荧光光谱法研究咖啡因与肌红蛋白的相互作用

采用荧光光谱法在生理pH 7.4条件下研究了药物咖啡因与肌红蛋白分子间的相互作用,表明这种相互作用能使肌红蛋白的内源荧光猝灭。通过猝灭常数,结合常数和结合位点数的计算,证明此猝灭为静态猝灭机制。咖啡因和肌红蛋白形成1∶1稳定配合物,形成常数(18 ℃)K_A=1.82×104 L·mol-1;根据热力学参数确定了它们之间的主要作用力为疏水力和静电力。利用同步荧光光谱法研究了咖啡因对肌红蛋白构象的影响。咖啡因能使肌红蛋白的构象发生改变,导致蛋白质分子中色氨酸和酪氨酸残基所处微环境由原来的疏水环境不同程度地向亲水环境转变。     

p-HPcZn与肌红蛋白结合性能的研究

利用荧光光谱和同步荧光光谱技术研究了在模拟人体生理条件下β-四(羧基苯氧基)锌酞菁（p-HPcZn）与肌红蛋白的相互作用。p-HPcZn能够显著地猝灭肌红蛋白的荧光,说明两者之间存在着很强的相互作用。变温荧光光谱实验的结果确证该作用可以导致p-HPcZn分子和肌红蛋白分子之间形成复合物,使得p-HPcZn可以通过静态猝灭有效地猝灭了肌红蛋白的荧光。通过对荧光光谱的数据进行处理得知,p-HPcZn分子和肌红蛋白分子形成复合物的结合常数为2.481×105,结合位点n为0.444。另外,p-HPcZn和肌红蛋白之间发生的相互作用还使肌红蛋白分子的构象发生改变。     

肌红蛋白力致去折叠的全原子分析（英文）

位于脊椎动物骨骼肌中的肌红蛋白在生命过程中扮演着重要角色,其折叠过程依赖于血红素的绑定.本文着重于肌红蛋白在力的作用下去折叠过程的全原子统计分析.结果表明血红素不仅具有生物学上的功能,而且决定其去折叠的动力学过程.在血红素不存在的情况下,肌红蛋白的力致去折叠过程存在一个中间态,其构象不同于化学变性剂所导致的去折叠中间态,发现新的中间态.结论与相关实验结果相符,揭示了肌红蛋白力致去折叠的一般机制.     

肌红蛋白力致去折叠的全原子分析

位于脊椎动物骨骼肌中的肌红蛋白在生命过程中扮演着重要角色，其折叠过程依赖于血红素的绑定.本文着重于肌红蛋白在力的作用下去折叠过程的全原子统计分析.结果表明血红素不仅具有生物学上的功能，而且决定其去折叠的动力学过程.在血红素不存在的情况下，肌红蛋白的力致去折叠过程存在一个中间态，其构象不同于化学变性剂所导致的去折叠中间态，发现新的中间态.结论与相关实验结果相符，揭示了肌红蛋白力致去折叠的一般机制.     

肌红蛋白与生物碱相互作用的光谱性质研究

用分子荧光光谱法和紫外可见分光光度法研究了肌红蛋白（myoglobin,Mb）与咖啡因、茶碱相互作用的光谱性质变化。据Stern-Volmer图得到猝灭常数,由紫外-可见吸收光谱判断均为静态猝灭,通过热力学常数得出其相互作用力为静电作用,依据Foerster偶极-偶极无辐射能量转移理论计算出Mb与生物碱间的距离,并用同步荧光光谱技术考察了生物碱对Mb构象的影响。     

猪肉组织色素浓度的近红外无损检测

基于血红蛋白、肌红蛋白等色素在近红外波段的吸收谱,采用近红外光谱(NIRS)技术,通过检测出射光相对入射光的衰减,可解算生物组织中上述色素的浓度。基于稳态空间分辨的NIRS研发了可检测组织中色素浓度的装置,该装置的传感器包括一个可发射3个不同波长的LED光源,以及与LED位于同一直线上且距离分别为30和40 mm的２个检测器。用该装置检测了2块猪肉组织(分别为新鲜的猪背长肌和股直肌)的色素浓度,结果表明,背长肌和股直肌中血红蛋白、肌红蛋白等色素的总浓度分别为(6.42±1.51)μmol·L-1和(15.48±4.54)μmol·L-1,接近于现有报道的经验值。在无损、实时、直接、简便检测猪肉组织的色素浓度方面,上述NIRS方法及装置是可信的。     

