生物活性材料范文

生物活性材料范文（精选10篇）

生物活性材料 第1篇

在材料学中,与人体组织直接相接触的材料一般有四种类型,分别有以下特征:其一,材料对人体组织呈毒性,致使周围组织破坏并死亡,如PVC(聚氯乙烯)等;其二,材料对组织无毒性但呈生物惰性,是一类稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料,如氧化物陶瓷;其三,材料无毒性但不断溶解,周围人体组织将取材料而代之,如甲壳素、壳聚糖;其四,材料无毒性但呈生物活性,材料将与人体组织成化学键联结,显然,类型四的材料是理想的生物材料,多数生物陶瓷材料都属其中,如磷灰石、生物玻璃陶瓷以及生物活性玻璃等。

本实验采用使用以材料为中心的感染(BCI)中最常见的细菌:金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus,SA),以及各种活性较强的生物材料为主体研究对象,通过体外实验观察SA与材料表面的粘附现象,探讨生物活性材料对SA粘附机制的影响,为研究生物活性材料的抑菌机制提供理论支撑。

1、主要材料与仪器

白硅钙石、镁磺长石、硅酸三钙、生物玻璃、碳酸钙、金黄色葡萄球菌(SA)、培养基TSB、场发射电子扫描电子显微镜(Quanta450 FEG)、电热恒温培养箱、高速离心机、VORTEX、电子天平等。

2、材料与细菌培养

本研究采用的生物材料粉体由上海硅健生物材料有限公司提供,其粒径<54m。实验的致病菌选择了临床最常见的致病菌:格兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus.Aureus ATCC25923)在普通TSB细菌培养液37℃条件下培养20小时备用,为观察到细菌形态,将取高浓度细胞悬浮液,临用前稀释至0.5-2108个/ml的细菌悬浮液。

3、场发射电子显微镜观察材料与细菌的粘附实验

3.1、称量白硅钙石、镁磺长石、硅酸三钙、生物玻璃、碳酸钙各两管,每管10mg。

3.2、滴加1mlSA菌液于各离心管中,吹打混匀5分钟后用移液枪吸取100UL混合液滴加在铜台上,吸取晾干。记录样本号:

3.3、电镜下观察拍照,实验结果如下图所示:

4、实验结果分析

4.1、在实验中发现在20KV灼烧下细菌表面能被打穿一个小洞,在电镜下呈现出立体真空状,而材料则只能出现碳状痕迹,由此在观察过程中可以做为一种区别细菌和材料的方法。

4.2、SA和各种材料都有不同程度的粘附,在电镜下粘附状况最好的是生物玻璃。

4.3、在电镜下可见生物玻璃的针状物与细菌结合形貌,而这种针状物可能是生物玻璃的特异性杀菌机制的根本原因,有文献报道,生物玻璃杀菌机制有可能是一种特异性杀菌机制,其原理为通过接触性破坏细菌的细胞壁,导致细菌死亡,对组织细胞无损害,在本文中这种针状物的形成可能成为其实际应用的关键理论基础。

参考文献

[1]黄云超,石应康.生物材料细菌粘附的研究进展.国外医学.生物医学工程分册,1999,(3).

[2]Sun X,Xi T.[Third-generation biomedical materials and regenerative medicine].Zhongguo Xiu Fu ChongJian Wai Ke Za Zhi,2006,(2).

一些生物活性分子的合成进展 第2篇

一些生物活性分子的合成进展

对一些生物活性分子的合成研究进展,如NAADH(nicotinamide adenine dinuc1eotide hydrogen)模型、类胡萝卜素相关分子、卟啉衍生物的合成研究作了简要的概述.

作 者：王乃兴 作者单位：中国科学院感光化学研究所,北京,100101刊 名：有机化学 ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY年，卷(期)：22(5)分类号：O62关键词：NADH模型分子 类胡萝卜素 卟啉衍生物

微生物酵素的生物活性及毒理性概述 第3篇

酵素，以一种或多种蔬菜、水果、菌菇等为原料，经多种益生发酵而成，含丰富营养物质的功能性微生物发酵产品。酵素很早就在食品中得到应用，国外首次报道酵素是在1894年，研究者发现米曲霉中能产生淀粉酶。微生物是酵素很好的来源，大多数微生物都很容易培育并能快速生长，且所需营养素不多，成本较低。

酵素的活性

近年来，酵素因富含多种对人体有益的活性物质，具有多种保健功能而在食品中受到广泛关注，已盛行于美国、日本和一些欧洲国家。酵素的活性，关系到它自身生理生化反应发生的能力，活性越高，功效越好，因此对生物酵素活性的研究是十分重要的。

在特定的发酵工艺条件下，经多种微生物共同发酵，得到的酵素富含多种酶类，其中主要的功效酶类包括超氧化物歧化酶、蛋白酶、脂肪酶等。超氧化物歧化酶能催化超氧自由基发生歧化反应，因而能清除体内超氧自由基，从而保护机体不受超氧自由基的损害；蛋白酶是一类能够催化蛋白质分解的酶，所以有去除皮肤表面、毛孔及汗腺中的污垢，分解人体内死亡细胞和去老化角质的功效；脂肪酶是可以水解油脂的酶类，可用在保健品、化妆品和减肥食品中。

酵素的抗氧化性。人类的衰老和某些病变都与活性氧和自由基相关，人体固有的抗氧化防御平衡体系能够清除这些因人体正常代谢或其它因素产生的自由基。然而，当这些自由基的产生过量，平衡体系被打破时，就会导致细胞损伤和死亡，从而表现出衰老或疾病。

研究表明，酵素能有效清除体内超氧自由基，有很好的抗氧化活性。蒋增良等人在蓝莓酵素抗氧化性能研究中表明，蓝莓酵素产品具有优异的抗氧化性。贾丽丽等人研究的冬枣酵素，发现在发酵过程中还原力、羟自由基和SOD酶活力都不断升高。郭艳萍等人提出，通过天然发酵制得的大麦酵素具有较强的抗氧化活性，对多种自由基具有较高的清除能力。

酵素的抑菌性。酵素的抑菌性也得到了很好的证实。董银卯等人采用液体培养法，分别对膏状酵素和粉状酵素的抑菌功效进行了评价，结果表明，这两种酵素对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和三种痤疮病原菌都有一定的抑制功效。

酵素之所以有抑菌作用，是因为原料发酵过程中产生抑菌物质。谢俊杰课题组在研究中发现红茶菌液对革兰氏阴性、阳性菌有明显的抑制作用，并分析红茶菌液中可能存在抑菌成份，从中提取蛋白类物质在酸性条件下能抑制细菌生长。张玉梅等人进一步研究了红茶菌发酵液的抑菌作用，结果显示，红茶菌发酵液在酸性条件下对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌有抑制作用，而在碱性条件下无抑制作用。发酵过程中产生的蛋白质类物质是红茶菌液中抑菌活性成分之一。

酵素的免疫性。酵素具有诱发和强化白血球的抗菌功能，能清除入侵的病菌和化脓物，对免疫功能有调节作用。李波清等人通过红茶菌对小鼠免疫功能的研究，得出红茶菌能提高NK细胞的杀伤活性，巨噬细胞的吞噬作用明显增强，从而增强小鼠的免疫功能。

酵素的毒理性

虽然酵素的毒理性已经得到较多的研究，其结果表明酵素并没有毒性，但实际生产和应用中的酵素发酵工艺更加复杂。当酵素作为食品或食品添加剂时，随环境的改变，酵素是否仍然对人体安全无毒需要更深入和全面的研究和探索。

食品酵素作为直接入口的营养素，必须要保证其安全性，其中不能存在大肠杆菌、甲醇、杂醇油、重金属元素等有害物质成分。酵素的提取要通过发酵和酶解两个步骤来完成，传统的家庭式发酵工艺很容易产生上述有害物质。相关部门应制定相应标准，在规范下采取先进酵控工艺技术，保证无毒、无副作用，对人体安全。

