范文一:输尿管支架管细菌生物膜形成的影响
广州中医药大学
硕士学位论文
中药对在体输尿管支架管细菌生物膜形成的影响 姓名:甘澍
申请学位级别:硕士
专业:中西医结合临床
指导教师:王树声
20070401
中文摘要
美国的统计资耩显示,尿路感染在感染性休克致死亡者中占第3佼,目前仍是人 类健康所丽临的最严重的威胁之一。细菌生物膜是近年来国际研究的热点,文献报道 将近60%的院内感染均有细菌生物貘存在,虽常发生在等管与体陡禳入物上,鲡泌尿 外科常用的输尿管支架管;在生物膜的僳护下,细菌对抗生素的抵抗力比游离于生物 膜外的细菌高1000倍。潮外耳前尚未有明确防治纲菡生杨麒形成的方案,抗生素是 预防生物膜形成的唯一方法。国内体外实验研究已证明清热解毒类中药对细菌、病毒 等瘸原体爨有良好豹季牵帚《和杀灭{乍用。中药成分复杂,其抗蓊梳铜的多样性可能使英 成为杀灭生物膜中具有耐药基因定殖菌的最佳药物。中药的广谱抗菌性及无耐药性的 优势明显。闲此探讨中药对生物联的形成影响,可为中药抗菌襁裁提供薪的瑗论,扩 大围手术期中药应用范围,提升中药在闺手术期的作用。
露的
观察中药对术后留羲输尿管支架管表面细菌生物膜形成的影响,研究中药抑制支 架管细菌生物膜的作用,评价其疗效。
方法
采用随机对照的研究方法,纳入自2006年阻来,我院行输尿管镜碎石取石术(URL) 后并留置输尿管支架管的患者共40例。随机分为4组,即空囱组、中药组、抗生索 组、中药+抗生素组。按组别不同分别给予4周治疗后,拔除输尿管支架管,将其预 处理后制成病理切片,用扫描电子显微镜观察支架管表瓤细菌生物膜结构,并进行量 化评分。通过统计学分析,探讨中药对细菌生物膜形成的影响。
结果
采用SNK—q检验对组间差异进行分析,中药组与抗生素缀之间差异不明显(P> 0.05);空白组与中药组、空白缀与抗生素组、空白组与中药+抗生索组、中药组与 中药+抗生素组、抗生素组与中药+抗生素组之间均有明显差异(P<>
结论
1.中药对预防细菌生物膜形成有效。
2.中药与抗生素对预防细菌生物滕形成效果相当。
3.中西结合治疗可增强对纲萤生物膜的季审制作用。
关键词细菌生物膜;输尿管支架管;中医药
The lnfluence of Trad ltional of Baoter laI Biofi Im C}1i nese MediCiRe on the Formatlon from the DoubIe J Stents
Abstract
SpeciaI ity:Surgery
Author:Ganshu
Tutor:Wang shusheng
According to the US statistics,the infectious shock death caused by urinary infection WaS ranked no.3,till nOW,it i S still one of most serious threats for human hem th.Ever since recent years,bacterial biofiim was the hotspot for international research。According to the reports of 1iterature, bacterial biofilm was reported to be existed in 60%of the nosocomial infections,which usually occurred at the pipe and implant,such as the double j stents used in urology.Under the protection of biofilm,the resistant capability of bacteria to antibiotic is i000times higher than the bacteria diSSOCiated from biofilm.Furthermore.there is no definite solution for the formation of biofiIm.Till now,as the only solution for this,antibiotic WaS introduced for the defence of such kind of formation.Proved by domestic out—body research.traditional Chinese medicine(TCM)in the category of Qing Re jie Du has decent restraint and elimination function for the pathogeny 1ike bacteria,virus and etc.The ingred Jent of TCM is complex,and the diversity of its anti—bacteria system may make it as the perfect mediciRe for the elimination of colonization bacteria,whjch exists in the biofiIm and possesses drug resistance gene.As a result,the broad—spectrum antibiosis and no drug resi stance of TCM has the ext}aordinary advantage.Therefore, serious study of the influence from the TCM to the biofiim could not only provide a new theory for TCM anti—bacteria system。but also enlarge the app]ication range of TCM in the perioperative period,furthermore,it could enhance the function of TCM in such period.