红细胞携氧功能随孵育时间动态变化的研究

血红蛋白氧合与脱氧的周期循环在体内驱动红细胞结构与功能调节中发挥着重要作用,已引起广泛关注;但是对体外培养的红细胞在单个活态水平上进行携氧功能随孵育时间动态变化研究未见报道。本研究应用显微激光共聚焦拉曼散射技术,采集不同时间的活态红细胞拉曼光谱,分析表征血红蛋白携氧能力特征峰(1 636和1 562 cm-1)和构象敏感的酰胺Ⅲ谱带(1 240～1 300 cm-1)随时间变化规律;同时结合扫描电镜观察相应RBC形态。结果发现,在0～24 h内,结构稳定、变构协同功能正常的血红蛋白发生着携氧量增加与减少和构象R态与T态交替变化,与此同时扫描电镜下双凹圆盘型红细胞也发生“伸长”与“收缩”交替变化。本结论不仅为体外研究红细胞携氧功能提供来自单个活细胞内的多水平特征参数,同时也为体外开展针对红细胞筛选活性组分、评价药物药效和毒副作用研究开拓思路。     

人血清白蛋白与3-氨甲基吡啶相互作用的拉曼光谱研究

测量人血清白蛋白和一种新型仿生配基3-氨甲基吡啶与人血清白蛋白复合物的拉曼光谱。Raman光谱表明3-氨甲基吡啶与人血清白蛋白结合导致人血清白蛋白的构象及其结构的变化。人血清白蛋白的主链构象主要是α-螺旋结构,3-氨甲基吡啶结合不改变其二级结构,但二硫键的构象产生改变,唯一的色氨酸残基外环境由亲水变为疏水,酪氨酸所处的外环境也发生改变。     

牛血红蛋白与纳米雄黄相互作用的光谱研究

采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱研究牛血红蛋白(bovine hemoglobin,简称BHb)与纳米雄黄的相互作用。从紫外-可见吸收光谱可观察到,随着纳米雄黄浓度的增加,牛血红蛋白406 nm附近的特征Soret吸收带红移至413 nm,且强度逐渐降低。强度的降低表明纳米雄黄可能使部分血红素辅基逐渐从它们的键腔中脱离出来。特征峰位的红移推测为纳米雄黄中的砷结合了血红蛋白中的氧,诱导血红蛋白脱氧,变成脱氧血红蛋白,其构象由R态转变成T态。由荧光光谱研究可以得出随着纳米雄黄浓度的增加,牛血红蛋白338 nm处的荧光强度逐渐减弱,Stern-Volmer方程分析表明,纳米雄黄静态猝灭牛血红蛋白的内源荧光。紫外-可见吸收光谱与荧光光谱的计算结果均表明,牛血红蛋白与纳米雄黄的结合常数k的数量级达到109。     

纤维与水溶液状态下DNA空间构象的激光拉曼光谱分析

本文用改进的Ｂｒｏｗｎ比值、ＤＮＡ分子拉曼强度与试样环境相对湿度的函数关系两种方法，分析了反映小牛胸腺ＤＮＡ在纤维状态与水溶液中构象的激光拉曼数据。我们认为，应用１８０７／Ｉ１１００计算ＤＮＡ纤维中Ａ型构象的比例；在水溶液中，ＤＮＡ以Ｂ型构象为主，但还存在Ａ型构象，这与紫外共振激光拉曼分析结果相同，对此进行了有关机制的讨论。     

