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圍棋學習計劃范文1
【摘要】 可以控制細胞粘附形狀、大小的方法統稱為細胞圖案化技術。這些方法結合微納米制備、表面化學、電化學和光化學等手段可以動態控制細胞的粘附、遷移、分化及其相互作用,為細胞生物學研究提供了一個新平臺。本文介紹了二維平面細胞圖案化的各種方法,并對其優缺點進行了總結,評述了細胞圖案化技術在細胞生物學基礎研究、組織工程以及基于細胞的生物傳感器領域的應用。
【關鍵詞】 細胞圖案化,組織工程,細胞傳感器,自組裝單層膜,軟刻蝕,評述
Abstract The technologies that we call cell micropatterning allow the control of the shape and size of cell adhesion. Combination of micro/nano technology, surface chemistry, electrochemistry and photochemistry enables us to control the adhesion, migration, differentiation of cells and the interactions between different types of cells. These methodologies bring about a new platform for the studies of cell biology. A number of techniques for cell patterning and compares their advantages and disadvantages were reviewed in this article. The applications of cell micropatterning, including those for fundamental studies in cell biology, tissue engineering and cellbased biosensors were also discussed.
Keywords Cell micropatterning, tissue engineering, cellbased biosensors, selfassembled monolayer, soft lithography, review
1 引 言
20世紀70年代,用于生物分子和細胞的圖案化技術已開始出現[1]。細胞圖案化技術主要分為兩類:一類是通過表面修飾形成細胞粘附生長的圖案化區域,使細胞選擇性地粘附生長形成圖案;另一類是通過可移除的物理障礙將細胞限制在圖案化的區域生長,形成細胞圖案。基于上述兩種原理,各種細胞圖案化技術相繼出現并得到發展[2]。
在眾多的圖案化技術中,細胞大多被固定在二維平面。人們發現基底的形貌和物理性質會對細胞的功能產生很大的影響,而且大部分高等動物細胞(除血球細胞等少數幾種細胞)都是貼壁生長的,這為圖案化技術在生物學領域的應用奠定了基礎。在基礎生物學方面,圖案化技術可以建立兩種或兩種以上的細胞共培養體系,已成為揭示細胞與細胞以及細胞與基底相互作用基本機理的有力工具。另一方面,圖案化能將細胞精確定位在表面,這將在很大程度上促進細胞傳感器和分子傳感器的發展。目前,二維細胞圖案化技術已在生物學領域受到廣泛關注。
2 細胞圖案化的方法
2.1 光刻技術
光刻技術最初應用于半導體產業中,該技術利用紫外光將掩膜上的幾何圖案轉移到基底上(見圖1)。首先在基底上鋪一層光敏聚合物——光刻膠,然后基底在光掩膜覆蓋下曝光顯影形成圖案。表面修飾材料(如蛋白質等)吸附在基底表面后,將基底浸入到有機溶劑中洗刻膠,即可在底面上形成表面修飾蛋白質的圖形,細胞會按照已修飾的圖形粘附和生長,形成細胞圖案[3]。
光刻技術以其較高的精確度成為固體表面圖案化的主要手段。但是,光刻過程需要潔凈空間和昂貴的設備,并且對于實驗者要求較高,限制了其在生物技術方面的廣泛應用。此外,光刻加工過程采用的化學溶劑容易使生物大分子變性,使它們失去活性[4]。
2.2 軟刻蝕技術
近年來,Whitesides 等[5,6]研究了一系列更具生物相容性的圖案化方法,統稱為“軟刻蝕”。軟刻蝕技術通過使用高分子聚合物,如聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxine, PDMS),在有圖案的底模上形成印章,達到復制微米甚至納米尺度結構的目的(圖2)。
與光刻技術相比,軟刻蝕最大的優點在于制作過程更簡便[6]。軟刻蝕僅需要在制備底模時做一次光刻,而其后的過程在普通實驗室就可完成,將對潔凈空間的要求降到最低。因為底模和印章可被重復利用,軟刻蝕比光刻更加經濟、方便和有效。此外,PDMS 的彈性可以使它容易在曲面和外形可變的基底上進行圖案化,透明、自發熒光低的特點使得某些樣品可在光學顯微鏡下直接觀察。軟刻蝕的這些優點使它正成為細胞圖案化的主要方法,常用到的有微接觸印刷、微流控圖案化以及模板圖案化;其中微接觸印刷、微流控以及上述的光刻都屬于通過表面修飾形成圖案化的方法,障礙物限制細胞遷移來實現圖案化的方法。