酵素以其营养丰富，且是纯天然产品而受到关注和重视，具有抗氧化性、抑菌性和免疫性等功效，对延缓衰老、提高免疫力、预防和治疗一些疾病有显著的功效。然而，酵素在发酵过程中因受环境影响，很容易受到污染，可能产生有害的物质。因此，在研究酵素活性的同时，应开发先进酵控工艺技术，并对菌种种类、功能性成分、产品安全性进行全面和深入的探究，在对人体无毒、无副作用的条件下，使酵素充分发挥有益功效。

（作者单位：重庆市食品药品检验检测研究院）

纤维素生物活性材料的种类及应用 第4篇

关键词：生物活性,细菌纤维素,纤维素硫酸钠,复合材料

所谓功能材料是指用于现代科技和现代生产中具有一种或几种特定功能的材料, 而生物活性材料是指一类能诱出或调节生物活性的生物医学材料。对一般功能材料而言, 生物活性材料具有以下特点: (1) 高效率, 如酶的催化效率比一般催化剂的催化效率高出107-1013倍; (2) 高灵敏度, 如生物传感器较一般传感器的灵敏度高出103-105倍; (3) 多功能, 如生物膜具有光电转换、信息交换、反应器、分离输送等多种功能; (4) 自我复制, 如重复功能, 能繁殖; (5) 能适应环境变化, 如外界条件变化后能及时自身调整, 保持自已的所有功能[1]。生物活性材料的发展既依赖于人们对生命现象/生命组织的物理、化学、生物特性的深入研究, 又有助于人们搞清生存与环境的关系问题。然而生物活性材料在工业发展、农业生产、医学研究甚至于国防建设等方面的应用以及传统的生产方式 (生物化工) , 对高科技产业和国民经济的发展都将起到很大的积极作用。生物活性材料作为功能材料这个大家族中的成员, 泛指生物医用高分子材料, 特别是某些天然高分子材料和合成高分子材料。

地球上现存不可再生的能源 (如矿产、石油和天然气等) 现存量不容乐观, 少则几十年, 多则上百年将被耗尽, 必然导致以石油和天然气为主要化工原料合成的各种功能性材料将面临着资源日益枯竭的困境;而以石油为基准合成的高分子功能材料一般都难以降解, 导致“白色污染”给生活和环境带来了极大的不便, 为了更好的解决原料短缺和环境污染等一些列问题, 人们开始寻求不可再生能源转的替代品可再生能源[2]。

纤维素, 作为地球上最丰富的可再生资源, 属于天然有机高分子化合物, 是组成植物细胞壁的基础物质。经由绿色植物的光合作用生成。每年约有数以千亿吨的产量, 所以纤维素被认为是一种取之不尽且用之不竭的可再生资源, 与合成高分子相比, 纤维素具有自身固有的特点, 如:可完全生物降解、无毒、无环境污染、来源广泛等优点, 因此将纤维素功能化的研究已成为科学家追逐的热点之一。有关纤维素研究偏向于可完全生物降解性和环境友好协调性等特性, 加紧对其功能化的研究与开发显得十分必要。文中主要陈述了细菌纤维素、高吸水纤维、纤维素硫酸钠、纤维素复合材料、阳离子纤维素、高性能纤维材料等一系列具有生物活性的纤维素种类与应用。

1 细菌纤维素

纤维素是由D-吡喃葡萄糖经β-1, 4糖苷键组成的直链多糖。经特定的物理改性或化学改性后, 其性质已发生改变, 不仅保留原有的所有性质, 还丰富了一些性质, 故它能呈现出薄片状、薄膜状、粉粒状及溶液状等形式, 开发出以纤维素为基准的功能材料具有广泛性和灵活性[3]。目前大部分纤维素资源没有被有效利用, 深入研究纤维素的结构与性能关系、寻找新来源、如何进一步高效分离、从分子水平上控制合成纤维素的衍生物、再生物以及纤维素晶体物理化学结构, 从而获得一系列具有特殊性能的精细化工产品, 研究细菌纤维素及其功能特性, 寻找植物合成纤维素的机理, 开拓其在新领域中的应用, 已成为国内外科学家竞相研究的课题。

自然界生产纤维素有两种方式:绿色植物的光合作用和微生物合成。其中, 由微生物合成的纤维素被命名为:细菌纤维素 (Bacterial Cellulose, BC) 。

细菌纤维素是由醋酸菌属 (Achromobacter) 、土壤杆菌属 (Agrobacterium) 、无色杆菌属 (Achromobacter) 、固氮菌属 (Azotobacter) 、根瘤菌属 (Rhizobium) 或八叠球菌属 (Sarcine) 等中的微生物合成的纤维素的统称。由醋酸菌属生成的细菌纤维素具有独特性质, 和自然界中广泛存在的纤维素不同, 是一种纯纤维素。它具有自身的特殊性质: (1) 高纯度、高结晶度和高重合度, 它以单一纤维的形式存在, 对制备出微小纤维产品 (microfibric) 时非常有利。传统微小纤维产品制备过程以天然纤维素出发, 经过一系列特殊的加工。 (2) 细菌纤维素的直径在0.01~011μm之间, 弹性模数比一般纤维高出数倍甚至十倍以上, 且有高强度的抗拉性。对细菌纤维素的机械性能进行研究, 发现其扬氏模量高达15109Pa, 机械性能与生产纤维素的发酵方式及膜处理方式 (包括加热和加压) 无关[4]。 (3) 具有较高的生物适应性, 且能被完全生物降解, 不污染环境。

细菌纤维素能提高原料利用率。日本SONY公司的音响设备的成功应用, 但是从目前开展的应用范围来看, 不必要采取特殊的添加方法, 就有可能开发出添料纸的制造方法。造纸问题已经成为造纸业共同面临的世界性难题。纸料中添加部分功能性材料, 用以克服天然纤维素的各种不足, 生产出高质量的纸张是全球造纸专家共同奋斗的目标之一[4], 生物造纸技术已有较为广泛的应用, 如酶法脱墨。就我国而言, 利用微生物制造新材料仍处在空白阶段, 因而, 将其应用在造纸工业上具有非常重要的意义。

细菌纤维素是国际纤维素研究的一个新领域, 由细菌制备出来的纤维素产品高纯度、环境友好性好、高强度的抗拉性、透气透水性好、生物相容性较普通纤维素更优, 可用作食品添加剂、声音振动膜、人造皮肤、人造血管、组织工程支架等功能材料[5,6]。Czaja[7]等将其用作伤口敷料, Gateholm[8]等用作多孔细菌纤维素膜制作骨再生的支架材料, Gremona[9]等用木醋杆菌直接制得细菌纤维素膜, 其力学性能好, 可作为有机发光二极管 (LED) 的基体材料, 制备柔性有机光电器件。另外, 细菌纤维素还可以用作合成肉、合成鱼、合成禽兽类等。国外已发表有关细菌纤维素高吸水产品的专利, 日本暂时处于领先地位, 而国内已经开始关注并涉及细菌纤维素领域, 对如何制备出高吸水产品没有实质性报道。

2 高吸水纤维

由主链骨架、亲水基团、交联集团组成的高吸水纤维。经交联形成三维网状结构, 表现出超强的吸水能力和保液能力, 引发人们对它的关注。而它自身的优点弥补了高吸水树脂的不足, 如洗水后凝胶不流动、有较大的比表面、制作工艺简单。国外对高吸水纤维的研究较早, 发展也相对成熟, 主要有日本、加拿大、英国以及美国。

以纤维素为基准制备的高吸水材料一直是人们研究与开发的活跃领域, 所谓高吸水材料是指材料的吸水性能, 一定条件下, 在水中浸渍和离心脱水仍能保持15%以上水分, 称之为高吸水纤维。以材料对水、对盐水的保留值 (WRV或SRV) 的高低来衡量。通常情况下, 普通水的WRV为50%, 再生纤维素WRV为130%, 而纤维素高吸水材料WRV可高达200%~8000%。纤维素的吸水材料的耐盐能力与吸水速度的影响因素有待研究。

