柠檬酸钾和pH对单分子膜诱导草酸钙晶体生长的影响

研究了柠檬酸钾(K3cit)和pH对硬脂酸(SA)单分子膜诱导下一水草酸钙(COM)晶体生长的影响。当K3cit浓度c(K3cit)≤0．03mmol／L时，表面压(π)减小使COM尺寸变大；c(K3cit)=0．1mmol／L时，π压变化对COM尺寸影响不大，表明在较高的K3cit浓度下COM生长过程中晶格匹配不是主要控制因素。当c(K3cit)≤0．03mmol／L时，随着K3cit浓度增大，单分子膜下COM变薄。当c(K3cit)≥0．3mmol／L时，K3cit强烈地抑制COM的生长。pH的变化改变了柠檬酸不同物种的分布情况，从而影响COM晶面的生长。在pH=12时诱导了二水草酸钙(COD)晶体的生长，归因于K3cit对COD的诱导作用和高pH条件下SA单分子膜／水界面高的Ca^2 ／Oxa^2-摩尔比。     

不同粒径尿微晶的ζ电位、自相关曲线和聚集状态

采用纳米粒度仪和透射电子显微镜(TEM)比较研究了10例尿石症患者和10例健康对照者的尿液经不同孔径滤膜(0.22、0.45、1.2、3.0、10μm)过滤后,尿微晶平均粒径(d)、粒度分布、自相关曲线、ζ电位和聚集状态的变化。随着滤膜孔径由0.22μm增至10μm,患者尿微晶的d值由162 nm增至3 227 nm,自相关曲线平滑性变差,自相关时间(Ta)由1.92 ms增至2100 ms,ζ由-2.65 mV减小至-9.21 mV,TEM显示尿微晶尺寸差异大,部分尿微晶处于聚集状态。而对照者尿微晶的d值仅由187 nm增加至1 010 nm,自相关曲线平滑,Ta由1.40 ms增加至6.67 ms,ζ平均值由-5.22 mV减小至-6.89 mV,TEM显示尿微晶均匀分散,尺寸较小。上述结果表明:尿石患者的尿液体系不稳定,其尿微晶聚集程度高,导致尿石症形成的危险性增加。     

草酸钙型尿结石病人结石和尿液微晶的形貌特征分析

泌尿系结石是临床上的常见病和多发病,可生长于肾盂、肾实质、输尿管以及膀胱中,较大的结石常会导致尿道阻塞、感染甚至肾脏坏死等病变,是一种严重危害人体健康的泌尿系统疾病。尿结石是动物体内异常生物矿化的产物,其主要成分有草酸钙、磷酸铵镁、尿酸等,其中以草酸钙最为常见。本研究直接取肾结石病人排出体外的自然结石和尿液中的结石微晶作为研究对象,采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射分析和傅立叶变换红外光谱等手段对尿结石进行表征分析。研究结果表明,尿液中的纳米微晶的聚集是导致微晶快速增大和结石形成的关键因素,通过调控纳米微晶的物理化学性质有可能抑制肾结石的形成和复发。     

草酸钙结石患者尿液中纳米微晶的成核、生长、聚集及其与结石形成的关系

肾结石的主要组分是草酸钙(CaOxa)等晶体。目前肾结石只能在形成以后才能被诊断,这给患者带来了极大的痛苦。肾结石的形成与尿液中的纳米微晶性质密切相关,如果能在结石形成之前或形成初期早期检测,则可以有效地预防肾结石发生发展。本文结合本课题组的工作,从微晶尺寸、微晶的聚集程度、形貌、化学组分、Zeta电位和稳定性等方面综述了肾结石患者尿液中纳米微晶的性质差异及其与肾结石形成的关系,并与健康对照者进行了比较;讨论了CaOxa结石患者在服用防石药物柠檬酸钾后尿微晶的性质变化。研究结果表明尿液中的纳米微晶的聚集是导致微晶快速增大和结石形成的关键因素,说明通过调控纳米微晶的物理、化学性质,有可能抑制肾结石的形成和复发。     

