工業(yè)微硅粉與肺表面活性物質(zhì)間的氣—液界面相互作用研究
本文關(guān)鍵詞:工業(yè)微硅粉與肺表面活性物質(zhì)間的氣—液界面相互作用研究
更多相關(guān)文章: 肺表面活性物質(zhì) 二棕櫚酸磷脂酰膽堿(DPPC) Langmuir-Blodgett膜 微硅粉 π-A等溫線
【摘要】:大氣顆粒物,也被稱為大氣氣溶膠,是大氣中存在的各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱。大氣顆粒物對(duì)呼吸系統(tǒng)功能的影響等環(huán)境健康效應(yīng)近年來(lái)引起了廣泛關(guān)注,已經(jīng)成為了備受關(guān)注的環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題之一。顆粒物可以通過(guò)呼吸道吸入、隨食物和飲水?dāng)z入、體表接觸侵入三個(gè)途徑進(jìn)入人體,其中呼吸是最主要也是危害最大的一種方式。經(jīng)過(guò)呼吸道進(jìn)人體內(nèi)的顆粒物因粒徑不同對(duì)人體的危害也不同,粒徑越小在呼吸道沉積的點(diǎn)更深,所需清除的時(shí)間更長(zhǎng),帶來(lái)的危害也更大。粒徑小于2.5μm的顆粒物可進(jìn)入到肺泡內(nèi),沉積在肺間質(zhì)從而進(jìn)入體液,轉(zhuǎn)移至全身甚至可以經(jīng)過(guò)肺換氣到達(dá)其他器官,危害大難清除。肺泡作為肺主要的結(jié)構(gòu)和功能單元,是人體與大氣氣體交換的主要場(chǎng)所,顆粒物通過(guò)呼吸道進(jìn)入肺泡內(nèi),首先會(huì)與肺表面活性物質(zhì)直接接觸,可能會(huì)引起肺表面活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的改變,進(jìn)而誘發(fā)人體一系列的不適癥狀。肺表面活性物質(zhì)(Pulmonary surfactant,簡(jiǎn)稱PS)是由肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞合成和分泌的一種復(fù)雜的脂蛋白復(fù)合物,主要成分包括磷脂和四類蛋白質(zhì),其最主要的成分是二棕櫚酸磷脂酰膽堿(DPPC),它是一種兩性表面活性劑,在蛋白質(zhì)的輔助下能夠在肺泡的氣液界面上快速吸附形成單分子層膜,從而有效降低肺泡表面張力,防止肺泡塌陷和萎縮,保障人體的正常呼吸功能。顆粒物沉積在肺泡的氣-液界面會(huì)影響DPPC分子膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性狀。隨著呼吸DPPC膜在肺泡氣-液界面上壓縮和擴(kuò)張,這一過(guò)程伴隨著相應(yīng)的相的轉(zhuǎn)變和表面張力的改變,而這些變化則能反映出DPPC分子膜的生理功能。顆粒物與DPPC分子膜接觸會(huì)造成DPPC分子膜的結(jié)構(gòu)改變,其表面化學(xué)性質(zhì)和功能也會(huì)隨之改變。能進(jìn)入到肺泡影響DPPC分子膜的顆粒物主要是細(xì)顆粒物,細(xì)顆粒物對(duì)肺的損傷造成的疾病最典型的是矽肺,矽肺是由于長(zhǎng)期吸入大量含游離二氧化硅的粉塵所引起的以肺纖維化改變?yōu)橹鞯姆尾考膊?是我國(guó)發(fā)病率和死亡率較高的職業(yè)疾病之一。因此研究含硅細(xì)顆粒物對(duì)DPPC膜的影響具有重要的生理研究意義。本研究利用Langmuir--Blodge膜分析技術(shù)研究了工業(yè)微硅粉對(duì)肺表面活性物質(zhì)在氣-液界面上表面化學(xué)性質(zhì)的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)所用工業(yè)微硅粉進(jìn)行了粒徑分析,元素分析和微觀形貌特征觀察,并研究了DPPC水溶液對(duì)微硅粉潤(rùn)濕性和沉降性的影響;采用肺灌洗液差速離心和有機(jī)溶劑萃取法從新鮮豬肺中提取了肺表面活性物質(zhì),并對(duì)其主要組分進(jìn)行定性和定量分析;研究了溫度,pH,無(wú)機(jī)鹽離子和牛血清蛋白對(duì)DPPC單分子層膜的影響;以超純水和微硅粉懸濁液分別作為亞相研究了在不同溫度下DPPC單分子層膜相轉(zhuǎn)變和崩潰壓的變化。