制备过程有酯化、醚化-交联、接枝共聚等, 不同方法制备得到高吸水材料的吸水能力有所差异。Chatterjee等[10]采用特殊交联剂与羧甲基纤维素 (CMC) , 进行交联反应, 使交联剂结构中不仅含有可交联纤维素链的官能团, 而且含有体积较大的亲水性基团, 某些低交联度的CMC或WRV可高8000%。Kuwabara等[11]通过向纤维素分子链中引入亲水性基团 (如羧甲基等) , 产品的吸水性能可达千倍以上。

纤维素系高吸水材料作为一种新型功能性高聚物, 在生理卫生用品、农林园艺、土木建筑、沙漠改良、石油化工、医药研究、食品包装材料等领域得到广泛应用。成本太高已成为主要的问题, 考虑到化石资源将面临日渐枯竭的困境, 合成类的成本难以持续降低, 使得作为可再生资源且原料来源广泛的纤维素类原料, 制备出理想的高吸水材料仍然具有研究价值。张效林等[2]采用高吸水树脂作添加剂, 以醋酸纤维素为基质, 包络高效化肥, 研发出一类新型的膜包络体控制释放系统, 具有多方位调控释放速率功能, 应用前景十分广阔。

高吸水材料在农林业中有着良好的应用前景, 纤维素作为一种来源丰富的天然有机高分子产物, 生成的周期短、可再生, 若将其功能化并加以开发与应用, 不仅实现了纤维素基材的高值化, 更可代替部分以石油、天然气等为原料的化工产品, 在一定程度上减少不可再生能源的消耗;而作为环境友好型材料, 纤维素基吸附剂有着不可比拟的优点, 如原料价廉易得、生物相容性较好、能完全生物降解及含有大量螯合基团等。另外, 合成类高吸水材料的吸水性能相对优异, 其对生理盐水的吸收能力则降低为原吸水值的1/10~1/50。而在农林业生产的实际应用中, 水中不仅含有钠离子, 还有钙、镁等高价离子, 实际吸水能力肯定要大打折扣。因此对吸水能力来说, 应结合实际农林业生产中的应用, 进行具体分析与评价。

3 纤维素复合材料

纤维素复合材料的种类很多, 按组成可分为:纤维素/合成高分子复合材料、纤维素/天然分子材料、纤维素/导电聚合复合材料、纤维素/碳纳米管复合材料、纤维素/金属杂化材料、纤维素/硅杂化材料等等;按功能性可分为:生物医用材料、力学材料、光学材料、电学材料、传感材料等。本文仅介绍一些具有代表性的生物医用材料和纤维素有机-无机杂化材料[12]。

3.1 生物医用材料

基于纤维素出色的生物相容性、生物可降解性和优异的力学性能, 人们研究并开发出很多纤维素生物医用材料, 在伤口修复、抗菌消毒、细胞培养、药物释放、组织工程等诸多方面都具有广泛的应用。如:纤维素/PEG和纤维素/PEO复合材料有良好的生物相容性, 在生物工程[13]、药物释放[14]等方面应用广泛;纤维素/玉米蛋白[15]、纤维素/壳聚糖[16]、纤维素/乳糖[17]可应用于细胞培养;纤维素/磷酸钙[18]、纤维素/壳聚糖[19]可做组织工程支架、骨修复材料等。如:Park[20]等以离子液体为溶剂, 制得纤维素/肝磷脂/活性炭多孔微球, 其可以吸附药物分子, 在误服药物、服药过量等药物中毒时进行解毒;Wu[21]等以Emim Ac离子液体为溶剂, 制得再生纤维素/MWCNT复合膜, 其固定葡萄糖氧化酶, 可作为生物传感器来使用;Li[22]等将1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体为介质, 超声分散SWCNT, 再与纤维素/Bmim Br离子液体混合, 再生得到复合材料, 具有优异的生物相容性可促进细胞的生长, 在生物支架、细胞内药物释放领域有很大的潜力。

3.2 纤维素有机-无机杂化材料

近年来, 有机-无机杂化材料引起了人们广泛的关注, 其不仅保持了有机材料的性质, 且具有了无机材料的特性, 如超强的光、电、磁、催化等, 在生物、光电、催化、医药、传感等领域有着广泛的应用。

纤维素/Ag纳米颗粒杂化材料具有很好的抗菌性, 可用做抗菌性创伤敷料、生物组织支架、抗菌膜等;纤维素/Si O2复合材料[23,24,25]可用做隔热、生物碱识别与分离、药物负载等;通过物理共混, 还可以得到纤维素/天然矿物质杂化材料, 其不仅保留了纤维素的特性, 还具备的天然矿物的性质, 如高力学强度、抗冲击、抗疲劳、抗老化、耐化学腐蚀、高吸附活性, 因而, 可用做食品包装材料。组织工程支架、人造骨、气体分离膜等。

4 纤维素硫酸钠

硫酸多糖具有广泛的生物活性, 如抗病毒、抗凝血活性、抗肿瘤, 而纤维素硫酸钠 (Na CS) 属于硫酸多糖。它是一种纤维素衍生物, 由天然纤维素经磺化制得。适当剂量的Na CS有避孕、杀菌作用。

纤维素分子中带有大量的羟基, 经过彼此间的作用, 形成氢键, 使得纤维素不易溶于普通溶剂中。纤维素经过磺化, 引入体积较大且具有亲水性的磺酸基团, 进一步拉大分子间距离, 弱化分子间氢键, 使得其酯化物溶于普通溶剂成为了可能。如, 纤维素硫酸酯 (Cellulose Sulfate, CS) 具有很好的抗血凝效果[26]。

Na CS可以有效的抑制病原衣, 且不会对人的眼睛无刺激, 皮肤不过敏, 也不会导致畸形或癌变等副作用。Na CS-PDMDAAC生物微胶囊体系在微生物发酵、动植物细胞培养、器官移植方面有很好的应用前景, 主要是由纤维素硫酸钠和聚二甲基二烯丙基氯化铵制备而成。其优点无可比拟, 如:中空结构, 无毒害作用, 膜物/化性质稳定等。

5 阳离子纤维素

阳离子纤维素在阳离子高聚物家族中最具有代表性, 是一种十分重要的高分子生物活性材料, 主要是将纤维素上羟基引入阳离子, 最初是作为二合一香波的一种调理添加剂, 随后的研究表明:它显示出某种特殊功能。随着科学技术的不断提高, 阳离子纤维素在纺织印染、生物医学等特定领域相继被广泛应用, 本身作为一种新型环境友好型吸附性生物活性材料, 在环保领域的应用不容置疑。

卢滇楠[27]等, 得到了新型季铵盐型抗菌阳离子的单体 (甲基丙烯酰氧乙基-苄基-二甲基氯化铵) , 以大肠杆菌JM105为典型致病菌体系, 接枝该单体后, 研究其抗菌能力及抗菌机理。Xing[28]等用苄基二甲基 (2-甲基丙烯酰氧乙基) 、纤维素和氯化铵接枝共聚, 得到改性纤维素。能有效抑制大肠杆菌生长。王格慧[29]以棉花为研究原料, 成功接枝具有环氧基长链的季铵盐, 得到具有杀菌能力和吸附金属离子双重性能的棉纤维。该材料在50min内能完全杀死大肠杆菌和金黄色葡萄球菌, 具备高效、快速的杀菌能力。Annis[30]等添加化学改性后疏水性季铵阳离子纤维素醚合成的抗菌材料, 能抑制假单胞菌等微生物的繁殖与生长。

6 高性能纤维材料

黏胶纤维的生产已有近百年的历史, 因其具有适宜延展性, 吸水透气性能好好, 不容易发生静电现象等优点, 成为纺织业的一种重要原材料。目前, 以纤维素为原料, 利用无毒害、无污染性的有机溶剂纺制出短纤维素已有了较大的突破, 随着市场的投入, 不可避免地形成一股巨大的冲击波, 被誉为“21世纪环保型纤维”。

