杨秀贞[1]2015年在《氧化石墨烯及其四氧化叁铁复合物吸附水中锑(Ⅲ)的研究》文中认为我国是世界上最大的锑的储备国和生产国,每年锑的产量约占世界总产量的85%以上。在西南地区,湖南省的锡矿山拥有世界上最大的锑矿,又被称为“世界锑都”。该地区周围的水体、大气、土壤以及植被均受到锑的污染。研究发现:该地区的水中锑的含量为7000μg/L,超过我国饮用水标准里规定的浓度限值5μg/L;土壤中锑的含量为100.6-5045μg/g也已超出我国土壤中锑浓度限制多倍。锑在生态系统中通过食物链循环后被数倍富集后被人体所吸收,对人类的健康在成巨大的危害。目前,用于处理锑的方法有很多,其中吸附法由于其设备简单、操作容易、适用范围较广、处理效果优良、吸附剂再生后可重复利用等优点而被广泛应用。吸附剂的种类繁多,近几年氧化石墨烯由于其较大的比表面积而被广大学者研究用作吸附剂吸附去除水中的污染物。本研究结合现有的研究成果,利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,又在此基础上制备出能够易于分离的磁性四氧化叁铁和氧化石墨烯的复合物,进一步为了加大水处理的量和在实际工程中进行推广,利用石英砂滤料做基础将四氧化叁铁和氧化石墨烯分步负载在石英砂上。对于以上叁种物质分别进行了SEM、XRD、FTIR等性能和官能团的表征,并通过静态吸附的实验考察了吸附剂投加量、p H、初始浓度等对吸附效果的影响,利用吸附动力学和吸附热力学对吸附机理进行了探讨;通过动态吸附柱的实验考察了QFGO对模拟废水中Sb(Ⅲ)的吸附效果。主要研究结果如下:通过对SEM、XRD、FTIR等性能和官能团的表征发现,GO、Fe_3O_4/GO和QFGO叁种物质的制备比较成功,符合预期的目标。GO、Fe_3O_4/GO和QFGO叁种物质对Sb(Ⅲ)的静态吸附实验结果表明,随着投加量增大,对溶液中Sb(Ⅲ)离子的去除率也随之提高,叁种物质对水溶液中Sb(Ⅲ)的吸附是一个快速吸附的过程。溶液在p H值范围为3.0-9.0内对Sb(Ⅲ)的去除效果基本上不受影响。叁种物质对水溶液中Sb(Ⅲ)的吸附均符合准一级动力学模型和颗粒内扩散模型;Langmuir和Timkin吸附等温模型比Freundlich吸附等温模型能够更好地描述其对Sb(Ⅲ)的吸附行为,其最大吸附量分别为34.24 mg/g、8.7 mg/g和2.1 mg/g。其中GO优于文献报道的其它类型吸附剂对Sb(Ⅲ)的最大吸附容量。热力学参数表明,叁种物质对Sb(Ⅲ)的吸附是一个自发吸热过程。再生效果研究中发现EDTA对叁种吸附剂的再生效果要优于其他几种实验所用的溶液。QFGO对Sb(Ⅲ)的动态吸附柱实验结果表明,随着流速的增大、废水初始浓度的提高和填料层高度的减小吸附柱床层的穿透时间会缩短,穿透速度加快,这与静态吸附实验相一致。Thomas模型和Yoon-Nelson模型都能够较好的描述QFGO对Sb(Ⅲ)的动态吸附行为,其模型拟合参数以及穿透曲线能够为QFGO的推广应用提供可靠的设计参数。综上所述,本研究制备的氧化石墨烯、Fe_3O_4/GO以及QFGO对Sb(Ⅲ)具有较好的去除效果和良好的应用前景。
弓剑[2]2014年在《硒对奶牛乳腺抗氧化功能的影响及其机理研究》文中研究表明本论文共分5个试验探讨了硒对奶牛乳腺抗氧化功能的影响及其机理。试验1利用体内试验法,采用单因子完全随机试验设计,按照体重、胎次和产奶量相近的原则将21头健康荷斯坦奶牛随机分为3组,每组7头奶牛,在日粮中分别添加0.3(推荐剂量)、0.6和0.9mg/kg的有机硒,以探讨高于推荐剂量的硒添加对奶牛产奶性能、抗氧化及免疫功能的影响。试验2利用体外细胞培养试验,采用单因子完全随机试验设计,研究了不同硒添加水平(0、10、20、50和100nmol/L)对奶牛乳腺上皮细胞(Bovine Mammary Epithelial Cells,BMEC)硒蛋白合成及抗氧化功能的影响,筛选可发挥较好抗氧化功能的硒添加剂量,并从硒蛋白合成、基因转录和蛋白表达水平探讨其影响机理。在试验2的基础上,试验3采用单因子完全随机试验设计,以H2O2为应激源,将BMEC分为对照组、硒处理组、H2O2损伤组和硒预防组,通过研究硒对H2O2诱导的BMEC氧化损伤的保护作用探讨硒对奶牛乳腺抗氧化功能的影响机理。试验4利用硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxin Reductase,Trx R)的抑制剂二硝基氯苯(2,4-Nitrochlorobenzene,DNCB)作为诱导源,以细胞存活率、Trx R活性以及抗氧化指标的变化作为判别指标,研究建立了DNCB通过抑制Trx R活性诱导的BMEC氧化损伤模型。在此基础上,试验5采用单因子完全随机试验设计,将BMEC分为对照组、硒处理组、DNCB抑制组和硒预防组,进一步从Trx R-丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase,MAPK)信号通路-花生四烯酸(Arachidonic Acid,ARA)途径探讨了硒对奶牛乳腺抗氧化功能的影响机理。在本试验条件下,得出如下结果:(1)与0.3mg/kg的日粮硒推荐剂量相比,0.6-0.9 mg/kg的硒添加对奶牛的产奶性能无显着影响,但0.6mg/kg的硒添加对抗氧化功能有显着的促进效果,血清谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathion Peroxidase,GPX)、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性、总抗氧化能力(Total Antioxidant Capacity,T-AOC)和硒蛋白P(Selenoprotein P,Sel P)含量显着升高,5-脂氧合酶(5-Lipoxygenase,5-LOX)活性和活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)含量显着降低;0.9mg/kg的硒添加对抗氧化功能无显着影响。(2)0.6mg/kg的硒添加促进了奶牛的免疫功能,血清白介素2(Interleukin-2,IL-2)、肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF-a)、免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)M和G的含量显着提高。而0.9mg/kg的硒添加与0.6mg/kg相比,免疫功能有减弱的趋势,血清IL-2、TNF-a和Ig M的含量显着降低。(3)在推荐的添加量基础上提高硒的添加水平到0.6mg/kg,可改善奶牛的抗氧化功能与免疫功能,但过高添加不利于抗氧化和免疫功能的发挥。