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納米銀粉

前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇納米銀粉范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

納米銀粉范文第1篇

一、納米銀的不同形貌

在實(shí)際應(yīng)用中,不同行業(yè)對納米銀的特性有著不同的需求,而納米銀的特性主要由它的結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸以及材料本身所處的化學(xué)物理環(huán)境所決定。目前已成功制出了球形、片狀、立方體、線狀(棒狀)、棱柱等多種形狀的納米銀,其中球形納米銀顆粒和片狀納米銀已經(jīng)為生產(chǎn)生活帶來了重大的變革。

納米銀粉的表面積大,表面原子比例高,具有高表面活性和良好的光譜殺菌作用,是一種具有長效性和耐候性的抗菌劑,廣泛用于醫(yī)用抗菌消炎材料和抗菌陶瓷。納米銀敷料具有持續(xù)殺菌特點(diǎn)和顯著的抗菌、促進(jìn)創(chuàng)傷愈合的良好療效,并且這種敷料對諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌等臨床常見的40余種外科感染細(xì)菌有較好的抑制作用。摻入納米銀粉的陶瓷具有殺菌、自清潔的功能。銀納米顆粒熔點(diǎn)低,作為導(dǎo)電漿料可低溫?zé)Y(jié),對基片材料的耐高溫要求大大降低,甚至可采用塑料代替耐高溫的陶瓷材料,因此導(dǎo)電銀漿在電子工業(yè)中是一種重要材料。目前,以片狀結(jié)構(gòu)的銀粉制備高導(dǎo)低溫銀漿涂層性能優(yōu)良,研究和制備光亮的片狀銀粉成為材料科學(xué)的一個熱點(diǎn)領(lǐng)域[2]。納米銀線可用于傳輸激光,制造新的光學(xué)器件,良好的導(dǎo)電性使其可作為納米電子器件的導(dǎo)線,并可望用于制備新型導(dǎo)電復(fù)合材料。目前納米銀棒、納米銀立方體的應(yīng)用研究還不完善,而樹枝狀納米銀的研究還集中在制備階段。

在納米銀顆粒的制備方法中,物理和化學(xué)方法較為成熟,近些年生物還原法正逐漸受到關(guān)注。化學(xué)法是目前制備納米銀最常用的方法,下面介紹利用電化學(xué)方法制備球型銀納米顆粒的學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案,該方法簡便易行,可以為教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考。

二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)―電化學(xué)方法制備球形銀納米顆粒

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解前沿領(lǐng)域納米銀的相關(guān)知識,理解納米銀的制備原理。

(2)掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能,提高思考、探究及實(shí)驗(yàn)操作能力。

(3)體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣。

2.實(shí)驗(yàn)原理

用電解裝置,在加有適當(dāng)穩(wěn)定劑的有機(jī)相電解液或水相電解液中,將硝酸銀、硫酸銀等銀鹽中的Ag+還原為Ag0,可獲得分散的納米銀粒子,這一方法稱為電化學(xué)還原法[3]。該法簡單、快速、無污染,是一種合成納米銀的有效手段。由于這是一種新方法,因此合成條件和納米粒子形成機(jī)理的研究系統(tǒng)性還存在不足。

在電化學(xué)還原制備納米銀的過程中,穩(wěn)定劑的作用是阻止銀粒子的團(tuán)聚,控制銀粒子生長,它對納米粒子的形成起著關(guān)鍵作用。如果沒有穩(wěn)定劑,還原生成的Ag0會相互團(tuán)聚生長,只能得到大顆粒的銀單質(zhì)。常用的穩(wěn)定劑有PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、EDTA(乙二胺四乙酸)、檸檬酸鈉、半胱氨酸等。

本實(shí)驗(yàn)選用檸檬酸鈉為穩(wěn)定劑,它在納米銀的制備中主要從兩方面起作用。(1)檸檬酸鈉具有很強(qiáng)的配位能力,可以通過與Ag+配位來降低溶液中游離Ag+ 的濃度,這樣就間接地減緩了Ag0的生成[4],降低了顆粒聚集的速度。檸檬酸鈉與Ag+的配位離解平衡為:

(2)檸檬酸鈉能夠和初始形成的納米銀團(tuán)簇(Ag2+,Ag42+)相互作用,從而一定程度上緩解了銀粒子之間的團(tuán)聚效應(yīng)。在水相電解液中,在反應(yīng)初期,Ag+被還原為Ag0,生成的Ag0彼此聚集并和Ag+結(jié)合,形成納米銀團(tuán)簇Ag2+,Ag42+。這些納米銀團(tuán)簇彼此碰撞,并且再生成的Ag0也會聚集到它們上面,使得銀顆粒變大。

檸檬酸根離子帶有負(fù)電荷,它可通過靜電吸引力吸附在帶正電荷的納米銀團(tuán)簇Ag2+,Ag42+表面,形成負(fù)電層。負(fù)電層的強(qiáng)排斥作用減少了碰撞引起團(tuán)聚的概率,因而大大延緩了晶粒的生長速率,形成檸檬酸根包裹的穩(wěn)定納米團(tuán)簇[4,5]。檸檬酸根的作用原理如圖1所示[5]:

3.儀器及試劑

試劑:檸檬酸鈉溶液(1%)、硝酸銀溶液(0.001mol•L-1)、丙酮。

儀器:磁力攪拌器、鉑絲-鉑片雙電極系統(tǒng)、10mL小燒杯、試管、吸量管。

4.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)向小燒杯中加入3mL檸檬酸鈉溶液和2mL硝酸銀溶液。

(2)在小燒杯中放入磁子,置于磁力攪拌器上,攪拌混合均勻。

(3)插入鉑絲和鉑片(5mm×6mm)。以鉑片電極為工作電極(陰極),鉑絲為輔助電極,于8~10mA電流下電解20min。停止時,先關(guān)閉電流,再停止攪拌。反應(yīng)完成后,溶液為淡黃色。

(4)離心分離,將上層液體密封避光保存。取出下層固體,分別用蒸餾水及丙酮洗滌兩次,并自然風(fēng)干。

(5)用掃描電鏡觀察固體產(chǎn)物的形態(tài),可以看到球型納米顆粒,粒徑一般在20~60nm之間。

(6)取密封避光保存的上層液體,測定納米銀溶液的紫外吸收光譜,其特征吸收峰位置出現(xiàn)在400nm左右。

5.拓展探究

依據(jù)以上實(shí)驗(yàn)方法,改變硝酸銀、檸檬酸鈉的用量及電流大小,通過比較產(chǎn)物的粒徑及形貌,探究制備條件對球形納米銀的粒徑及形貌的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 李敏娜,羅青枝,安靜,等.納米銀粒子制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2008,27(11):1765-1771.

[2] 朱桂琴,史建公,王萬林.銀納米材料制備和應(yīng)用進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報,2010,28(22):112-117.

[3] 尹秉勝,馬厚義,陳慎豪.電化學(xué)技術(shù)制備納米材料研究的新進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展,2004,16(2):196-203.

納米銀粉范文第2篇

【關(guān)鍵詞】高嶺土-納米銀;插層;制備

1.高嶺石的概述

地球上的礦產(chǎn),主要分為能源礦產(chǎn)、金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)三種類型。高嶺土是一種重要的非金屬礦產(chǎn),與云母、石英、碳酸鈣并稱為四大非金屬礦產(chǎn)。我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)和利用高嶺土的國家,遠(yuǎn)在3000年前的商代所出現(xiàn)的刻紋白陶,就是以高嶺土制成。江西景德鎮(zhèn)生產(chǎn)的瓷器名揚(yáng)中外,歷來有“白如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄”的美譽(yù)。中國是高嶺土的主要出產(chǎn)國,產(chǎn)地有江西景德鎮(zhèn)、江蘇徐州、河北唐山、湖南醴陵等?,F(xiàn)在高嶺土(Kaolin)一詞就是來源于景德鎮(zhèn)東郊的高嶺村產(chǎn)的一種可以制瓷的白色粘土而得名。

2.銀納米材料的概述

2.1性質(zhì)