Objective
Observing the inflHence of TCM to the biofilm on the double j stents surface after operation:researching the function and curative effect eva]uation of
TCM in biofi lm restraint.
Method
Selecting 40cases of patients from 2006who had double J stents
after ureteroscopic 1ithotomy(URL)operation as a randomized controIIed clinical
trial? Randomized
them, into four groups, i.e. blank
group,TCM group,
antibiotic group,TCM+antibiotic
group.After four weeks different
therapy,pull out the double j
stents,pretreating it,and also making it as
pathological sl ice and observing it by scanning electron
microscope,then uslng statistic analyse and rating, at last serious studying the inftuence
from the TCM to the biofiIm by
analysiS of variance. ;
Results
Using SNK—q inspection to analyze group
difference, as a resuIt.TCM group has no significant difference with antibiotic group(P>O.05).The
di士士erences were reported to be existed between blank
group and TCM group,
blank group and antibiotic group,blank
group and TCM+antibiotic gr。up,TCM
group and TCM+antibiotic group,antibiotic
group and TCM+antibiotic group (P<>
Conclusion
1.TCM has effect on the protection of bacterial
2.TCM and antibiotic have the similar
effect bacterial biofi Im formation.
biofilm formation. on the protection of
3?Combination of TCM with western medicine enhance the
restraint function OD bacteria biofi tm.
Key words:bacterial biofi lm;Double J Stents;Traditional Chinese Medicine
广州中医药大学学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是个人在导师的指导下,独立进行研究工 作所取得的成果。除文中已经特别加以注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人 或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均 己在文中以明确方式标明并致谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名删 日期:口7年r月,。日