(4)硒对BMEC增殖、GPX和SOD活性、T-AOC和Sel P含量的上调作用以及对ROS和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)浓度的下调作用呈显着的剂量效应,其中,以50-100 nmol/L的硒添加效果较好;硒对Trx R活性的促进效果也呈显着的剂量效应,以20-50nmol/L的促进作用较强;硒蛋白GPX1 m RNA和蛋白的表达量与硒的添加水平呈显着的一元二次升高的剂量依赖关系,以50-100 nmol/L时的上调作用较强。硒也可上调Trx R1和Sel P的m RNA表达量及Trx R1的蛋白表达量,以20-100nmol/L时较强。综合以上指标,50nmol/L的硒添加对BMEC的抗氧化促进效果较好。(5)与对照组相比,H2O2损伤组细胞的增殖率、GPX、Trx R、CAT和SOD活性、T-AOC和Sel P含量、硒蛋白GPX1、Trx R1和Sel P的基因表达及GPX1和Trx R1的蛋白表达显着降低,MDA和ROS含量显着升高,而硒预防组与H2O2损伤组相比上述指标呈相反规律变化。提示硒可保护H2O2诱导的细胞氧化损伤。(6)H2O2诱导的氧化损伤引起细胞p38MAPK和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal Kinase,JNK)的磷酸化水平显着增强,胞浆型磷脂酶A2(Cytosolic Phospholipase A2,c PLA2)的活性及其基因表达、ARA的浓度、5-LOX和环氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)的活性及其基因表达以及15-过氧羟基二十碳四烯酸(15-Liydroperoxyeicosatetraenoic Acid,15-HPETE)的生成显着提高;而硒预防组与H2O2损伤组相比上述指标均显着降低。提示硒对细胞的抗氧化保护作用可能与Trx R活性增强引起的ARA浓度降低有关。(7)300μmol/L DNCB作用2 h对BMEC产生了明显的氧化应激,细胞增殖率降到73%,Trx R活性降至56%,GPX、SOD和CAT的活性也显着降低,MDA含量显着提高。提示300μmol/L的DNCB作用浓度和2h的作用时间可作为建立细胞氧化损伤模型的适宜剂量与作用时间。(8)与对照组相比,DNCB处理引起细胞增殖显着下降,Trx R活性及其基因与蛋白表达量显着降低,c PLA2活性及其基因表达上调,引起ARA浓度显着升高;硒预防组显着减缓了这些指标的相应变化,使得Trx R活性升高,ARA浓度下降。(9)DNCB处理引起细胞凋亡信号激酶(Apoptosis Signaling Kinase-1,ASK1)活性显着提高,MAPK信号通路中p38MAPK和JNK的磷酸化水平显着增强,细胞c PLA2活性及其m RNA表达、ARA浓度、5-LOX活性及其基因表达以及15-HPETE的生成显着提高;而硒预防组与DNCB抑制组相比上述指标呈相反规律变化。(10)从Trx R-MAPK信号通路-ARA途径诠释了硒对BMEC的抗氧化机理,即硒对细胞氧化损伤的保护作用与Trx R活性的升高引起的MAPK信号通路的抑制、进而导致的ARA浓度降低有关。综合上述研究结果得出,硒可以促进奶牛乳腺的抗氧化功能,其机理是硒可以调节硒蛋白GPX、Trx R和Sel P的合成;硒通过提高Trx R活性抑制MAPK信号通路的活化,引起了ARA及其相关代谢产物浓度的降低,进而预防和保护细胞免受氧化损伤。
谭文渊[3]2016年在《天然沸石的改性与表征及其去除生活废水中LAS的应用研究》文中研究指明随着我国工业化进程的加快,水污染问题日益严重。现今我国江河湖泊等多种水体受到了不同程度的污染,大大降低了水体的使用功能,加剧了水资源短缺,对我国可持续发展战略的实施带来了不利影响。为了更好的倡导国家可持续发展战略,针对水体中的各种污染物开发经济、环保、高效的处理方法刻不容缓。直链烷基苯磺酸钠(LAS)是一种重要的阴离子表面活性剂,通常作为家庭合成洗涤剂、清洁剂、去污粉等的配制成分,用途十分广泛,每年我国消耗的LAS总量超过100万吨。由于LAS的广泛应用,每年都有大量的LAS进入各种水体之中,在自然环境中LAS须20-22天方能降解完全,且会在环境中和生物体内有累积,对动植物有较大的毒害作用,对环境产生不同程度的影响,成为目前环境中最常见的具有代表性的一类有机污染物,其环境行为及环境效应受到普遍关注。我国天然沸石种类多,资源丰富,价格低廉,具有多种特殊理化性能,在水处理及催化领域已有广泛应用。但天然沸石孔道容易被细碎颗粒堵塞,且沸石中铝氧结构带负电荷且具有极强的亲水性,为了实现沸石对污染物的处理,常需要对其进行改性处理。本文主要致力于改性天然斜发沸石吸附去除水中LAS,及以生物沸石填料柱去除LAS的系统研究。主要研究内容及结果如下：1.分析测试方法研究。研究了紫外光度法测定水体中的LAS含量和一阶导数光谱法测定水体中十六烷基叁甲基溴化铵(CTMAB)的含量,探讨了吸收波长、测定时间、pH值及温度对测定结果的影响,同时考察了加标回收率、稳定性和检测限,以及金属离子和有机物对方法的干扰。结果表明,LAS浓度在0-60.00 mg/L范围内得到线性方程y=0.0329x+0.0835,R2=0.996,平均加标回收率在95.35%一96.74%之间,相对标准偏差RSD(n=6) ≤1.32％,检出限为0.36 mg/L；CTMAB浓度在0-40.00 mg/L范围内线性方程为y=0.0022x+0.0006,R2=0.999,平均加标回收率在96.60%-97.63%之间,相对标准偏差RSD(n=6)≤0.31%,检出限为0.18 mg/L。直接光度法测定LAS和导数光谱测定CTMAB方法操作简单、测试速度快、精密度高、稳定性好、检出限低,但LAS和CTMAB共存时对测定干扰大。为此,本文还考察了采用电喷雾质谱法(ESI-MS)法测定LAS和CTMAB,结果表明,LAS和CTMAB在0.050-5.00 mg/L范围内的MS工作曲线分别为y=979.13x+374113和y=850.53x+413499,R2都为0.996,线性关系良好,但对仪器和操作水平有较高要求。本文中LAS和CTMAB的测定方法将用于沸石改性和LAS废水处理过程中的LAS和CTMAB含量测定。2.开展了天然沸石改性及表征研究。天然沸石(Z)经碱液处理,制得P型沸石(PZ),再用CTMAB对天然沸石和P型沸石进行表面修饰,制得有机改性沸石(ZC和PZC),并采用SEM&EDS、XRD等仪器对沸石进行表征,对比研究沸石在改性前后微观形貌和性质的差异。