吡咯聚合调控脉冲电沉积制备球形羟基磷灰石和银纳米粒子复合涂层

借助聚吡咯(PPy)的调控,采用脉冲电沉积法在生物医用金属钛表面制备出均匀的纳米HA/PPy/Ag抗菌复合涂层.考察了电解液中Py浓度、Ag~+浓度、钙磷盐浓度等对复合涂层的形貌及成分的影响.探讨了PPy聚合过程形成球形HA-NPs和Ag-NPs的形成机理,并对复合涂层的生物活性、生理稳定性及抗菌性能进行研究.研究结果表明,电解液中Py浓度的高低影响涂层的形貌,Py浓度为0.03 mol/L时有利于复合涂层的沉积.电解液中Ag~+浓度影响涂层的形貌、结晶,电解液中Ag~+浓度为0.3 mmol/L左右比较适合.电解液中Ca~(2+)浓度影响涂层的形貌及结晶,其浓度过高颗粒尺寸增大,Ca~(2+)浓度为5.0 mmol/L左右较适合.复合涂层能够诱导磷灰石的生成,使其沿着(002)晶面出现择优生长,具有较好的生物活性.PPy的加入大大降低了复合涂层中Ca~(2+)和Ag~+的释放速度,提高了复合涂层的生理稳定性.抗菌检测表明复合涂层具有良好的抗菌性.     

脉冲电化学驱动壳聚糖原位调控制备羟基磷灰石/银复合涂层

采用脉冲电化学驱动壳聚糖原位调控制备了具有抗菌性的羟基磷灰石/银纳米复合涂层.考察了电解液中银离子浓度、钙磷盐浓度等对复合涂层的形貌及成分的影响.探讨了壳聚糖调控羟基磷灰石和银纳米粒子的形成机理,发现在本研究的较佳实验条件为电位-1.3 V,Ag~+浓度为0.06 g·L~(-1),Ca~(2+)浓度为5 mmol·L~(-1).在此基础上对复合涂层的生物活性、生理稳定性能、抗菌性能进行分析.结果表明:复合涂层呈纳米球状,由羟基磷灰石、银、壳聚糖三相组成,并且表面有一层壳聚糖覆盖.银纳米粒子和羟基磷灰石纳米粒子在复合涂层中均匀分布.将复合涂层浸泡在SCPS溶液中37°C浸泡矿化10天后,在复合涂层表面生产细针状排列整齐的羟基磷灰石,且在(002)晶面25.8°处发生显著择优生长,表明复合涂层在快速矿化液中能诱导磷灰石生成,生物活性好.将复合涂层浸泡在37°C PBS溶液中考察其生理稳定性,壳聚糖对复合涂层中Ca~(2+)和Ag~+实现双重离子释放,且降低了离子释放速度,涂层具有良好的生理稳定性.抗菌实验表明复合涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抗菌率达到99%以上,抗菌能力强.     

α-石英对离体巨噬细胞内游离Ca2+的影响

本文用荧光试剂Fura-2/AM和AR-CM-MlC阳离子测定系统研究了α-石英对离体肺泡巨噬细胞内游离Ca~(2+)的影响.结果表明:在含Ca~(2+)介质中,α-石英对巨噬细胞的毒性作用引起胞浆游离Ca~(2+)浓度的升高,α-石英剂量越大或作用时间增长,胞浆游离Ca~(2+)浓度升高越大,这种效应只能部分地被Ca~(2+)通道阻断剂异搏定所阻断.但在无Ca~(2+)介质中未观察到细胞胞浆游离Ca~(2+)浓度升高的现象.     