关于学位论文使用授权的声昵
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(保密论文在解密后应遵守此规定)
论文作者签名盟!趟 沦文导师签
日期:矽年f月,。同
中药对在体输尿管支架管细茵生物膜形成的影响
引 言
美国的统计资料显示,感染仅次于心血管疾病与肿瘤,位于死因的第3位。其中 尿路感染在感染性休克致死亡者中占第3位,可见尿路感染仍是人类健康所面临的最 严重的威胁之一。
而将近60%的院内感染均有细菌生物膜存在,且常发生在导管与体内植入物上。 细菌生物膜(bacterial biofiIm)是近年来国际研究的热点,它是各种不周细菌组 成的细菌社会。特点是外被以较厚的糖蛋白质膜,细菌之间借助一种多肽分子相互传 递信息,相互支持,知道在抗生素治疗下,何时减慢代谢及如何利用环境优势,延长 存活时间。在生物膜的保护下,细菌对抗生素的抵抗力比游离于生物膜外的细菌高 1000倍,不容易被消灭。
输尿管支架管作为泌尿系腔镜手术后常规使用的植入物,为细菌生物膜的生长及 泌尿系感染的发生提供了载体。目前抗生素是现代医学预防细菌生物膜形成的唯一方 法,但是即使如此,细菌仍可在输尿管支架管表面黏附、定殖和生存。另外,大量、 滥用抗生素导致的细菌耐药性是另一个重大的问题。临床分离培养的浮游菌与生物膜 模式中的细菌生物学特性有极大区别,临床根据培养的浮游菌药敏结果很难杀灭生物 膜里的定殖菌。
国内体外实验研究已证明清热解毒类中药对细菌、病毒等病原体具有良好的抑制 和杀灭作用。中药成分复杂,其抗菌机制的多样性可能成为杀灭生物膜中具有多药耐 药基因定殖菌的最佳药物。中药的广谱抗菌性及无耐药性的优势明显。因此探讨中药 对生物膜的形成影响,中药对在体细菌生物膜的形成是否有抑制作用,作用的环节及 时期,对定殖细菌菌落是否有抑制或协同杀伤作用,可为中药抗菌机制提供新的理论, 扩大围手术期中药应用范围,提升中药在围手术期的作用。
本研究从细菌生物膜典型三层结构的出发,通过扫描电子显微镜观察分析细菌生 物膜结构的变化,以期了解中医药对细菌生物膜形成的影响,从而为中医药在外科围 手术期的运用提供理论依据。
中药对在体输尿管置架管细菌生物膜形成的影响
第一部分文献综述
一、中医文献关于中药抗细菌感染的研究
中药抗菌作用的理论及疗法在《急救仙方》、<外科证治全书》、《景岳全书》 等古文献里均有描述。近年中药抗菌实验、临床研究成为热点,目前的研究主要集中="">外科证治全书》、《景岳全书》>
中药抗细菌感染的作用
1.1单味中药的抑菌作用:
中药对离体细菌抑制作用的研究主要分为单味中药与成方的研究两大类,主要研 究的剂型为水煎剂。单味中药的抑菌实验研究文献较多。吕俊华等Ⅲ用K—B纸片扩散 法探索蒲公英浸出液滤纸片对金黄色葡萄球菌、变形杆菌、甲型链球菌、乙型链球菌 抑菌作用,发现蒲公英对上述细菌均有明显抑菌作用。绞股蓝的体外抗菌活性试验01中发现绞股蓝对金黄色葡萄球菌、藤黄八叠球菌有杀灭作用,而对其它细菌在同样浓 度下则为抑制作用。黄连、连翘、板蓝根、穿心莲等中药对铜绿假单胞菌,金黄色葡 萄球菌,大肠埃希菌,肺炎克雷伯菌等临床常见致病菌的体外抑制作用亦得到证实啪。 大黄体外抑菌试验“3发现,金黄色葡萄球菌尤其对其敏感。蔡璇等嗍对连翘、大青叶、 夏枯草、盐肤木树皮的实验研究表明中药有较广的抑菌谱,可对139株微生物有不同 程度的抑制作用。欧阳录明等”3报道:生大蒜汁、七叶一枝花、丁香、一口钟、虎杖、 土槿皮、木鳖子、野菊花等8种中草药对离体白色念珠菌有明显抑制作用。
