程中的差异化进行描述。综述了基因组学、表观遗传学、转录组学、代谢组学在金属锰暴露致神经毒性中的研究结果,探讨潜在的代表性生物标志物,支持多组学方法的整合应用,构建锰的神经毒性作用网络,并对未来研究方向提出展望。     

稀土离子对微生物Hormesis效应机制的研究进展

稀土离子生物活性的研究始于20世纪初,研究表明稀土离子对微生物具有广泛的"低促高抑"现象,即Hormesis效应。就稀土离子对微生物产生Hormesis效应的可能机制进行了综述,其中包括稀土离子对生物膜、核酸分子以及酶分子作用,以期为更好地理解稀土离子与微生物的相互作用、扩展稀土离子在微生物育种方面的应用提供参考。     

纳米富勒烯(nC60)的生态毒性效应

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日趋广泛.同时,纳米材料的大规模生产和应用对人体健康与生态环境可能产生的安全风险也引起了人们的普遍关注.富勒烯是应用最广泛的纳米材料之一,在水中能形成稳定的水溶性纳米颗粒,进而增大其在环境中的迁移性与生物暴露几率.然而目前对纳米富勒烯(nC60)的环境和毒性效应还知之甚少.本文综合评述了水溶性nC60纳米颗粒的制备、稳定机制、在环境中的迁移特性及其与环境中污染物的相互作用,并着重阐述了nC60可能产生的生物毒性效应.分析表明,nC60的生物毒性效应主要与nC60的表面化学特性和颗粒大小有关,同时环境介质也影响nC60的毒性.最后讨论了nC60生态环境效应研究中应加强的若干方面.     

量热法测定氯化钐与甘氨酸配合物的标准生成焓

稀土在生命科学领域的研究日益受到人们关注,稀土化合物所具有的抑菌、抑癌、消炎等作用及其作用机理的探讨已有报道［１～３］。最近几年稀土在生物领域中的研究又有了新的突破和进展,从稀土与氨基酸、蛋白质、膜脂及膜蛋白的作用到其对ＤＮＡ。ＲＮＡ的影响［１,４］,从稀土的分子水平、细胞及亚细胞水平到动物整体实验的系统研究［５,６］等,分别从不同的层次、不同的水平研究了稀土的生物效应。但至目前为止,稀土的生物效应机理及其对人体的影响尚未得到令人满意的解释。由于氨基酸是构成人体蛋白质的基本单位,故研究稀土与氨基…     

纳米颗粒物的中枢神经毒性效应

随着纳米科技的迅速发展,纳米颗粒物的安全性评价备受人们关注,而由于中枢神经系统有可能是纳米颗粒作用的潜在靶器官,纳米颗粒的中枢神经毒性效应已成为研究热点.本文首先总结了纳米颗粒进入中枢神经系统的可能途径,从生物整体水平和细胞水平分析了纳米颗粒对中枢神经系统的毒性效应研究以及可能的机制.最后讨论了目前的实验研究中所存在的问题与缺陷,并对纳米颗粒的中枢神经毒性效应方面的研究方向进行了探讨.     

纳米Eu2O3和Eu3+对人肝细胞HL-7702生长的影响

稀土化合物的生物效应研究已引起人们的大量关注,但纳米稀土氧化物对细胞产生的生物效应报道较少.为了研究纳米稀土氧化物和稀土离子对正常细胞作用后的影响差异,采用MTT比色实验,形态观察和流式细胞术等方法探讨了纳米Eu2O3和Eu3+对体外培养的人肝细胞HL-7702生长的影响.结果发现,较低浓度的纳米Eu2O3对细胞生长没有明显影响,较高浓度(≥800μg·ml-1)的纳米Eu2O3作用肝细胞后,具有明显的毒性作用,出现了凋亡特征;而Eu3+在较低含量,即≤100 μmol·L-1时诱导肝细胞S期细胞比率上升,对肝细胞增殖有较弱的促进作用.     