结果表明,沸石经碱液处理后表面分布着较规则的球型颗粒,硅铝比下降,物相组成基本没有变化,零净电荷点升高,比表面积和孔径增大；CTMAB修饰后,沸石表面被一层灰色物质所覆盖,红外测试在2920 cm-1及2850 cm-1处出现了CTMAB的-CH2和-CH3产生的对称和反对称伸缩振动吸收峰,天然沸石相同位置无明显峰出现,说明沸石经改性处理表面已经负载了CTMAB;经含量测定及元素分析,确定沸石的改性剂CTMAB负载量,ZC为12.25 mg/g,PZC为25.31 mg/g。通过一系列的表征测试证明了PZ在微观形貌及性质相对于z已经发生了变化,ZC和PZC都负载了CTMAB,但PZC的负载量明显多于ZC。3.沸石的表面性能研究。采用反气相色谱(IGC)法,以叁氯甲烷等极性小分子和直链非极性的饱和烷烃为探针分子,研究Z、PZ、ZC、2PZC的表面吸附自由能、色散作用自由能及酸碱作用自由能。沸石经碱液处理后对正辛烷的吸附自由能从383 K的18.88kJ/mol增大至21.24 kJ/mol,经CTMAB修饰后降为15.90 kJ/mol,对其他探针分子在不同温度下也呈现着同样的升降趋势；在383 K,天然沸石色散能为34.59 mJ/m2,碱液处理后色散能增大为38.95 mJ/m2, CTMAB修饰后降为27.90 mJ/m2；天然沸石的弱酸性位在碱液处理后增强,CTMAB修饰后酸性位减弱。通过对Z、PZ、ZC、PZC表面性能的测定,说明了沸石表面的吸附自由能大、色散能高、酸性位强可以使沸石表面负载更多CTMAB,越多的CTMAB覆盖在沸石表面,使得沸石表面吸附自由能和色散能更低,酸性位更弱。4.ZC和PZC对LAS的吸附性能和机理研究。研究了ZC和PZC对溶液中LAS的吸附性能,探讨了吸附动力学、热力学和吸附机理。结果表明,振动吸附平衡时间为4 h,温度为20℃,pH=2时,达到最佳吸附量分别为9.12和23.07 mg/g,温度从20℃升高至50℃,吸附量降为6.91和15.44mg/g。ZC和PZC对LAS吸附均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量分别为27.10 mg/g和12.66 mg/g,推测吸附过程主要为单分子层的化学吸附,PZC具有更好的动力学性能,其吸附速率常数大于ZC。PZC吸附LAS过程中的表观活化能为53.66 kJ/mol,吉布斯吸附自由能ΔG0为6.22 J/mol。PZC在吸附过程中CTMAB溢出量为0.31 mg/g,为ZC的叁分之一。该类改性沸石在处理LAS废水中将有着重要的应用前景。5.开展了SBR系统降解LAS和沸石填料柱处理LAS研究。自制了SBR处理系统,优化了SBR处理条件,并用于LAS废水处理研究,探讨了降解动力学；根据SBR降解的金属离子促进作用,制备了锰离子改性天然沸石填料柱用于LAS废水处理,考察了处理条件,讨论了沸石填料柱对废水中LAS的处理模型。结果表明,当5 L活性污泥中LAS初始浓度为10.00 mg/L左右时,最佳曝气量为0.2 m3/h, pH值为7,降解时间14 h, LAS去除率可达82.16%。Mn2+、Na+对活性污泥处理LAS能力有明显提高,LAS去除率分别达到90.94%和85.44%,降解动力学方程为v=8.06x10-S×S/(0.81+S)；填充沸石滤层高度为150 cm为宜,滤速为3.02 mL/min,处理浓度为10.0mg/L的LAS模拟废水,天然沸石和改性沸石填料去除率分别为51.60%和72.10%。通过实验对沸石填料柱处理LAS废水动力学模型参数的确定,得出天然沸石和改性沸石填料处理模型为：和该结果为LAS类废水的处理工艺设计提供了一定的理论依据。
赵文赛[4]2016年在《玉米叶片气孔发育对干旱的响应以及重复干旱对玉米光合作用和抗旱性的影响》文中研究指明干旱或半干旱地区生长的植物在其生命周期内可能会遭受不止一次的干旱胁迫。为了研究干旱胁迫对气孔发育和气体交换能力的影响以及作物对多次干旱的生理生化响应,本试验以玉米为材料,测定和分析了(1)不同水分处理下玉米叶片的气孔密度、气孔器大小和开张度的变化以及气体交换参数的变化,(2)玉米幼苗在中度和重度土壤干旱处理叁周、随后的复水一周以及再次干旱处理叁周下植株的生长、光合特性、抗氧化体系和渗透调节物质含量的变化,得出的主要结果如下:(1)在相同水分处理下,玉米抽雄期和灌浆期的叶片气孔密度和气孔器长度均高于拔节期,但气孔器宽度在各时期变化不大。干旱胁迫下,这叁个时期玉米叶片的气孔密度增加、但体积变小;与此同时,在重度水分亏缺处理下,叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均显着降低。回归分析表明,气孔密度与P_n和T_r呈显着负相关关系,而与瞬时水分利用效率(WUEi)呈显着正相关关系。(2)当玉米幼苗遭受第一次水分处理后,在重度水分亏缺下,玉米株高、单株总叶面积、地上部分及根系生物量、以及叶片的T_r、G_s、胞间二氧化碳浓度(C_i)、P_n、最大净光合速率(A_(max))、光合色素含量和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性均显着降低,但光补偿点、暗呼吸速率和乙醇酸氧化酶(GO)活性显着升高;叶片中O2ˉ、H2O2和丙二醛的含量以及相对电导率显着升高,同时,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)等主要抗氧化酶的活性显着上升;作为主要渗透调节物质的游离氨基酸、脯氨酸和可溶性糖含量显着增加。中度水分亏缺处理同样显着降低玉米株高、叶面积和地上部分生物量,但对根系生物量无影响,因而根冠比增大,对光合参数的负向效应也不具有显着性;中度水分亏缺处理对玉米叶片膜系统的损伤较小,只引起了叶片中MDHAR活性的显着升高。(3)干旱后复水处理,可使前期经受中度和重度干旱处理玉米的光合能力、除较高的APX活性外上述生理生化指标和生长速率恢复到正常水分条件下生长的植株的水平,但株高和叶面积没有恢复到对照水平。(4)当玉米再次经受水分亏缺处理时,与只遭受第二次中度或重度干旱处理的植株相比,经历过前期中度干旱处理植株的株高、生物量和光合参数没有显着变化,但叶面积有显着下降;经历过前期重度干旱处理植株的T_r、G_s、C_i、P_n、A_(max)、表观量子效率、光合色素含量、PEPCase活性和GO活性有显着升高,而株高、叶面积和生物量则显着降低,植株叶片细胞膜透性显着降低、而游离氨基酸的含量显着升高,清除活性氧的关键酶SOD、CAT、APX、MDHAR和GR的活性有所增强。综上所述,(1)干旱胁迫引起玉米叶片的气孔密度增加和气孔变小,这种适应性变化与玉米叶片的光合作用和蒸腾作用显着负相关,而与WUEi呈显着正相关关系。(2)第一次重度水分亏缺处理显着降低玉米叶片的光合能力和生长,复水可使光合能力和生长速率恢复到正常水分条件下生长植株的水平,但不能消除前期干旱对生长产生的不利影响;前期中度干旱可以刺激玉米根系的生长和显着提高根冠比,有利于对二次干旱的抵抗能力,并使总的生物量保持在对照水平,而前期重度干旱处理虽然能够通过快速启动抗氧化防御体系和增强渗透调节能力提高植株对二次干旱的抵御能力,却不能弥补前期干旱处理对生长的不利影响。因此,在生产实践中,如果进行抗旱锻炼,应限制在中度干旱水平,避免重度干旱。