市场上主要是英国Courtaulds公司推出的Tencel纤维以及奥地利Lenzing公司生产的Lyocell纤维, 其中以Lyocell纤维尤为突出, 因而Lyocell作为新纤维素纤维的统称。1980年由德国Akzo-Nobel公司首先取得工艺和产品专利, 1989年由国际人造纤维和合成纤维委员会正式命名。目前, 在日本、西欧、美国等地颇受欢迎, 其销量不断增加, 它的制备过程并不需要经过特定化学反应, 充分利用N-甲基吗啉中的杂环胺氧化物能够溶解纤维素的特性, Lyocell纤维是一种高结晶的纤维, 通过显微镜观察, 有规则的纵面和光滑的表面椭圆形, 含有原纤化结构, 但是分子量比普通黏胶纤维高, 显示其有较高的干湿强度大于85%, 与其他纤维形成了鲜明的对比[31], 这使得Lyocell纤维耐机械性能和化学处理能力很强;湿态伸长约为17%, 断裂伸长率变化量不明显, 故产品的尺寸很稳定, 这些优点正好可以弥补常规黏胶的不足。同时Lyocell纤维生产具有无毒、无污染、低能耗等特点, 被誉为“21世纪真正的绿色环保纤维”, 从1992年全球产量不足2万吨/年, 2012年达到的50万吨/年, Lyocell纤维在再生纤维家族所占的市场份额和影响力不容忽视。

Lyocell纤维还能用于除纺织以外的工业, 比如医用纱布、绷带;用作卫生用品的吸收垫片、盖布, 可作为洗涤用纸及玻璃纤维纸的粘合料等等[32]。Lyocell纤维在增强生物复合材料方面也具有良好的应用前景。

7 展望

纤维素及其衍生物的功能化是高分子化学中最早研制和生产的一类功能性材料, 除了上述例子外还有很多其他功能材料, 如用作抗凝剂、人工肾、肺、膜等各种医用功能材料;固定化抗原、分离抗原、羧酸纤维素、固定化酶等生物活性材料。

基于纤维素的生物活性材料充分利用了纤维素廉价易得、储蓄量客观、生物降解等特点, 并赋予光电效应、生物活性、物理/化学吸附、催化等功能, 大大地拓宽纤维素的应用, 有关纤维素功能化的研究必将蓬勃发展。

在世界各国科学家的共同努力之下, 纤维素功能化的研究频获喜讯。如:各类纤维素非水溶剂的发掘, 对高功能纤维素衍生物的开发创造了良好机遇, 为纤维素的均相衍生化提供了新途径;尤其是人造纤维素的出现, 大大拓宽了纤维素的应用领域。可化学家对纤维素功能化的研究与利用永不会止步, 笔者认为以下课题将会成为未来研究的着重点:

(1) 深入研究纤维素高分子结构, 摸索出绿色植物光合作用生成纤维素的合成机理。

(2) 以天然的生物质、农业废弃物和高强度的细菌纤维素与纤维素纳米纤维为原料制备出功能材料。

(3) 控制和优化细菌纤维素的合成路线。

(4) 纤维素功能材料的实用化和工业化。

生物活性材料 第5篇

渠式生物膜反应器中生物膜的活性研究

摘要：使用透水混凝土生态膜作填料,利用渠式生物膜反应器,对生活污水进行处理.结合实验数据,对新型反应器中填料上生物膜的活性进行了分析.实验表明,其活性(以耗氧速率SOUR表示)在3.23～6.25 mgO2/g・h之间,其生物膜量在3.16～1 0.72mg/cm2之间,生物膜量的变化趋势是沿程下降,而SOUR却是上升的.作 者：邹长伟    金腊华    万雨龙    袁杰    ZOU Chang-wei    JIN La-hua    WAN Yu-long    YUAN Jie  作者单位：邹长伟,ZOU Chang-wei(南昌大学环境科学与工程学院,江西,南昌,330029)

金腊华,万雨龙,袁杰,JIN La-hua,WAN Yu-long,YUAN Jie(暨南大学环境工程系,广东,广州,510632)

期 刊：水处理技术  ISTICPKU  Journal：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT 年，卷(期)：, 32(11) 分类号：X703.1 关键词：渠式生物膜反应器    生物膜量    微生物活性   

生物活性材料 第6篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2010年10月-2012年10月来我院救治的78例烧伤患者, 随机分为对照组和治疗组。对照组男23例, 女16例;年龄19~62岁, 平均年龄 (38.4±1.8) 岁;烧伤时间9~64天, 平均烧伤时间 (25.3±1.8) 天;治疗组男24例, 女15例;年龄18~64岁, 平均年龄 (38.6±1.7) 岁;烧伤时间11~65天, 平均烧伤时间 (25.5±1.7) 天。抽样研究对象在年龄、性别、患病时间等方面比较均无显著差异 (P>0.05) , 具有可比性。

1.2 方法

对照组治疗方式:采用空白膏剂进行换药处理。治疗组治疗方式:在常规消毒处理后, 将生物活性玻璃与透明质酸钠结合修复材料制成的膏剂涂抹于创面, 然后覆盖凡士林纱布并进行固定处理, 每2天换药1次[2]。

1.3 观察指标

将两组研究对象的烧伤创面治疗效果、创面恢复时间、接受治疗时间、不良反应等情况作为观察指标进行对比。

1.4 疗效评价

显效:用药治疗21d后创面已经完全愈合或缩小程度超过2/3, 肉芽处于良好生长状态;有效:用药治疗21d后创面的缩小程度超过1/3, 但没有达到2/3;无效:用药治疗21d后创面的缩小程度没有达到1/3, 或创面延迟愈合, 或没有明显的变化[3]。

1.5 统计学方法

本次研究所得数据资料均采用统计学软件SPSS18.0进行处理, 以均数加减标准差形式 (±s) 表示计量资料, 对计数资料和组间对比分别进行t检验和χ2检验, 当P<0.05时, 认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 烧伤创面治疗效果

对照组经空白膏剂换药治疗后有9例患者的烧伤创面达到显效效果, 有18例患者治疗有效, 有12例患者治疗无效, 烧伤创面治疗有效率69.3%;治疗组经生物活性玻璃与透明质酸钠结合换药治疗后有13例患者的烧伤创面达到显效效果, 有22例患者治疗有效, 有4例患者治疗无效, 烧伤创面治疗有效率89.7%。两组患者烧伤创面治疗效果组间差异显著 (P<0.05) 。

[n (%) ]

2.2 创面恢复和接受治疗时间

对照组经 (22.51±3.02) d治疗后创面恢复正常, 共计接受治疗 (24.38±2.03) d;治疗组经 (17.94±2.68) d治疗后创面恢复正常, 共计接受治疗 (20.45±3.16) d。两组患者创面恢复时间和接受治疗时间组间差异有显著统计学意义 (P<0.05) 。详见表2。

2.3 不良反应

有8例对照组患者出现不良反应, 不良反应率为20.5%;有1例治疗组患者出现不良反应, 不良反应率为2.6%。两组患者不良反应率组间差异有显著统计学意义 (P<0.05) 。

3 讨论

生物活性玻璃与透明质酸钠结合修复材料与烧伤创面组织接触的过场中, 其中具有生物活性的生物活性玻璃可以在瞬间与组织发生一系列复杂的化学反应[4]。通过离子交换, 使创面的局部氧分压和pH值得到显著提高, 保证表面能够形成较强负电势, 通过一系列复杂的生化反应, 形成一个由羟基磷灰石 (HAP) 组成的多孔网络结构, 可以对与组织再生有关的各种物质进行有效吸附。高浓度的透明质酸钠还可以对胶原纤维组织的挛缩起到积极的抑制作用, 直至组织彻底得到再生性修复, 因此通常不会遗留疤痕。