二维相关吸收光谱法研究多壁碳纳米管与腐植酸吸光组分间非均相吸附行为

溶解性有机质（DOM）是水环境中一类复杂的溶解性有机混合物,不仅可影响污染物归趋及生物有效性,且DOM自身属于消毒副产物（DBPs）前驱体。为此,如何高效去除水中DOM已成为当前环境污染控制与治理技术研究的热点问题之一。以商品化腐植酸（HA）为DOM典型代表物质,利用紫外可见吸收光谱结合二维相关光谱法（2D-COS）从动力学、吸附等温线及热力学等角度研究了原始多壁碳纳米管（MWCNT）、羟基化MWCNT及羧基化MWCNT与HA吸光组分间吸附行为。2D-COS提高了HA一维吸收光谱分辨率,经二维相关吸收光谱图分析显示3种MWCNTs对HA吸光组分的吸附变化顺序均为275 nm→400 nm,表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附行为。动力学结果显示MWCNTs与275 nm处HA吸光组分间吸附速率高于MWCNTs与400 nm处HA吸光组分间吸附速率,表明275 nm处HA吸光组分可优先吸附至三种MWCNTs上。在25和35 ℃条件下,MWNCTs与HA吸光组分间吸附等温线表现为非线性,且Freundlich模型拟合决定系数R2大于Langmuir模型拟合决定系数,表明Freundlich吸附等温模型比Langmuir吸附等温模型更有利于描述MWCNTs与HA吸光组分间吸附等温线。275 nm处HA吸光组分的饱和吸附容量（q_max）及相同给定平衡浓度下单点吸附系数K_d高于400 nm处HA吸光组分,进一步表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附。此外,当给定平衡浓度（c_e=0.5 cm-1和c_e=1.5 cm-1）越低,MWCNTs与HA吸光组分间结合能力越大,即HA吸光组分浓度较低时更易与MWCNTs上高能吸附位点相结合。相同平衡浓度下MWCNTs与特定HA吸光组分间吸附能力顺序表现为MWCNT8>MWCNT8-OH>MWCNT8-COOH,表明功能化基团可影响MWCNTs与HA吸光组分间吸附特性。另外,相同条件下单点吸附系数K_d与MWCNTs比表面积间无显著相关性（p>0.05）,表明比表面积不是造成MWCNTs与特定HA吸光组分间结合能力差异的主要因素;K_d与MWCNTs中孔孔隙度间呈显著正相关（p<0.05）而与微孔孔隙度间无显著相关性（p>0.05）,这主要是由于HA吸光组分可进入MWCNTs中孔而难以通过MWCNTs微孔。最后热力学分析结果显示Gibbs自由能变（ΔG0）<0、焓变（ΔH0）>0和熵变（ΔS0）>0,表明MWCNTs吸附HA吸光组分的过程为吸热反应,可自发进行,升温可促进MWCNTs对HA吸光组分的吸附,且吸附过程中固液界面的无序性增加。相同温度及吸光组分下,MWCNT8的ΔG0值小于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH,进一步表明MWCNT8与特定HA吸光组分结合能力强于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH。证明了2D-COS可识别HA中具有不同吸附行为的吸光组分,二维相关吸收光谱技术可作为研究MWCNTs与DOM间非均相吸附行为的有效工具。同时,有助于更好地理解MWCNTs与DOM间相互作用特性及机理,不仅可为水环境中DOM去除研究提供基础数据及新的研究思路,且有利于更好地预测自然环境中MWCNTs及DOM迁移传输及环境归趋。     

Preparation of nano-hydroxyapatite particles with different morphology and their response to highly malignant melanoma cells in vitro

To investigate the effects of nano-hydroxyapatite (HA) particles with different morphology on highly malignant melanoma cells, three kinds of HA particles with different morphology were synthesized and co-cultured with highly malignant melanoma cells using phosphate-buffered saline (PBS) as control. A precipitation method with or without citric acid addition as surfactant was used to produce rod-like hydroxyapatite (HA) particles with nano- and micron size, respectively, and a novel oil-in-water emulsion method was employed to prepare ellipse-like nano-HA particles. Particle morphology and size distribution of the as prepared HA powders were characterized by transmission electron microscope (TEM) and dynamic light scattering technique. The nano- and micron HA particles with different morphology were co-cultured with highly malignant melanoma cells. Immunofluorescence analysis and MTT assay were employed to evaluate morphological change of nucleolus and proliferation of tumour cells, respectively. To compare the effects of HA particles on cell response, the PBS without HA particles was used as control. The experiment results indicated that particle nanoscale effect rather than particle morphology of HA was more effective for the inhibition on highly malignant melanoma cells proliferation.     