柯善文[5]2016年在《细茎柱花草转录组测序及耐寒相关基因的克隆与功能研究》文中指出柱花草(Stylosanthes spp.)原产于美洲的热带和亚热带地区,最适宜的生长纬度在北纬30°至南纬30°之间,是一类在全球热带地区栽培种植面积最大且应用最为广泛的优良热带豆科牧草,可用于动物的青饲料、干草粉生产、水土保持和放牧等。柱花草的生长习性为喜温多湿,可在干旱和低肥力地区生长,耐贫瘠,耐低磷,耐热,耐酸性廋土,抗虫害,但不耐低温,低温是限制柱花草向高纬度推广的重要限制因子。本研究在柱花草的育种改良过程中,从细茎柱花草(S.guianensis var.intermedia)中获得一个较为抗寒的新品系“89-1”,利用新一代Illumina测序技术对该柱花草抗寒新品系在低温(4℃)和适温(28℃)环境下的转录组进行测序,在转录组测序的基础上,对柱花草SgNAC1、SgNAC2和SgGH3基因进行克隆及功能分析,主要研究结果如下:(1)对细茎柱花草抗寒新品系89-1和圭亚那柱花草TPRC2001-1同时进行低温(4℃)处理0h、24h和48h,测定不同低温处理时期叶片的各项生理指标,结果表明,低温处理0h时,二者的各项生理指标差异不大,但低温处理48h后,TPRC2001-1的相对电导率和丙二醛含量分别是89-1的2.10与1.57倍,而89-1的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等可溶性渗透调节物质的含量分别达到TPRC2001-1的1.45、1.24和1.28倍。说明89-1对低温的抵御能力强于TPRC2001-1,对低温具有一定的抗性。(2)对转录组测序获得的序列进行过滤、拼接、组装和注释,从对照组(CK)和低温处理组(LT)中分别获得89,868,386和91,942,130条高质量reads,可拼接出222,717条长度在201~12,267nt之间的contig,这些contig进一步组装成83,873个unigenes。注释结果表明,有10,7349、63,990和53,797个contig可分别注释到NR、Swiss-Prot和KEGG数据库,序列相似匹配度最高的物种为大豆(Glycine max)。GO分类可将42.90%的contig归入到3个功能类别的54个功能组,COG功能分类将25.57%的contig分为24个功能体系,此外,KEGG将21.50%的contig归入到238条pathway。低温胁迫和适温条件下,显着差异表达的unigenes数有42,588个,其中41.18%的unigenes为上调表达。差异表达基因显着富集的pathway有18条,其中最为显着富集的pathway是角质、软木脂和蜡质生物合成途径,这些物质的合成与不饱和脂肪酸合成有关。从差异表达基因中共鉴定出9类转录因子,其中的多数参与了信号转导途径。(3)根据转录组测序获得sgnac1、sgnac2的部分cds序列和sggh3基因的cds全长序列,利用hitail-pcr技术,克隆了sgnac1和sgnac2基因的cds全长序列。sgnac1、sgnac2和sggh3的cds全长分别为909、777和1,809bp,sgnac1和sgnac2都由3个外显子和2个内含子组成,基因组dna全长分别为1,185和951bp。在sgnac1和sgnac2的蛋白结构中都含有一段保守的nam结构域,推测它们都是nac类转录因子,并通过酵母单杂交技术对其转录激活活性进行了验证。sggh3具有植物gh3蛋白特征,多序列比对和进化分析表明其属于与生长素合成相关的gh3家族成员。基因表达分析表明,sgnac1和sgnac2都在早期响应低温,而sggh3则可能属于在后期对低温进行响应的基因。(4)在原生质体的分离过程中,以柱花草的幼嫩叶片为分离材料,通过对各种影响因素的筛选,分离得到高质量柱花草原生质体的最佳酶液组合为:1.5%纤维素酶+0.4%离析酶,最适酶解时间为8h,最佳甘露醇浓度和mes浓度分别是0.4mol/l和20mmol/l。完善后的分离体系,可得到数量在3.0×106个/gfw左右、活力高于80%的原生质体。通过peg介导转化法,使融合gfp的sgnac1和sgnac2基因在35s的驱动下分别在柱花草原生质体中瞬时表达,将sgnac1和sgnac2蛋白定位于细胞核中。(5)构建了sgnac1、sgnac2和sggh3基因的过表达载体,并通过农杆菌转化技术分别转化野生型烟草,成功的获得转基因植株。通过荧光定量pcr对sgnac1、sgnac2和sggh3在转基因烟草中的表达模式进行分析,发现sgnac1、sgnac2的表达量在低温处理6h后,分别上升了2.89和2.68倍。sggh3在低温处理前期的表达量较低,24h时达到最高,为处理起始时期的6.46倍,在之后的24h内只下降了8.30%。基因表达分析表明,低温胁迫下,sgnac1和sgnac2作为转录因子较早地响应低温,而sggh3可能受其他基因的调控,在后期表达。对转基因烟草各项生理指标的测定结果表明,低温处理48h后,野生型的相对电导率和丙二醛含量分别是转基因植株sgnac1-oe、sgnac2-oe和sggh3-oe的1.32、1.24和1.48倍,脯氨酸、可溶性糖与可溶性蛋白等物质分别只达到转基因植株的71.95%、74.40%和63.11%,说明sgnac1、sgnac2和sggh3基因的过表达在一定程度上降低了细胞膜在低温下的受损程度,促进了胞内渗透调节物质的积累,提高了烟草的抗寒性。
宋正梅[6]2016年在《金属氧化物纳米材料和碳纳米管的细胞生物效应研究》文中进行了进一步梳理随着纳米技术的迅猛发展,越来越多的纳米材料因其独特的性质在诸多领域发挥重要作用。金属氧化物纳米材料和碳纳米材料是其中广泛应用的两类。本论文研究的典型金属氧化物纳米材料,包括二氧化钛(Ti O2)、叁氧化二铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO),广泛应用在食品、药品、化工等领域;而典型的碳纳米材料,碳纳米管(CNTs),则在电子器件、新能源、新型复合材料、信息存储以及生物医药等诸多领域具有重要的应用前景。这些金属氧化物纳米材料和CNTs的规模化生产和应用使得其生物安全性问题备受重视。本论文在细胞层面对这些典型金属氧化物纳米材料和CNTs的生物效应开展了系统研究,为其安全性评价提供了重要数据,具有现实和理论意义。首先我们选择与经口暴露相关的胃肠道细胞,人结肠癌Caco-2细胞和Caco-2细胞单层,为模型,研究金属氧化物纳米颗粒(TiO2、Al2O3、ZnO)的细胞毒性、摄入和跨膜吸收,特别关注现实环境、纳米颗粒的物化性质等因素对其生物效应的影响。