结石患者和健康对照者尿微晶生长、聚集过程的比较研究

采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线粉末衍射仪(XRD)比较研究了5例泌尿系结石患者和5名健康对照者的尿微晶的生长动力学差异。随着生长时间(t)增加,结石患者尿微晶尺寸不断增大,粒径从t=1 h时的约(6±4)μm增加到t=48 h的(29±17)μm,但微晶数密度从(1 400±300)mm-2逐渐减少至(450±140)mm-2,表明在患者尿液中微晶的形成过程为生长控制;相比之下,在对照者尿液中,随着t从1 h增加48 h,尿微晶数密度从(850±260)mm-2减少至(610±210)mm-2,微晶尺寸从(6±5)μm增加至(15±9)μm,这表明其生长过程同时为成核控制和生长控制。上述差异归因于对照者尿液中抑制剂的浓度和活性均比结石患者的高,更能抑制尿微晶的生长和聚集。     

尿液中的纳米微晶及其与尿石形成的关系

尿石症是一种世界范围的常见病和多发病,其主要的矿物成分为草酸钙(CaOxa)等[1-2]。但至今为止,尿石症形成过程中的许多化学及物理问题尚不清楚:尿液中的微晶是怎样生长和聚集?随后又是怎样黏附到尿路细胞膜上而形成结石?正常人与尿石患者尿液中微晶的数量和尺寸等存在什么样的     

草酸钙的结晶动力学及不同种类羧酸盐的影响

通过检测体系中游离Ca2+离子浓度及草酸钙(CaOxa)的粒径随时间的变化,研究了CaOxa的结晶动力学及3种羧酸盐对CaOxa结晶动力学的影响,这些羧酸盐为:一元羧酸盐甘氨酸钠(NaGlu)、二元羧酸盐酒石酸钠(Na2Tart)和三元羧酸盐柠檬酸三钠(Na3Cit)。在生理盐水中CaOxa的结晶动力学方程为r=kc3.3±0.3,平均反应速率常数(k)为(3.1±1.8)×109;3种抑制剂对k的影响程度从大到小为:Na3Cit>Na2Tart>NaGlu,但其平均反应级数(α)相差不大,α=3.2±0.1。Na3Cit、Na2Tart可抑制CaOxa晶体的生长和聚集过程,是潜在的肾结石抑制剂。     

尿液中纳米微晶的团聚促进泌尿系结石的形成

采用纳米粒度仪和透射电子显微镜(TEM)比较研究了尿石症患者与健康对照者尿液中纳米微晶的尺寸、粒度分布、聚集状态、自相关函数和ξ电位随放置时间的变化. 患者尿样放置3 h后, 其尿微晶平均粒径(D_a)由506 nm增至958 nm, 粒度分布范围变宽, 自相关时间由1.84 s延长到3.93 s, ξ电位由-1.34 mV降低至-3.89 mV; 而健康对照者尿微晶的D_a仅由330 nm增加至416 nm, 自相关时间由1.44 s延长至2.10 s, ξ电位由-8.35 mV降低至-8.90 mV. 此结果表明, 尿石症患者和健康对照者尿液中的纳米微晶不但在尺寸、粒度分布、聚集、自相关函数和ξ电位等方面存在明显的差异, 而且患者尿微晶的稳定性比对照者的差; 随着时间的延长, 患者尿液中的纳米微晶会逐渐团聚, 而对照者尿微晶的团聚要轻微得多. 从两类尿液中尿大分子和小分子抑制剂的浓度、尿微晶表面形成双电层的稳定性等方面进行了分析, 结果表明, 尿微晶的聚集是泌尿系结石生长的关键因素.     

纳米微晶的制备及其性质研究

有机纳米微晶在纳米电子器件等方面具有应用前景, 已成为当前纳米科学的研究热点之一[1]. Nakanishi等[2,3]用再沉淀法制备出了有机纳米微晶, 但并未研究其生长机制和各种制备条件对生长过程的影响. 本文制备了不同粒径的纳米微晶, 研究了晶体结构和光谱性质的变化规律, 讨论了影响粒径大小和生长速率的因素, 为建立可行的有机微晶制备方法提供依据.     