摘要：目的:对应用生物活性玻璃与透明质酸钠结合修复材料对烧伤患者进行创面治疗的临床效果进行研究。方法:抽取78例烧伤患者, 随机分为对照组和治疗组, 平均每组39例。采用空白膏剂对对照组患者进行换药;采用生物活性玻璃与透明质酸钠结合修复材料对治疗组患者进行换药。结果:治疗组患者烧伤创面治疗效果明显优于对照组;创面恢复时间和接受治疗时间明显短于对照组;出现不良反应的人数明显少于对照组。结论:应用生物活性玻璃与透明质酸钠结合修复材料对烧伤患者进行创面治疗的临床效果非常明显。

关键词：生物活性玻璃,透明质酸钠,烧伤创面,治疗

参考文献

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生物活性材料 第7篇

1材料与方法

1.1试剂与仪器

人重组脂联素( 纯度 > 99. 5% ,去除内源性内毒素,脱盐) 和 β-TCP( 均由本课题组自主生产) ; 壳聚糖 ( MW 5 × 105,脱乙酰率90% ) ,多聚磷酸钠( TPP) 和Span-80 ( 北京化学 试剂公司 ) ; PLGA[n ( LA ) ∶ n ( GA) = 50∶ 50]( MW 10 × 105) ( 山东济南代罡科技有限公司) ; 磷酸盐缓冲溶液( PBS) ( 0. 1 mol /L,p H = 7. 4) ,DMEM培养基和胎牛 血清 ( FBS) ( 美国Gibco公司) ; 细胞计数试剂盒( Cell Counting Kit-8,CCK-8) ( 株式会社日本同仁化学研究所) ; 96孔细胞培养板 ( 美国Costar公司) 。小鼠成骨 样细胞前 体细胞MC3T3( 协和细胞资源 中心 ) ; 扫描电子显 微镜FEI Quanta 200( 荷兰FEI公司) ; MK3酶联免疫检测仪( 美国Beckman公司) ; BX51TF光学显微镜( 日本Olympus公司) ; DSH2-300A恒温振荡培养箱( 太仓市实验设备厂) ; LGJ-18冷冻干燥机 ( 北京四环科学仪器厂) 。

1.2载药微球和PLGA/β-TCP支架材料的制备

以TPP为交联剂,采用离子乳化交联法制备壳聚糖微球( CMs)[1,2]。将900 mg壳聚糖溶于29 ml体积分数为2% 的乙酸溶液中; 将500 μg脂联素溶于1 ml体积分数2% 的乙酸溶液中,并加入到上述壳聚糖溶液中,充分混匀。将上述混合液滴入300 ml质量分数为2% 的Span-80的液体石蜡中,于室温下搅拌2 h, 将70 ml质量分数为5% 的TPP溶液缓慢滴入上述乳液中,搅拌4 h,使其充分交联。依次用石油醚、异丙醇和双蒸水反复洗涤乳液,冻干后即得载药微球。

通过热致相分离法制备PLGA/β-TCP支架材料。 将720 mg PLGA溶于12 ml二氧六环中,加入360 mg β-TCP,充分搅拌后加入240 mg载药微球( 对照组加入240 mg空白微球) ,充分搅匀,倒入四氟乙烯平皿中,于液氮中迅速冷冻,过夜冻干后即得PLGA/β-TCP支架材料。

1.3微球及支架材料的扫描电镜观察

将微球样品及支架样品于金属载物台上,扫描电子显微镜FEI Quanta 200在低真空和环境真空模式下观察微球表面形态及粒径分布。

1.4微球中多肽的载药率和包裹率计算

将30 mg载药微球溶于10 ml 2% 的乙酸溶液中, 充分搅拌,滤掉不溶物,取20 μl溶液,采用Pierce微量蛋白检测试剂盒( BCA法) 检测样品中的蛋白含量 ( 取3个样本测得平均值) ,换算出微球中多肽的载药率及包裹率。

1.5载药微球及支架材料的体外释放实验

将30 mg PLGA/β-TCP支架材料和10 ml PBS缓冲液加入到15 ml离心管中,置于37 ℃ 恒温振荡培养箱中( 100 r/min) ,同一时间取样,取样前先将样品悬浮液于4 000 r/min下高速离心5 min,取上清液1 ml, 用Pierce微量蛋白检测试剂盒检测壳聚糖微球中脂联素的释放量。每次取样后向离心管中补加新鲜配制的PBS缓冲液1 ml。定期取上清液直至第91天,上述释放实验每组均选取3个平行样本,取其平均值。

1.6复合支架材料对成骨细胞的前体细胞增殖实验

用CKK8法测定载药支架材料对成骨细胞的前体细胞MC3T3细胞系增殖的影响。在96孔板中每孔加入5 × 103个MC3T3细胞,隔日加入支架材料于含10% ( 体积分数) FBS的 α-MEM中复合培养1、2 d后终止培养,每孔加入10 μl CCK8溶液。继续孵育4 h, 用酶标仪检测波长450 nm处各组吸光度值( A) 。每天均设6个复孔取其均数,空白对照组为含10% 胎牛血清的 α-MEM培养基。

1.7数据分析

所有数据以± s表示,采用独立样本t检验分析, 应用SPSS 17. 0软件进行统计分析。

2结果

2.1TPP-壳聚糖微球及PLGA/β-TCP支架材料的表征

壳聚糖溶于乙酸后,糖链上的 - NH2与H+结合成强大的正电荷阳离子基团,与乳液中加入的TPP表面的负电荷通过离子交联作用固化而形成微球。TPP交联后的壳聚糖微球具有较好的球形结构,表面呈沟回状( 图1) 。

利用热致相分离法制备的PLGA/β-TCP支架材料具有典型的多聚物孔状结构( 图2) ,孔径为20 ~ 200 μm,且可及PLGA / β-TCP支架材料中包裹 的微球( 箭头所示) 。

2.2微球中脂联素的载药率和包封率

BCA法测定后计算出药物的载药率约为1. 3% , 包封率为70. 3% 。

2.3支架材料的体外释放行为

药物从复合支架上逐渐释放出来,脂联素在第1天、第2天和第3天的释放量分别为180、60、65 ng, 从第4天开始之后缓慢释放,每天释放量约为20 ng, 且缓释持续到检测的第91天( 图3) 。

2.4复合支架材料对成骨样细胞前体细胞凋亡和增殖的影响

材料浸提液组与对照组作用于MC3T3细胞24 h后,流式细胞仪检测结果表明,浸提液组正常细胞比例为98. 69% 与培养基组98. 72% 相近,说明该复合支架材料生物安全性良好,且无急性细胞毒性( 图4) 。

CCK8实验结果表明 ( 图5 ) ,第2天载药组 ( PLGA / β-TCP / CMs / APN) 对MC3T3的增殖作用显著大于空白对照组。

3讨论

现代植骨材料的研究已从替代组织物理特性的阶段发展到在支架材料上复合生物活性因子促进骨缺损修复的阶段。脂联素是脂肪组织分泌的一种蛋白,参与糖、脂代谢,具有改善胰岛素抵抗、抗炎、抗动脉粥样硬化、降血糖、血脂等作用[3]。近年来有研究 报道APN在外周和中枢均可以调控成骨细胞和破骨细胞的增殖与分化,进而参与骨代谢[4,5],成骨细胞与破骨细胞均表达APN受体[4,5,6],二者均是APN的靶器官, 体外APN的释放行为影响其骨诱导能力[3]。APN复合植骨材料有可能既能抑制破骨细胞的骨吸收活性, 同时又能增加成骨细胞的活性和骨基质的矿化,适用于阻止拔牙后牙槽骨的早期破坏,从而维持牙槽嵴原有的框架,使牙槽骨的重建更快更好。

本研究通过热致相分离法制备的PLGA/β-TCP支架材料具有典型的多聚物相通孔状结构,孔径为20 ~ 200 μm,表明该复合材料的初级结构类似于人天然骨小梁孔径的200 μm时,有利于成骨细胞的黏附,同时也有利于细胞生长所必需的血管长入,还可作为营养物质及新陈代谢的通道,提供了骨代谢所需的微环境。