2.2.1 微接觸印刷
微接觸印刷(microcontact printing , μCP)技術最早用于將硫醇轉移到金表面,形成圖案化的自組裝單層膜(selfassembled monolayers, SAMs)[7]。用 PDMS復制光刻的微結構即獲得微接觸印刷所需要的印章(圖2A),將印章在硫醇溶液中浸泡以后,用氮氣或者壓縮空氣使其表面的圖案干燥。印章表面的圖案與金表面相接觸,硫醇分子從印章凸面轉移到金表面上形成SAMs;印章凹面未與底面接觸,所以其對應的基底是裸露的。這一過程完成后,將金表面置于另一種硫醇溶液中,第二種硫醇分子將覆蓋金表面的裸露部分,這樣就在同一個金表面上形成了兩種類型的SAMs,并且具有不同的表面性質。例如:以甲基結尾的硫醇形成的SAMs能夠促進細胞粘附,以聚乙二醇 (polyethylene glycol , PEG) 結尾的硫醇形成的SAMs則抗拒細胞粘附,當細胞被接種到這個表面后,它僅在甲基結尾的SAMs上粘附。這些為控制細胞的形狀、大小等奠定了基礎(圖3a)。
微接觸印刷的使用范圍不僅僅局限于金表面,在聚乙二醇修飾的玻璃和二氧化硅表面同樣可以使用[8]。如上所述,傳統的微接觸印刷只能形成一種或兩種分子圖案,只有使用多級印章才可以形成多種分子的圖案[9],但其制備過程相對復雜。
2.2.2 微流控圖案化
微流控圖案化是一個與微接觸印刷相關的過程(圖2B),但與微接觸印刷不同的是PDMS模板底面具有微通道網絡。當 PDMS 模板與底面接觸后就形成微流管道,在管道的開口處加入溶液,液體可以進入管道并在表面吸附形成圖案[10];引入液體的方法可以依賴毛細作用或注射泵[11,12]。微流控圖案化可相對簡便地產生多種分子修飾。與微接觸印刷相比,微流控圖案化的優點是不需要對修飾在表面的分子進行干燥,這樣就易于將一些敏感分子(如不穩定的蛋白或酶)修飾在表面,并且維持其生物活性。由于微流控圖案化是運用不同分子的溶液來形成圖案,通常每一種分子的圖案在表面上都是連續分布的[13],這就限制了圖案形狀的多樣性。
2.2.3 模板圖案化
用于細胞圖案化的“模板”,就是指帶有一定幾何形狀和大小的透孔的膜。PDMS是模板圖案化的合適材料,因為它與大多數的干燥表面都能緊密結合。模板的制作類似于微接觸印刷的印章,但在PDMS固化之前使液體 PDMS不完全覆蓋表面結構(即表面微結構的高度要大于PDMS液面的高度),之后將固化的PDMS從模板上剝離下來就會得到具有透孔的 PDMS 模板(圖2C)。膜與基底緊密接觸后,透孔處的底面就被暴露出來,其它區域仍被PDMS膜覆蓋。因為細胞僅在暴露的基底粘附,所以揭去模板后細胞就會在基底上形成設計的圖案[14,15]。模板圖案化是一種不需要對基底進行化學修飾即可進行細胞圖案化的方法。該方法制作圓形、方形等簡單圖案比較容易,但邊角比較多的圖案在PDMS的剝離過程中易損壞。
3 細胞圖案化的生物學應用
3.1 細胞生物學基礎研究
細胞圖案化最重要的應用就是研究細胞的基礎機制和特性,在二維表面上控制細胞大小和空間排布的能力,為細胞生物學研究提供了新的工具。體內的細胞并非封閉的單元,它與周圍的細胞以及胞外基質之間有著諸種聯系,它們不僅僅是加強細胞之間的機械連接,更參與了物質交換和信號轉導過程[16]。當細胞在基底上粘附時,依賴細胞膜上的整合素和細胞外基質相連。整合素首先聚集在一起,然后募集各種結構蛋白和信號蛋白形成粘著斑[17]。整合素與胞外基質連接的改變,最終將導致細胞骨架的重新排列,使細胞可以在表面鋪展和遷移[18]。無論是在胚胎發育還是整個生命過程,細胞與細胞之間及細胞與胞外基質之間的連接對于組織形態結構的形成和發揮其功能特性都具有特殊作用,例如當神經細胞之間的連接喪失以后,興奮的傳導就會中斷,這將直接造成相應的神經退行性疾病。
表面圖案化技術已經證實細胞形狀以及細胞連接的改變會影響細胞的分裂增殖[19,20]和分化[21]??梢岳么笮 ⑿螤钜约皹嬙觳煌膱D案來控制細胞與細胞之間以及細胞與基底之間的連接。圖案化技術可作出一系列面積逐漸增大的圖案,這些圖案上粘附細胞的數目將隨面積的增大而增多,細胞間連接也因此增多。用領結型圖案培養細胞就可實現對細胞形狀和細胞連接的同時控制。設計合適尺寸的圖案使“領結”兩端分別僅夠粘附一個細胞,這樣兩個細胞只在“領結”的中間區域有連接,所以該區域的寬度就決定了細胞連接的程度[22,23]。細胞與細胞之間的連接在體內的許多生理過程中都發揮著重要作用。例如,血管內皮細胞之間的緊密連接是血腦屏障的結構基礎。而在血管生成過程中,內皮細胞在增殖的同時還需要保持細胞間的緊密連接以阻止某些物質到達腦組織。