单分子膜诱导下尿大分子对草酸钙晶体物相和晶面的调控作用

采用SEM,XRD和FTIR手段比较研究了DPPC单分子膜诱导下尿大分子硫酸软骨素A(C₄S)、硫酸软骨素C(C₆S)和血清蛋白(SA)对尿石盐草酸钙晶体生长的影响.DPPC单分子膜不但优先选择一水草酸钙(COM)物相成核生长,而且优先选择COM的(101)晶面.没有添加剂时,得到的COM为三维的六棱柱和三维的菱形晶体;加入尿大分子抑制剂后,COM的(101)晶面进一步加强,其它晶面减弱,导致二维晶体的形成.COM的(101)晶面为富钙离子晶面,带有过剩的正电荷,而DPPC单分子膜头基带有负电荷,几种尿大分子在实验条件下亦带有负电荷,带负电荷的单分子膜及带负电荷的大分子共同作用于富钙离子的(101)晶面,使得COM的(101)晶面择优生长.C₄S,C₆S和SA的存在均能有效地抑制COM生长.     

The Effect of Potassium Citrate on Simultaneous Growth of Calcium Oxalate Mono-, Di-, and Trihydrate in Synthetic Urine

Kidney stone disease, which occurs in about 10% of the U.S. population, causes substantial suffering and occasional renal failure, yet the disease mechanism is poorly understood1. Kidney stones mostly contain microcrystals of calcium oxalate monohydrate (…     

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.     

脂质体中不同种类羧酸钾对草酸钙晶体生长的调控作用

首次研究了狼磷脂-水脂质体中不同种类羧酯钾对草酸钙晶体生长的调控作用 。加入一元DAc只诱导一水草酸钙（COM）生成。二元K_2tart在其浓度大于1. 0mmol/L时可以诱导三水草酸钙（COT）生成。而加入三元的K_3cit和四元的 K_2edta后， 在不同的浓度下，可以分别诱导COM，二水草酸钙（COD）和COT的生 成。在低浓度（—3.3-17mmol/L）范围，， COD含量达到100%；而在较高浓度(＞ 17mmol/L)时，COD减少，COT含量增加。在不同的浓度区间，无论是COM含量减少， 还是COT含量增加，或者是COD含量的先增加后减少，均与该羧酸钾浓度的对数呈线 性关系。不同羧酯钾抑制COM生长并诱导COD形成的能力顺序为：K_3cit＞K_2edta ＞＞K_2tart-KAC,诱导COT生长的能力顺序为：K_2tart＞＞K_3cit＞K_2edta＞＞ KAc.由此推测抑制草酸钙结石形成的潜在效率依次为：K_3cit＞K_2edta＞＞ K_2tart＞＞KAc.     

HKC细胞损伤前后对草酸钙晶体吞噬能力的差异

采用人类肾脏近端小管上皮细胞系(HKC)建立氧化性损伤模型,研究损伤前后HKC调控草酸钙(CaOxa)结晶的差异。采用CCK-8法检测HKC的细胞活性;利用激光共聚焦显微镜观察HKC损伤后表达的晶体粘附分子骨桥蛋白(OPN);采用倒置显微镜观察HKC的形态变化;采用扫描电子显微镜(SEM)观察HKC微结构及其诱导的晶体;采用X射线衍射分析(XRD)表征晶体的组分。在CaOxa过饱和溶液中,正常HKC主要诱导形成二水草酸钙(COD)晶体,而损伤HKC则同时诱导了COD和一水草酸钙(COM)晶体。正常HKC对COD晶体有较强的吞噬能力,而损伤HKC的这种能力较弱;HKC损伤后表达OPN,促进CaOxa晶体的成核和聚集,从而增加了肾结石形成的危险性。     