其次,我们研究了团聚对碳纳米管的生物效应的影响。通过钙离子调控氧化多壁碳纳米管(O-MWCNTs)团聚,得到不同程度的O-MWCNTs团聚物,然后检测和比较了这些O-MWCNTs对宫颈癌Hela细胞的毒性、摄入等细胞效应。上述工作取得的主要结果如下:1)模拟纳米颗粒进入胃肠道的真实情形,以未分化Caco-2细胞、分化Caco-2细胞和Caco-2细胞单层为细胞模型,研究原始以及白蛋白、胃肠模拟液预处理的不同尺寸的TiO2纳米颗粒的毒性、细胞吸收和跨膜转运。结果显示,所有TiO2纳米颗粒对分化Caco-2细胞的毒性较小,而胃肠模拟液预处理的TiO2纳米颗粒抑制未分化Caco-2细胞的增殖。细胞摄入纳米颗粒受细胞是否分化和表面预处理影响,分化的Caco-2细胞极少摄入预处理的TiO2纳米颗粒,而且细胞摄入TiO2纳米颗粒不是产生细胞毒性的主要影响因素。此外,在各种条件下TiO2纳米颗粒的跨膜率都极低。研究结果表明TiO2纳米颗粒毒性很低,且TiO2纳米颗粒很难穿越小肠屏障。2)首次开展Al2O3纳米颗粒对肠道细胞的毒性和跨膜吸收的研究。关注尺寸、晶型、剂量等因素的影响,研究了不同晶型(?晶型和?晶型)的四种Al2O3颗粒(两种纳米级,两种微米级)对Caco-2细胞和Caco-2细胞单层的毒性以及穿过Caco-2细胞单层的转运。研究发现,Al2O3颗粒对Caco-2细胞的毒性存在剂量依赖性,但晶型和尺寸对细胞毒性的影响较小。ROS是造成毒性的主要机制。Al2O3颗粒浓度在50μg/mL时开始引起轻微的细胞毒性;随着剂量升高,Al2O3颗粒可使Caco-2细胞阻滞在G1期,线粒体膜电位(MMP)下降,最后导致细胞凋亡等。此外,Al2O3颗造成Caco-2细胞单层的细胞死亡,但是不会破坏细胞单层的完整性和紧密连接蛋白。Al2O3颗粒的穿过Caco-2细胞单层膜的量极低,并且与时间、剂量、晶型、尺寸等因素无关。我们的研究结果表明Al2O3颗粒将很难被肠道吸收。3)首次开展了ZnO颗粒对小肠模型Caco-2细胞单层的毒性和跨膜吸收的研究。选择了纳米级和微米ZnO颗粒,研究他们对Caco-2细胞和Caco-2细胞单层的毒性和跨膜转运。结果发现,ZnO颗粒对Caco-2细胞的毒性存在剂量效应,但尺寸的影响较小。Zn离子的溶出是造成细胞毒性的主要机制。在ZnO颗粒浓度达到18μg/mL时,Caco-2细胞活力开始下降,细胞膜出现损伤,MMP下降,白介素8(IL-8)水平升高,最终细胞凋亡。对于Caco-2细胞单层,Zn O颗粒造成少量细胞成簇死亡,但细胞单层的完整性没有受影响。在不同的条件下ZnO颗粒的穿过Caco-2细胞单层膜的量均很低,显示他们很难穿过小肠壁。4)CNTs的物理化学性质会影响他们的生物效应。团聚对CNTs来说是普遍现象,然而由于团聚现象的复杂性,目前关于团聚对CNTs生物效应的影响的研究较少。本论文建立了钙离子调控得到不同尺寸O-MWCNTs团聚物的方法,并研究了它们对Hela细胞摄入CNTs和毒性的影响。研究发现,通过调节钙离子的量可以获得不同浓度下的不同尺寸O-MWCNTs的团聚物。团聚可以显着促进细胞摄入O-MWCNTs。但是通过细胞增殖,细胞膜完整性,细胞凋亡,ROS水平等检测发现团聚状态改变不会引起O-MWCNTs对Hela细胞毒性的改变。研究结果为评估团聚状态对CNTs细胞生物效应的影响提供了重要数据。
冯延芝[7]2016年在《杜仲种仁转录组测序及FAD3基因的鉴定与功能研究》文中进行了进一步梳理杜仲(Eucommia ulmoides Oliv.)为单科单属单种植物,是我国特有的重要经济树种和名贵的药用植物。杜仲适应性强,且广泛分布于我国北纬27°-42°间的27个省市。杜仲种子的含油率为30%左右,其籽油中含有丰富的α-亚麻酸,含量可高达62%。研究表明FAD3是直接催化亚油酸生成α-亚麻酸的关键基因,因此研究EuFAD3基因对探索杜仲种仁中α-亚麻酸合成和高效积累的分子机制以及杜仲的定向遗传改良具有重要意义。本研究分别以‘华仲6号’和‘华仲10号’花后70 d和160 d的种仁为材料进行转录组测序分析,在此基础上展开了对EuFAD3基因的结构、表达模式、亚细胞定位以及功能等方面的系统研究,主要研究结果如下:1.利用新一代高通量测序技术Illumina HiSeqTM 2000分别对杜仲国审良种‘华仲6号’和‘华仲10号’花后70 d、160 d的种仁共4个样本进行转录组测序分析,共得到72,791,399个高质量的序列读取片段(clean reads),包含了14,702,548,161个(14.70 G)的碱基序列(bp)信息。对reads进行序列组装,共获得96,469个平均长度为690 bp的单基因簇(Unigene),序列信息量达到了66.56 Mb。转录组数据的各项指标均表明测序质量较好,且可信度较高。(1)同源性分析结果显示,有49,856个与其它物种同源的Unigenes得到注释,占All-Unigene的51.68%;(2)将杜仲转录组中的Unigene与GO数据库进行比对分析,根据其功能可将注释到的38,983条Unigene分成3大类(细胞组分、分子功能和生物学过程)56个分支;(3)根据COG功能可将注释的14,796条Unigene基因划分成25个类别;(4)KEGG数据库作为参照,可将注释到的11,260条Unigene定位到117个代谢途径分支;(5)SSR位点搜索结果显示,96,469个Unigene中共包含9,621个完整型SSR位点,占总SSR位点的84.14%。完整型SSR位点共包含55种重复基元,其中出现频率最高的重复基序类型为单核苷酸重复中的A/T(4,597个),其次是AG/CT(2,597个)、AT/AT(439个);本研究首次对杜仲种仁的转录组进行了测序分析,这些注释信息为杜仲种仁发育过程中相关功能基因的研究提供了重要的依据和理论参考。2.结合转录组数据和RACE技术共克隆得到2个FAD3基因,其全长cDNA序列、基因组DNA序列以及启动子信息如下:(1)EuFAD3-1基因的全长cDNA序列为1,281 bp,共编码426个氨基酸,氨基酸的分子量为49.18 kDa,等电点为7.43;EuFAD3-1基因组DNA序列的长度为3,151 bp,含有8个内含子和9个外显子;已克隆到EuFAD3-1基因的启动子长度为2,038 bp;(2)EuFAD3-2基因的全长cDNA序列为1,347 bp,共编码448个氨基酸,氨基酸的分子量为50.92 kDa,等电点为9.01;EuFAD3-2基因组DNA序列的长度为1,347 bp,无内含子;已克隆到EuFAD3-2基因的启动子长度为2,201 bp。3.