納米超微粒子(1~100nm),其本身具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng),與普通大顆粒材料相比,呈現(xiàn)出許多傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學(xué)性質(zhì),近年來已成為物理、化學(xué)、材料學(xué)科研究的前沿領(lǐng)域。納米銀顆粒因具有表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等,顯示出許多獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。納米銀粉具有很高的表面活性及催化性能,優(yōu)異的導(dǎo)電性、抗氧化性以及低溫?zé)Y(jié)性能等。但納米粒子也易于團(tuán)聚,制備過程中常常需加分散劑等,以層狀硅酸鹽的片層為納米反應(yīng)器的模板制備納米材料是當(dāng)前材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

2.2制備方法

根據(jù)制備原理的不同,銀納米材料的制備方法有物理法、化學(xué)法和生物法。目前, 銀納米材料的制備方法主要有化學(xué)還原法、沉積法、電極法、蒸鍍法、機(jī)械研磨法等。

2.2.1化學(xué)還原法

化學(xué)還原法是制備銀納米材料的主要方法,具有設(shè)備簡單、操作方便、反應(yīng)條件溫和、制得的納米銀產(chǎn)量大、純度高、顆粒的大小和形狀可控、粒徑分布相對集中等諸多優(yōu)點(diǎn)。此法所采用的銀鹽主要為AgNO3或銀氨絡(luò)合物;常用的還原劑是H2O2、甲醛、水合肼、抗壞血酸、檸檬酸、乙醇、糖、有機(jī)胺、多元醇、亞鐵鹽等;常用的分散劑與保護(hù)劑有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、明膠、一元醇、多元醇、山梨醇、芳香醇蠟、多元芳香烴。分散劑與保護(hù)劑的作用是使被還原出的Ag處于高度分散狀態(tài),以防止其團(tuán)聚結(jié)晶。

2.2.2電化學(xué)法

電化學(xué)法是直接用電解的方法制備納米銀,電解過程中需要加入配位穩(wěn)定劑,以防止電解生成的單質(zhì)顆粒團(tuán)聚,獲取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較單一,分別以顆粒狀、棒狀和樹枝狀結(jié)構(gòu)的銀納米材料為主。

3.高嶺石夾層復(fù)合物的概述

高嶺土夾層復(fù)合物屬二維納米材料,表面性質(zhì)和用途發(fā)生了很大變化,在催化劑、金屬回收、凈水劑和吸附劑等方面具有新的用途,由原先的體積填料轉(zhuǎn)向功能性填料。

3.1高嶺土插層反應(yīng)的機(jī)理

一般認(rèn)為,高嶺土的插層反應(yīng)是通過層間氫鍵的斷裂以及和插層分子形成新的氫鍵而實(shí)現(xiàn)的。也可以說是電子轉(zhuǎn)移機(jī)理。

3.2制備

插層法是最有效地制備納米級高嶺土的方法。插層法是指在不改變具有層片狀主體結(jié)構(gòu)特征的前提下,客體能夠可逆的插入主體層片之間的縫隙中。某些有機(jī)小分子能夠直接破壞高嶺石層與層之間形成的氫鍵插入到高嶺土的層間,撐大了高嶺石層間距,使高嶺石層與層產(chǎn)生剝離。影響插層的因素較多,包括有機(jī)物本身的特性、含水量、溫度、壓力、pH 值以及高嶺土的粒徑大小、結(jié)晶程度等。根據(jù)插層劑和高嶺土插層反應(yīng)的狀態(tài)不同,高嶺土插層反應(yīng)的方法分為液相插層法和固相插層法。

3.2.1固相插層法

固相插層法主要是利用外來的機(jī)械力來促進(jìn)固體插層劑與高嶺土作用而進(jìn)入高嶺土層間,即將高嶺土與固體插層劑混合后研磨來完成插層反應(yīng)。下述液相插層法的驅(qū)動力以濃度梯度為主, 這里則是利用了外力使插層劑進(jìn)入高嶺土層間。優(yōu)點(diǎn)是插層效果好,即使是少量的研磨也能顯著地提高高嶺土的插層率。缺點(diǎn)是插層時間長,而且過度的研磨會破壞高嶺土的晶體結(jié)構(gòu),降低高嶺土的有序度,增加其本身的體缺陷早期研究中,就有人將高嶺土和醋酸鉀或尿素等一起研磨,得到高嶺土夾層復(fù)合物。一般說來,人工和Fisher研磨可以剝離高嶺土的層狀結(jié)構(gòu),而Retsch球磨機(jī)研磨后可以得到新的夾層復(fù)合物。固相插層法可以剝離高嶺土的層狀結(jié)構(gòu),制備無定形高嶺土,但同時也會導(dǎo)致片層的。

3.2.2液相插層法

液相插層法是插層劑在液態(tài)、溶液或熔融狀態(tài)下進(jìn)行的插層反應(yīng)。大多數(shù)插層反應(yīng)都是在液相中進(jìn)行的。由于插層劑自身特點(diǎn)和高嶺土插層反應(yīng)的特殊性,并不是所有的分子都能夠直接插入高嶺土層間,大多數(shù)分子通過置換的方法嵌入高嶺土層間,具體如下:

(1)直接插層:

直接插層法是僅少量極性小分子、短鏈脂肪酸的一價堿金屬鹽和堿金屬的鹵化物可以直接嵌入高嶺土層間。優(yōu)點(diǎn)是操作簡單,反應(yīng)條件容易控制,取代作用完全,插層效果好。缺點(diǎn)是插層時間太長,插層效率低。通過直接插層得到的小分子/高嶺土夾層復(fù)合物通常作為媒介物,為大分子置換插層提供可能性。我們稱之為”預(yù)插層體”。

(2)兩步插層:

對于不能和高嶺土直接插層的物質(zhì),它們可以置換高嶺土”預(yù)插層體”層間的小分子,通過置換的方法制備高嶺土夾層復(fù)合物。

(3)蒸發(fā)溶劑插層法:

蒸發(fā)溶劑插層法是小分子在蒸發(fā)溶劑、濃縮混合體系的過程中進(jìn)入高嶺土層間而實(shí)現(xiàn)的插層反應(yīng),整個反應(yīng)過程溶劑不斷蒸出,溶液濃度不斷增大。

3.3高嶺土夾層復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和表征

研究高嶺土夾層復(fù)合物的結(jié)構(gòu)通常從兩個方面入手,一是插層分子在高嶺土層間的排列方式;二是插層后高嶺土自身結(jié)構(gòu)的變化,發(fā)生插層反應(yīng)的基團(tuán)等等。插層后高嶺土最明顯的變化就是沿c 軸膨脹,膨脹的程度是由層間小分子的大小和排列方式?jīng)Q定的。表征插層高嶺土最重要最常用的手段就是XRD和拉曼光譜或紅外光譜( IR) 分析,前者直觀反映插層反應(yīng)的程度; 后者反映小分子結(jié)合的部位,也就是插層反應(yīng)發(fā)生的官能團(tuán),高嶺土各個基團(tuán)插層后振動頻率的變化。TEM或SEM是表征插層后高嶺土形態(tài)的有效方式。

3.4展望

高嶺土的用途多種多樣,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各行各業(yè)對高嶺土的需求量急速增加,對高嶺土的質(zhì)量要求也越來越高,普通的高嶺土已不能滿足工業(yè)的需求,綜合開發(fā)利用高嶺土資源勢在必行。途徑就是發(fā)展深加工,開發(fā)新產(chǎn)品,從傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)向高科技、新技術(shù)、高效益的領(lǐng)域?!科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]王林江,吳大清.高嶺石有機(jī)插層反應(yīng)的影響因素[J].化工礦物與加工,2001(5):29-32.

[2]宋曉嵐,楊振華,邱冠周等.納米氧化鈰在高新技術(shù)中的應(yīng)用及其制備研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報,2003,17(12):36-39.

[3]陳楊,李霞章,陳志剛.納米CeO2磨料對GaAs晶片的CMP性能研究[J].半導(dǎo)體技術(shù),2006,31(4):253-257.

[4]陳建清,陳楊,陳志剛等.超細(xì)CeO2磨料對硅片的拋光性能研究[J].中國機(jī)械工程,2004,15(8):743-745.

[5]王萬軍,郭方方,吳志強(qiáng),張曉東.高嶺石-納米銀復(fù)合物的制備與表征[J].資源環(huán)境與工程,2009(2)71-73.