本研究选用TPP作为交联剂制作载APN微球,避免了以往使用戊二醛、Na OH和乙二醇二缩水甘油醚等作为化学交联剂的弊端[7]。壳聚糖溶于乙酸后,糖链上的 - NH2与H+结合成强大的正电荷阳离子基团, 与乳液中加入的TPP表面的负电荷在静电作用下通过离子交联作用使壳聚糖乳滴交联固化而形成微球。 使用TPP另外一大特点为无毒副作用,且药物包封率高( 本研究包封率为70. 3% ) 。而且,本研究获得的壳聚糖微球表面呈沟回状,有利于增加壳聚糖微球的表面积并相应增加壳聚糖的载药率和包封率,这与之前的文献报道相一致[8]。

微球在前3 d的突释现象明显,从第4天开始缓慢释放,并持续至第91天。这种突释现象主要由于微球初期吸水迅速变大,表面的多肽脱吸附,外周的多肽迅速被释放,直到表面微球吸水达到饱和状态,其中包载的APN才能达到缓慢线性释放,这与之前文献报道的肾上腺髓质素的释放情况相类似[2]。

通过材料浸提液与成骨细胞的前体细胞MC3T3共培养,分别通过流式细胞仪检测细胞凋亡以评价材料的急性细胞毒作用和CCK8实验评价材料促成骨细胞前体细胞增殖作用。图4结果表明,复合微球的支架材料与对照组结果接近,说明复合微球的支架材料安全,无急性细胞毒性。图5结果表明,载药支架( PLGA / β-TCP / CMs) 浸提液作用于MC3T3细胞第2天, 促增殖作用显著大于空白对照组( P < 0. 05) 。这与本课题组之前报道骨组织是APN的靶器官,有促成骨作用相一致[4,5]。

4结论

PLGA / β-TCP载壳聚糖微球包裹脂联素具有一定的缓释效果,且材料生物相容性良好,还能促进成骨样细胞前体细胞的增殖。

摘要：目的:制备载脂联素缓释骨支架材料,并评价其体外生物学性能。方法:利用离子乳化交联法制备负载脂联素的壳聚糖微球,应用热致相分离法制备乳酸和乙醇酸共聚物/β-TCP支架材料并在其中包覆载药微球。通过扫描电子显微镜、体外释放行为、检测材料浸提液对MC3T3细胞凋亡和增殖作用等实验综合评价载药支架材料的性能及生物学活性。结果:微球直径均匀,载药支架孔径20~200μm并相互穿通,载药率1.3%,包封率70.3%,在缓冲液中药物释放持续91 d。材料浸提液诱导细胞凋亡率与空白对照组相当,载药支架材料对成骨细胞的增殖有促进作用。结论:载脂联素缓释骨支架材料具有缓释效果并促进成骨细胞增殖。

生物活性材料 第8篇

关键词：桑叶,活性成分,生物活性,药理作用,开发应用

桑树是多年生深根性木本植物,落叶乔木或灌木,属双子叶植物, 桑科、桑属、桑种。单叶互生,卵形,有时分裂,托叶早落[1]。桑叶是桑树的主要产物, 约占地上部产量的64%,桑叶生命力很强,每年可摘3~6次[2]。因此,桑叶在我国有着极大的资源优势。桑叶中具有许多天然的活性物质,这些活性物质对畜禽具有免疫保健作用,能够防止禽流感的发生,提高畜禽的抗病能力,有利于畜禽保持健康快速的生长[3]。

1 桑叶的有效活性成分

1.1 基础物质

桑叶含有丰富的碳水化合物、脂肪酸、纤维素和多糖。苏海涯等[4]检测每100 g 干桑叶中含有可溶性碳水化合物25 g、纤维素14.4 g、果胶12 g、有机酸3.5 g、阿拉伯聚糖7.4 g、戊聚糖3.8 g、粗脂肪6.15~9.8 g。

1.2 氨基酸

桑叶中氨基酸的含量因地理位置及不同品种而有所不同,但总的来讲,粗蛋白含量为20%~27%,神经传递物质γ-氨基丁酸(GABA)在干桑叶中的平均含量是很丰富的,达226 mg/100g;桑叶中氨基酸种类达17种,占桑叶干物质的10%以上,在这些氨基酸中动物必需和半必需的氨基酸占总量的50%以上;张传惠[5]对新鲜桑叶的氨基酸含量进行测定,其结果见表1。

1.3 维生素

桑叶中含有多种维生素,尤其富含能维持机体免疫系统、抗氧化系统、脂肪和碳水化合物、周转代谢系统正常或应激活动所需的B族维生素和维生素C,日本专家[6]对干桑叶中维生素的检测结果见表2。

1.4 矿物质

桑叶含有多种不同的矿物质元素,朱祥瑞等[6]对干桑叶中矿物质进行了检测,结果见表3。

1.5 黄酮

最近,韩国学者Kim等[8]从桑叶中分离出9种类黄酮;金丰秋[9]报导, 每100 g干桑叶中含异懈皮苷200~500 mg, 懈皮苷20 mg, 懈皮苦素100 mg;此外, 黄酮类化合物还因桑叶品种的不同而存在较大的差异,比如,广东伦敦桑叶中黄酮类化合物只有11.71 mg/kg,而桐乡青桑叶中黄酮类化合物含量高达26.61 mg/kg[7]。

1.6 生物碱

桑叶内含有多种生物碱类物质, 其中1-脱氧野尻霉素(DNJ),因植物中唯桑叶含有而最引人关注[10];日本学者Asano等[11]还从桑叶中分离出多羟基生物碱, 包括N-甲基-1-DNJ、2-氧-α-D-半乳糖吡喃糖苷-1-DNJ、1, 4-二脱氧-1, 4-亚胺基-D-阿拉伯糖醇等。

1.7 多糖

赵俊等[12]检测桑叶中的多糖物质含量为2.5894 g/100 g;张传惠等[5]测定鲜桑叶的多糖含量达到2.55%, 并对其化学成分进行了定性测定, 其中含有葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖等。

1.8 甾醇

对桑叶中所含植物甾醇进行研究发现,几乎不含胆固醇,其中谷甾醇为460 g/kg,豆甾醇为30 g/kg,均能降低肠道对胆固醇的吸收[13]。

2 桑叶的生物活性及药理作用

2.1 抗肿瘤作用

桑叶中含有多种类黄酮、1-脱氧野尻霉素、γ-氨基丁酸、桑素等,能有效预防癌细胞的生成。Kim等[8]从桑叶中分离出槲皮素-3-β-D-吡喃葡萄糖苷和槲皮素-3,7-二氧-β-D-吡喃葡萄糖苷两种类黄酮,发现其能显著的抑制人早幼粒白血病细胞系(HL-60)的分化;杨超英等[14]报道桑叶中的桑素具有抗癌活性, 并有抑制真菌的作用;罔田忠司[15]发现采用γ-氨基丁酸能显著降低由于AOM(偶氮甲烷)引起的大肠廇的发生率。

2.2 抗菌、抗病毒作用

桑叶中的N-丁基-1-脱氧野尻霉素能显著抑制癌细胞的生成;王培义等[16]研究发现采用25%桑叶口服液对丝虫病有治疗作用;体外实验表明,鲜桑叶煎剂对金黄色葡萄球菌、乙型溶血性链球菌、白喉杆菌、炭疽杆菌均有较强的抗菌作用,对大肠杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌、脓绿杆菌也有一定的抗菌作用[17]。

2.3 抗衰老作用

桑叶中含有黄酮类物质、多糖、多酚类化合物以及SOD等,起到清除自由基和消除自由基毒性的作用,具有抗衰老作用。唐法娣等[18]实验发现桑叶能够调节机体对应激刺激的反应能力、提高机体耐受能力和延缓衰老。赵丽君等[2]通过4年实验证实桑叶具有类似人参的补益和抗衰老作用。