不同晶相草酸钙超细微晶的合成及其与硫酸软骨素A的相互作用

采用配位沉淀法制备了二水草酸钙(COD)和一水草酸钙(COM)超细微晶,其尺寸分别为150nm和320nm。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、纳米粒度仪(Nano-ZS)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征了这两种草酸钙微晶。研究了尿大分子硫酸软骨素A(C4S)对上述COM和COD微晶ξ电位、粒径、聚集程度和紫外吸光度的影响。随着cC4S从0增加到1.0g·L-1,COD微晶的ξ电位从-9.7mV减小到-46.1mV,COM微晶的ξ电位从-15.9mV减小到-49.0mV;微晶表面ξ电位变负后,有利于稳定溶液中悬浮的微晶。在水溶液中,COD和COM微晶均存在显著的聚集现象,而C4S的存在可抑制COD微晶的聚集,并在浓度为0.05g·L-1时抑制效果最好。由于尿液中存在大量草酸钙微晶,本研究有助于阐明草酸钙结石的形成机理和C4S对草酸钙结石形成的抑制作用。     

Critical Reappraisal of Methods for Measuring Urine Saturation with Calcium Salts

Background: Metabolic and physicochemical evaluation is recommended to manage the condition of patients with nephrolithiasis. The estimation of the saturation state (β values) is often included in the diagnostic work-up, and it is preferably performed through calculations. The free concentrations of constituent ions are estimated by considering the main ionic soluble complexes. It is contended that this approach is liable to an overestimation of β values because some complexes may be overlooked. A recent report found that β values could be significantly lowered upon the addition of new and so far neglected complexes, [Ca(PO₄)Cit]⁴⁻ and [Ca₂H₂(PO₄)₂]. The aim of this work was to assess whether these complexes can be relevant to explaining the chemistry of urine. Methods: The Ca–phosphate–citrate aqueous system was investigated by potentiometric titrations. The stability constants of the parent binary complexes [Cacit]⁻ and [CaPO₄]⁻, and the coordination tendency of PO₄³⁻ toward [Ca(cit)]⁻ to form the ternary complex, were estimated. β_CaOx and β_CaHPO4 were then calculated on 5 natural urines by chemical models, including or not including the [CaPO₄]⁻ and [Ca(PO₄)cit]⁴⁻ species. Results: Species distribution diagrams show that the [Ca(PO₄)cit]⁴⁻ species was only noticeable at pH > 8.5 and below 10% of the total calcium. β values estimated on natural urine were slightly lowered by the formation of [CaPO₄]⁻ species, whereas [Ca(PO₄)cit]⁴⁻ results were irrelevant. Conclusions: While [CaPO₄]⁻ species have an impact on saturation levels at higher pHs, the existence of ternary complex and of the dimer is rejected.     

不同结构的磷酸盐对凝胶体系中草酸钙晶体物相和相组成的影响

泌尿系结石的形成是一种病理性生物矿化过程，不同地区的结石发病率在3％～15％之间。且50％(美国)至80％(中国)的人会复发。结石中约70％以上为草酸钙(CaC2O4)结石。CaC2O4结石的形成与其热力学(过饱和度)和动力学(成核、生长和聚集)因素有关。由于结石患者尿液和正常人尿液中     

修复前后Vero细胞调控草酸钙晶体生长的差异

采用扫描电子显微镜(SEM)和流式细胞仪等多种方法研究了降解大豆多糖(SPS)对损伤的非洲绿猴肾上皮细胞(Vero)的修复作用;研究了修复前后Vero调控草酸钙(CaOxa)晶体形成的差异。经H2O2氧化损伤的Vero在被SPS修复后,其细胞活力、细胞外SOD活性及细胞内线粒体膜电位均增加,细胞形态逐渐恢复到接近正常细胞。在诱导草酸钙(CaOxa)晶体生长过程中,修复细胞可以减少棱角尖锐的一水草酸钙(COM)晶体生成,诱导更多的二水草酸钙(COD)晶体。三种状态Vero诱导的晶体尺寸从小到大顺序为:正常细胞<修复细胞<损伤细胞。本文结果表明,降解大豆多糖可以修复受损伤的Vero细胞,降低肾结石形成的危险性,提示SPS有可能是一种潜在的绿色防石药物。     

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。