納米銀粉范文第3篇

關(guān)鍵詞:納米材料;物理方法;化學(xué)方法

1引言

納米材料和納米科技被廣泛認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新型材料和科技領(lǐng)域之一。早在二十世紀(jì)60年代,英國化學(xué)家thomas就使用“膠體”來描述懸浮液中直徑為1nm-100nm的顆粒物。1992年,《nanostructured materials》正式出版,標(biāo)志著納米材料學(xué)成為一門獨(dú)立的科學(xué)。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料。當(dāng)粒子尺寸小至納米級時,其本身將具有表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng),這些效應(yīng)使得納米材料具有很多奇特的性能。自1991年iijima首次制備了碳納米管以來,一維納米材料由于具有許多獨(dú)特的性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景而引起了人們的廣泛關(guān)注。納米結(jié)構(gòu)無機(jī)材料因具有特殊的電、光、機(jī)械和熱性質(zhì)而受到人們越來越多的重視。美國自1991年開始把納米技術(shù)列入“政府關(guān)鍵技術(shù)”,我國的自然科學(xué)基金等各種項(xiàng)目和研究機(jī)構(gòu)都把納米材料和納米技術(shù)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。由于納米材料的形貌和尺寸對其性能有著重要的影響,因此,納米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。作為高級納米結(jié)構(gòu)材料和納米器件的基本構(gòu)成單元(bui1ding blocks),納米顆粒的合成與組裝是納米科技的重要組成部分和基礎(chǔ)。本文簡單綜述了納米材料合成與制備中常用的幾種方法,并對其優(yōu)劣進(jìn)行了比較。

2納米材料的合成與制備方法

2.1物理制備方法

2.1.1機(jī)械法

機(jī)械法有機(jī)械球磨法、機(jī)械粉碎法以及超重力技術(shù)。機(jī)械球磨法無需從外部供給熱能,通過球磨讓物質(zhì)使材料之間發(fā)生界面反應(yīng),使大晶粒變?yōu)樾【Я?得到納米材料。范景蓮等采用球磨法制備了鎢基合金的納米粉末。xiao等利用金屬羰基粉高能球磨法獲得納米級的fe-18cr-9w合金粉末。機(jī)械粉碎法是利用各種超微粉機(jī)械粉碎和電火花爆炸等方法將原料直接粉碎成超微粉,尤其適用于制備脆性材料的超微粉。超重力技術(shù)利用超重力旋轉(zhuǎn)床高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相當(dāng)于重力加速度上百倍的離心加速度,使相間傳質(zhì)和微觀混合得到極大的加強(qiáng),從而制備納米材料。劉建偉等以氨氣和硝酸鋅為原料,應(yīng)用超重力技術(shù)制備粒徑20nm—80nm、粒度分布均勻的zno納米顆粒。

2.1.2氣相法

氣相法包括蒸發(fā)冷凝法、溶液蒸發(fā)法、深度塑性變形法等。蒸發(fā)冷凝法是在真空或惰性氣體中通過電阻加熱、高頻感應(yīng)、等離子體、激光、電子束、電弧感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等離子體并使其達(dá)到過飽和狀態(tài),然后在氣體介質(zhì)中冷凝形成高純度的納米材料。takaki等在惰性氣體保護(hù)下,利用氣相冷凝法制備了懸浮的納米銀粉。杜芳林等制備出了銅、鉻、錳、鐵、鎳等納米粉體,粒徑在30nm—50 nm范圍內(nèi)可控。魏勝用蒸發(fā)冷凝法制備了納米鋁粉。溶液蒸發(fā)法是將溶劑制成小滴后進(jìn)行快速蒸發(fā),使組分偏析最小,一般可通過噴霧干燥法、噴霧熱分解法或冷凍干燥法加以處理。深度塑性變形法是在準(zhǔn)靜態(tài)壓力的作用下,材料極大程度地發(fā)生塑性變形,而使尺寸細(xì)化到納米量級。有文獻(xiàn)報道,φ82mm的ge在6gpa準(zhǔn)靜壓力作用后,再經(jīng)850℃熱處理,納米結(jié)構(gòu)開始形成,材料由粒徑100nm的等軸晶組成,而溫度升至900℃時,晶粒尺寸迅速增大至400nm。

2.1.3磁控濺射法與等離子體法

濺射技術(shù)是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子,交換能量或動量,使得靶材料表面的原子或分子從靶材料表面飛出后沉積到基片上形成納米材料。在該法中靶材料無相變,化合物的成分不易發(fā)生變化。目前,濺射技術(shù)已經(jīng)得到了較大的發(fā)展,常用的有陰極濺射、直流磁控濺射、射頻磁控濺射、離子束濺射以及電子回旋共振輔助反應(yīng)磁控濺射等技術(shù)。等離子體法是利用在惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛中通過直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體,從而使原料溶液化合蒸發(fā),蒸汽達(dá)到周圍冷卻形成超微粒。等離子體溫度高,能制備難熔的金屬或化合物,產(chǎn)物純度高,在惰性氣氛中,等離子法幾乎可制備所有的金屬納米材料。

以上介紹了幾種常用的納米材料物理制備方法,這些制備方法基本不涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),因此,在控制合成不同形貌結(jié)構(gòu)的納米材料時具有一定的局限性。

2.2化學(xué)制備方法

2.2.1溶膠—凝膠法

溶膠—凝膠法的化學(xué)過程首先是將原料分散在溶劑中,然后經(jīng)過水解反應(yīng)生成活性單體,活性單體進(jìn)行聚合,開始成為溶膠,進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠。stephen等利用高分子加成物(由烷基金屬和含n聚合物組成)在溶液中與h2s反應(yīng),生成的zns顆粒粒度分布窄,且被均勻包覆于聚合物基體中,粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。marcus jones等以cdo為原料,通過加入zn(ch3)2和s[si(ch3)3]2制得了zns包裹的cdse量子點(diǎn),顆粒平均粒徑為3.3nm,量子產(chǎn)率(quantum yield,qy)為13.8%。

2.2.2離子液法

離子液作為一種特殊的有機(jī)溶劑,具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),如粘度較大、離子傳導(dǎo)性較高、熱穩(wěn)定性高、低毒、流動性好以及具有較寬的液態(tài)溫度范圍等。即使在較高的溫度下,離子液仍具有低揮發(fā)性,不易造成環(huán)境污染,是一類綠色溶劑。因此,離子液是合成不同形貌納米結(jié)構(gòu)的一種良好介質(zhì)。jiang等以bicl3和硫代乙酰胺為原料,在室溫下于離子液介質(zhì)中合成出了大小均勻的、尺寸為3μm—5μm的bi2s3納米花。他們認(rèn)為溶液的ph值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等條件對納米花的形貌和晶相結(jié)構(gòu)有很重要的影響。他們證實(shí),這些納米花由直徑60nm—80 nm的納米線構(gòu)成,隨老化時間的增加,這些納米線會從母花上坍塌,最終形成單根的納米線。趙榮祥等采用硝酸鉍和硫脲為先驅(qū)原料,以離子液為反應(yīng)介質(zhì),合成了單晶bi2s3納米棒。

2.2.3溶劑熱法

溶劑熱法是指在密閉反應(yīng)器(如高壓釜)中,通過對各種溶劑組成相應(yīng)的反應(yīng)體系加熱,使反應(yīng)體系形成一個高溫高壓的環(huán)境,從而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)納米材料的可控合成與制備的一種有效方法。lou等采用單源前驅(qū)體bi[s2p(oc8h17)2]3作反應(yīng)物,用溶劑熱法制得了高度均勻的正交晶系bi2s3納米棒,且該方法適于大規(guī)模生產(chǎn)。liu等用bi(no3)3•5h2o、naoh及硫的化合物為原料,甘油和水為溶劑,采用溶劑熱法在高壓釜中160℃反應(yīng)24-72 h制得了長達(dá)數(shù)毫米的bi2s3納米帶。

2.2.4微乳法

微乳液制備納米粒子是近年發(fā)展起來的新興的研究領(lǐng)域,具有制得的粒子粒徑小、粒徑接近于單分散體系等優(yōu)點(diǎn)。1943年hoar等人首次報道了將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合,可自發(fā)地形成一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系,體系中的分散相由80nm- 800nm的球形或圓柱形顆粒組成,并將這種體系定名微乳液