以杜仲Actin为内参基因,利用荧光定量PCR技术研究FAD3基因分别在‘华仲6号’和‘华仲10号’种仁发育不同时期中的表达模式:(1)EuFAD3-1基因在‘华仲6号’和‘华仲10号’种仁发育过程中均是先上升后下降,并分别在花后110 d和150 d达到最大值;(2)FAD3-2基因在‘华仲6号’种仁发育过程中先上升后下降,最后又上升,并在花后110 d达到最大值;FAD3-2基因在‘华仲10号’种仁发育过程中先下降后上升至最大值(花后100 d),最后又下降。4.根据已克隆出来的两个FAD3基因全长cDNA序列设计特异引物,利用pDNOR222.1载体和含有YFP荧光蛋白的表达载体(nYFP-CD3 686)构建含有目的基因的融合表达载体,电击法转化到根癌农杆菌GV3101中,并注射到野生型小叶烟草的叶片中,在LSM510激光共聚焦显微镜下用Marker共定位后,观察目的基因的亚细胞定位情况。结果表明,杜仲两个FAD3基因均定位于内质网。5.采用DNA重组技术成功构建了pCAMBIA1304-35s-EuFAD3-1和pCAMBIA1304-35s-EuFAD3-2两个植物超表达载体,电击法转化到农杆菌GV3101中,叶盘法侵染烟草叶片并用抗生素筛选阳性植株。以阳性烟草植株的基因组DNA为模板进行PCR扩增和GUS染色两种方法鉴定阳性植株,分别得到30株和36株转基因烟草阳性株/系,分别选取其中的9个株/系的成熟种子通过高效气相色谱法进行脂肪酸成分分析,结果显示,相对对照(野生型)而言,pCAMBIA1304-35s-EuFAD3-1和pCAMBIA1304-35s-EuFAD3-2转化系的烟草种子中α-亚麻酸的含量分别增加了4.27%和0.92%,而亚油酸的含量分别降低了3.86%和0.65%,其他脂肪酸成分变化不显着。pCAMBIA1304-35s-EuFAD3-1转基因烟草种子中α-亚麻酸的含量要远远高于FAD3-2的。
李宁杰[8]2015年在《白腐真菌对废水中Pb~(2+)的去除及稳定化机理的研究》文中提出废水中重金属污染日益严重,其中铅是一种很普遍的污染物。铅会对人和动物的生命组织体产生很强的毒性,因而对铅污染的修复研究不容忽视。随着对铅污染的研究深入,其处理方法也在不断的发展。微生物处理技术因其价格低廉、环境友好等优点而受到广泛的关注。白腐真菌是一种具有较强的有机物的降解能力的真菌,由于其具有较强的重金属吸附能力而使其近几年在重金属废水治理的应用研究中受到很大的关注。白腐真菌在应对有毒重金属的胁迫时会形成有效的防御体系。这些防御体系是基于菌体在胞内和胞外所产生的具有螯合络合重金属能力的物质,胞外作为重金属离子毒性钝化的第一环境尤为重要。白腐真菌产生的胞外分泌物通过调节菌体生存环境中的p H值、螯合作用、沉淀、稳定、固定等途径改变重金属的生物有效性和生物毒性,从而影响菌体对重金属的吸收。为了进一步探讨黄孢原毛平革菌对铅的生物去除机理,预测和控制重金属在环境中的去向,我们有必要从菌体在和铅离子接触的过程中为应对铅毒性所产生的一系列的胞外应答响应机制进行考察。本文将白腐真菌的模式菌种黄孢原毛平革菌应用于含铅废水的处理,研究了菌体对铅的吸附去除机理,系统地研究了黄孢原毛平革菌去除铅的过程中分泌的胞外小分子有机酸、硫醇化合物、胞外聚合物的响应特性及这些分泌物对铅的去除的作用机理,并进一步研究了这个过程中菌体去除的铅的生物活性,从而发展了基于黄孢原毛平革菌的含铅废水处理和稳定化技术和理论。本文的具体研究工作及成果包括以下4个部分的内容:第1部分为黄孢原毛平革菌对铅离子的吸附机理的研究。实验中采用的是培养成熟的菌体对废水中铅离子进行吸附去除,考察了环境中的p H、铅初始浓度、吸附时间和菌体的预处理对去除效果的影响,进一步分析了成熟菌体吸附去除铅的模式。研究中得到以下结果:(1)成熟菌体去除铅离子最适合的p H条件为5.0,对50 mg/L的铅的去除率可达64%。(2)随着铅离子的初始浓度逐渐增大,铅的去除率均处于60%-70%之间。等量的菌体所吸附的铅量逐渐增加,当初始铅离子浓度增大到200 mg/L时,比在实验组100 mg/L中的菌体吸附的铅量高3倍,这说明菌体对高浓度的铅离子启动了更加快速有效的去除吸附机制。(3)菌体对低于100 mg/L的铅离子的吸附可以在4 h内达到饱和,而对高于100 mg/L的铅离子则需要更多的时间。这可能是由于前期进行的是一个快速的表面吸附,而后进行的是铅离子向细胞内转移的过程,这一过程受细胞内代谢、细胞扩散过程的控制。(4)菌体对不同浓度的铅离子的吸附符合Freundlich吸附等温线方程,这说明成熟菌体吸附去除铅离子的过程是基于在不同表面间的吸附,各个吸附位点并不是等同的或者相互间不是独立的。通过红外光谱分析发现菌体表面的羟基、氨基、羧基、巯基官能团对铅的吸附起了重要的作用。各种菌体预处理会影响这些功能性官能团的数量和种类,并进一步影响菌体对铅离子的去除效果。第2部分着重研究了黄孢原毛平革菌分泌的胞外功能性分泌物应对铅离子毒性的响应特性。这些功能性物质是指含有羟基、氨基、羧基、巯基官能团的物质,包括低分子有机酸、硫醇化合物及胞外聚合物。研究中使用经预培养的黄孢原毛平革菌接触浓度范围为25-400mg/l的铅离子。在菌体生长过程中对这些功能性物质在水体环境中的含量变化进行了监测,并结合铅浓度的变化进行进一步分析。研究中得到以下结果:(1)菌体生长过程中各浓度的铅均得到了有效的去除。在菌体在生长到121h时,各实验组中的铅均被去除75%以上。与使用成熟菌体的去除效率对比要好得多,尤其有利于低浓度铅离子的去除。(2)胞外柠檬酸的含量远远小于草酸和苹果酸的含量。铅诱导菌体快速分泌更多的草酸并推迟环境中柠檬酸的分解,抑制苹果酸的分泌。这说明当黄孢原毛平革菌面对铅离子毒性的胁迫时,菌体分泌的草酸是主动应对铅离子毒性,而苹果酸和柠檬酸都是被动地响应。(3)环境中有机酸的蓄积会导致ph值的下降,但这个变化并未减缓菌体对铅的去除。这说明在生长中的菌体去除铅的过程中,当ph处于4-6范围内时它并不是一个严格的限制因素。(4)更高浓度的铅离子诱导菌体分泌更多的硫醇物质,其中大部分是属于蛋白类硫醇化合物。随着铅浓度的增大,蛋白硫醇所占的比例越大。以上实验结果说明并不是所有的胞外硫醇类物质都是发挥着同样的防御作用,蛋白类硫醇是黄孢原毛平革菌对铅毒性采取的一个主要胞外防御机制。(5)环境中过高的铅离子会减缓菌体在某一时段内对糖类相对的代谢速率,但是并不影响菌体整个生长进程中的代谢速率变化。更大铅离子毒性诱导菌体分泌更多蛋白质到培养液中,蛋白质最高含量均出现在第5天。第3部分研究了黄孢原毛平革菌分泌的胞外功能性物质在铅去除过程中发挥的作用。这些功能性物质螯合了铅离子后会粘附在菌体胞外聚合物层中从而达到将铅从水体中分离的目的。研究中将菌体周围吸附的胞外聚合物层分离并对其中的低分子有机酸、硫醇化合物、胞外聚合物及铅含量进行检测,并进一步分析各种功能性物质含量对菌体吸附的铅量的影响。研究得到以下结果:(1)环境中更高的铅离子诱导菌体吸附更多的草酸。胞外聚合物层中草酸的降解伴随着培养液中铅的浓度出现的一定程度的增大,这种影响在高浓度铅实验组中更大。