早期的研究通過調節胞外基質面積來調節細胞的鋪展程度(即細胞與基底的連接)。結果表明,細胞只有在鋪展的時候才可以增殖[24]。然而,基質濃度的變化同時刺激了整合素連接的胞內信號轉導,細胞增殖是否僅由鋪展引起仍是未知。圖案化技術可幫助實現獨立控制細胞鋪展面積及細胞與基底的接觸面積。利用微接觸印刷技術在基底上做不連續的小圖案,通過調節圖案間的距離,可以改變細胞的鋪展面積而保持細胞的粘附總面積基本不變。該項研究發現,細胞的鋪展面積,而非細胞的粘附總面積,是細胞增殖期與靜止期轉換的重要因素[20]。
本研究組將細胞圖案化應用于細胞遷移的研究中[25],用電化學的方法脫附SAMs,可使已經圖案化的細胞在表面自由移動(圖 3)。用 μCP 或微流控的方法將細胞進行表面圖案化,圖案化的表面有兩部分組成,一部分是末端連接聚乙二醇 (polyethylene glycol,PEG) 的 SAMs 構成的惰性表面,用于抗細胞粘附;另一部分是可粘附細胞的纖維蛋白(見2.2.1)。通過電化學反應,末端連接 PEG 的巰基從金表面脫吸附離去,細胞便可以在原來的惰性表面粘附和遷移。
利用該方法可研究細胞形狀的不對稱性和遷移方向之間的關系。在細胞已經形成圖案時 (t=0) 使用電化學法脫附,COS7 細胞沿不對稱圖形的鈍端遷移(虛線作為細胞定位的參照)[26]。在此基礎上,再利用微流控的方法可形成濃度梯度[27,28],有利于研究細胞在被誘導狀態下的遷移。研究表明,高爾基體、中心體以及細胞核等細胞器的相對位置的關系會影響細胞的急性和遷移方向[29,30]。
能夠改變表面分子末端官能團的化學方法也可以動態控制細胞在表面的粘附。當對苯二酚或其衍生物作為 SAMs 分子的末端時[31~33],電化學可使其發生氧化反應。反應得到的結構是可以在表面上促進細胞粘附的基團,從而使本來不能粘附細胞的表面變得可以粘附細胞,進而控制細胞在表面的粘附和遷移。這些小分子的表面化學性質已成為控制細胞的粘附和遷移的有效技術[34]本研究組使用紫外光使偶氮苯在SAMs表面上可逆地展示其RGD配體,實現了可逆地控制細胞的粉附[35]。
3.2 組織工程
組織并不是單一細胞的簡單堆積,而是多種細胞有機結合的完整功能體。細胞與細胞之間的相互作用是研究組織工程的一個關鍵問題,如脈管系統(平滑肌細胞和內皮細胞) 、骨骼?。▎魏顺杉〖毎湍┥疑窠洠┮约案闻K(肝細胞和竇狀小管內皮細胞)中都存在眾多細胞之間的相互作用。傳統的共培養體系不能將不同種類的細胞控制在同一基底培養,使得關于細胞相互作用的研究變得很困難。多種細胞圖案化的共培養體系是研究組織模型中細胞間相互作用的良好平臺。1997年,Bhatia等[36]首次利用細胞圖形化技術來改變肝細胞和纖維原細胞的直接接觸位點,證明在該培養體系中肝細胞和纖維原細胞直接接觸的點越多,肝細胞越能夠維持其正常的表現型。
電化學與微流控相結合可以把多種細胞固定在表面。這樣不僅可在時間和空間上控制細胞的粘附和脫附,更能精確的控制細胞之間的距離(圖5)。如圖5所示,中間的條帶是 NIH3T3細胞,兩側的條帶是Hela 細胞,運用1.2 V陰極電壓電解脫附30 s后,所有細胞便可自由地在表面移動。這種方法可以研究同一表面上多種細胞的動態行為和相互作用[37]。
上述通過操縱空間位置來調控多細胞體系的方法在體外組織重建等領域中有廣闊的應用前景,例如肝臟、皮膚、血管、肌肉以及其它組織。體外模擬體內研究的最終目的是可以應用于組織工程,但是若把上述體系移植入體內還存在一定的障礙。大多數的細胞圖案化技術都是以硅、金或玻璃為基底,若使細胞從基底上脫附并且維持原有的結構還是一個較大的技術難題。于是,科研人員開始了以生物材料為基底的細胞圖案化研究[38,39],以求基底可以在體內直接降解。殼聚糖和明膠具有較高的生物相容性,并在生物醫學領域已經有了廣泛的應用。研究證明,在殼聚糖和明膠膜上可以進行人微血管內皮細胞的圖案化。將纖維原細胞和人微血管內皮細胞在殼聚糖基底上圖案化以后,共培養會產生毛細管狀的結構[40]。
綜上所述,細胞圖案化在組織工程中已有廣泛的應用。然而現階段的問題是:如何將二維平面的實驗系統轉變為三維的組織結構;如何將組織中的幾種細胞以最佳的數量和位置關系在體外共培養;更重要的是獲得了具有特殊結構的細胞后,它能否行使組織功能[41]。
3.3 基于細胞的生物傳感器
細胞作為細胞生物傳感器最基本的感應單元,能夠表達一系列潛在的分子識別元件,例如受體、信號分子和酶,并且它們在細胞內處于“自然態(native state)”[42]。在不破壞細胞形態結構的狀況下,可以用生化和物理技術對活細胞的生活狀態、代謝過程及信號通路等進行定性和定量的分析,甚至研究其動態變化。蛋白質作為大多數分子傳感器的感應單元,其穩定性和親和力易受微環境變化的影響,如酸堿度等;而細胞本身可以為被檢測分子提供一個相對穩定的環境。細胞傳感器保持了分子傳感器高通量的優點,而相對于復雜的動物活體分析它又能夠快速檢測。
圖案化技術可以將細胞固定在二維表面形成微陣列,直接研究單細胞的行為(如通過細胞內的Ca2+含量變化研究細胞對刺激的反應)[43]。在眾多的細胞類型中,神經細胞、心肌細胞等能夠感受電刺激的細胞被廣泛應用在細胞傳感器中的感應單元,因這些細胞的生理狀態可以用微電極直接監控。對于神經細胞來說,環境中化學信號的改變會引起膜電位的變化。因此,神經元經常被用于藥物檢測、毒性檢測以及探測氣味物質[44]。早期的研究為了檢測到這些信號,以極高的密度接種細胞使細胞覆蓋在微電極上的概率增加,但這樣也增大了測量誤差。現在圖案化技術可以更精確的定位細胞,用微接觸印刷在微電極陣列表面固定多聚賴氨酸,神經元細胞就會粘附在微電極陣列上[45]。