。自那以后,微乳理論的應(yīng)用研究得到了迅速發(fā)展。1982年,boutonnet等人應(yīng)用微乳法,制備出pt、pd等金屬納米粒子。微乳法制備納米材料,由于它獨(dú)特的工藝性能和較為簡單的實(shí)驗(yàn)裝置,在實(shí)際應(yīng)用中受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。

4結(jié)論

納米材料由于具有特異的光、電、磁、催化等性能,可廣泛應(yīng)用于國防軍事和民用工業(yè)的各個領(lǐng)域。它不僅在高科技領(lǐng)域有不可替代的作用,也為傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)帶來生機(jī)和活力。隨著納米材料制備技術(shù)的不斷開發(fā)及應(yīng)用范圍的拓展,工業(yè)化生產(chǎn)納米材料必將對傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)和其它產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。但到目前為止,開發(fā)出來的產(chǎn)品較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、商品化規(guī)模。主要問題是:對控制納米粒子的形狀、粒度及其分布、性能等的研究很不充分;納米材料的收集、存放,尤其是納米材料與納米科技的生物安全性更是急待解決的問題。這些問題的研究和解決將不僅加速納米材料和納米科技的應(yīng)用和開發(fā),而且將極大地豐富和發(fā)展材料科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論。

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納米銀粉范文第4篇

【摘要】 本研究分析獼猴單倍體相合造血干細(xì)胞移植前后外周血單個核細(xì)胞中細(xì)胞因子(TGF-β,IL-2,IL-6,IL-10,IFN-γ,TNF-α,F(xiàn)AS-L)mRNA的表達(dá)并探討這些細(xì)胞因子在急性移植物抗宿主?。╝GVHD)發(fā)生和病理變化中的作用,以尋找能夠早期預(yù)測和鑒別診斷aGVHD的指標(biāo)。5例獼猴經(jīng)非清髓預(yù)處理后接受單倍體相合外周血造血干細(xì)胞移植;半定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)法(RT-PCR)檢測移植前后8種細(xì)胞因子mRNA的表達(dá),動態(tài)觀察這些細(xì)胞因子在移植后aGVHD中的表達(dá)情況。結(jié)果表明: 5例獼猴均成功獲得造血重建。1例移植排斥,長期無病存活;其余4例為混合嵌合和完全嵌合植入,1例低比例嵌合植入經(jīng)第二次輸注供者外周血造血干細(xì)胞后獲得高比例嵌合植入;1例發(fā)生腸道Ⅲ度GVHD。移植前后體內(nèi)Th1和Th2類細(xì)胞因子都有不同程度的變化,在aGVHD期間TGF-β呈下調(diào)表達(dá),其余均為上調(diào)表達(dá);植入比例減低的獼猴各細(xì)胞因子也下降至移植前水平。結(jié)論: TGF-β在aGVHD發(fā)生前的下降趨勢可能是GVHD預(yù)測指標(biāo),并且能夠作為腸道GVHD的鑒別診斷指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】 造血干細(xì)胞移植

Kinetic Study of Various Cytokine mRNA Expressions in Rhesus Treated with Haploidentical Peripheral Blood Stem Cell Transp-lantation

Abstract This study was aimed to analyze the mRNA expression of cytokines (TGF-β,IL-2,IL-6,IL-10,IFN-γ,TNF-α,F(xiàn)AS-L)in five rhesus treated with haploidentical peripheral blood stem cell transplantation after nonmyeloablative preparative regimens and to explore the role of these cytokines in the development and pathology of acute graft-versus-host-disease (aGVHD). Five rhesus monkeys received nonmyeloablative haploidentical peripheral blood stem cells transplantation. Semi-quantitative reversed transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)was used to analyze the kinetics of cytokine mRNA expression in the transplantation and aGVHD. The results showed that five rhesus monkeys acquired hematopoietic reconstitution successfully. The graft was rejected in one monkey which survived without disease,the other four achieved mixed chimerism and full donor chimerism. Chimerism of low centigrade in one monkey achieved high centigrade at 35 days after donor stem cell infusion. Intestinal aGVHD grade Ⅲ developed in one monkey. Cytokines of Th1 and Th2 changed after transplantation. In period of aGVHD,expression of TGF-β decreased but all others increased in various levels. When donor chimerism decreased,the cytokines decreased accordingly. It is concluded that the decrease of TGF-β mRNA may be an indicator to predict aGVHD,and can be used as a differential diagnostic indicator for intestinal GVHD.

Key words

hematopoietic stem cell transplantation; haploidentical perpheral blood stem cell transplantation; graft-versus-host-disease; cytokine; rhesus monkey

非清髓造血干細(xì)胞移植在治療惡性血液病中顯示了優(yōu)勢,如適應(yīng)年齡擴(kuò)大、并發(fā)癥減少、急性移植物抗宿主?。╝GVHD)發(fā)生率低,且嚴(yán)重度輕等[1]。然而,對于許多患者來說,由于缺乏人類白細(xì)胞抗原(HLA)配型相合的供者而喪失了移植治療的機(jī)會。單倍體相合移植的研究是解決這一問題的一個途徑,但是由于HLA差異較大,GVHD的發(fā)生率增高,嚴(yán)重度增加。目前認(rèn)為,GVHD的發(fā)生發(fā)展與“細(xì)胞因子風(fēng)暴”的作用有關(guān)[2]。細(xì)胞因子間可以相互誘生,引起瀑布樣效應(yīng),同時又可以相互調(diào)節(jié)保持平衡。本研究采用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)法(RT-PCR)檢測獼猴單倍體相合移植前后外周血單個核細(xì)胞中細(xì)胞因子(TGF-β,IL-2,IL-6,IL-10,IFN-γ,TNF-α,F(xiàn)AS-L)mRNA的表達(dá),觀察細(xì)胞因子在單倍體移植過程中的動態(tài)變化,尋找能夠早期預(yù)測和鑒別診斷aGVHD的指標(biāo),探討這些細(xì)胞因子在aGVHD的發(fā)生中的作用。

材料和方法

實(shí)驗(yàn)動物

健康獼猴10只(購自軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院動物中心),進(jìn)行親代子代間或同胞間非清髓異基因外周造血干細(xì)胞移植(Allo-NST),動物飼養(yǎng)合格證號SCXK-(軍)2002-001。供受者間MHC配型用混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)法(MLR)按常規(guī)方法進(jìn)行,最后計(jì)算刺激指數(shù)(SI),單向SI供受者=R供S受 OD/R供S供 OD,結(jié)果SI均>3。

供者猴外周血干細(xì)胞動員和采集

用G-CSF 10 μg/(kg·d)(惠爾血,Kirin公司),分2次皮下注射,動員供者的外周血干細(xì)胞,動員后第5天、第6天查血象,WBC上升至>40×109/L時用CS3000plus血細(xì)胞分離儀分離外周血干細(xì)胞,每次分離單個核細(xì)胞約50 ml,計(jì)數(shù),用流式細(xì)胞儀測定CD34+細(xì)胞的含量。

非清髓性預(yù)處理和GVHD預(yù)防

預(yù)處理前先進(jìn)行腸道準(zhǔn)備(慶大霉素4萬單位口服,1次/日)共5天。預(yù)處理和GVHD預(yù)防具體如下:氟達(dá)拉賓(Flud): 50 mg/(m2·d)(移植前4天-移植前2天),環(huán)磷酰胺(CTX): 45 mg/(kg·d)(移植前4天,移植前2天),全身照射(TBI): 2 Gy (0天,Co60劑量率0.3 Gy/min),馬抗人胸腺細(xì)胞球蛋白: 5 mg/(kg·d)(移植前4天-移植前2天),甲基強(qiáng)的松龍: 2 mg/(kg·d)(移植前4天-移植前2天),1 mg/(kg·d)(移植前1天-移植后2天),環(huán)胞菌素(CSA): 6 mg/(kg·d)(移植前4天-移植后35天),(監(jiān)測CSA濃度,據(jù)其調(diào)整CSA用量,使CSA濃度維持在200 ng/ml左右),霉酚酸酯(MMF): 40 mg/(kg·d) (移植前4天-移植后35天),鼠抗人CD25單克隆抗體(塞尼哌): 1 mg/kg(移植后1天,4天,8天)。