胞外聚合物层中草酸含量和铅含量有较明显的相关性。以上结果说明当黄孢原毛平革菌面临高浓度的铅离子毒性时,草酸在去除和钝化铅离子方面发挥着很重要的作用。(2)铅诱导菌体吸附更多的蛋白类硫醇化合物,减少了对非蛋白类硫醇化合物的吸附。菌体吸附的硫醇含量和铅含量相关性不明显,这可能和硫醇化合物含量较小有关。(3)菌体周围吸附的胞外聚合物主要是由糖类组成,蛋白质含量较小。铅诱导菌体吸附更多胞外聚合物并推迟其中成分含量的减小,这些响应特性有利于菌体吸附更多的铅离子并保护菌体细胞免受外界侵害。胞外聚合物中铅含量与培养液中初始铅离子浓度呈正相关,胞外聚合物中铅量占菌体去除总铅量的比例不断减小,以上结果说明在菌体去除铅的前期胞外聚合物起到了最主要的作用。(4)随着铅浓度的增大,草酸含量和胞外聚合物含量的相关性逐渐增强,而硫醇化合物含量和胞外聚合物含量的相关性却逐渐减弱,这说明胞外聚合物含量的增加有助于固定吸附更多的草酸。第4部分为黄孢原毛平革菌吸附去除的铅的稳定性的研究。EDTA可以提取菌体吸附去除的所有具有生物可利用性的铅,研究中利用EDTA对菌体去除的铅进行提取研究铅的生物稳定性。(1)成熟菌体去除的铅的稳定性受到环境中p H、菌体预处理及初始铅离子浓度的影响。在p H高于6.0环境中菌体去除的铅较容易被解吸,p H 5.0的环境最适宜成熟菌体对铅离子的稳定。菌体预处理不利于其对铅的稳定化,活性菌体吸附的铅的解吸率均比灭活菌体吸附的铅的解吸率要低。这说明活菌的生长代谢活动对于铅离子的稳定化具有非常重要的意义。活菌体对初始浓度越低的铅离子稳定化效果越好。(2)菌体生长过程中对铅的去除和稳定化过程几乎同时进行,在121 h之后菌体去除的铅保持在20%左右的提取率,处于较稳定的状态,也是对环境危害较小的状态。经ESEM-EDAX分析发现经EDTA提取之后菌体表面吸附铅类物质减少,但是提取前后菌体表面铅类物质元素组成成分类似。经过XRD进一步对提取后的菌体进行分析发现剩余的铅类物质是草酸铅和磷氯铅类物质。本论文研究揭示了黄孢原毛平革菌去除和稳定化铅的机理,探究了菌体产生的功能性物质对铅的响应特性及其作用,并在选择合适的微生物水处理技术时首次将去除的铅的稳定性进行了考虑研究。本研究可为进一步完善白腐真菌与重金属之间的相互作用的研究奠定基础,并为促进白腐真菌处理含重金属废水的发展提供方法参考和理论依据。
冯炜[9]2015年在《介孔硅和金属化合物基功能纳米材料的设计、制备及肿瘤治疗应用》文中认为纳米科技的飞速发展极大推动纳米材料在生物医学中的应用。探寻高效、快捷的技术对纳米材料进行表面功能化修饰是推进纳米科技在生物医学等领域发挥应用的关键。在纳米医学领域中,开发出高效、稳定和安全的功能化纳米材料对癌症的治疗具有重要意义。针对癌症的治疗,构建具有“智能”响应性的药物控释体系和先进功能性的纳米材料,不仅能为抗癌药物运输系统的改善提供新的思路,而且为癌症治疗检测新模式的开展提供参考依据。为增强介孔硅纳米粒子(MSNs)、金纳米棒(Au NRs)以及二硫化钼(MoS2)等热点材料的生物安全性、提高载体药物控释的精度、提升材料的生物利用度、丰富材料的修饰手段并加强对癌细胞的杀伤效果,本博士论文以形态粒径可控无机纳米粒子的制备为起点,有机/无机功能化的设计为主线,良好的生物相容性为基准,高效抗癌纳米器件的构建为目标,开展一系列的研究工作。概括地讲,研究工作分为两个部分:第一部分以MSNs作为基底材料,着眼于p H响应性控释载体的设计和制备;第二部分以热点材料Mo S2和Au NRs为主体材料,分别构建出新型的光热剂和多功能纳米诊疗剂。详述如下:(1)基于“ph响应性控释载体”的设计理念,以msns为基底,选用合成高分子聚电解质聚烯丙基胺盐酸盐(pah)和聚苯乙烯磺酸钠(pss),采用层层(lbl)自组装方法对msns进行表面功能化修饰,并将阿霉素盐酸盐(dox)选作模型药物分子,制备出ph响应性药物控释体系。该工作首次考察自组装层数对药物缓释、细胞毒性和血液相容性的影响,并对载体的控释性能和生物安全性进行系统研究。聚电解质层(pah/pss)n的厚度与自组装层数2n呈指数关系。(pah/pss)n-msns具有良好的细胞相容性,不会引起溶血、血小板聚集,也不会激活凝血通路。ph值调控dox释放,药物释放速率随ph的降低而增加。癌细胞对dox@(pah/pss)4-msns的摄取能力明显强于正常细胞,该载药体系能有效抑制癌细胞生长。dox@(pah/pss)4-msns可以实现dox缓慢持续释放,从而延长dox在癌细胞的细胞核中的富集时间。动物体内分布实验表明,与纯dox相比,dox@(pah/pss)4-msns不仅可以维持稳定生物体的血药浓度,还可以减少药物在主要器官,特别是心脏部位的富集。(2)病理切片组织学检测中,虽然dox@(pah/pss)4-msns未引起明显的组织学损伤,但在脾脏和肺部中有出血或充血现象,分析可能原因是粒子在器官中发生聚集而引起的。粒子团聚势必会影响长期的生物安全性。在临床药物输送的应用中,载体材料需尽可能具备优异的生物相容性和生物可降解性,从而最大限度减小载体的有害副作用。考虑到除合成高分子聚电解质之外,天然聚电解质具有生物相容性好、来源丰富、降解产物对生物体无毒害以及能赋予载体新的功能基团等优点。我们继续沿用lbl自组装技术,msns作为基底,以天然大分子聚电解质壳聚糖(chi)和藻酸钠(alg)作为调控“开关”,构筑一套具有良好分散性、稳定性的ph响应性纳米控释体系。通过改进msns的制备工艺,并将组装层数控制在4层,成功地制备出具有“核壳”结构的(alg/chi)2-msns。该体系中粒子的平均粒径为167nm,具有良好的分散性和稳定性。ph调控dox释放,在低ph值体系中的药物释放速率要明显快于高ph值体系。体外细胞吞噬实验的结果表明,dox@(alg/chi)2-msns可以在癌细胞内持续释放dox,延长dox在细胞核富集时间,保持长期有效的治疗。药代动力学实验表明,与纯dox相比,dox@(alg/chi)2-msns在小鼠体内血液清除速率慢并且血液循环周期长,将dox的半衰期由64.8h延长至262.5h。该工作的意义不仅证明载药体系具有良好生物相容性的同时,进一步提升癌细胞对载药体系的摄取效率,而且载药体系中氨基和羧基等基团的引入,能为构筑多功能以及多重响应性载体(如靶向性或热敏性)的设计奠定基础。(3)基于“高效光热剂”的设计理念,针对目前光热剂mos2二维单层纳米片制备过程繁琐、片层厚度和尺寸难于控制等弊端,采用水热法,结合巯基化学,首次制备出形状和粒径可控,并具有胶体稳定性、良好生物相容性以及较高光热转换效率的新型光热剂——mos2-peg纳米花。mos2-peg纳米花能有效地将nir808nm的光能转换成热能,光热转换效率约为27.6%。该光热剂具有较强的光热杀伤效果,对癌细胞的细胞膜、溶酶体以及细胞骨架造成不可逆的杀伤,具备用于肿瘤的光热治疗的潜力。