可持续释放银离子和活性氧的ZnO/Ag/rGO三元新型光催化抗菌剂（英文）

由于具有独特的物理与化学性质,银纳米粒子被广泛应用于传感器、电化学、光催化等多个领域.在生物领域,银纳米粒子可以通过释放银离子有效地解决细菌感染问题,但是其本身的毒性不可忽略.为了减小银纳米粒子的潜在毒性,迫切需要寻找一种可持续释放银离子(Ag~+)的新型复合光催化抗菌剂.已有研究报道可将银纳米粒子负载在氧化铝、凝胶和二氧化硅上形成银基抗菌材料,但是大多数材料中银纳米颗粒尺寸较大,分布不均匀,且仅靠快速释放的银离子进行抗菌.本文通过一步溶剂热法制备了ZnO/Ag/rGO三元光催化抗菌剂,其中分别由银纳米粒子和氧化锌(ZnO)形成的银离子和活性氧(ROS)可对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌产生协同抗菌作用.负载在还原氧化石墨烯(rGO)上的银纳米粒子持续释放出微量的银离子,后者通过库仑引力牢固地吸附在带负电荷的细菌细胞膜上,从而干扰细菌DNA合成,进而使细菌丧失分裂繁殖能力;与还原氧化石墨烯和银纳米粒子复合的氧化锌可以产生更多的O_2~(·–)和·OH等自由基,具有氧化能力的自由基可分解细菌细胞膜使细菌破裂死亡.银纳米粒子的表面等离子体共振效应不仅可以拓宽氧化锌半导体材料的光吸收范围,而且可以作为电子捕获阱捕获电子,加速光生电子与空穴的分离,有效抑制光生载流子的复合.与其他银基抗菌材料相比,该材料可以实现了30天低浓度银离子持续释放,并利用产生的活性氧和银离子稳定高效地进行抗菌.采用XRD,XPS,SEM,TEM,HRTEM,PL和ESR等表征方法分析了材料的结构、形貌、化学组成、元素价态及光学性质,并通过抑菌圈、最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)等性能测试比较了材料的抗菌性能.XRD和XPS结果证明银和氧化锌纳米粒子成功地负载在还原氧化石墨烯上.SEM,TEM和HRTEM分析发现还原氧化石墨烯上的银和氧化锌纳米粒子分布均匀,尺寸较小(5–10 nm).PL和ESR表征表明ZnO/Ag/rGO相比于ZnO/rGO和Ag/rGO有更好的载流子分离和自由基产生能力.因此,ZnO/Ag/rGO材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有更低的最低抑菌浓度(MIC_(E.coli)=100×10~(-6)μg/mL,MIC_(S.aureus)=80×10~(-6)μg/mL)和最低杀菌浓度,该材料在抗菌领域具有潜在的应用前景.     

跨膜Ca~(2+)梯度对重组腺苷酸环化酶活力及构象的影响

本文将分离并部分纯化的腺苷酸环化酶催化亚基(ACc)重组于具有或不具有跨膜Ca~(2+)梯度的大豆磷脂脂质体上.酶活性的测试结果表明,酶活性中心一侧Ca~(2+)浓度低于另一侧(500倍)的脂酶体(类似生理条件)酶活性最高;在Ca~(2+)浓度梯度相反的情况下酶活性最低.外加Ca~(2+)载体A23187消除脂酶体两侧的Ca~(2+)梯度可导致前者酶活力降低而后者酶活力升高.不具有Ca~(2+)浓度梯度的脂酶体酶活性介于上述两种脂酶体之间. 蛋白内源荧光及KI对其淬灭效率的测试结果均反映上述几种脂酶体中ACc构象的差异.     

凝集素修饰的Fe_2O_3@Au纳米粒子与SW620细胞的相互作用研究

首先采用共沉淀法及交互盐酸羟胺还原法制备Fe_2O_3@Au核壳结构纳米粒子,利用凝集素修饰纳米粒子(Lectin-Fe_2O_3@Au NP),然后通过动态光散射(DLS)/聚丙烯酰胺凝胶电泳/磁滞回曲线进行表征。利用MTT法测纳米粒子的细胞毒性,将不同浓度的Lectin-Fe_2O_3@Au与结直肠癌SW620细胞相互作用,普鲁士蓝进行染色,使用紫外可见光谱法(UV-Vis)和光学显微镜进行观察。结果表明凝集素修饰的纳米粒子在细胞培养基中能够稳定存在,当纳米粒子浓度为0.72 n M时,结直肠癌SW620细胞的存活率仍高于90%,其作用强度依次为蓖麻凝集素(RCA)-Fe_2O_3@Au麦胚凝集素(WGA)-Fe_2O_3@Au伴刀豆素(Con A)-Fe_2O_3@Au,经过普鲁士蓝染色的细胞可以观察到RCA-Fe_2O_3@Au纳米粒子的存在,表明凝集素RCA具有作为修饰纳米粒子与结直肠癌SW620细胞靶向识别的潜力。     

