1 南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 211816
2 南京工业大学 电气工程与控制科学学院，南京 211816
过度使用抗生素导致的水污染，对自然环境和人类健康造成了重大威胁。低温等离子体作为一种绿色环保的高级氧化技术，被认为是一种最具前景的抗生素降解方法之一，然而在降解效率和能量效率方面还有待进一步提高。利用纳秒脉冲放电激励针-水结构气液放电，获得了一种能产生高活性等离子体的瞬态火花模式放电，并应用于水中四环素降解，研究了脉冲电压、频率、初始浓度、初始pH值等参数对四环素降解的影响，结果表明初始浓度50 mg/L，脉冲电压9 kV、频率2 kHz，初始pH值为中性的条件下四环素的降解率最高，处理时间10 min时降解率达到了91.6%，能量效率和每阶电能分别为0.165 g·kW−1·h−1和0.78 kW·h·m−3。自由基淬灭实验表明羟基自由基 (·OH) 在四环素降解过程中起主要作用，而H2O2和O3的作用稍弱。细胞毒性实验也表明气液放电处理10 min后的溶液毒性显著下降。
低温等离子体 气液放电 四环素抗生素 抗生素降解 活性氧物种 non-thermal plasma gas-liquid discharge tetracycline antibiotics antibiotic degradation reactive oxygen species 强激光与粒子束
2024, 36(3): 035001
湖南大学生物学院, 化学生物传感与计量学国家重点实验室, 生物纳米与分子工程湖南省重点实验室, 长沙 410082
本文以具有亲疏水特点的磷脂分子为基质材料, 采用薄膜水化法制备了一种同时包载脂溶性白藜芦醇(Res)和水溶性维生素 C(VC)的纳米复合脂质体( Lip@Res/VC), 并将其用于细胞抗氧化研究。在 Lip@Res/VC的制备过程中, 以 Res和 VC的包封率以及脂质体的粒径、多分散指数和电位为指标, 考察了 Res和 VC的最佳投入量。研究结果表明, 分别选择 Res为 4.0 mg和 VC为 3.5 mg的投入量, 制备的 Lip@Res/VC的水合粒径为( 92.29± 5.41)nm, Res和 VC的包封率分别为( 85.13±5.37)%和( 64.73±5.51)%。体外 1, 1-二苯基 -2-三硝基苯肼( DPPH)和 2, 2'-联氮 -双 -3-乙基苯并噻唑啉 -6-磺酸二胺盐( ABTS)自由基清除试验结果显示, Lip@Res/VC的抗氧化活性较只包载了 Res的单一脂质体 Lip@Res或只包载了 VC的单一脂质体 Lip@VC均显著提高。通过选择正常肝细胞(L02细胞)为模式细胞, 研究了 Lip@Res/VC的细胞内抗氧化效果, 结果显示, Lip@Res/VC具有清除细胞内活性氧(ROS)的能力, 对过氧化氢诱导的 L02细胞氧化损伤具有保护作用。
纳米复合脂质体 白藜芦醇 维生素 C 活性氧 抗氧化
1 1.安徽理工大学 材料科学与工程学院, 淮南 232001
2 2.安徽理工大学 环境友好材料与职业健康研究院, 芜湖 241000
3 3.安徽水韵环保股份有限公司, 芜湖 241000
采用共沉淀水热法制备了CoFe2O4@Zeolite (CFZ), 并将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解合成染料。综合表征表明, 组成多孔壳层的CoFe2O4纳米颗粒均匀地覆盖在Na-A沸石上。CFZ的比表面积为107.06 m2/g, 是原始沸石比表面积的3倍。CFZ的饱和磁化强度为29.0 A·m2·kg-1, 可以进行有效磁分离。催化降解实验表明, CFZ/PMS体系对甲基橙(MO)的去除率远远高于单独使用CFZ或PMS。在最佳条件([MO]=50 mg/L、[PMS]=1.0 mmol/L、0.2 g/L CFZ、pH 8和T=25 ℃)下, MO去除率可达到97.1%。实验研究了pH、PMS用量、CFZ用量、MO浓度以及共存阴离子等因素对CFZ催化性能的影响。活性氧粒子淬灭实验表明, 1O2和O2•-在降解过程中起主导作用。CFZ具有良好的回收性能, 5次循环后MO去除效率仅下降2.4%。本文还详细讨论了CFZ/PMS体系的催化降解机理。
