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

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【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。大氣顆粒物對呼吸系統(tǒng)功能的影響等環(huán)境健康效應(yīng)近年來引起了廣泛關(guān)注,已經(jīng)成為了備受關(guān)注的環(huán)境熱點問題之一。顆粒物可以通過呼吸道吸入、隨食物和飲水?dāng)z入、體表接觸侵入三個途徑進入人體,其中呼吸是最主要也是危害最大的一種方式。經(jīng)過呼吸道進人體內(nèi)的顆粒物因粒徑不同對人體的危害也不同,粒徑越小在呼吸道沉積的點更深,所需清除的時間更長,帶來的危害也更大。粒徑小于2.5μm的顆粒物可進入到肺泡內(nèi),沉積在肺間質(zhì)從而進入體液,轉(zhuǎn)移至全身甚至可以經(jīng)過肺換氣到達其他器官,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所,顆粒物通過呼吸道進入肺泡內(nèi),首先會與肺表面活性物質(zhì)直接接觸,可能會引起肺表面活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的改變,進而誘發(fā)人體一系列的不適癥狀。肺表面活性物質(zhì)(Pulmonary surfactant,簡稱PS)是由肺泡Ⅱ型上皮細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-液界面上壓縮和擴張,這一過程伴隨著相應(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)和功能也會隨之改變。能進入到肺泡影響DPPC分子膜的顆粒物主要是細顆粒物,細顆粒物對肺的損傷造成的疾病最典型的是矽肺,矽肺是由于長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。因此研究含硅細顆粒物對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。對實驗所用工業(yè)微硅粉進行了粒徑分析,元素分析和微觀形貌特征觀察,并研究了DPPC水溶液對微硅粉潤濕性和沉降性的影響；采用肺灌洗液差速離心和有機溶劑萃取法從新鮮豬肺中提取了肺表面活性物質(zhì),并對其主要組分進行定性和定量分析；研究了溫度,pH,無機鹽離子和牛血清蛋白對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,第一個峰值出現(xiàn)在0.3μm,第二個峰值出現(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,延長相變時間,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,對應(yīng)的表面壓力隨之升高的整體變化趨勢不變,在氣態(tài)膜階段,pH對膜幾乎無影響,弱酸性亞相能加速磷脂酰膽堿分子的相變,促進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)動力,使DPPC分子相變有所延遲。(4)無機鹽離子(Na+, Ca2+, Cl-)對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之間的靜電作用增強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膜接觸時間的延長,DPPC降低表面張力的能力逐漸減弱。接觸時間延長還導(dǎo)致DPPC單分子層膜在分子面積達到45A2時出現(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模與微硅粉接觸時間的增加,當(dāng)達到5小時以上,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,且持續(xù)時間長。根據(jù)原子力顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)亞相中的粒徑較細的微硅粉與DPPC單分子層膜發(fā)生實質(zhì)接觸,部分微硅粉能進入到膜內(nèi)穿插于DPPC分子之間。(6)PS的提取量達到每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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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 研究內(nèi)容17-18
• 第二章 文獻綜述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 含硅細顆粒物對肺的影響27-29
• 第三章 生理條件變化對DPPC單分子層膜的影響29-38
• 3.1 實驗部分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 實驗內(nèi)容31-33
• 3.3 結(jié)果與討論33-37
• 3.3.1 溫度對DPPC單分子層膜的影響33-34
• 3.3.2 pH對DPPC單分子層膜的影響34-36
• 3.3.3 無機鹽離子和牛血清蛋白對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 實驗部分38-40
• 4.1.1 實驗材料38
• 4.1.2 儀器38-39
• 4.1.3 實驗方法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水溶液對微硅粉潤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DPPC單分子層膜的影響46-55
• 5.1 實驗內(nèi)容46-47
• 5.1.1 實驗材料和儀器46
• 5.1.2 實驗步驟46-47
• 5.2 結(jié)果與討論47-53
• 5.2.1 微硅粉對DPPC單分子層膜相轉(zhuǎn)變的影響47-51
• 5.2.2 微硅粉對DPPC單分子層膜崩潰壓的影響51-52
• 5.2.3 微硅粉對DPPC膜滯回曲線的影響52-53
• 5.3 本章小結(jié)53-55
• 第六章 動物肺表面活性物質(zhì)的提取55-64
• 6.1 實驗部分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64-66
• 7.1 結(jié)論64-65
• 7.2 創(chuàng)新點65-66
• 參考文獻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目78

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