除了对l临床常见致病菌的研究外,对于临床耐药菌群,单味中药也显示出了强大 的抑菌作用。栾耀芳等”1对引起医院感染的重要病原菌,耐甲氧西林的葡萄球菌(MRS) 进行中药体外抑菌实验。发现黄连、黄芩、黄柏、大青叶、公英、贯众等中药对MRS 有不同程度的抑制作用。20种清热解毒中药对MRSA体外抑菌的研究”1亦提示黄连、黄 柏、白头翁、金银花、连翘、栀子,虎杖等抑菌效果明显,且MRSA对清热解毒类中药 无抗药性。刘平等Ⅲ采用琼脂对倍稀释法分别检测5种中药对产ESBLs和AmpC酶菌株的 抑菌作用。结果黄芩、黄连、黄柏、连翘和千里光对产ESBLs和AmpC酶菌株均有不同 程度的抑菌作用,其中黄芩抑菌效果较好。
1.2中药成方的抑菌作用:
中药成方是临床运用的常见方式,体外抑菌实验表明成方亦具有明显的抑菌作 用。姬志伟等报道“1:采用平皿打孔法,选用临床分离常见致病的需氧菌和厌氧茵涂 布于培基表面、打孔,分别加入大承气冲剂、大黄、灭滴灵、先锋霉素6号和生理盐 水,观察其抑菌作用。结果显示:大承气冲剂对金葡菌、粪链球菌、大肠杆菌、单形 类杆菌、变形梭杆菌和脆弱类杆菌高度敏感,大承气冲剂对临床致病的需氧菌和厌氧 菌均有一定的抑菌作用。王孝先“”研究发现:黄芩汤、白头翁汤、葛根芩连汤对肠道 菌株有不程度的抑菌作用。葛根芩连汤抗伤寒杆菌活性和体外配伍抗菌药的实验观察
广州中医药大擘2007届硕士学位论文
…1表明:该制剂对伤寒杆菌、甲副伤寒杆菌有一定的抗菌活性。加味猪苓汤抗菌作用 研究“2’发现与原方猪苓汤进行了比较,加味猪苓汤具有更强的抑菌作用。
在临床耐药菌群抑菌研究方面,中药成方也有不俗表现。陈林娜等“”运用血清药 理学检测方法,采用自制中药成方“肺炎1号”临床分离的MRSA菌株、产ESBLs肺炎克 雷伯菌的进行抑菌试验。结果表明:自制中药复方制剂“肺炎l号”含药血清对临床 分离的MRsA菌株和产ESBLs的肺炎克雷伯菌株表现出较明显的抑菌作用。MRS对青霉素 类、 内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类、克林霉素及四环素等通常都不敏感,可 供临床选择的抗生素甚少。产ESBLs和高产AmpC酶肠杆菌科细菌是导致头孢菌素类耐 药的主要原因,由于携带ESBLs和AmpC基因的质粒往往同时携带氨基糖苷类、喹诺酮 类等耐药基因““,使这两类产酶菌株常对多种抗生素耐药,临床治疗难度较大,中药 对这类细菌的抑制作用显得尤其可贵。
2.中药抗菌成分的多样性
中药抗感染的成分大致可分为有机酸、生物碱、黄酮、挥发油、甙类、醌类等 主要成分“”,如黄连的有效成分为生物碱(主要为:小檗碱、掌叶防己碱、非洲防己 碱、药根碱、黄连碱等)、酚酸类(主要为阿魏酸、3,4一二羟基苯乙醇葡萄糖甙等)、 黄柏酮及黄柏内酯,主要抑菌成分为小檗碱;黄芩的根是清热解毒最常用的中药,化 学成分主要为黄酮类,其包含黄芩甙元、黄芩甙、黄芩素、黄芩素一7一O—D一葡萄 糖甙、汉黄芩素等几十种:黄柏主要抑菌成分为小檗碱;大黄主要抑菌成分为蒽醌衍 生物,其中以大黄酸、芦荟大黄素作用最好;败酱草主要抑菌成分为挥发油如败酱烯、 皂甙、环烯醚萜等:蒲公英主要抑菌成分为萜类、黄酮类一木犀草素;槐角主要抑菌 成分为生物碱、黄酮类、脂肪酸;地榆主要抑菌成分为三萜皂甙、黄酮类、鞣质;皖 贝母主要抑菌为成分皖贝甲素、皖贝乙素、皖贝丙素等;北豆根主要抑菌成分为脂溶 性总碱、北豆根多酚羟基和蝙蝠碱等;虎杖主要抑菌成分为大黄素、白藜户醇;地坍 椒主要抑菌成分为木犀草素、黄酮等。绞股蓝的抑菌成分是绞股蓝皂苷及黄酮等,化 学结构属于达玛脂烷醇类”…。黄芩的主要成分黄芩苷对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌有 体外抗菌作用“”。李巧如等“”研究发现丁香水提取液、醇提取液及挥发油对多种细菌、 真菌具有抑制和杀灭作用。广藿香水提物和挥发油对沙门菌、大肠杆菌、志贺菌,金 黄色葡萄球菌等常见肠道致病菌均有一定的抑制作用“”。
3.中药抗细菌感染的机制