从细胞无机化学的角度看镧系元素化合物作为诊疗药物的安全性问题

近几年来，在稀土农用安全性的争议尚未彻底解决之际，其作为诊疗药物使用的安全性问题又成为研究的焦点。本文从细胞无机化学的角度，提出了其中几个关键问题，并从下面几方面进行了分析讨论。第一，生物体系中的固相形成和沉积问题。因为在研究稀土的生物效应以及解释其有关临床病理表现时，均会涉及到难溶化合物的形成、转化以及分布和调控；第二，在正常和病理条件下，稀土化合物的吸收、排出与积累问题，尤其是稀土跨血-组织屏障的问题，这也是关于稀土是否产生毒性的争论焦点；第三，从相似/相异性规律出发, 探讨了稀土元素引起生物效应的共性和特性；第四，讨论了稀土化合物促进细胞增殖凋亡的信号转导机制以及所引发的问题。并在此基础上，提出了在细胞层次研究金属离子及配合物的生物效应时所面临的关键问题。     

磷光寿命法研究稀土配合物的跨膜传输

从分子水平研究细胞与稀土离子及其配合物的作用机制和跨膜行为以及在细胞内作用的靶分子是阐明稀土生物效应的基础理论问题，研究这一问题对指导稀土的应用意义重大．要实现解决这一科学家梦寐以求的本质问题，关键是要寻求切实可行的有效的研究方法．室温磷光光谱分子探针技术在研究动物组织和细胞方面的应用发展非常迅速，由于氧在各种组织中分布的差异，因而对探针分子的磷光碎灭影响不同．曾经有人用把外吩配合物为磷光探针研究了细胞组织的病变行为’‘－‘’．本文选用的探针为稀土钦离子，通过测定稀土钦离子的磷光寿命，可以观察稀…     

钒配合物的药理作用和理性药物设计

自19世纪90年代以来,钒配合物的药物发现及其基础研究有了很大的进展,但仍然存在很多亟待解决的问题.本文综述了钒配合物的抗肿瘤、抗糖尿病作用和分子机制,及其潜在新作用——抗阿尔茨海默症的作用,也介绍了钒配合物的毒性作用及其机制研究.另外,本文在阐明其药理作用和毒性作用分子机理的基础上,综述了钒配合物的理性药物设计,包括基于与靶蛋白作用的钒配合物、基于BMOV先导化合物的钒配合物和基于抗氧化策略的钒配合物等.未来抗糖尿病钒配合物的理性药物设计的关键仍是如何平衡其潜在毒性与抗糖尿病药理活性,而通过抗氧化策略的钒配合物设计或许是解决这一关键问题的有效途径.     

稀土硫化物的研究进展

稀土硫化物是一类结构复杂、性能丰富、应用广泛的功能材料,在无机颜料、热电材料、光学材料及磁性材料等领域有着独特的优势和广阔的应用前景,是近些年来国际上的研究热点之一.本文总结了稀土硫化物的制备方法及其应用研究进展,对稀土硫化物制备的一些常见方法进行了总结和评述,对稀土硫化物的应用研究进行了总结,重点介绍了γ-稀土倍半硫化物的结构、性能特点以及相应的应用,尤其是它在环保颜料、高温热电材料以及纳米材料等领域中应用;此外,本文对稀土硫化物研究中还存在的一些问题进行了评述,并对未来的相关研究进行了展望.     

稀土在洁净BNbRE重轨钢中的作用机制

通过实验测定、金相观察和理论分析, 系统研究了稀土在洁净BNbRE重轨钢中的赋存状态和存量的变化规律, 以及其对钢的硫化物夹杂、微观组织及性能的影响作用机制. 研究发现, 在钢洁净度大幅度提高的条件下, 稀土在钢中的作用机制有所变化, 微量的稀土起到实现净化钢液、变质夹杂物和微合金化作用, 而且作用效果非常稳定. 随着钢洁净度的提高, 稀土加入量可以适当降低. 在本实验条件下, 洁净BNbRE重轨钢的稀土最佳加入量为～0.01%, 此时洁净BNbRE重轨钢的塑性和冲击韧度得到显著改善.     