高级氧化技术 过一硫酸盐活化 磁性催化剂 CoFe2O4@Zeolite 活性氧粒子 降解 advanced oxidation processe peroxymonosulfate activation magnetic catalyst CoFe2O4@Zeolite reactive oxygen species degradation
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
光动力治疗（photodynamic therapy，PDT）一直是黑色素瘤治疗领域的主要方法，而研发更为高效的光敏剂是改进治疗的关键所在。为了提高光动力治疗的效果，设计了一种新型的光敏剂药物，其以传统的光敏剂原卟啉IX（Protoporphyrin IX，PpIX）为基底材料，通过所合成的PMHC18-mPEG将去甲基化药物SGI-1027和PpIX包裹起来形成SGI@ PpIX-mPEG复合体系。PpIX受到光照之后会导致细胞产生大量活性氧（reactive oxygen species， ROS），从而使下游的Caspase-3蛋白含量增加，同时去甲基化药物会上调GSDME蛋白的含量。研究结果表明，所合成的新型光敏剂药物不仅能够产生活性氧杀死癌细胞，而且能够通过Caspase-3蛋白和GSDME蛋白的相互作用进一步导致细胞焦亡从而提升光动力治疗的效果。
光动力治疗 光敏剂 活性氧 去甲基化 细胞焦亡 photodynamic therapy photosensitizer reactive oxygen species demethylation pyroptosis
华南师范大学物理与电信工程学院, 广州 510006
为了探究聚乙二醇化黑色TiO2介导的光动力疗法体外灭活HL60细胞的潜力, 先后采用水热还原法和表面修饰法制备不同质量比的聚乙二醇化黑色TiO2(PEG@B-TiO2)纳米复合材料。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱(UV-VIS)、荧光光谱(FS)、透射电子显微镜(TEM)及粒度仪研究材料的理化性质。用活性氧检测试剂盒检测材料的活性氧(ROS)产量。通过细胞增殖试验(CCK-8法)比较不同纳米颗粒对HL60细胞的暗毒性和可见光下的光毒性, 探究最佳材料。结果表明: 合成的PEG@B-TiO2分散性较好, 结晶度较高, 可见光吸收能力强, 电子空穴复合率低; 同时, 暗毒性试验证明了药物的生物相容性好, 与纯TiO2相比, PEG@B-TiO2在光照下对HL60细胞的灭活效率更高。这表明其有望成为光动力治疗白血病的有效光敏剂。
光动力疗法 光敏剂 可见光 活性氧 HL60细胞 photodynamic therapy photosensitizer visible light reactive oxygen HL60 cells
1 天津工业大学生命科学学院，天津 300387
2 天津工业大学电子与信息工程学院，天津 300387
3 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387
4 天津医科大学总医院肺癌研究所，天津 300052
创面愈合延迟是最具挑战性的糖尿病临床并发症之一，其与活性氧（ROS）的过量生成有关。光生物调节作用（PBM）可以从多方面促进创面愈合，可作为糖尿病患者创面延迟愈合的一种治疗方法。本文研究了PBM对高糖培养的人胚胎皮肤成纤维细胞（CCC-ESFs）活性氧稳态的影响，探讨了PBM对改善细胞氧化应激损伤的作用。首先体外培养CCC-ESFs，细胞被随机分为对照组（正常培养基和高糖培养基）和808 nm激光照射组（功率密度分别为10，20，40 mW/cm2，能量密度分别为1.5，3，6，12 J/cm2），对照组不照光。高糖造模48 h后进行激光照射，随后分别检测细胞的增殖活力、ROS含量、总超氧化物歧化酶含量、总抗氧化能力、线粒体膜电位和相关细胞因子表达量。结果表明：高糖环境降低了细胞的增殖活力，ROS含量显著增多，抗氧化能力下降，细胞凋亡增多；采用808 nm激光照射后，细胞的增殖效应没有得到明显改善，但细胞的ROS含量下降，抗氧化酶表达量出现上升趋势，促炎细胞因子表达量降低。这些结果表明，PBM可以修复高糖环境下产生的氧化应激损伤，调节炎症反应，促进创伤愈合。
生物技术 光生物调节作用 高糖细胞模型 活性氧 创伤愈合 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0917001
华南师范大学生物光子学研究院, 激光生命科学研究所教育部重点实验室, 广州510631