細胞微陣列現已經成為檢測細胞對于藥物篩選[46]、抗體檢測[47]及RNAi 轉染[48]的一種重要工具,以其高通量、節約試劑等優點被廣泛關注。但是仍存在許多復雜的問題,如細胞類型的選擇、細胞活性的保持以及傳感器的微型化和便攜化等。隨著檢測手段[49]和軟件的發展,實時、持續和快速的細胞傳感器檢測將具有更廣闊的應用前景。4 總結與展望
二維細胞圖案化在生物醫學領域具有廣闊的應用前景。然而,相對于細胞在體內微環境平面結構仍然比較簡單。微流控技術和3D細胞培養系統[50]與細胞圖案化結合,將能更加精細地調節細胞微環境(基質、信號分子等),實現更大程度的體內模擬。隨著微尺度水平制備技術的發展,以及它與傳統生物學實驗方法的結合,二維平面細胞圖案化技術將為全方位控制細胞的行為提供更多的發展空間。
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圍棋學習計劃范文2
關鍵詞 實驗尾氣 吸收裝置 儀器改進
中圖分類號:O6-33 文獻標識碼:A
隨著國民教育的快速發展,各類學校的實驗室教學、科研活動愈加頻繁,實驗室廢氣、廢液、固體廢棄物等的排放及其污染問題日益突出。①②③④尤其是化學實驗產生的污染更為嚴重,反應常常會伴有有毒有害氣體產生并逸出。如在有機化學實驗正溴丁烷的制備中,反應物HBr氣體有毒有害且難以冷凝,容易逃逸出反應裝置造成環境污染。為防止HBr的污染,常需要安裝尾氣吸收裝置。但由于傳統吸收裝置設計上的缺陷,常出現吸收不完全,廢氣外逸,吸收液倒吸等現象。因此,在化學實驗教學中有必要進行實驗儀器的改進。這里特別設計了一種結構合理、效果良好的氣體吸收裝置。
1 現有氣體吸收裝置的分析
目前普遍使用的氣體吸收裝置如圖1的右下部分所示,采用的方法是通過反應裝置上的回流冷凝管連接一導氣軟管,導氣軟管另一端連接一個玻璃漏斗。玻璃漏斗略微傾斜,漏斗口一半浸沒在水面下,一半露出在水面上以達到既能吸收廢氣又能防止水流倒吸的效果。⑤⑥⑦然而傳統氣體吸收裝置存在以下缺點:(1)液封效果不好,吸收氣體時,液面波動,氣體容易逸出。(2)漏斗不易固定,經常會整個浸入水面,導致液體倒吸至反應瓶。(3)當反應過程中有大量氣體生成或氣體逸出很快時,會導致裝置來不及充分吸收而使得有毒有害氣體逸散到空氣中。
為了克服傳統吸收裝置中漏斗不易固定,氣體容易逸出、吸收效果不佳的問題。黃福祥、朱池平等進行了儀器的改進:固定倒置漏斗或長導管稍伸入水面下,與水面形成液封,設計氣體由另一導管進入且不與水面接觸,當瓶內氣壓因氣體溶解而減小時,由于漏斗或長導管的平衡內、外氣壓作用,不會形成吸收液體的倒吸。⑧⑨宋學軍、趙桂貞等報道設計了一種由三通管連通的氣體吸收裝置。該裝置設計了安全輔助裝置,通過水位升降來調節氣體流向。⑩以上裝置基本能有效吸收有害氣體,并能起到防止倒吸的現象。但也存在一定的缺陷:如吸收形態固定、吸收容量有限;又如當反應過程中有大量氣體生成或氣體很快逸出時,仍會導致氣體來不及被充分吸收而逃逸出裝置。目前,化學實驗教學中還沒有一種操作方便、吸收容量大、效果良好,適用范圍廣,能有效防止水流倒吸的實驗尾氣吸收裝置。
2 氣體吸收裝置的改進
針對現有實驗尾氣吸收裝置存在的不足之處,特設計了如圖2所示的一種新穎裝置,可使得廢氣被充分吸收并且能有效防止水流倒吸。其操作簡便、安全可靠、效果顯著,可廣泛應用于學生實驗。
圖2所示的瓶體1的上端一體設置有進水管2和進氣管3,瓶體1內固定設置有內管4,進水管2和進氣管3分別與內管4的上端相連通,內管4的下端開口,瓶體1的側壁上設置有出水口5,內管4的下端略低于出水口5。圖3即為該吸收裝置與反應裝置一起使用的狀態示意圖。
該裝置的特點是由于瓶體的上端設置有進水管和進氣管,因此可利用反應裝置上回流冷凝管流出的水進入該進水管,并與由進氣管進入的實驗尾氣一起流經內管至瓶體出水口排出。由于內管的下端略低于瓶體上的出水口,使內管管口剛好被水面封住,因此吸收裝置的液封效果良好,可將廢氣有效密封并充分吸收。
該裝置的另一優點是進入瓶體的水流對廢氣進行有效吸收的同時還源源不斷將溶有廢氣的液體排出出水口,增大了廢氣吸收容量。同時液體的流動阻止了水流的逆流倒吸,有效防止了傳統裝置中水倒吸至反應瓶的情況出現。此外,該裝置吸收容量大尤其適用于有大量廢氣生成或氣體逸出激烈等情形使用。
該氣體吸收裝置適用于類似正溴丁烷的制備等有尾氣產生的化學實驗,可提高學生實驗的安全可操作性和環保性,可提高實驗教學效果,具有一定的推廣應用價值。
3 實驗應用