助催化剂Sm2O3对甲烷化镍催化剂的作用

金属镍催化剂广泛地应用于石油、化肥等工业.八十代初,人们发现稀土氧化物能有效地提高甲烷化镍催化剂性能,并加强了对其添加效应以及作用机理的研究.但此类报道主要集中于La_2O_3、CeO_2等,而对其它稀土氧化物报道甚少.本文采用XRD、TEM、XPS和TPSR等手段,探讨了添加Sm_2O_3对甲烷化镍催化剂的作用,并比较了2种浸渍法所产生的结果.     

季铵盐类化合物环境问题研究进展

季铵盐类化合物(quaternary ammonium compounds, QACs)是一类广泛使用的阳离子表面活性剂,在环境介质(水、沉积物、污泥等)中普遍存在,尤其在污泥/沉积物中其浓度可达数百甚至上千mg/kg水平。QACs具有高表面活性和中/高毒性,低浓度下即对鱼类、藻类、细菌和无脊椎动物等产生毒害作用,并显著影响与其共存污染物的迁移性和生物有效性,其环境问题已经引起发达国家广泛关注,但在我国研究尚未成熟。因此,本文综述了QACs在环境介质中的来源、分析方法、污染现状、环境行为及毒性效应,并讨论了目前研究存在的问题,以期为我国开展QACs环境问题的研究提供参考。     

稀土生物功能-植物＆微生物篇

稀土及其化合物早已被广泛应用于农业和医药业等生产实践中，多年的稀土生物无机化学研究表明：稀土元素能够增强植物光合作用，促进根系吸收，调节激素和氮代谢，抑制细菌繁殖等。稀土能够选择生物代谢中关键的生物分子的靶位点进行结合或取代反应，调控生物分子的功能和行为。从而在植物和微生物体内发挥了重要的生物学功能。然而，过量的稀土会对机体的生长带来不利的影响，为了在生产实践中更加科学和安全地应用稀土的生物功能，稀土最适剂量的探究及其在生物体内积累效应的研究将会是下个阶段的研究重点。     

碳纳米材料与共存污染物的联合毒性

碳纳米材料(carbon nanomaterials,CNMs)具有广泛的应用,其产量飞速增长,并在纳米产品的消费过程中不可避免地被释放到环境中.环境中的CNMs能够与共存污染物(如有机污染物、重金属和其他纳米颗粒)相互作用,影响彼此的归趋及毒性效应.因此在评价CNMs的环境风险时,CNMs与环境中共存污染物的联合毒性不容忽视.本文首先归纳了CNMs对生物体的直接及间接致毒机制,随后着重探讨了CNMs与有机污染物、重金属等环境污染物的联合毒性,从CNMs与其他污染物的作用方式入手,探究了联合毒性与单一毒性发生差异(增强或抑制)的机制,最后对目前CNMs与共存污染物联合毒性的评价方法、研究水平以及面临的挑战进行了分析和展望,为准确评估并深入理解CNMs的环境风险提供一定的理论基础.     

稀土谷胱甘肽配合物红外和Raman光谱研究

谷胱片肽是广泛存在于体内的重要三肽, 在体内主要以还原型(GSH)存在. GSH不但是清除体内过氧化物的还原剂, 而且与某些金属的配合物具有酶活性. 随着稀土的广泛应用, 其生物效应已引起关注. 了解稀土与GSH的配合物结构和性质, 将有利于了解稀土在体内的代谢和作用. 本文合成了十五种稀土与GSH的固体配合物,用IR和Raman光谱研究了配体在配合物中的变化及与稀土的配合位置.     

稀土对大鼠尿液成分影响的核磁共振研究

目前,稀土生物效应的研究已进入了分子和细胞水平,但在活体动物内研究稀土的作用情况还不多见。稀土化合物随食物进入动物体内后,会对动物体内的器官、组织、细胞产生一定影响,将导致其体液容量、分布、电解质浓度等方面的变化。现代NMR技术是目前药理毒理学研究的有效手段之一,它具有简便、全面、快捷、非破坏性等优点,可用于对体液样品的检测和研究。本文采用现代核磁共振技术研究了稀土化合物硝酸镧灌胃给药后对Wistar大鼠尿液中代谢产物的影响,为阐明稀土化合物的毒理学机制和稀土的进一步开发利用提供理论依据。