TP207树脂吸附La~(3+), Ca~(2+)及La~(3+)/Ca~(2+)分离系数测定研究

通过静态吸附和解吸试验系统研究了氯化体系中TP207树脂吸附La~(3+)和Ca~(2+)的规律,考察了吸附时间、吸附温度、吸附浓度和pH值对树脂吸附容量的影响,以及HCl浓度对负载树脂解吸率的影响,并得出了优化条件下的La~(3+)/Ca~(2+)分离系数。结果表明:在吸附时间5 h,吸附温度25℃和pH值为4.10的条件下, TP207树脂对La~(3+)和Ca~(2+)吸附容量分别为1.25和0.23 mmol·g~(-1)。在此条件下, La~(3+)/Ca~(2+)分离系数超过13,树脂循环利用20次后吸附容量下降10%,为工业生产中提La~(3+)除Ca~(2+)工艺提供了新的技术支持。     

跨膜Ca~(2+)梯度通过磷脂酰胆碱调节肌质网Ca~(2+)-ATP酶

将纯化的肌质网Ca~(2+)-ATP酶重组在具有或不具有跨膜Ca~(2+)梯度的脂质体上,研究了磷脂(特别是磷脂酰胆碱)在跨膜Ca~(2+)梯度对肌质网Ca~(2+)-ATP酶功能调节中的作用。结果表明:(1)高浓度的(Ca~(2+)对与不同磷脂保温的去脂Ca~(2+)-ATP酶都产生抑制,但对与PC保温的Ca~(2+)-ATP酶抑制最大。(2)当存在一个正向跨膜Ca~(2+)梯度时(酶活性中心一侧Ca~(2+)浓度较低,类似生理条件),它只对与中性磷脂PC:PE重组的Ca~(2+)-ATP酶产生抑制,且PC:PE(摩尔比)为1:1时,抑制程度最大。如以酸性磷脂PS或PG替代PC则均无明显抑制。(3)比较不同脂肪酸侧链的PC的作用表明,当DOPC或DPPC存在时均有明显抑制作用,而DMPC则几乎不表现抑制作用。(4)若Ca~(2+)梯度逆转,则无论是与酸性磷脂或中性磷脂重组的肌质网Ca~(2+)-ATP酶都会被抑制。     

银纳米粒子修饰的二维金属-有机框架纳米片用于光热增强银离子释放抗菌

近年来,二维(2D)金属-有机框架(MOF)纳米复合材料被广泛的应用于生物医学领域,尤其是在抗菌方面。在此,我们通过光照诱导还银离子成功在二维MOF纳米片上生长银纳米粒子,得到了一种银纳米粒子(Ag NPs)修饰的二维Zr-Fc-MOF (MOF-Ag)纳米片,并将其用于光热增强Ag⁺释放抗菌治疗。通过水热法和超声处理合成MOF纳米片,然后通过原位光辐照诱导还原在MOF纳米片上生长Ag NPs。系列表征结果表明Ag NPs成功负载到MOF纳米片上。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的修饰不仅可以增强MOF-Ag在溶液中的稳定性,还可以增强它的生物相容性。在近红外激光(NIR)照射下,MOF纳米片可以在短时间升温,而温度的升高可以加速Ag NPs在溶液中氧化为银离子。通过细菌生长曲线、菌落相对数和细菌形态变化等实验表明PVP@MOF-Ag纳米片具有优异的广谱杀菌性能。此外,2D MOF纳米片良好的光热性能不仅可以增强Ag⁺的释放,还可以增强细胞膜的通透性,随后进入细菌中的Ag⁺可以诱导内源性活性氧的产生,从而引发细菌的氧化应激,实现高效抗菌。基于良好的体外抗菌性能,进一步将PVP@MOF-Ag纳米片用于小鼠伤口愈合,在此期间PVP@MOF-Ag纳米片表现出良好的治疗效果和生物安全性。我们的研究结果表明,PVP@MOF-Ag纳米片可以作为光热增强Ag⁺释放抗菌治疗和伤口愈合的有效平台。     