將該氣體吸收裝置應用于1-溴丁烷的制備:在100mL圓底燒瓶中加入10mL水,并小心地加入14mL濃硫酸,混合均勻后冷至室溫。再依次加入9.2mL正丁醇和13g溴化鈉,充分搖振后加入幾粒沸石。圓底燒瓶上接一回流冷凝管,冷凝管上的出水軟管接入吸收裝置的進水管,冷凝管上端的尾氣排出軟管接入吸收裝置的進氣管。接通冷凝水后將燒瓶置于石棉網上小火加熱至沸,不斷搖動燒瓶,并保持平穩回流30~40min。待反應完全,冷卻后改為蒸餾裝置,蒸出粗產物。將溜出液轉移至分液漏斗中進行洗滌。將干燥好的產物過濾到蒸餾瓶中,加熱蒸餾,收集95~99℃的餾分。實驗結果獲得約50%的產率。新裝置在使用過程中容易固定,裝配方便;尾氣隨冷凝水排至下水道,基本無逸出,更無水流倒吸現象,實驗環境亦大為改善。
4 結束語
該新型氣體吸收裝置結構簡單合理,克服了傳統裝置存在的缺點,可有效吸收有害廢氣,防止液體倒吸,使用方便、安全,適用于化學實驗的有害尾氣吸收。
注釋
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關鍵詞 二f英;二惡英;多氯代二苯-并-對-二f英;多氯代二苯并呋喃;多氯聯苯
中圖分類號X592 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)38-0072-02
Classification and Hazard Analysis of Dioxins-class Chemicals
MA Dejin
Anhui BBCA Chemical Equipment Co., Ltd., Bengbu 233010,Anhui Province,China
Abstract The persistence of the toxicity hazard being to human and organism caused by dioxins-class chemicals,has been attaching more and more highly attentions around the world. The related scientific and technical terms had been misused and confused from the large standard literature, this paper recited its normative classification and hazard analysis and some suggestions based on existing key problems in the field of research and practice.
Keywords 1,4-dioxin;dioxins;PCDDs;PCDFs;PCBs
1 二惡英類化學物質的分類
近半個世紀以來,二惡英類化學物質的概念多見于國內外各類刊物與文獻上,但在概念的規范性方面存在頗多異議與混淆,本文基于對大量科技文獻的研究,對此進行了論述。
1)二f英(1,4-dioxin),僅指1,4-二氧雜環己二烯,是一個單環有機化合物和工業上沒有用處的副產物,二f英也稱二氧雜芑,“芑”為有機化合物環己間二烯(1,3-cyclohexadiene) 的簡稱,分子式 C6H8,分子量80.13,為無色液體,具有刺激性和易燃性,結構式為如圖1。二f英分子式C4H4O2,分子量84.07,常溫常壓下是無色液體狀,有毒并具有易燃性,基本結構見圖2。
2)二f英類化學物質(dioxin-type chemicals)是含有二f英結構的衍生化合物,應屬于一族多氯代二苯-并-對-二f英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins,簡稱PCDDs)的有機化合物,基本結構可用下圖3表示,該類物質按照氯原子的數目(1-8個)不同有75種衍生物,它是含有兩個氧鍵的二f英基本結構連接兩個苯環的三環結構。
研究表明,該類物質僅有7種結構化合物具有毒性,其中以2,3,7,8-四氯二苯并-對-二f英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,簡稱TCDDs或T4CDDs)為典型研究對象,TCDDs或T4CDDs有22個衍生物異構體,分子式C12H4Cl4O2,分子量321.97,結構式見圖4,其毒性相當于氰化鉀的1000倍,是人類發現的無意識合成副產品中毒性最強的物質,有“世紀之毒”之稱,迄今為止該類化合物的毒性最大且屬于含有多種毒性的物質之一。
3)多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzo-p-furans ,簡稱PCDFs),它是在含有一個氧鍵的呋喃基本結構上連接兩個苯環的三環結構,由于在結構和生物作用上或生態影響方面與二f英類化學物質有相似之處,人們將其歸屬于二f英類似化學物質(dioxin-like chemicals)。
眾所周知,呋喃的基本結構如圖5所示,呋喃分子式C4H4O,分子量68.07,是無色液體,有特殊的氣味,有麻醉和弱刺激作用,極度易燃,吸入后可引起頭痛、頭暈、惡心、呼吸衰竭等病理現象,此物質無論分子結構還是性能方面與二f英有一定的差別。