研究獲得的主要研究結(jié)果及結(jié)論如下:(1)工業(yè)微硅粉的粒徑分布呈典型的雙峰分布,第一個(gè)峰值出現(xiàn)在0.3μm,第二個(gè)峰值出現(xiàn)在10μmm,粒徑范圍從0.2μm到500μmm,其中0.3μm到120μm的顆粒占總質(zhì)量的90%以上,中位粒徑為6.5μm。微硅粉的主要成分是Si02,質(zhì)量比重占96%,剩余部分為其他金屬氧化物,在SEM下微硅粉外觀呈不規(guī)則形貌,表面粗糙。(2)溫度升高能加速DPPC單分子層膜相的轉(zhuǎn)變,延長(zhǎng)相變時(shí)間,但升高溫度不利于DPPC分子膜降低液面的表面張力,其最大表面壓下降。(3)不同pH下DPPC單分子層膜由于受到擠壓,隨著面積減小,對(duì)應(yīng)的表面壓力隨之升高的整體變化趨勢(shì)不變,在氣態(tài)膜階段,pH對(duì)膜幾乎無(wú)影響,弱酸性亞相能加速磷脂酰膽堿分子的相變,促進(jìn)DPPC單分子膜穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形成。在弱堿性條件,磷脂分子排列更加緊密,形成較低能量的晶格結(jié)構(gòu),減小了重組的驅(qū)動(dòng)力,使DPPC分子相變有所延遲。(4)無(wú)機(jī)鹽離子(Na+, Ca2+, Cl-)對(duì)DPPC單分子層膜在氣-液界面上影響不大,但由于金屬離子與極性基團(tuán)之間的靜電作用增強(qiáng)了磷脂分子之間的結(jié)合能力,使成膜的磷脂分子之間排列更加緊密,加速了DPPC單分子膜穩(wěn)定的形成。牛血清蛋白(BSA)能有效促進(jìn)DPPC在氣-液界面上鋪展,加速膜的相轉(zhuǎn)變。(5)微硅粉能削弱DPPC降低表面張力的能力且隨著微硅粉與DPPC膜接觸時(shí)間的延長(zhǎng),DPPC降低表面張力的能力逐漸減弱。接觸時(shí)間延長(zhǎng)還導(dǎo)致DPPC單分子層膜在分子面積達(dá)到45A2時(shí)出現(xiàn)明顯的崩潰壓,表明微硅粉的加入可能導(dǎo)致DPPC在氣液界面上濃度的改變。此外,微硅粉的加入還能對(duì)DPPC單分子層膜的液相產(chǎn)生影響,,隨著DPPC模與微硅粉接觸時(shí)間的增加,當(dāng)達(dá)到5小時(shí)以上,DPPC單分子層膜的液態(tài)凝聚相明顯向分了面積增大的方向移動(dòng),且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。根據(jù)原子力顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)亞相中的粒徑較細(xì)的微硅粉與DPPC單分子層膜發(fā)生實(shí)質(zhì)接觸,部分微硅粉能進(jìn)入到膜內(nèi)穿插于DPPC分子之間。(6)PS的提取量達(dá)到每1000 mL灌洗液可提取到0.5 g肺農(nóng)面活性物質(zhì)。肺表面活性物質(zhì)中應(yīng)有的主要成分:PC, PG, PI, PE. S均在提取的豬肺表面活性物質(zhì)中檢測(cè)到,其主要成分DPPC的含量為54%。
【關(guān)鍵詞】:肺表面活性物質(zhì) 二棕櫚酸磷脂酰膽堿(DPPC) Langmuir-Blodgett膜 微硅粉 π-A等溫線
【學(xué)位授予單位】:昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:X513;R56
【目錄】:
- 摘要6-8
- Abstract8-16
- 第一章 緒論16-18
- 1.1 研究背景16-17
- 1.2 研究目的和意義17
- 1.3 研究?jī)?nèi)容17-18
- 第二章 文獻(xiàn)綜述18-29
- 2.1 肺表面活性物質(zhì)18-22
- 2.1.1 肺表面活性物質(zhì)的合成與分泌19
- 2.1.2 肺表面活性物質(zhì)的組成19-21
- 2.1.3 肺表面活性物質(zhì)的研究現(xiàn)狀21-22
- 2.2 二棕櫚酸磷脂酰膽堿(DPPC)單層膜22-25