Dissolution of synthetic and bovine bone-derived hydroxyapatites fabricated by hot-pressing

Dissolving behavior of hydroxyapatite (HA) ceramics prepared from bovine bone (BHA) was investigated and compared with synthetic HA. BHA power was obtained by calcining at 800 °C for 1 h to remove organics and then attritor-milling for 24 h. Synthetic HA and BHA powders were prepared by hot-pressing at 1000 °C for 0.5 h under the pressure of 30 MPa in Ar atmosphere. Sintered densities of the synthetic HA and the BHA were about 96% and 95%, respectively. The BHA consisted of mainly HA and small amount of magnesium oxide. Immersion test revealed that there was no clear evidence of dissolution for the BHA, whereas extensive dissolution on the surface of the synthetic HA occurred in buffered water. Accordingly, dense hydroxyapatite from bovine bone was more stable than synthetic HA in liquid environment.     

激光诱导纳秒时间分辨荧光猝灭法原位研究菲及烷基菲与腐植酸相互作用

利用激光诱导纳秒时间分辨荧光(laser-induced nanosecond time-resolved fluorescence,LITRF)猝灭法原位研究腐植酸(humic acid,HA)分别与母环多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)菲(phenanthrene,Phe)及烷基PAHs 9-乙基菲(9-Ethylphenanthrene,9-EP)和惹稀(retene,Ret)相互作用,考察HA对母环及烷基PAHs结合特性差异与机制,对了解PAHs环境行为及生物有效性有重要意义。结果表明,通过改变延迟时间(50ns)可有效消除HA荧光干扰,实现游离Phe,9-EP及Ret浓度直接测定。利用Freundlich非线性等温吸附模型描述Phe,9-EP和Ret与HA结合特性,LITRF猝灭法与传统荧光法获得的模型拟合参数及单点结合系数结果一致。其中,参数n小于1,表明Phe,9-EP及Ret与HA均以非线性形式结合,且9-EP和Ret非线性程度高于Phe;相同给定平衡浓度下,HA与9-EP和Ret单点结合系数KOC大于Phe,而9-EP和Ret结合能力相近,且PAHs与HA结合系数均随给定浓度增加而降低。疏水性、取代基及与HA疏水空腔适应能力决定特定PAHs与HA结合特性。通过荧光寿命分析,HA存在下Phe,9-EP和Ret寿命分别为36.90,35.34和35.13ns,与未加入HA时的36.36,35.34和35.84ns无明显差异,表明Phe,9-EP和Ret与HA间的荧光猝灭以静态过程为主。LITRF猝灭法可快速有效原位研究PAHs与HA相互作用,有助于实现PAHs生态风险原位评估。     

Reverse microemulsion-directed synthesis of hydroxyapatite nanoparticles under hydrothermal conditions

Morphology controllable hydroxyapatite (HA) nanoparticles were synthesized using reverse microemulsion (aqueous solution/TX-100/n-butanol/cyclohexane) systems under hydrothermal conditions. The concentration of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) contained in the aqueous solution and pH value had significant effect on the morphology and crystal phases of the final products. All the as-synthesized HA nanoparticles had a larger a value but smaller c value compared with the standard values of the JCPDs card. The existence of CTAB could be attributed to the growth of HA along an axis, but inhibit the growth along the c-axis to some extent. A proposed model was established to explain the change of the lattice parameters.     

Quadrupole splitting temperature dependence of high and low affinity deoxyhemoglobin encapsulated in wet silica gel

Hemoglobin (Hb) is still one of the most studied proteins due to its physiological function and because of its allosteric properties. It is actually well known that hemoglobin has at least two quaternary structures, one when the protein is fully oxygenated (R structure) and the other one when it is fully deoxygenated (T structure). In the last years, the encapsulation of hemoglobin in wet silica gel, preventing a change in the quaternary structure, gave the opportunity to show the existence of two T states: high affinity (HA) and low affinity (LA). Hb T state, in presence (LA) and in absence (HA) of allosteric effectors when it is encapsulated in wet silica gel, binds oxygen in non-cooperative way. Small differences between the quadrupole splitting values of HA and LA samples can be pointed out at low temperature regime. However, at present, these are too small differences to deduce that HA and LA Hbdeoxy states are different within the iron surrounding.     