在呋喃基本結構上連接兩個苯環,且苯環的相應位置上與氯結合后,分別形成135種衍生物,其基本結構式為圖6之右圖,并同圖6之左圖中的PCDDs進行對比,可以明顯看出二者結構上差距[1]。PCDFs 對生物體的內分泌系統、免疫系統以及生殖系統具有很強的毒性. 目前, 已經成為持久性有機污染物和內分泌干擾物方面的研究熱點[2]。
4)多氯聯苯(polychlorinated biphenyls , 簡稱PCBs)是與苯環上碳原子相連接的氫被氯不同程度地取代而形成的一類聯苯化合物,又稱共平面多氯聯苯(co-polychlorinated biphenyls),屬于人工合成的化合物。在過去的數十年中廣泛用于作加熱載體、絕緣油和油,同時由于其良好的工業用途被作為添加劑而廣泛使用,如添加到各種樹脂中增加其抗氧化性和耐腐蝕性,添加到橡膠中增強其持久性、滅火性和電絕緣性,添加到各種涂料中作增塑劑等[3]。多氯聯苯類化合物外觀呈流動的油狀液體或白色結晶固體或非結晶性樹脂,對生物體有積聚性和持久毒害作用,一般結構式表達成C12HnCl(10-n)(0≤n≤9),依照氯原子的個數和位置不同,多氯聯苯有209種異構體,其中有13種為有毒化合物,結構圖見圖7。
5)二f英化合物(dioxin-compounds)應屬于二f英類化學物質和二f英類似化學物質的統稱,它包含二f英、75種多氯代二苯-并-對-二f英和135種多氯代二苯并呋喃的所有衍生物或異構體。
6)二惡英化合物(dioxins-compounds)或二惡英類化學物質(dioxins-class chemicals)屬于二f英化合物與多氯聯苯系列中那些具有毒性化合物的統稱,即僅包含30種有毒化合物,簡稱二惡英(dioxins),顯而易見二惡英中不包含二f英。
2 二惡英類化學物質的毒性危害
在二f英化合物中,對于PCDDs和PCDFs兩類化合物中的氯原子數在1個~3個氯者不具備毒性,氯原子數在在4-8個的該類衍生物或異構體具有毒性,分別有7種和10種有毒化合物,該類物質的名稱及簡稱見國家環保部的四個配套系列標準之一[4];多氯聯苯的毒性相對PCDDs和PCDFs兩類化合物要低,在209種異構體中有13種屬于毒性物質。
二惡英類化學物質的毒性危害已經引起世界各國的高度重視,中國國家環境保護部等九部委于2010年10月19日聯合發文《關于加強二惡英污染防治的指導意見》(環發〔2010〕123號)指出:二惡英具有很強生物毒性,同時具有難以降解、可在生物體內蓄積的特點,進入環境將長期殘留,對人類健康和可持續發展構成威脅;同時強調到2015年,建立比較完善的二惡英污染防治體系和長效監管機制,重點行業二惡英排放強度降低10%,基本控制二惡英排放增長趨勢。同時本權威性文件所使用的“二惡英”而非“二f英”,筆者認為更趨于規范性用法。
目前研究發現,二惡英包括30種化合物,這類有機物質性質非常穩定,熔點較高,極難溶于水,可以溶于大部分有機溶劑,大多屬于無色無味的脂溶性物質,所以非常容易在生物體內積累,自然界的微生物和水解作用對二惡英的分子結構影響較小,因此,環境中的二惡英很難自然降解消除,對人類健康影響的科研成果已經越來越多地展現出來。普遍被認同的觀點主要有:二惡英類化學物質是一類由碳、氫、氧及鹵族元素組成的環狀分子,它們不易揮發、不易溶于水,但卻溶于油脂,進入人體后極易留存;二惡英對人類的危害主要表現在:引起皮膚損傷性疾病,具有強烈的致癌性、致畸性及致突變性,同時還造成生殖毒性、免疫毒性和內分泌毒性。
3 結論
對二惡英類化學物質的研究,首先應對術語予以科學分類和界定,以便進一步研究系統中產物的來源及其衍生后果,有益于理清研究思路和突出科研重點,本文中術語及有關提法與現行標準及有關權威文獻有很多不一致之處,僅屬于作者個人觀點,不足之處敬請專業人士不吝賜教和指正,期望從追根朔源角度探究科學問題;二惡英給環境污染帶來的危害將直接影響人類的健康,其單一或混合異構體的形成機理、對環境及人類的危害特性、毒性特征、毒性當量及限量、消除危害措施等無疑牽涉多學科專業知識,盡管目前已經擁有初步的防控體系和措施,仍有諸多難題等待更多人士探討和研究。
參考文獻
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[2]王海燕,等.應用分子全息對多氯代二苯并呋喃的QSRR研究[J].科學通報,2005,50(5):422-425.
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關鍵詞:探究唯一化應對策略
新課程為了充分體現“探究”這一學習理念,在教材中設計了大量的“活動”題,這一方面說明了探究式學習是一種重要的學習方法,另一方面也容易使人產生一切知識都應該通過探究的方式獲得、在教學中探究才是唯一的方法的假象,從而在認識上形成探究“萬能論”的思想,在實踐中走上探究“唯一化”道路。有的教師為了追求課堂效果的熱熱鬧鬧,缺乏對探究學習的目的、時機和過程應有的整體把握,導致只“合”不“作”、只“議”不“思”,只“說”不“聽”,大多數探究學習只停留在形式上,而無實質性內容,導致學習費時費力,收效甚微!