光动力治疗是一种利用特定波长的激光激发光敏剂产生活性氧物种(ROS), 进而对肿瘤细胞进行杀伤的治疗模式。然而, ROS的半衰期很短, 且只能作用在产生部位附近, 这明显限制了光动力治疗的疗效。细胞器是细胞能正常工作和运转不可缺失的部分。因此, 将光敏剂有效地靶向递送至细胞器是一种提高光动力治疗效果的有效策略。本文将介绍有机靶向光敏剂的设计原理、靶向策略、目前面临的挑战和未来的发展方向。
线粒体靶向 光敏剂 光动力治疗 活性氧物种 细胞器 organelles targeting photosensitizer photodynamic therapy reactive oxygen species organelle
浙江师范大学 化学与生命科学学院, 浙江 金华 321004
次氯酸(HOCl)是一种由过氧化氢和氯离子在髓过氧化物酶(MPO)催化作用下产生的活性氧。由于其在机体抵抗病原体的免疫防御中起着至关重要的作用, 因此对HOCl的识别和检测具有非常重要的意义。目前, 检测HOCl的方法有电分析法、色谱法、化学发光法和荧光分析法, 其中荧光检测法以其简单、快速、高选择性、高灵敏度和实时检测等突出优点引起了许多研究者的兴趣。本文以亚甲基蓝(Methylene blue, MB)为荧光母核, 设计合成了一种近红外荧光探针MB-1用于HOCl的特异性检测。该探针可在体外特异性检测HOCl, 响应之后, 荧光会有显著的增强, 同时伴有溶液颜色从无色到蓝色的明显变化。该探针对HOCl具有较高的灵敏度, 其检测限为8.2 nmol/L。此外, 该探针具有较好的抗干扰能力, 为在生理水平上检测HOCl提供了可能。
次氯酸 荧光探针 活性氧 亚甲基蓝 近红外 hypochlorous acid fluorescent probes reactive oxygen species methylene blue near-infrared
1 厦门大学公共卫生学院分子影像暨转化医学研究中心, 福建 厦门 361102
2 郑州大学第一附属医院磁共振科, 河南 郑州 450052
新兴的光动力抗菌疗法是一种无创激发式治疗手段,主要利用近红外光作为光源,激活富集在病灶部位的光敏剂并产生活性氧自由基,最终实现对目标病菌的杀伤。近年来,随着生物材料与纳米医学技术的发展,小分子光敏剂纳米功能化后其生物兼容性和生物安全性得到优化,量子产率和病灶部位富集率显著提升,在抗菌治疗方面有很大的临床应用前景。本文结合小分子光敏剂纳米化策略方法实例,综述了纳米技术在光动力抗菌疗法的应用和发展。
医用光学 光动力抗菌疗法 纳米光敏剂 活性氧 纳米材料
1 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室, 绿色过程与工程重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
亚熔盐液相氧化技术可在相对低温下实现难分解两性金属矿物的高效转化, 基于此进一步提出了碱性介质电化学活性氧协同强化新方法。 利用紫外-可见光光谱和电子自旋共振波谱等手段对电催化体系活性氧的生成与转化机理进行了系统解析。 通过阴极电催化的作用, 在电极表面定向进行两电子氧气还原反应, 原位产生大量的活性氧组分。 研究发现过渡金属离子与两电子氧气还原产物HO-2之间的“自诱发”效应, 可生成具有更高氧化活性的羟基自由基, 大幅促进两性金属转化过程, 实现了碱性介质电化学高级氧化过程。 利用紫外-可见光光谱检测到电化学体系活性氧催化氧化低价两性金属氧化物(Cr2O3和V2O3)的转化过程。 与此同时, 根据标准自由能变化的热力学数据计算可知, V2O3比Cr2O3更易在活性氧存在的条件下发生溶出反应。 采用电子自旋共振波谱(ESR)对电催化体系内的羟基自由基进行检测, 结果表明由V2O3引发的电化学-类Fenton反应激发产生的羟基自由基ESR信号比Cr2O3信号强。 利用猝灭剂实验验证了具有高氧化电位的羟基自由基可以对两性金属液相氧化起到促进作用。 该研究为碱性介质电化学矿物溶出实际反应提供理论参考。
活性氧 电催化 碱性介质 电子自旋共振 羟基自由基 Reactive oxygen species Electrocatalysis Alkaline media Electron spin resonance Hydroxyl radical 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2044