嵌合狀態(tài)分析

移植后抽取7、14、21、30和60天的外周血及7、14、30和60天的骨髓,用PCR法檢測嵌合水平。本研究建立了短串連重復(fù)序列-聚合酶鏈反應(yīng)(STR-PCR)相對定量檢測移植后獼猴造血嵌合體的方法。對于供受體性別不同的獼猴,采用性別位點(diǎn)(amelogenin基因位點(diǎn))進(jìn)行嵌合體分析;對于性別相同的獼猴,采用6個獼猴STR位點(diǎn)(D4S2365,D15S644,D18S536,D7S826,D11S2002和D10S611)進(jìn)行嵌合分析。簡要的步驟為:移植前供者和受者標(biāo)本分別用上述STR位點(diǎn)的特異性引物擴(kuò)增,獲得最少2個能區(qū)別供受體的位點(diǎn)(有信息位點(diǎn));移植后用有信息位點(diǎn)的特異性引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR產(chǎn)物經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳和硝酸銀染色分離鑒定;用凝膠成像分析儀分析供者和受者特異性DNA條帶的密度比值,由此估算出擴(kuò)增前混合樣本中供受者成分的比值。敏感性約為1%-2.5%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)2次以上,以排除實(shí)驗(yàn)誤差[3、4]。

血液標(biāo)本采集

分別于以下時間采集外周血標(biāo)本3 ml: ①移植預(yù)處理前;②輸注造血干細(xì)胞前2小時;③移植后7、14、21、28和60天;④移植后出現(xiàn)皮疹、腹瀉、發(fā)熱及其它癥狀的獼猴在癥狀出現(xiàn)2小時內(nèi)尚未治療時及癥狀控制后。血液標(biāo)本用4%枸櫞酸鈉抗凝,淋巴細(xì)胞分離液(Ficoll,比重1.077)分離外周血單個核細(xì)胞。

細(xì)胞因子檢測

用TRIZOL法提取單個核細(xì)胞總RNA,RT-PCR法檢測細(xì)胞因子mRNA的表達(dá)變化,選擇β肌動蛋白(β-actin) 作內(nèi)參照。查GenBank得到獼猴各細(xì)胞因子和β-actin的cDNA或mRNA序列,應(yīng)用Primer3軟件設(shè)計(jì)引物,通過BLAST軟件校對。引物的序列見表1。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:取2 μg RNA,逆轉(zhuǎn)錄為cDNA; 20 μl PCR體系包括1 μl cDNA,10×PCR buffer 2 μl,Taq酶1 U,dNTP 2 μl,目的片段上下游引物各10 pmol,β-actin上下游引物各2.5 pmol。退火溫度及循環(huán)數(shù)根據(jù)PCR預(yù)實(shí)驗(yàn)確定,使目的片段和內(nèi)參照的擴(kuò)增均處于指數(shù)增長期且尚未達(dá)到飽和時。取PCR產(chǎn)物5 μl進(jìn)行1.5%瓊脂糖凝膠電泳,用凝膠成像處理系統(tǒng)分析電泳結(jié)果。將各細(xì)胞因子電泳條帶與內(nèi)參照進(jìn)行輝度比較得出積分。Table 1. Primers for eight cytokines determined(略)

結(jié) 果

植入與存活

移植輸注的MNC數(shù)量為(5-10)×108/kg(受者體重),CD34+細(xì)胞數(shù)為(1.2-4)×106/kg(受者體重),白細(xì)胞和血小板數(shù)于移植后1天-4天降至最低,造血恢復(fù)時間為移植后6天-13天。5只獼猴均成功獲得造血重建。死亡2只,其中1只于移植后61天死于腸道急性GVHD,另1只于移植后52天死于腎功能衰竭;存活3只的存活時間均超過60天。例1移植排斥,長期無病存活;其余4例移植后均獲得供者造血干細(xì)胞的混合嵌合植入或完全嵌合植入。例4由移植后30天的低比例嵌合植入(45%)經(jīng)二次輸注供者外周血造血干細(xì)胞后獲得高比例嵌合植入(85%)(表2)。

aGVHD

例2于移植后21天出現(xiàn)腹瀉,大便為黃色水樣便,每天量約80-120 ml,體溫正常,無明顯感染灶,大便培養(yǎng)見大腸桿菌,給于甲基強(qiáng)的松龍、抗CD25單克隆抗體、FK506等藥物治療,于移植后40天癥狀減輕,大便轉(zhuǎn)為糊狀,但是體重逐漸下降,白蛋白量持續(xù)減低,于移植后61天全身耗竭死亡,病理檢查證實(shí)為腸道Ⅲ度aGVHD。例3和例5均由混合嵌合植入轉(zhuǎn)化為完全供者嵌合植入,未見aGVHD表現(xiàn);例1移植排斥,例4獲得混合嵌合植入,均未見aGVHD表現(xiàn)。

感染

例3于移植后1天出現(xiàn)體溫升高,超過39℃,雙肺有散在濕啰音,給與抗生素抗感染、輸血支持治療,移植后14天造血恢復(fù)后體溫恢復(fù)正常,未聞及肺部濕啰音。

細(xì)胞因子檢測

Th1類細(xì)胞因子(IL-2,TNF-α,IFN-γ)的變化 5例獼猴均在移植的當(dāng)天或移植后7天時出現(xiàn)各細(xì)胞因子升高。例1隨著移植排斥各細(xì)胞因子逐漸降低到移植前水平;例2在出現(xiàn)aGVHD期間這些細(xì)胞因子升高,IFN-γ和IL-2均在癥狀最重的移植后28天達(dá)到峰值,之后隨癥狀的控制而下降,TNF-α增高的幅度不大;例3觀察到3個因子在移植后7天升高,移植后14天略有恢復(fù),IFN-γ甚至低于移植前表達(dá)水平;例4移植后14天各因子升高到峰值,之后逐漸降低,移植后60天又有升高;例5呈現(xiàn)緩慢增高趨勢(圖1)。

Table 2. Features of five rhesus monkeys recived haploidentical peripheral blood stem cell transplantation after nonmyeloablative preparative regimens(略)

Th2類細(xì)胞因子(IL-6,IL-10)的變化

例1隨著移植排斥IL-6逐漸減低到移植前水平;例2急性GVHD期間IL-6升高,移植后28天達(dá)峰值;IL-10的升高在例1和例3出現(xiàn)在移植后7天,例2在aGVHD期間觀察到IL-10明顯升高;例4在移植后14天兩因子均達(dá)到峰值,之后減低,移植后60天回升;例5中IL-6變化不大,IL-10在移植后2-4周內(nèi)升高(圖2)。

TGF-β的變化

例1和例5中未見TGF-β的明顯變化;例2從移植后7天開始觀察到TGF-β表達(dá)的減低趨勢,在開始出現(xiàn)臨床GVHD癥狀的移植后21天達(dá)最低值,之后表達(dá)逐漸回升;例3于移植后14天TGF-β升高,移植后7天時無變化;例4中TGF-β從預(yù)處理開始即升高,移植后28天時基本降至移植前水平,移植后60天又有升高(圖3)。

FasL的變化

例2在移植后14天-28天FasL表達(dá)升高;例1、3 、4、5均在移植后的1-3周內(nèi)才有升高表達(dá)(圖4)。

轉(zhuǎn)貼于

討論

aGVHD是單倍體相合異基因造血干細(xì)胞移植的重要并發(fā)癥之一。以往的研究表明,細(xì)胞因子的表達(dá)變化、構(gòu)成比例以及多態(tài)性等因素在aGVHD發(fā)生發(fā)展過程中起了重要的作用[5,6 ]。Th1類細(xì)胞因子對aGVHD起到了放大作用,而Th2類細(xì)胞因子對aGVHD起到了抑制作用。本實(shí)驗(yàn)檢測了Th1類細(xì)胞因子IL-2、IFN-γ、TNF-α和Th2類細(xì)胞因子IL-6、IL-10,以及TGF-β和FasL在移植前后的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn),例2在aGVHD過程中,Th1類細(xì)胞因子和Th2類細(xì)胞因子均有不同程度的升高,在腸道aGVHD癥狀出現(xiàn)的最初2小時就觀察到Th1、Th2細(xì)胞因子的改變趨勢,并且在臨床癥狀最嚴(yán)重的移植后28天各細(xì)胞因子的改變達(dá)到峰值,隨著GVHD癥狀的控制(腹瀉減輕),這些改變逐漸恢復(fù)正常;唯有TGF-β從移植后第1周就開始下降,在產(chǎn)生GVHD癥狀的移植后21天降至谷值。例3未發(fā)生GVHD,移植后7天開始出現(xiàn)肺部感染,體溫升高,造血恢復(fù)后體溫下降,各細(xì)胞因子的表達(dá)在移植后7天有較明顯的增高,移植后14天逐漸下降,與體溫的變化一致。在移植排斥的例1,移植后1周時各細(xì)胞因子均有不同程度的升高,伴隨植入比例的下降,細(xì)胞因子表達(dá)也逐漸降低,移植后60天檢測各因子基本降至正常水平。例4第1次移植后植入比例逐漸下降,35天進(jìn)行供者造血干細(xì)胞輸注(DSI),植入比例增加到85%,各細(xì)胞因子均在植入率較高的移植后14天達(dá)到峰值,隨后隨植入比例的下降而減低,DSI后隨植入比例增高而增加??梢?,移植后細(xì)胞因子的改變與植入率是相關(guān)的,移植后細(xì)胞因子迅速恢復(fù)到移植前水平很可能預(yù)示著移植排斥。例5逐漸由混合嵌合轉(zhuǎn)化為完全嵌合,各細(xì)胞因子均有不同程度的升高。