這種現象不在少數,怎么辦?筆者結合自身的教學實踐,談談自己的感受。
一、正確認識“接受式”和“發現式”這兩種學習方式
學生的學習方式一般有“接受式”和“發現式”兩種,在接受式學習中,學習內容是以定論的形式直接呈現出來的,學生是知識的接受者。在發現式學習中,學習內容是以問題形式間接呈現出來的,學生是知識的發現者,兩種學習方式都有其存在的價值,都是中小學生的重要學習方式。在傳統的教學中,過于突出和強調接受和掌握,冷落和忽視發現和探索,從而在實踐中導致了學生認識過程的極端處理,使學生死記硬背,變成了接受知識的容器,阻礙了思維和智力的發展,忽略了學習興趣和熱情的培養,阻礙了學生的全面發展。探究是科學研究的核心,科學家也往往以探究為樂,但這并不妨礙他們積極學習和利用已有的、現成的知識。事實上,最有成就的科學家也最善于吸收前人的成果,站在巨人的肩膀上攀登科學的高峰。盡管基于直接經驗的、探究式的學習最有利于學生的全面發展,但間接學習在學生的學習活動中是大量存在的,要組織有效的探究式學習活動,除了受教師、學生和教學設施條件等因素制約以外,還與所學習的科學知識內容有關。有些知識內容,不易于設計成通過探究式的學習活動去獲取。因此,一些內容的學習,用探究的方式不僅效率太低,而且效果往往不如直接學習。傳統的接受學習方式本身并沒有錯,錯的只是僅僅把它當做教學和學習的唯一方式,走向另一個極端。
二、教師要樹立正確的教材觀,靈活使用教材。機智處理“活動”
教師必須擯棄“教教材”的傳統觀念,樹立“用教材教”的教學思想,靈活地和創造性地使用教材,防止“新瓶裝舊酒”的現象發生,要對教材中的“活動”根據需要大膽“取舍”與“整合”,并選擇適當的切入時機和活動形式,最大限度地提高教學效果。
三、科學合理分組。切實落實小組合作探究學習
首先,教師要了解每一個學生的認知水平、性格差異、學生層次、動靜搭配等原則,做到合理、科學分組。在組內達到一個取長補短、相互借鑒的目的。教師必須要選出有組織能力的小組長,對組長進行技能和心理培訓,讓其明確角色意識、使命意識。并對每個小組成員進行學習方式培訓,明確具體分工,明確職責,并且要求組員有序的進行發言、交流,學會傾聽別人的意見,學會與他人合作。
其次,教師要有效指導小組合作探究,即是對不清楚任務的小組說明操作程序和探究合作方式,對開展得很順利的小組給予及時表揚,對探究交流中偏離主題或遇到困難的小組提供及時的點撥,對完成任務的小組進行檢查,對小組成員的各司其職進行監督等。這樣學生的合作探究才更得法、更有效。
第三,教師要積極地以合作者的身份參與到學生的小組合作探究學習中,對學生的合作探究學習的進度、合作探究情況有一個大致的了解,對有困難的小組隨時加以引導和點撥,對學生學習進行有效的調控和促進。讓學生學會探究,學會發現,不斷引發學生的思維碰撞,把學生的探究引向深處。
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【關鍵詞】 妊娠期高血壓疾??; 超敏C反應蛋白; 白蛋白; 纖維蛋白原
筆者對本院2012年10月-2013年10月收治的121例妊娠期高血壓疾病患者的資料進行回顧性分析。
1 資料與方法
1.1 一般資料 選擇本院2012年10月-2013年10月收治的121例妊娠期高血壓疾病患者為觀察組,選擇同期在本院待產的正常孕婦60例為對照組。觀察組121例中,年齡27~38歲,平均(31.24±2.47)歲,其中輕度妊娠期高血壓疾病42例,中度51例,重度28例。對照組年齡25~36歲,平均(30.17±2.32)歲。兩組患者一般資料比較差異均無統計學意義(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法 采集受檢者空腹血,分別采用免疫熒光檢測(韓國i-CHROMA Reader免疫熒光分析儀)、溴甲酚綠法(深圳邁瑞BS-400 型全自動生化分析儀)、凝固法(普利生C2000-A高性能全自動血凝分析儀)檢測hs-CRP、ALB、FIB。
1.3 統計學處理 所有數據輸入SPSS 17.0軟件包,計量資料以(x±s)表示,采用t檢驗,計數資料采用 字2檢驗,P
2 結果
對照組的hs-CRP、FIB均低于觀察組中的輕、中、重度妊娠期高血壓疾病,觀察組輕度低于中、重度,中度低于重度;對照組的ALB高于中、重度妊娠期高血壓疾病,輕度高于中、重度,中度高于重度,差異均有統計學意義(P0.05)。見表1。
3 討論
妊娠期高血壓疾病的發病原因目前尚未清楚,其基本病理改變是全身小動脈痙攣[1-3]。由于小動脈發生炎癥改變使管腔狹窄,動脈硬化,引起血管內皮細胞的通透性增加,從而發生高血壓、蛋白尿等。全身組織器官也可因缺血、缺氧而受到損害,嚴重時可發生心、腦、腎等重要器官的衰竭,導致胎兒或新生兒死亡。
CRP是人體內一種對非特異性炎癥反應比較敏感的急性期蛋白[4],是一種環形結構的五聚體,其生物學功能主要是競爭性與配體結合,激活單核吞噬細胞系統和補體,清除與配體相結合的病原體或病理物質[5]。hs-CRP是檢測更為敏感的CRP。機體發生炎癥、感染、腫瘤時,可刺激肝細胞大量合成分泌并釋放CRP,其在短時間內迅速升高,當機體內的炎癥介質被清除,血液循環系統中的CRP的濃度也隨之逐漸下降[6]。CRP對判斷機體組織損傷及炎癥程度是比較敏感的指標。FIB也是由肝細胞合成和分泌的一種大分子急性期蛋白[7],在人體的凝血系統中發揮重要作用。FIB升高可導致纖溶系統及凝血系統發生紊亂[8]。妊娠期高血壓疾病也是一個特殊的炎癥反應過程[9],炎癥發生時,大量hs-CRP及FIB被肝細胞合成和分泌并釋放入血循環,使血液中的hs-CRP及FIB濃度增高,且與病情嚴重程度成正比[10]。本組資料中,觀察組的hs-CRP及FIB水平按照輕度、中度、重度依次升高,且均明顯高于對照組,也證明了以上觀點。
ALB由肝細胞合成的一種負性急性時相反應蛋白[11]。當機體發生損傷和炎癥時,體內細胞釋放白細胞介素等生物活性介質,導致ALB合成減少,使血液中ALB濃度下降[12]。另外,妊娠期高血壓疾病患者腎小球毛細血管痙攣,引起血管壁通透性增高,使ALB得以從腎小球濾過,也引起血液中ALB的濃度下降[12]。本組資料中,觀察組中的ALB水平,重度明顯低于中度,中度明顯低于輕度和對照組(P0.05)??赡芘c輕度患者血壓升高不明顯,尚未出現蛋白尿有關。
參考文獻
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圍棋學習計劃范文6