基于联萘酚衍生物的荧光传感器对Ca~(2+)的选择性测定

设计了基于联萘酚衍生物(LZ)的高选择性的荧光化学传感器,分别采用荧光光谱和紫外-可见光谱法研究了其对Ca~(2+)的识别.结果显示,与其他金属离子,如Ag~+、Al ~(3+)、Bi ~(3+)、Cd~(2+)、Co~(3+)、Cr~(3+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Hg~(2+)、K~+、Mg~(2+)、Mn~(2+)、Ni ~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)相比,探针LZ对Ca~(2+)呈现良好的选择性.并且该探针在486nm处的荧光强度与Ca~(2+)浓度在2~7μmol/L范围内呈现良好的线性关系,其回归系数为0.994,检测限为0.8μmol/L,多次测定的相对标准偏差为2%.     

钙离子与唾液酸相互作用的核磁共振研究

本文通过500MHz质子核磁共振谱研究了二价钙离子与唾液酸的相互作用。在不同Ca~(2+)浓度测量了唾液酸质子的化学位移变化,观察到H_7和H_8以及H_8和H_(9′)质子之间自旋-自旋耦合常数的变化。对这些Ca~(2+)诱导的变化进行分析后发现,唾液酸糖环第六碳位上的侧链构象发生变化,(OH)_7,(OH)_8和(OH)_9羟基中三个氧原子形成一个适合于Ca~(2+)配位的几何空间。因此,唾液酸分子具有一个高亲和力的Ca~(2+)结合部位,其结合常数约为104.72M~(-1)。     

光催化杀菌和诱导骨组织生长

钛合金植入体具有良好的生物相容性和化学稳定性,广泛应用于整形外科手术.植入手术细菌感染风险较高,若处理不当,易造成患者骨组织损失甚至截肢.光催化杀菌是光催化领域研究热点之一,光催化剂表面产生的活性氧物种(ROS)氧化能力强,可有效杀灭细菌.制备生物相容性好且光催化活性高的植入体,利用光催化技术,可实现术后植入体表面自主产生抗菌活性,同时诱导骨组织细胞原位生长和成骨.二氧化钛(TiO₂)光催化剂化学稳定性好,原料易得,具有一定的生物相容性,但其光生电子与空穴易复合,光催化抗菌活性弱.石墨炔(GDY)是新兴的电子助催化剂,具有独特的sp和sp2杂化碳原子,可以捕获TiO2的光生电子,促进光生电子/空穴分离和ROS生成.基于此,张玉峰教授(武汉大学)和余家国教授(武汉理工大学)近期报道了一种新型的具有光催化生物活性的TiO2/GDY复合植入体(Nat.Commun.,2020,11,4465).它由带正电的TiO2纳米纤维和带负电的GDY纳米片通过静电自组装而成.在紫外光照射下,TiO2/GDY植入体能够产生羟基自由基(?OH),超氧阴离子(?O^2?)和过氧化氢(H₂O₂)等活性氧物种.原位生成的活性氧物种具有较强的氧化能力,可以破坏抗药性金黄色葡萄球菌(MRSA)的生物膜,还能抑制MRSA新细菌生物膜的形成和代谢.光照生成的H₂O₂具有持续缓释特性,在紫外光移除后,TiO₂/GDY植入体仍显示出长期的抗菌活性.此外,TiO₂/GDY具有良好的生物相容性和亲水性,有效吸附小鼠成骨细胞并诱导产生骨骼分化所需的蛋白质和酶,表明TiO₂/GDY纳米纤维具有良好的诱导骨组织生长能力.该工作创新性地将光催化技术应用于骨科植入体,提出了植入体原位光催化杀菌和诱导骨组织生长的新思路,实现了材料学和医学的交叉融合,为开发其他高效植骨材料提供了有益借鉴.     