不同比例有机无机肥配施土壤腐殖质组分的光谱学特征

以16年长期定位试验为基础,探讨不同比例有机无机肥配施对土壤腐殖质特征的影响。通过分离纯化腐殖质中的胡敏酸（HA）和富里酸（FA）组分,并利用元素分析、红外光谱和核磁共振研究分析了F1（70%化肥+30%有机肥）、F2（50%有机肥+50%化肥）和F3（100%有机肥）三种施肥方式下的HA和FA含量及结构变化。结果表明,F3对于提升HA和FA含量的效果优于F1和F2处理,说明有机肥的施用量越高,土壤腐殖质组分的含量就越高。元素分析表明,不同配比的有机无机肥对HA和FA各元素含量及原子比影响不同。F2和F3都提高了HA的缩合度,降低了氧化度和极性,其中F3的效果更加明显;有机肥的施用还能促进HA中含氮化合物的形成,并且在F2中的效果最好;有机肥的施用同样提高了FA的缩合度而降低了氧化度和极性并促进了含氮化合物的形成,尤其在F2处理中尤为明显。腐殖质红外光谱分析表明,与F1相比,F2和F3提高了HA中脂肪族化合物、碳水化合物物质的含量,FA的羧基基团、脂肪基团含量也增加,且在F3处理中表现最为显著;F2处理则降低了HA中脂肪烃物质的含量,FA中的碳水化合物则达到最高。13C核磁共振波谱分析显示,在三种处理中,有机肥的施用提高了HA和FA的脂化度而降低其芳化度,其中F2处理中HA官能团变化更加显著,FA在F3处理中则变化更加明显。综上所述,有机肥显著提高了土壤腐殖质组分含量,并且提高了HA和FA的脂化度降低其芳化度,但是不同用量有机肥下HA和FA的形成机制不同。     

添加不同比例玉米秸秆对猪粪高温堆肥过程中胡敏酸的结构组成及红外光谱特性影响分析

以猪粪和玉米秸秆为原料高温堆肥,试验设置三个不同处理：C/N 15,C/N 25,C/N 35。堆肥周期为120天,其中通风周期为30天,采用强制连续式通风。在第0,22,30,60,90,120天取样,利用元素分析和红外光谱法研究不同木质素添加量对堆肥胡敏酸(HA)的组分及分子结构的影响。研究表明堆肥胡敏酸C的变化主要集中在堆肥前30 d,堆肥结束后,堆肥HA中O/C增大,H/C减小,N含量增加。不同处理之间低碳氮比(15)和高碳氮比(35)堆肥HA氧化程度要高于中碳氮比(25)。红外光谱吸收峰分析表明,不同木质素添加量处理堆肥过程中胡敏酸的红外光谱基本相似,但各峰吸收强度不同。研究表明堆肥腐熟化阶段更有利于堆肥HA中芳香性的增强。堆肥结束后,碳氮比15堆肥HA中多糖、脂肪类成分减少,芳香结构成分增加,相比较碳氮比25和35,碳氮比15堆肥HA腐殖化程度更高,结构更稳定。     

流动注射-化学发光法定量测定同一水域中的腐殖酸

采用流动注射-化学发光(FI-CL)这一灵敏的检测方法,通过条件实验与参数优化,优选了测定环境中痕量多羟基酚类化合物的发光体系,通过考察天然水体中的腐殖酸对化学发光-多羟基酚测定体系的影响,为来自于水及土壤中的实际样品中腐殖酸的检测提供了参考,建立了同一区域水体中腐殖酸的化学发光定量测定方法。 所得线性回归方程y=70.36x+540.1,相关系数r=0.995 4,线性范围为3～15 mg·L-1,检测限为0.749 mg·L-1,HA浓度为6 mg·L-1时的相对标准偏差(RSD)为1.08%。     

Effect of surface modified hydroxyapatite on the tensile property improvement of HA/PLA composite

In this study, we modified the surface of hydroxyapatite (HA) particle by ring-opening polymerization of lactide (LA). The modified HA particles were characterized by IR and TGA. It was shown that LA could be graft-polymerized onto the surface of HA. A series of composites based on modified HA/PLA were further prepared and characterized. It indicated that the modified HA particles were well dispersed in PLA matrix than unmodified HA particles and the adhesion between HA particle and PLA matrix was improved. The modified HA/PLA composites showed good mechanical properties than that of unmodified HA/PLA.