摘 要 目的:探討神經母細胞瘤患者血清腫瘤標記物圍手術期的變化及其臨床意義。方法:收治神經母細胞瘤患者52例,對其臨床資料進行回顧性分析,并分析其血清腫瘤標記物,血清神經元特異性烯醇化酶(neurone specific enolase,NSE)、乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase,LDH)、S100蛋白手術前后的變化及相關關系。結果:52例初診患者的血清NSE為33~356μg/L,血清LDH水平251~806U/L,手術后血清NSE為9~125μg/L,血清LDH水平101~320U/L,與手術前比較差異有統計學意義(P
關鍵詞 腫瘤標記物 神經母細胞瘤 神經特異性烯醇化酶 乳酸脫氫酶 S100蛋白
Clinical study of the changes of serum tumor markers of Neuroblastoma in the peri-operation period
Zhang Chunying
Department of general surgery of the children's Hospital of Zhengzhou City in Henan Province,450053
Abstract Objective:To explore the changes of serum tumor markers of Neuroblastoma in the peri-operation period and its clinical significance.Methods:We selected 52 cases of neuroblastoma patients.Their clinical data were retrospectively analyzed,and we analyzed the changes of serum tumor marker,serum neuron specific enolase,lactate dehydrogenase,S100 protein before and after treatment and their relationship.Results:In 52 patients,before surgery,serum NSE was 33 to 356(271)μg/L,and serum LDH level was 251 to 806(563)U/L.After operation,serum NSE was 9 to 125(19)μg/L,and serum LDH level was 101 to 320(162)U/pared with before the operation,the difference was statistically significant(P
Key words Tumor markers;Neuroblastoma;Neuron specific enolase;Lactate dehydrogenase;S100 protein
神經母細胞瘤起源于原始神經脊細胞,為胚胎源性腫瘤之一,約占小兒腫瘤的8%~10%[1]。國內外對神經母細胞瘤的研究較多,有學者通過相關實驗研究發現,乳酸脫氫酶與神經母細胞瘤分期和腫瘤負荷(即腫瘤體積與體表面積的比值)之間存在著一定的關系。此外,還發現在一些神經母細胞瘤患者中,神經元特異性烯醇化酶可能發生了一定程度的變化[2]。目前,國內關于NSE、LDH水平在圍手術期改變的相關研究十分少見,為了對該領域作相應的研究,我們在2000-2011年收治神經母細胞瘤患者52例,對其臨床資料進行回顧性分析,現報告如下。
資料與方法
2000年1月-2011年12月收治神經母細胞瘤患者52例,所有患者均通過病理學確診,符合神經母細胞瘤的診斷[3]。其中男33例,女19例,年齡1~10歲,平均3.5歲。按神經母細胞瘤國際分期(inter-nationalneuroblastoma staging system,INSS)進行臨床分期,Ⅰ期5例,Ⅱ期12例,Ⅲ期24例,Ⅳ期11例。所有患者均行腫瘤全切術或大部分切除術。
研究方法:對所有入組患者進行臨床資料的收集,通過這些臨床資料,主要分析在手術前后,患者血清NSE和LDH水平是否發生了相應變化。在本研究中,我們對NSE進行檢測時,使用的是電化學發光法,對于健康人,其值一般在0~16.3μg/L,LDH正常參考值80~245U/L。除了研究在手術前后NSE和LDH的變化外,還需探討二者之間的關系。
統計學方法:使用SPSS 13.0統計軟件包進行相應的統計分析和處理。數據分析使用秩和檢驗,相關分析使用Spearman等級相關分析。
結 果
52例神經母細胞瘤患者手術前后的血清NSE、LDH水平比較:手術前患者血清NSE為33~356μg/L,血清LDH水平251~806U/L,手術后血清NSE為9~125μg/L,血清LDH水平101~320U/L,兩組比較差異有統計學意義(P
血清神經元特異性烯醇化酶水平與LDH水平的關系:手術前患者血清NSE為33~356μg/L,血清LDH水平251~806U/L,Spearman等級相關分析顯示,NSE水平與LDH水平呈正相關(r=0.593,P
手術后血清NSE為9~125μg/L,血清LDH水平101~320U/L,術后患者血清NSE為19~110μg/L,Spearman等級相關分析顯示,NSE水平與LDH水平呈正相關(r=0.726,P
討 論
NSE是一種糖元酵解酶,一般情況下,神經元和周圍神經組織中的含量較多[4~6]。國外報道NSE與腫瘤負荷相關,多在Ⅰ~Ⅱ期與Ⅲ~Ⅳ期之間比較,未能比較NSE、LDH在手術前后的變化。本組資料研究患者圍手術期NSE、LDH血清水平的改變,提示患者手術前后血清NSE、LDH水平差異具有統計學意義,NSE、LDH水平可能與腫瘤負荷相關。另外,本文研究發現患者血清NSE水平與LDH水平呈正相關,業已證實LDH可有效反映腫瘤負荷,而NSE與其呈正相關,故提示NSE有可能成為反映該類患者的腫瘤負荷的指標之一[7]。
綜上所述,本組資料顯示,血清NSE、LDH水平可反映腫瘤負荷,可作為手術前后監測神經母細胞瘤療效的輔指標。
參考文獻
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