2.4 降血糖、降血脂作用

桑叶中的生物碱可参与糖脂代谢,有利于降血糖、血脂。欧阳臻等[19]报道通桑叶生物碱DNJ和黄酮类物质对二糖类分解酶活性产生抑制作用,通过桑叶生物碱fagomine及桑叶多糖促进β细胞分泌胰岛素,从而来促进细胞对糖的利用、肝糖原合成以及改善糖代谢,最终达到降血糖的效果;Asano等[20]比较了从桑叶中分离到的七种生物碱的降血糖活性,发现多经基去甲蓑若碱具有很强的糖昔酶抑制作用。

2.5 改善消化系统作用

桑叶内丰富的多糖、类黄酮、大量矿物质、食物纤维以及粗脂肪,能有效改善人体肠道功能, 促进肠道对营养物质的吸收,使肠内水分含量增加,加速肠道蠕动,软化粪便,从而改变肠道功能、预防便秘。

3 桑叶的开发应用

桑叶中含有多种功能成分,具有多种生物功能,被国家卫生部正式归人“既是食品又是药品”之列。因此,利用桑叶资源开发桑叶食品、药品具有广阔前景。

3.1 医药方面

桑叶可用于一些医药制剂中,如桑叶注射液、桑叶片、桑叶浸膏胶囊、桑叶口服液等制剂。药理研究表明,桑叶具有良好的降血糖作用,目前有许多研究机构正致力于从桑叶中提取降血糖的有效组分,并将其开发成防治糖尿病的药品。

3.2 食品方面

目前利用桑叶开发的食品很多, 包括普通食品、保健食品、调味品等, 如桑茶、桑叶面、桑豆腐、桑叶饼干、桑叶豆奶粉、桑叶酒、桑叶饮料、桑叶火腿肠、桑叶醋、桑叶酱等,如安徽农科院蚕桑研究所所研制的多种配方的复合桑茶[21]。

3.3 动物饲料方面

桑叶的营养价值比禾本科牧草高80%~100%,比热带豆科牧草高40%~50%。同时,桑树易种植,产叶量高,桑叶微酸稍甜,作为饲料对大多数畜禽都有很好的适口性,羊和牛在初次接触桑叶时都很容易接受。徐万仁[22]等研究发现桑叶具有很高的消化率,通常情况下为70%~90%;严冰等[23]报道动物日粮中添加一定比例的桑叶可明显提高饲料转化率,降低生产成本;张晓梅等[24]发现在产蛋鸡日粮中添加6%的桑叶粉时可以改善蛋黄颜色、提高蛋重和产蛋量,日粮添加桑叶时,蛋清和蛋黄中的维生素K 和β-胡萝卜素的含量也明显增加。从集约化家畜生产和环保的角度看,日粮中添加桑叶粉还能显著降低禽类粪中氨的排放量。

4 展望

生物活性肽抗氧化活性的研究进展 第9篇

自由基在化学结构上是指含有未配对电子的基团、分子或原子,包括超氧阴离子(O2-)、羟自由基(OH)、脂质过氧化物(LPO)等。因此,自由基一般都很活泼、不稳定,容易与其他分子反应。氧自由基与某些生理活性物质的调控和炎症免疫过程有重要关系;在病理情况下,自由基具有强大的破坏作用,可使核酸主键断裂,蛋白质断裂,膜多不饱和脂肪酸发生过氧化,因此是很多疾病发生的基础。过多的活性自由基对吞噬细胞及组织的生物大分子有破坏作用,而脂质过氧化加速又可造成正常细胞的破坏与死亡。近年来,对多肽的活性研究表明,其中部分多肽对物理、化学以及生物来源的多种活性氧具有清除作用。

1 抗氧化多肽的国内外研究现状

目前生物活性肽按来源可分为内源性的生物活性肽(生物体内天然分泌存在的活性肽)和外源性的生物活性肽(存在于动植物和微生物体内的生物活性肽和来源于蛋白质水解的生物活性肽)。生物体内天然分泌存在的小肽经常通过糖基化、磷酸化等被修饰。因而从肽类分子结构上的多样性和复杂性不难看出生,物活性肽在细胞的生理和代谢调节中有着重要的作用。来源于蛋白质水解的生物活性肽一般以非活性状态存在于蛋白质的长链之中,当用适当的蛋白酶水解时,它们的活性就被释放出来。

1.1 植物来源多肽

近几年来,植物活性成分的研究成为热点,而植物蛋白方面的研究主要侧重于大豆蛋白源。刘大川等采用碱性蛋白酶2709对大豆分离蛋白进行水解得到2000 D以下的多肽,平均肽链长度2.5～5,经硫氢酸铁法测定具有明显的抗氧化性[5]。周媛媛等[6]对Protamex蛋白酶水解制得的大豆多肽进行超滤膜过滤后,对得到的相对分子质量6000 D以下的多肽用葡聚糖凝胶Sephadex LH-20进行凝胶色谱分离纯化,对超滤膜过滤后得到的多肽样品和凝胶分离得到的样品用Rancimat测定其抗氧化活性,利用高效凝胶色谱测定样品相对分子质量分布。结果表明相对分子质量6000 D以下的大豆多肽具有很好的抗氧化活性,但不同相对分子质量范围的多肽其抗氧活性有一定差异,抗氧化性最好的组分a和组分b的相对分子质量分别约为630 D和310D。朱艳华等[7]采用化学模拟体系对玉米多肽样品的抗氧化作用进行了评价,通过测定玉米多肽的还原能力,在化学模拟体系中的清除OH、超氧阴离子以及合成自由基DPPH能力,从化学本质上证实了玉米多肽具有一定的抗氧化能力。

1.2 动物来源多肽

酶法水解动物蛋白制取抗氧化多肽起步较晚,是基于植物蛋白的基础上发展起来的[8]。我国动物蛋白资源丰富,酶法水解动物蛋白不仅能够丰富抗氧化多肽的种类,同时也有利于充分利用畜禽副产品,增加其附加值。彭新颜等[9]研究了乳清蛋白的碱性蛋白酶水解产物对D-半乳糖(D-gal)衰老模型大鼠抗氧化效果的影响,结果显示不同剂量的乳清抗氧化肽各组,在提高血清、心脏、肾脏的SOD活性、GSH-PX活性和降低MDA含量均有一定程度的作用,同时,对于提高肝脏CAT活性方面也具有较好的效果,表明乳清多肽在改善机体物质代谢紊乱及延缓衰老等方面具有一定的作用。黄绵庆等[10]研究了扇贝多肽(PCF)对UVB损伤HaCaT细胞的抗氧化作用。结果显示PCF能提高HaCa T细胞内抗氧化酶SOD、GSH-PX、CAT活性,增强细胞总抗氧化能力并减少脂质过氧化产物MDA的产生,表明PCF可通过抑制氧自由基对生物膜的脂质过氧化反应,提高细胞抗氧化水平,减少紫外线对HaCaT角质形成细胞的损伤。

2 抗氧化多肽作用机理

抗氧化机制离不开自由基理论,老化过程伴随过氧化脂质的增加,表明过氧化脂质与老化存在密切关系,目前对抗氧化多肽的研究由提取制备阶段逐渐深入到理论探索阶段。有文献报道,抗氧化活性肽的抗氧化机理包括通过给抗氧化酶提供氢、缓冲生理pH值、螯合金属离子和捕捉自由基等途径起到抗氧化作用[9]。

一般认为,丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸等疏水性氨基酸对多肽的抗氧化性起着重要作用,含疏水性氨基酸的多肽通过与氧结合,抑制脂质中氢的释放,延缓脂质过氧化链反应,从而保护脂质体系。酶解蛋白所得的水解液属于水溶性的,但是能抑制油脂自氧化,这是因为多肽溶液仍具有蛋白质的一些物理性质,在抗氧化体系中,能够在脂类边缘形成包膜,阻隔与氧的接触,使活性强的自由基链反应中断。另有研究表明[10],短链肽被发现有更强的抗氧化性,其原因之一可能是具有抗氧化性的氨基酸处于N-端和C-端,抗氧化性能够表现出来,因此,酶的作用位点和降解程度,决定了产物的抗氧化性能。