- 2.2.1 單分子膜研究中常用公式23-24
- 2.2.2 單分子層膜的性質(zhì)24
- 2.2.3 單分子膜表面張力檢測(cè)方法24-25
- 2.3 大氣顆粒物25-29
- 2.3.1 大氣顆粒物的危害25-27
- 2.3.2 含硅細(xì)顆粒物對(duì)肺的影響27-29
- 第三章 生理?xiàng)l件變化對(duì)DPPC單分子層膜的影響29-38
- 3.1 實(shí)驗(yàn)部分30-31
- 3.1.1 主要化學(xué)試劑30
- 3.1.2 主要儀器設(shè)備30-31
- 3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容31-33
- 3.3 結(jié)果與討論33-37
- 3.3.1 溫度對(duì)DPPC單分子層膜的影響33-34
- 3.3.2 pH對(duì)DPPC單分子層膜的影響34-36
- 3.3.3 無(wú)機(jī)鹽離子和牛血清蛋白對(duì)DPPC單分子層膜的影響36-37
- 3.4 本章小結(jié)37-38
- 第四章 工業(yè)微硅粉的物理化學(xué)性質(zhì)表征38-46
- 4.1 實(shí)驗(yàn)部分38-40
- 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料38
- 4.1.2 儀器38-39
- 4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法39-40
- 4.2 結(jié)果與討論40-44
- 4.2.1 微硅粉的粒徑分布40-41
- 4.2.2 微硅粉的微觀形貌特征41
- 4.2.3 微硅粉的元素組成41-42
- 4.2.4 DPPC水溶液對(duì)微硅粉潤(rùn)濕性和沉降性的影響42-44
- 4.3 本章小結(jié)44-46
- 第五章 微硅粉對(duì)DPPC單分子層膜的影響46-55
- 5.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容46-47
- 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器46
- 5.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟46-47
- 5.2 結(jié)果與討論47-53
- 5.2.1 微硅粉對(duì)DPPC單分子層膜相轉(zhuǎn)變的影響47-51
- 5.2.2 微硅粉對(duì)DPPC單分子層膜崩潰壓的影響51-52
- 5.2.3 微硅粉對(duì)DPPC膜滯回曲線的影響52-53
- 5.3 本章小結(jié)53-55
- 第六章 動(dòng)物肺表面活性物質(zhì)的提取55-64
- 6.1 實(shí)驗(yàn)部分55-58
- 6.1.1 材料和試劑55-56
- 6.1.2 儀器56-57
- 6.1.3 技術(shù)路線57
- 6.1.4 肺表面活性物質(zhì)的粗提取57
- 6.1.5 肺表面活性物質(zhì)的有機(jī)萃取提純57-58
- 6.2 結(jié)果與討論58-63
- 6.2.1 肺表面活性物質(zhì)表征58-62
- 6.2.2 肺表面活性物質(zhì)表面化學(xué)性質(zhì)62-63
- 6.3 本章小結(jié)63-64
- 第七章 結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)64-66
- 7.1 結(jié)論64-65
- 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)65-66
- 參考文獻(xiàn)66-74
- 致謝74-76
- 附錄A 攻讀學(xué)位其間發(fā)表論文目錄76-78
- 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目78
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本文編號(hào):1104811
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