GVHD中各細(xì)胞因子的表達(dá)不是單一改變,而是成網(wǎng)絡(luò)性的統(tǒng)一變化。這可能是細(xì)胞因子風(fēng)暴級聯(lián)放大效應(yīng)所導(dǎo)致。Min等[7]檢測了52例異基因外周造血干細(xì)胞移植患者血清中IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α的表達(dá),發(fā)現(xiàn)移植后1周IL-6水平的增加能夠作為移植后并發(fā)癥的早期預(yù)測指標(biāo),IL-6和IL-10的增高表達(dá)與移植后并發(fā)癥(不一定是GVHD)相關(guān)。臨床檢測移植后患者的IL-6和IL-10水平,均肯定其在GVHD預(yù)測、發(fā)生和發(fā)展中有一定作用[8-14]。我們的結(jié)果發(fā)現(xiàn),例2在aGVHD期間IL-6和IL-10高表達(dá);例1移植后1周IL-6、IL-10升高表達(dá),移植排斥后無病存活超過1年;例3各細(xì)胞因子的變化與體溫的升高相關(guān)。因?yàn)槲覀兊膶?shí)驗(yàn)例數(shù)較少,未能觀察到IL-6、IL-10與aGVHD的關(guān)系,也不能區(qū)分開炎癥對這兩個因子表達(dá)的影響。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),例2 在aGVHD時TGF-β的表達(dá)明顯減低,而其余例中TGF-β的表達(dá)均增高,尤其是例3 TGF-β在移植后14天體溫正常時增高,且變化幅度較為明顯。通過對本實(shí)驗(yàn)5例移植中TGF-β變化的分析,我們推測它可能可以作為鑒別診斷aGVHD的有用指標(biāo)之一。TGF-β不僅可以排除發(fā)熱對細(xì)胞因子變化的影響,同時也可能作為臨床上不易與其他腹瀉相區(qū)分的腸道aGVHD的鑒別診斷指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與文獻(xiàn)報道相符[15]。

對于GVHD中細(xì)胞因子變化的研究也為其治療提供了思路。應(yīng)用封閉細(xì)胞因子或其受體的藥物,以及抗細(xì)胞因子抗體都可以降低細(xì)胞因子的作用,減輕組織損傷。研究發(fā)現(xiàn)TNF在aGVHD的細(xì)胞因子級聯(lián)“瀑布”式反應(yīng)中起到關(guān)鍵的作用。TNF以及其家族成員通過上調(diào)Th1類細(xì)胞因子的表達(dá)影響aGVHD的腸道炎癥反應(yīng) [16] 。在動物MHC完全不相合移植實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)阻斷TNF/TNFR反應(yīng)可以減輕腸道aGVHD [17]。Kobbe等[18]應(yīng)用抗TNF單克隆抗體(infliximab)治療4例大劑量激素治療無效的重癥aGVHD患者,3/4例患者癥狀明顯緩解,2/4例患者治療后存活超過200天。實(shí)驗(yàn)和臨床研究均發(fā)現(xiàn),抗TNF治療對腸道GVHD比對其他器官GVHD更加有效[18-20]。

GVHD病理變化和細(xì)胞凋亡有很大聯(lián)系,F(xiàn)as-FasL參與了細(xì)胞凋亡的發(fā)生[21]。FasL可通過不依賴穿孔蛋白的殺傷作用誘導(dǎo)Fas+細(xì)胞凋亡,它在GVHD中很可能發(fā)揮了重要的作用,因此本研究也選擇FasL進(jìn)行檢測。例2在腸道aGVHD期間FasL表達(dá)水平升高,伴隨治療藥物的應(yīng)用其表達(dá)水平逐漸下降,說明獼猴腸道aGVHD可以用藥物控制,F(xiàn)asL mRNA表達(dá)的減低證明治療有效。CSA、FK506可強(qiáng)烈抑制FasL的表達(dá)及其生物活性,從而抑制FasL誘導(dǎo)的T細(xì)胞激活,避免表達(dá)Fas同種異基因抗原的宿主細(xì)胞凋亡,從而控制GVHD。許多研究推測IFN-γ在啟動aGVHD上起到重要的作用。IFN-γ可以誘導(dǎo)細(xì)胞高表達(dá)Fas,引起細(xì)胞的凋亡。Ellison等[22]應(yīng)用TNF-γ基因敲除小鼠供者研究IFN-γ在C57BL/6--B6D2F1小鼠半相合移植后GVHD中的作用,發(fā)現(xiàn)應(yīng)用IFN-γ基因敲除供者移植后依然產(chǎn)生GVHD,但是病程明顯延長,出現(xiàn)類似慢性GVHD的癥狀,同時也發(fā)現(xiàn)Th2細(xì)胞因子表達(dá)增加。此研究結(jié)果提示在aGVHD時期調(diào)節(jié)IFN-γ的表達(dá)可以起到一定的治療作用。

本研究應(yīng)用獼猴單倍體相合NST模型檢測細(xì)胞因子的動態(tài)變化在國內(nèi)外均屬首例。雖然半定量PCR的靈敏度及準(zhǔn)確性較差,但是它的操作簡單,成本較低,適合應(yīng)用于較多的細(xì)胞因子初步研究中。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),移植猴細(xì)胞因子的表達(dá)變化與臨床癥狀和植入情況聯(lián)系密切。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示: TGF-β在aGVHD和無aGVHD動物中的表達(dá)存在顯著差別,這一結(jié)果可以作為aGVHD的鑒別診斷指標(biāo),如區(qū)分普通腹瀉與腸道aGVHD的腹瀉,并且可以用于判斷aGVHD時排除炎性發(fā)熱對細(xì)胞因子表達(dá)變化的影響。但是,由于本實(shí)驗(yàn)研究動物例數(shù)較少,這一結(jié)果我們將在檢測臨床患者移植前后細(xì)胞因子的變化加以驗(yàn)證。

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納米銀粉范文第5篇

1.1SERS閃爍和擺動

有文獻(xiàn)報道在單顆粒和納米聚集體上發(fā)現(xiàn)了不連續(xù)表面增強(qiáng)拉曼散射現(xiàn)象。典型的閃爍時間間隔從毫秒到秒不等。最近的研究發(fā)現(xiàn)SERS閃爍包括了熱激活和光誘導(dǎo)兩個部分。許多證據(jù)顯示這種SERS信號的波動是由于熱激活分子在顆粒表面的擴(kuò)散而產(chǎn)生的。利用波長分辨光譜進(jìn)而發(fā)現(xiàn)信號波動來自增強(qiáng)拉曼散射,而不是光致發(fā)光或者瑞利散射。測量的信號強(qiáng)度包含了拉曼和背景信號在557–663nm的波段的總和。另一個重要的特征是SERS光譜包含了很強(qiáng)的背景信號。這種背景信號并不是R6G的熒光而是SERS的連續(xù)發(fā)射信號。在SERS閃爍的“Off”階段,光數(shù)量很少,這說明SERS信號和背景信號是成正相關(guān)的,而且是同時波動的。Michaels等發(fā)現(xiàn)SERS強(qiáng)度和背景信號隨時間成高度相關(guān)。大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)在0.1mW激光激發(fā)下,SERS閃爍的On-time大約是80ms。另一個有趣的發(fā)現(xiàn)是SERS光譜擺動現(xiàn)象,就是SERS信號會突然改變他們的頻率。這種現(xiàn)象首先由Nie和Emory報道。他們發(fā)現(xiàn)拉曼信號的頻率變化可以有10cm-1的改變。SERS光譜波動的另一個來源是含碳基團(tuán)和其他光解化合物。實(shí)驗(yàn)過程中需要把單分子SERS信號與污染分子的信號區(qū)分開來。有研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的氧氣在SERS閃爍中扮演了重要的角色。在含氧環(huán)境中SERS閃爍的頻率很快,波動的幅度更大。其它的理論和實(shí)驗(yàn)則認(rèn)為SERS閃爍來自于顆粒本身而不是吸附分子的擴(kuò)散,因?yàn)樵跓o吸附物的條件下如銀粉和氣相沉積銀膜,同樣觀察到了閃爍現(xiàn)象。