3 抗氧化多肽的发展前景及存在的问题

现已发现从食物蛋白质酶解物中提取的一些小分子肽不仅能提供人体生长发育所需的营养物质,同时具有防病、治病、调节人体生理机能的功效。因此,人们有可能从食品蛋白质中制备出满足人们特定需求的活性肽,为人类充分利用蛋白资源,尤其那些生物效价不高和未被利用的蛋白资源开辟了一条新的途径。

虽然越来越多的研究证实,肽对自由基有清除作用,但迄今关于抗氧化肽的抗氧化机理未有突破性的结论,抗氧化肽的保守序列还未被揭晓,抗氧化位点的影响因素和详细的作用机理还没被掌握。探讨抗氧化机理,不但是解释构效关系的理论基础,而且对目标性更强的提取或合成抗氧化肽有着重要的意义。随着对多肽结构的不断阐明,功能关系的深入研究以及肽合成方法的发展等,多肽的理论研究与实践应用都将迎来更大的光明前景。

摘要：从多肽的来源着手,对近年来抗氧化多肽的研究状况进行了概括,并对多肽抗氧化的作用机理进行了总结,最后展望和分析了抗氧化多肽的发展前景以及存在的问题。

关键词：多肽,抗氧化,研究进展

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生物活性材料 第10篇

菊苣(Cichorium intybus L)为菊科菊苣属多年生草本植物,栽培过程中极少有病虫危害,几乎不施任何农药化肥,食用安全,被称为21世纪的保健蔬菜[6]。近几年的研究表明,菊苣提取物不仅是菊粉、菊苣酸、果糖等的重要来源,而且其本身也具有许多生理活性,如增强免疫能力、抗炎作用、降低胆固醇和血糖等[7,8]。Ahmed B报道菊苣种子干粉甲醇提取物以及从甲醇部位分得的一酚类化合物AB-IV挥去溶剂后具有抗肝毒性的作用[9],叶国华等[10]报道菊苣在降低尿酸、甘油三酯的同时,还明显改善了血液流变学和纤溶系统活性。对菊苣提取物的报道大部分集中在对动物和人体本身的作用[11,12],在对真菌的效果上,仅徐雅梅报道过菊苣根提取物对小麦赤霉病菌、玉米大斑病菌具有一定抑菌效果[13],而菊苣其他部分和其他新的靶标病菌国内外尚见未报道。笔者就菊苣叶的丙酮等4种有机溶剂提取液对苹果腐烂病菌等4种植物病原真菌的抑制作用进行了室内测定,初步确定了菊苣叶存在抑菌活性物质,有助于加深对菊苣抑菌活性的认识,为该类活性物质的研究提供理论基础和先导资源。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试样品。

供试品种为普那菊苣(Cichorium intybus L),在其生长期采集叶片,自然阴干,将阴干的菊苣叶用粉碎机粉碎制成植物干粉,置于冰箱中(0~4℃)保存。

1.1.2 培养基与试剂。

真菌培养基为PDA培养基;石油醚、丙酮、乙醇、乙醚等生化试剂均为市售分析纯。

1.1.3 供试菌种。

苹果腐烂病菌(Valsa mail)、棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum)、葡萄白腐病菌(Coniothyrium diplodieua)、构巢曲霉病菌(Aspergillus nidulans),以上菌种均由滕州市植保站提供。

1.2 试验方法

1.2.1 冷浸法提取抑菌物质。

各称取4份50g材料,分别加入4种溶剂浸泡。每份材料均浸泡3次,每次所用溶剂量分别为200m L、200m L、100m L,提取时间分别为48h、48h、24h,合并滤液,最后将其浓缩至10m L,置于冰箱中(0~4℃)保存,供抑菌测定用。

1.2.2 索氏提取法提取抑菌物质。

各称取4份50g材料,分别以4种溶剂在索氏提取器中提取,均浓缩至10m L,置于冰箱中(0~4℃)保存,供抑菌测定用。

1.2.3 室内抑菌活性测定。

采用生长速率法[14]进行病原菌的抑菌活性测定。取4种有机溶剂的提取浓缩液各1m L,分别与灭菌的30m L PDA培养基混合,倒入直径为6cm培养皿内制成带毒培养基,各处理重复3次,以加等量的有机溶剂为对照。用直径为4mm的打孔器在培养好的供试菌菌落边缘切下菌饼反接于培养皿内,25℃培养4d,用“十”字交叉法测量菌落扩展直径2次,以其平均数代表菌落的大小。抑菌率的计算公式如下:

纯生长量(cm)=菌落的平均直径-菌饼的直径

抑菌率(%)=[(对照纯生长量-处理纯生长量)/对照纯生长量]100

2 结果与分析

对菊苣叶进行冷浸和索氏提取的样品的抑菌试验结果分别见表1和表2。其中,待测液的浓度均为0.16g/m L(干样/毫升培养基)。抑菌试验结果表明,丙酮、乙醚、石油醚、乙醇的提取液对4种病菌均有不同程度的抑制作用。

由表1可知,冷浸法中4种提取液对4种病菌均有一定抑制作用,其中丙酮、乙醚、石油醚3种提取液对葡萄白腐病菌的抑制率分别为100.00%、76.26%、88.00%,显著高于其他病菌。乙醇提取液的抑菌效果较差。

由表2可知,在索氏提取法下,丙酮、乙醚提取液对供试病原真菌均有一定抑制效果,其中丙酮提取液的效果较好,对苹果腐烂病菌的抑菌率最高达到76.24%,差异极显著。而石油醚、乙醇提取液的抑菌效果较差。

对比表1和表2可知,2种方法制备的提取液抑菌效果明显不同,除葡萄白腐病菌外,利用索氏提取法制备的丙酮、乙醚提取液的抑菌效果普遍高于冷浸法的提取液。索氏提取法采用加热的方法,可以提高提取效率,缩短提取时间,同时获取较多的成分。但加热提取会使一些不耐热的活性物质丢失,造成一些成分的丢失。因此,采用2种方法,能够较全面地获取活性成分。对于葡萄白腐病,丙酮、乙醚、石油醚冷浸中的提取液的抑菌率均在75%以上,丙酮的索氏提取的提取液的抑菌率也超过50%,冷浸法的丙酮和乙醚提取液对葡萄白腐病菌的抑菌效果显著高于其他病菌。说明菊苣叶中可能存在对葡萄白腐病菌具有高活性的抑菌物质。通过方差分析对比不同溶剂还可以看出,索氏提取的丙酮提取液对苹果腐烂病菌的抑菌效果显著高于其他病菌,说明菊苣叶中可能存在对苹果腐烂病菌具有高活性的抑菌物质。

3 结论与讨论

植物源农药具有低毒、低残留的优点,其开发利用是解决我国食品安全和农产品农药残留超标等问题的可行方法。同一植物的根、茎、叶、花、果和种子等不同部位,其抑菌活性亦不相同[15],因此可开发利用的具有抑菌活性植物资源丰富。本试验通过对菊苣叶部的提取物进行抑菌试验,发现菊苣叶中存在对葡萄白腐病菌、苹果腐烂病菌有较高抑制作用的活性物质,对今后新型抑菌剂的开发奠定了理论基础。试验中某些提取液对供试菌种有促进作用,可能是因为提取液中的某种成分对某种病原菌有促进生长的作用。试验中2种提取方法的效果有一定的偏差,有的甚至相反,可能由于植物中同时存在抑菌和促菌的活性物质[8],因提取方法的不同,其抑菌和促菌活性作用不同导致结果存在差异[16]。菊苣叶的提取液中有效成分的作用方式和机制及其在活体植物上的抑菌活性,有待进一步研究和探讨。

注:-为促进生长。