基于Ugi多组分反应的海藻酸酰胺衍生物改性二氧化硅纳米粒子的制备

采用海藻酸酰胺衍生物通过Ugi多组分反应制备了新颖的聚合物-二氧化硅(Oct-Alg-Si O_2)纳米粒子.通过氢核磁共振波谱(~1H NMR)和X射线光电子能谱(XPS)对Oct-Alg-Si O_2的结构和表面元素组分进行了表征.采用透射电子显微镜(TEM)、Zeta电位和激光粒度分析仪对Oct-Alg-Si O_2的形貌、粒径和胶体性能进行了探索.结果表明,海藻酸酰胺衍生物共价接枝到氨基二氧化硅(Si O_2-NH_2)纳米粒子的表面,提高了其平均直径,调控了其Zeta电位,在水介质中能够表现出良好的分散稳定性.以10%的液体石蜡为油相,采用Oct-Alg-Si O_2制备了Pickering乳液.在油水界面能够形成液滴粒径为5.7μm的稳定Pickering乳液.随着水相p H值的增大,乳液体积分数增大,稳定性增强.细胞相容性实验结果表明,Oct-Alg-Si O_2纳米粒子具有极好的生物相容性.     

金属离子对三氯生与胰蛋白酶相互作用的影响

利用光谱技术和胰蛋白酶活性测定,明确Mg~(2+),Ca~(2+)和Al~(3+)对三氯生(TCS)-胰蛋白酶体系的影响。结果表明,金属离子主要通过改变胰蛋白酶结构来实现减弱蛋白质与TCS的结合能力,且减弱效果为Al~(3+) Ca~(2+) Mg~(2+)。Mg~(2+),Ca~(2+)和Al~(3+)能够缓解TCS对胰蛋白酶的影响,但不抑制胰蛋白酶的活性。为进一步研究金属元素影响TCS与胰蛋白酶的相互作用机理及了解微量金属元素的生理功能提供了有效的数据支持与借鉴。     

海藻酸-磷脂微囊复合水凝胶的制备、表征及毒理学分析

采用薄膜分散法合成磷脂微囊,根据胶粒的双电层理论,通过在微囊中加入氯化锰、氯化钙和氯化镁电解质溶液,使微囊处于相对稳定的状态.研究发现加入氯化锰和氯化钙溶液,微囊胶体的粒径没有明显的变化,但加入一定浓度氯化镁溶液,其粒径明显变大.为了进一步增加磷脂微囊稳定性,将氯化锰、氯化钙、氯化镁磷脂微囊胶体分别与海藻酸钠(SA)溶液混合.结果表明,氯化镁与SA几乎不能形成水凝胶,氯化钙与SA形成水凝胶能力强于氯化锰.微囊胶体溶液中的磷脂酰丝氨酸(PS)可以与Ca~(2+)和Mg~(2+)键合形成PS-Ca~(2+)和PS-Mg~(2+),但不能与Mn~(2+)键合形成PS-Mn~(2+).对氯化钙磷脂微囊与海藻酸钠合成的复合水凝胶的形貌、溶胀率及细胞毒性进行了表征,结果表明,氯化钙与SA形成的水凝胶可以捕获胶体中磷脂微囊,且形貌规整,结构稳定,无细胞毒性.     

聚胸腺嘧啶单链DNA-CuNCs荧光增强法用于汞离子的高灵敏检测

基于Hg~(2+)与DNA中胸腺嘧啶(T)结合的高度特异性和DNA铜纳米簇的荧光增强性质,构建了一种简便、灵敏检测汞离子的新方法.当Hg~(2+)存在时,聚T单链DNA(P1)通过T-Hg~(2+)-T特异性结合形成双链DNA,Cu~(2+)经抗坏血酸钠还原后生成的中间体Cu+与双链DNA螺旋结构间的氢键部分有强的结合力,促使Cu0附着聚集在双链DNA上形成铜纳米簇,导致体系荧光增强,从而实现对汞离子的高灵敏检测.体系荧光强度与Hg~(2+)浓度的对数值成正比,对Hg~(2+)检测的线性范围为1.0 nmol/L~10μmol/L,检出限达0.4 nmol/L,对湖水样品中Hg~(2+)检测的回收率达到97.2%~106.6%.与传统方法相比,该方法具有无需标记、检出限低及选择性好等优点,可用于环境水体中汞离子的测定.     