1.2SERS活性位點(diǎn)

一個關(guān)鍵問題是關(guān)于顆粒表面的活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。之前的研究發(fā)現(xiàn)SERS活性位點(diǎn)很可能是吸附原子、原子簇和顆粒尖端。這些位置可以通過共振電荷轉(zhuǎn)移和類似共振拉曼增強(qiáng)方式進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)。換句話說,吸附分子和活性位點(diǎn)之間的耦合可以產(chǎn)生新的金屬配體或者配體金屬之間的電荷轉(zhuǎn)移,這種狀態(tài)可以用可見光激發(fā)。Hildebrandt等認(rèn)為SERS活性位點(diǎn)是高親和性結(jié)合位點(diǎn)。為了進(jìn)一步研究這些SERS活性位點(diǎn),Doering等使用了一種整合流動注射和光譜裝置來研究吸附分子被其他分子置換現(xiàn)象。在加入鹵化物之前,SERS光譜經(jīng)常包含很寬的背景和檸檬酸根的微弱信號,但是沒有R6G的信號。在加入鹵化物之后,他們發(fā)現(xiàn)R6G的SERS光譜很快替換了檸檬酸根的光譜,R6G的信號在10-30min中不斷增加。這種置換行為是連續(xù)的,最終SERS光譜被一種或吸附在活性位點(diǎn)的少量分子信號主導(dǎo)。這些結(jié)果也進(jìn)一步說明,這些SERS活性位點(diǎn)最開始是沒有活性的或者被檸檬酸根離子所占據(jù)。鹵離子在顆粒表面的吸附可以幫助R6G在顆粒表面的吸附,并且阻礙檸檬酸根離子在活性位點(diǎn)的吸附。

1.3化學(xué)激活和失活

研究SERS機(jī)制時面臨的一個重要困難是將化學(xué)增強(qiáng)因素從電磁效應(yīng)中分離出來。為了解決這一問題,Doering等使用了整合流動注射和超靈敏光學(xué)成像系統(tǒng)直接研究化學(xué)增強(qiáng)。他們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中膠體銀顆粒被固定在微流動裝置的玻璃表面,在固定顆粒表面加入化學(xué)試劑就可以實(shí)時觀察到單顆粒SERS信號。這種單顆粒原位表面等離子體散射研究發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過化學(xué)處理后,單顆粒的電磁性質(zhì)并未改變。因此觀察到的SERS光譜變化應(yīng)該主要來自于化學(xué)增強(qiáng)。他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明3種鹵粒子(Cl、Br和I)有顯著的SERS激活效應(yīng),而其他離子,如檸檬酸根、硫酸根和氟化物則對單顆粒SERS信號幾乎無影響。然而,他們發(fā)現(xiàn)硫代硫酸根離子則會使SERS信號完全消失。在對顆粒處理鹵粒子和硫代硫酸根處理25min后,未產(chǎn)生任何表面等離子體散射的變化。因?yàn)楸砻娴入x子體散射可以用于測量單個和多個顆粒的電磁場性質(zhì),因而他們認(rèn)為這種觀察到的激活/失活效應(yīng)主要來自于顆粒表面的原子尺度的改變,而不是大尺度的顆粒電磁場性質(zhì)改變。進(jìn)一步的波長分辨實(shí)驗(yàn)表明,單顆粒等離子體散射可以引起散射光譜小的改變,但是這種小的位移不太可能引起電磁增強(qiáng)發(fā)生大的變化。事實(shí)上,之前的研究顯示表面等離子體光譜通常很寬,而單分子SERS與表面等離子體散射并不直接相關(guān)。

1.4單顆粒和多顆粒的SERS比較

為了比較單個顆粒和小聚集體之間的SERS活性,Khan等核實(shí)了SERS活性位點(diǎn)是否跟表面缺陷或者顆粒間隙有相關(guān)性。不過結(jié)果顯示,高SERS活性跟表面性質(zhì)沒有顯著相關(guān)性。另外,他們也發(fā)現(xiàn)有些固定的單顆粒與Dimers和Trimers的平均SERS強(qiáng)度相似,但這些信號強(qiáng)度比那些大聚集體的信號低3-4倍。但是單顆粒的SERS信號重復(fù)性更好,而且具有更窄的光閃爍時間間隔。盡管理論預(yù)測單個納米顆粒周圍的電磁場強(qiáng)度沒有兩個顆粒之間的Nano-gap的強(qiáng),但每個顆??梢晕酱罅康姆肿?。當(dāng)單個顆粒表面吸附了單層拉曼分子時,其SERS信號就達(dá)到最大值。當(dāng)分子定位在兩個靠近的納米金納米縫隙中時,可以使SERS信號得到極大增強(qiáng)。然而,事實(shí)上,很難制造出這種Dimer或Trimer,可以讓分析物非常精確地定位在Nano-gap里。并且,金屬納米顆粒是被周圍的電子云包圍,他們可以通過靜電排斥阻止其他顆??拷?。這種靜電排斥可以被強(qiáng)電解質(zhì)減弱,但這樣經(jīng)常會引起不可控的顆粒聚集和沉淀。一個可行的辦法是加入高分子或表面活性劑提供空間位阻,因而阻止納米金的直接接觸。Chen等制備了Au@Ag的Dimer和Trimer結(jié)構(gòu),他們發(fā)現(xiàn)dimer的SERS效果是單顆粒的16倍,而trimer是單顆粒的87倍。Lee近一步研究了Dimer之間的距離跟SERS效應(yīng)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)當(dāng)Dimer之間的gap達(dá)到1nm以下時,增強(qiáng)因子可以達(dá)到1013。