(4)基于“多功能高效光热剂”的设计理念,采用种子生长法制备金纳米棒(Au NRs),通过氧化聚合法成功地在Au NRs表面均匀包覆聚吡咯(PPY)层,不需要外加铁(Fe)源,原位对PPY外表面进行超顺磁氧化铁(Fe3O4)修饰,首次制备出多功能诊疗剂Au/PPY@Fe3O4复合纳米粒。Au/PPY@Fe3O4复合纳米粒子不仅展现出较强的磁性和较高的NIR吸收特性,而且能用于磁共振(MR)和X射线计算机断层扫描(CT)成像。Au/PPY@Fe3O4复合纳米粒子能有效地将NIR 808 nm的光能转换热能,光热转换效率约为23.9%。功率密度为2 W/cm2的NIR 808 nm激光照射10 min后,浓度为1.4mg/mL的Au/PPY@Fe3O4分散液温度升高35℃。体外细胞实验表明Au/PPY@Fe3O4复合纳米粒子具有良好生物相容性的同时,可以对癌细胞进行有效的光热杀伤。该工作为实现MR/CT成像监控的光热治疗提供可能性。综上,本论文分别对MSNs药物控释载体和功能性纳米光热剂在药物pH响应释放和癌症的光热治疗方面的应用展开了研究。期望以上研究工作能有力推进基于MSNs、Au NRs和MoS2等纳米材料在纳米医学上的应用,同时为癌症的治疗提供新的动力。
张宇涵[10]2017年在《二维有机半导体电学输运性质的研究》文中研究说明自从1980s第一个基于有机半导体的场效应晶体管被发明以来,就受到了工业界和学术界的强烈关注。有机场效应晶体管(OFETs)具有独特的轻便,低成本,柔性等优势,被广泛的用于电子和显示行业。有机半导体中的载流子传输发生在靠近介质层的几个分子层的范围内,是一个二维传输的过程。虽然近年来体材料有机半导体的迁移率得到了很大的提高,但是直接研究二维尺度下有机半导体与结构相关的本征输运性质的问题还没有得到解决,因为在超薄的有机半导体中存在的大量的缺陷和电荷陷阱使得我们不能得到材料的本征性质。另外,半导体异质结是现代电学与光电器件的基本组成单元,包括发光二极管,激光二极管等,利用传统的分子束外延技术可以得到高质量的异质结,但对晶格匹配度要求特别高,严重限制了组成异质结的材料选择。随着石墨烯以及其他具有很弱层间范德华相互作用的二维材料的发展,范德华异质结应运而生,可以通过堆迭不同的材料形成,不同材料依靠范德华作用结合,降低了对晶格匹配度的要求。目前已经通过机械转移或化学气相沉积的方法得到许多高质量的平面和垂直异质结,但这些异质结几乎都是由二维的原子晶体组成。如果把基本组成单元从无机扩展到有机体系,将会极大的扩展对异质结的设计空间。本博士论文探索了二维尺度下有机半导体的电学输运行为,包括有机半导体材料并五苯与分子排列结构相关的载流子输运性质,以及由二维层状材料并五苯和 2,7-dioctyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene(C8-BTBT)组成的平面和垂直异质结的电学性质。我们从二维半导体的制备,表征,再到器件的制备,测量分析,做了系统而全面的探索,论文的具体内容如下:(1)我们利用范德华外延在氮化硼(BN)衬底上外延生长出高度有序的二维单晶并五苯薄膜,可以实现层数从单层到叁层的精确控制。通过原子力显微镜(AFM)表征发现靠近界面处的几层并五苯分子具有不同的排列结构,前两层(WL,1L)高度分别为0.5nm,1.14nm,随后的各层(2L,3L...)高度均为1.58nm,和体材料中一样,说明WL平躺在BN上,1L分子排列要比2L倾斜。通过高分辨原子力显微镜表征,我们得到1L和2L并五苯的晶格常数分别为a=6.23±0.07A,b=7.77±0.08A 和 a=6.03±0.05A,b=7.76±0.05A。1L 的并五苯元胞在 a 轴方向扩张了 0.2A(3.3%)。DFT计算结果表明1L的并五苯分子是沿着b轴倾斜的,导致并五苯分子的短轴与a轴更加平行,相邻分子间距离减小,排斥力增加,使得1L的晶格沿着a轴方向扩张。(2)我们研究了 BN界面处并五苯的分子排列结构对其电学输运性质的调控作用。我们发现因为缺乏π-π堆叠,WL并五苯不导电,1L并五苯器件具有理想晶体管的一些性质,如高迁移率(1～2cm2/Vs),近零的阈值电压,非常小的亚阈值摆幅,欧姆接触等,在低温下,迁移率随温度下降很快降低,载流子具有跃迁输运的性质,通过拟合分析可得到局域化长度～1nm;而2L并五苯在室温下迁移率比第一层稍高(～3cm2/Vs),在低温下表现出和第一层很不同的能带输运性质,随着温度下降迁移率逐渐升高,低温下迁移率可达到～5cm2/Vs,是相似温度下1L器件的50多倍。DFT计算很好的解释了 1L和2L并五苯分子排列结构对载流子输运性质的调控作用:在2L中,分子轨道沿着a轴和b轴重迭形成扩展态;而在1L中,分子更加倾斜,使得分子轨道的空间分布发生变化,只能跨越五个分子,载流子在被WL-1L界面局域化之前只能自由运动～1nm的距离,和实验结果一致。除了这个主要原因,还有一个影响因素是不同的层间耦合作用。WL和1L之间有很强的电学耦合作用,1L中的载流子很容易跃迁到WL然后被局域化,而1L对2L的作用却几乎可以忽略。(3)我们利用两步物理气相沉积(PVT)的方法制备了由层状二维有机半导体材料并五苯/C8-BTBT组成的高质量的平面和垂直的异质结。两种异质结都具有干净而清晰的界面,在界面处具有和无机异质结中相似的很强的内建电场。虽然并五苯和C8-BTBT是通过比较弱的范德华相互作用结合,但在垂直异质结中表现出了很强的外延关系。平面异质结的器件表现出了很好的整流效应,而在垂直异质结器件中观察到了负微分电阻现象。我们把范德华异质结的概念从无机拓展到了有机,为实现更多更复杂的功能提供了可能性。
参考文献：
[1]. 氧化石墨烯及其四氧化叁铁复合物吸附水中锑(Ⅲ)的研究[D]. 杨秀贞. 湖南大学. 2015
[2]. 硒对奶牛乳腺抗氧化功能的影响及其机理研究[D]. 弓剑. 内蒙古农业大学. 2014
[3]. 天然沸石的改性与表征及其去除生活废水中LAS的应用研究[D]. 谭文渊. 成都理工大学. 2016
[4]. 玉米叶片气孔发育对干旱的响应以及重复干旱对玉米光合作用和抗旱性的影响[D]. 赵文赛. 西北农林科技大学. 2016
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[6]. 金属氧化物纳米材料和碳纳米管的细胞生物效应研究[D]. 宋正梅. 上海大学. 2016
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[8]. 白腐真菌对废水中Pb~(2+)的去除及稳定化机理的研究[D]. 李宁杰. 湖南大学. 2015
[9]. 介孔硅和金属化合物基功能纳米材料的设计、制备及肿瘤治疗应用[D]. 冯炜. 东华大学. 2015
[10]. 二维有机半导体电学输运性质的研究[D]. 张宇涵. 南京大学. 2017