AgNPs@ZIF-67复合纳米粒子的合成及其抗菌性能研究※

细菌感染和因抗生素滥用而引发的细菌耐药性问题已经成为威胁公共健康的重大隐患, 开发新型、高效的抗菌剂势在必行. 金属有机框架材料(MOFs)是当今抗菌材料研究的热点之一. 多孔的碳骨架结构能够提供有限空间避免负载的金属纳米颗粒聚集以及有利于其稳定存在. 基于ZIF-67的载体作用, 发展了一种新颖、绿色、简便、低成本的银纳米颗粒-沸石咪唑骨架(AgNPs@ZIF-67)复合纳米粒子的制备方法. 利用透射电子显微镜、元素分布图谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、N₂吸-脱附等温线和Zeta电位等表征手段证实了小尺寸AgNPs均匀、稳定地分散在ZIF-67上. 少量的AgNPs沉积大幅提升了ZIF-67的抗菌性能, 使AgNPs@ZIF-67成为一种很有前途的抗菌纳米材料.     

石墨烯纳米载药体系的制备及对人口腔鳞癌细胞杀伤效果

利用化学氧化还原法制备了氧化石墨烯,进一步超声破碎剥离,得到纳米氧化石墨烯,并对其进行聚乙二醇(PEG)的功能化修饰后载药顺铂。 采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)对石墨烯纳米载药体系进行表征,细胞存活率实验(MTT)法检验石墨烯纳米载药体系对人口腔鳞癌(KB)细胞的杀伤作用。 结果表明,石墨烯纳米载药体系对顺铂的负载率为42.4%,聚乙二醇修饰后可以降低纳米氧化石墨烯的细胞毒性并提高生物相容性,对KB细胞具有双重的杀伤作用,为纳米氧化石墨烯在肿瘤治疗的临床应用提供了理论依据。     

粒径可控纳米CeO_2的微乳液法合成

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/正丁醇/正辛烷/硝酸铈(Ce(NO3)3)水溶液(氨水)所形成的反相微乳液体系合成CeO2前驱体,利用热重(TG)和X射线衍射(XRD)分析方法确定了得到纳米CeO2的适宜焙烧温度为550℃,CeO2前驱体经550℃焙烧后得到纳米CeO2.采用XRD、透射电镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等表征手段分别对纳米CeO2的晶形、形貌、粒径及紫外吸收性质进行了表征,该纳米CeO2粒子具有立方晶型结构,分散性较好、粒径范围为5-18nm.考察了微乳液中正辛烷与正丁醇质量比、Ce(NO3)3浓度对纳米CeO2粒径的影响,结果表明:利用微乳液法,通过改变微乳液中正辛烷与正丁醇质量比、Ce(NO3)3浓度能够对纳米CeO2粒径进行有效控制;纳米CeO2的粒径均随着正辛烷与正丁醇质量比和Ce(NO3)3浓度的增大而减小.同时,对不同条件下制得的纳米CeO2的紫外吸收性质进行了考察.     

水热辅助sol-gel法制备冠醚改性硅胶及在DGT技术中的应用

本文采用水热辅助溶胶-凝胶法制备了一种高容量的冠醚改性硅胶,实验采用傅立叶红外光谱、扫描电镜、热重和氮气吸附等方法对其进行表征,并应用薄膜扩散梯度(DGT)技术,采集水环境中有效态Ca~(2+)离子。结果表明,水热辅助溶胶-凝胶法能够显著提高冠醚改性硅胶的吸附容量,与溶胶-凝胶法相比,吸附容量提高了1.5倍;基于该方法所制备的冠醚改性硅胶的DGT装置对Ca~(2+)离子的累积过程完全符合DGT技术的理论方程;应用结果表明,水热辅助溶胶-凝胶法制备的冠醚改性硅胶更适合作为DGT的结合相用于采集环境中的Ca~(2+)离子。