2表面增強(qiáng)拉曼探針的制備

納米技術(shù)的發(fā)展給SERS技術(shù)的發(fā)展帶來了新的活力。第一代SERS探針是由Porter等制備,他們使用拉曼分子和定位配體在金屬納米顆粒上共吸附的方式。然而,這種方式的一個很大局限性就是這些納米探針由于沒有跟外界的環(huán)境隔絕,容易發(fā)生光譜變化和膠體聚集。為了解決這個問題,許多實(shí)驗(yàn)室使用了各種各樣的包裹策略。聚二乙烯基包裹的SERS探針可以很好的保護(hù)探針,但對于生物偶聯(lián)需要二次修飾,并且這種微米級的尺寸不太適合做細(xì)胞內(nèi)的分子檢測。二氧化硅修飾的探針是在納米級的,也適合生物分子共組裝。這種核-殼結(jié)構(gòu)的SERS探針包含了3種關(guān)鍵組分:金屬核心用于光學(xué)增強(qiáng),報告分子用于光譜分析,二氧化硅殼用于保護(hù)和生物偶聯(lián)。這種設(shè)計(jì)成為SERS探針生物分析應(yīng)用的基礎(chǔ)模式,并可免受外界環(huán)境的干擾。完整的二氧化硅包裹可以增強(qiáng)SERS探針在高電解質(zhì)下的穩(wěn)定性。但是一個缺點(diǎn)就是這種二氧化硅包裹的顆粒容易非特異吸附蛋白和細(xì)胞表面。二氧化硅包裹技術(shù)需要拉曼分子帶有巰基或者異硫氰酸酯用于表面吸附。Qian等設(shè)計(jì)了一種新的SERS探針可以解決以上面臨的問題。PEG修飾的SERS探針由3個組分組成:60nm的檸檬酸保護(hù)的納米金,拉曼分子和PEG-SH(5000MW)(圖5)。UV-Vis吸收,TEM,DSL測量顯示在納米金溶液中加入MGITC后沒有明顯的聚集。加入少量的MGITC沒有改變納米金在533nm的等離子體共振峰,但假如SH-PEG后有1nm的紅移。PEG-SH保護(hù)的納米金顆粒具有很小的非特異性吸附和可忽略的細(xì)胞毒性。另外,使用不同修飾的PEG可以偶聯(lián)多種生物配體分子。PEG-SH修飾納米金顆??梢允褂梅菐€基拉曼分子結(jié)合在納米金上,同時卻可以阻止溶液里的其他分子接近納米金表面。與二氧化硅包裹不同的是。PEG-SH包裹并不會將吸附的非巰基拉曼分子置換掉。根據(jù)對多種拉曼分子如CrystalViolet、NileBlue、BasicFuchsin和CrysylViolet關(guān)于Perchlorate的研究顯示,這些非巰基的染料跟PEG-SH可以很好的兼容。事實(shí)上,使用CrystalViolet的SERS探針可以穩(wěn)定超過11個月。研究中使用的染料都是帶正電荷的,并包含多個π鍵。這說明很多種類的有機(jī)分子可以作為拉曼分子用于PEG-SH包裹的SERS探針。為了將SERS探針用于多元檢測和成像,需要篩選出不同的拉曼分子,由于拉曼分子拉曼峰有時會重疊,對多元檢測造成困難。Wang合成了一種有機(jī)物-納米金-量子點(diǎn)的復(fù)合納米SERS探針,這種探針可以進(jìn)行SERS和熒光的雙重生物標(biāo)記,進(jìn)而可以用于生物標(biāo)記物的生物條形碼分析,增強(qiáng)了多元檢測能力。

3表面增強(qiáng)拉曼在生物分析中的應(yīng)用

在過去的十幾年中,研究者在SERS用于超靈敏檢測生物分子方面投入了極大的興趣,如血紅蛋白、葡萄糖、腫瘤基因、病原體、生物毒素和病毒檢測。SERS是一種近場探針,對周圍的環(huán)境很敏感。幾個研究小組的成果表明如果在金屬納米顆?;蛘吆藲そY(jié)構(gòu)的顆粒表面修飾上pH敏感的SERS探針分子,SERS可以作為一種pH納米探針用于細(xì)胞內(nèi)或者細(xì)胞外檢測。總體來說,在SERS應(yīng)用方面現(xiàn)在有兩種類型的工作:第一種類型是使用單分子SERS用于單一分析物如DNA堿基對和單個血紅蛋白的指紋圖譜分析,這里,待分析分子被放置在單個顆粒的Hotspot位置或者是納米顆粒的聚集處;第二種類型是從納米顆粒表面覆蓋的單層分子上獲得的SERS圖譜,這種圖譜可以得到明確頻率和帶寬的宏觀數(shù)據(jù)。如果膠體納米粒子和分析物不受外界環(huán)境的影響,那么得到的SERS圖譜強(qiáng)度和重復(fù)性都是可控的。這種設(shè)計(jì)在復(fù)雜的細(xì)胞樣品或者全血分析中有強(qiáng)大的優(yōu)勢。

3.1生物標(biāo)記物檢測

Jin等以多種拉曼分子修飾的納米金為SERS探針設(shè)計(jì)了一種多元SERS檢測平臺。每種SERS探針對應(yīng)一種DNA檢測分子,并使用銀沉積增強(qiáng)SERS信號,實(shí)現(xiàn)了多種DNA分子的同時檢測。Kang等設(shè)計(jì)了一種Particle-on-wire的SERS傳感器用于DNA的多元檢測。在納米線與納米顆粒之間形成的Nanogaps里Hotspots可以顯著增強(qiáng)SERS活性,實(shí)現(xiàn)了多種病毒DNA分子的檢測。Souza等最近的工作使用了SERS探針實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)特定生物分子的定位檢測。他們使用Au-噬菌體-咪唑復(fù)合物用于標(biāo)記溶液里的細(xì)胞。但是噬菌體本身有很高的SERS背景信號,降低了實(shí)驗(yàn)的信噪比,而且探針光譜容易發(fā)生變化。Huang等證明了抗體標(biāo)記的金納米棒作為癌細(xì)胞診斷探針,這種探針使用CTAB作為SERS的拉曼分子。他們將金納米棒修飾上聚苯乙烯磺酸鈉來穩(wěn)定溶膠體系,將納米棒的表面電荷從負(fù)電荷變成正電荷。Hu等將氰基團(tuán)偶聯(lián)在拉曼分子上以此來區(qū)分其他分子的振動峰。Yu等將納米銀結(jié)合上熒光染料,可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和組織的SERS和熒光的雙重成像。

3.2單細(xì)胞分子成像

偶聯(lián)生物分子的SERS納米探針已經(jīng)用于識別腫瘤細(xì)胞上的蛋白標(biāo)記物。對腫瘤細(xì)胞檢測來說,可使用SH-PEG(~85%)和SH-PEG-COOH(~15%)的混合物來制備可定位納米金顆粒。雙修飾的PEG可以共價結(jié)合ScFv抗體上,ScFv抗體可以與表皮生長因子特異性結(jié)合。人頭部和頸部腫瘤細(xì)胞(Tu686)都是EGFR陽性的(每個細(xì)胞有個受體),可以用SERS方法檢測到。相反,人非小細(xì)胞肺癌則不表達(dá)EGF受體,不能顯示出SERS信號。人們使用一種近紅外染料(DTTC)用作光譜探針用于785nm的表面增強(qiáng)共振拉曼。這種共振增強(qiáng)不會引起光漂白,因?yàn)檫@種吸附染料將有效能量轉(zhuǎn)移到金屬顆粒而免于光降解。這種共振效應(yīng)可進(jìn)一步將SERS效果提高10–100倍。這種靈敏度足夠用于單個癌細(xì)胞的拉曼分析。EGFR是EGF抗體的特異靶標(biāo),也是蛋白激酶療法的重要蛋白,因此單細(xì)胞SERS分析檢測EGFR對臨床診斷有重要意義。

3.3體內(nèi)腫瘤定位和檢測

為了確定在動物組織中能否從PEG修飾的納米金顆粒上得到SERS圖譜,Qian等在活體動物皮下組織和深層肌肉組織注入小量的SERS探針。結(jié)果表明可以同時在皮下組織和深層肌肉組織得到高度可辯SERS信號。盡管由體內(nèi)得到的信號強(qiáng)度減少了1-2個數(shù)量級,但得到的SERS圖譜與體外的圖譜一致。由于實(shí)驗(yàn)的信噪比很高,可以估算對于體內(nèi)SERS腫瘤檢測可以探測的深度是1-2cm。為了實(shí)現(xiàn)體內(nèi)腫瘤定位和成像,偶聯(lián)了ScFv抗體的納米金顆粒通過尾靜脈注射進(jìn)入腫瘤小鼠體內(nèi)。使用785nm的激光照射了腫瘤和非腫瘤部位??梢钥闯鲈谀[瘤部位可定位SERS探針與非可定位SERS探針的SERS圖譜有明顯的差距,然而對于非腫瘤區(qū)的SERS信號則很相似。結(jié)果說明了ScFv抗體偶聯(lián)的納米金顆??梢远ㄎ籈GFR陽性的腫瘤組織中。時間分辨的SERS數(shù)據(jù)近一步表明了SERS探針在進(jìn)入小鼠體內(nèi)4-6h是逐漸積累的,并且大多數(shù)的探針保留在腫瘤組織超過了24h。在生物體系研究方面,SERS可以直接用于分析水相生物分子的結(jié)構(gòu)狀態(tài)研究且所需樣品用量少。將SERS技術(shù)用于生物研究的先驅(qū)是Koglin、Nabiev和Cotton等。此后,大量的研究工作證實(shí)了這一技術(shù)能夠解決生物化學(xué),生物物理和分子生物學(xué)中的很多問題,如蛋白質(zhì),核酸及其組分等的分析與鑒別,生物分子的某些基團(tuán)與界面的相互作用研究,生物分子與金屬表面的鍵合方式等。

4結(jié)束語

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