中药抗细菌感染目前的研究绝大部分仍然停留观察在中药提取液的体外抑菌疗 效的水平,缺乏对中药抗细菌感染的具体机制作较为系统深入的研究。文献报道”” 绞股蓝的抑菌作用机理可能与增强白细胞的吞噬功能有关。另有研究表明单一使用中 药抑菌作用很弱,但当中药与其它药物协同作用时却表现出较强抑菌作用,其中的具 体机制尚不明确。如黄连治疗痢疾疗效肯定,其与TMP(甲氧苄啶)合用对福氏痢疾杆 菌及志贺氏痢疾杆菌的抗菌活性增加…1。常明向报道””TMP对香连丸的抗菌作用具有
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中药对在体输尿管支榘管细菌生物膜形成的影响
协同作用。关洪全发现啪1生姜对伤寒杆菌、霍乱弧菌等微生物有杀灭作用,但作用较 弱,而与醋酸合用时,对空气中落下杂菌和引起食物发霉腐烂的主要真菌则有较好的 抑制作用。孔繁智嘲,徐锡鸿嘲1,孙大锡哺1等对中药成方研究后,认为中药抗感染的 作用机制可能与中药对抑制细菌的粘附作用有关。细菌粘附是生物膜形成的先决条 件,80%以上的感染性疾病是由生物膜细菌引起的,人体内如牙面上的牙菌斑,体内 人工装置(人工心瓣膜,各种体内导管)上都有细菌生物膜广泛存在嘲’“。是否中药抗 菌抑菌的机制与影响细菌生物膜的形成有关,值得进一步深入研究。
二、现代医学对细菌生物膜的研究
尿管相关性尿路感染(cAUTI)是最常见的医源性感染,CAUTI的发病机理研究在近 年有较大的进展,其中,生物膜是研究的热点。因此,CAUTI的高发病率和难治性与 尿管表面的生物膜形成有密切的关系。本文就近年相关研究作一综述。
1生物膜的形成及结构
细菌在固体表面黏附以及生长都是自然现象。生物膜的定义为细菌及其细胞外产 物在表面聚集形成的一种有序群落。细菌很少作为一个孤立的有机体单独存在,而是 多数细菌或几种细菌形成生物膜结构,并借助一种多肽分子在细菌间相互进行交流, 相互合作抵御机体免疫或药物的清除作用。细菌生物膜的微观结构及特性目前研究较 明确啪1,生物膜的形成主要包括几个主要的步骤:1.植入物条件膜的沉积;2.细菌的 附着:3.细菌靠胞外聚合物在植入物表面的黏附及锚定;4.细菌的生长、繁殖和播散 汹1。在植入物置入尿路早期,尿液中的Tamm-Horsfali糖蛋白、各种的离子、多糖和 其他成分短时间内向植入物表面弥散并吸附形成条件膜㈨,条件膜的形成使植入物表 面的特性发生改变,这对于许多没有直接或强力黏附机制的病原体来说,条件膜的形 成是非常重要的”“。随后是细菌的接近和附着。细菌黏附的能力受静电和疏水性相互 作用、离子力、渗透压和尿PH值影响的”1。最初的黏附是可逆的,包括了疏水性和静 电力在内。然后由细菌多糖产生不可逆的附着,使细菌锚定于植入物表面。最后细菌 依据其菌种特性产生定殖。细菌在植入物表面的生长率及播散方式对定殖都很重要。 这些方式是影响生物膜表面分布的菌种特性。细菌定殖标志生物膜结构的形成。在这 一阶段,细菌形成保护性微环境以对抗许多抗生素和宿主的免疫防御机制。微菌落是 生物膜的基本结构单位,微菌落相互融合连接形成大片均~的生物膜。根据所包括的 菌种,微菌落由10一26%的细胞和75--90%细胞外聚多糖(EPS)基质组成。生物膜 含有“液体通道”,使细胞生长所需的必需营养和氧气得以传输…1。生物膜中的细菌 分泌化学信号调节种群密度依赖基因的表达,对生物膜的形成也有重要作用…1。总的 来说,生物膜通常由3层构成:连接膜:附着于组织或生物材料表面。基底膜:包含 致密的菌群。表面膜:最外层,浮游菌可从其表面被释放后自由飘浮和播散懈l。 2生物膜中细菌的生物学特性
广州中医药大学2007届硕士擘住论文
目前,对于生物膜的研究已深入分子生物学领域,但研究较少。Eiichi Ando啪1等回顾性分析了109组尿路感染病人耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)隔离群的生 物膜形成,以及生物膜形成能力和致病性决定子/临床背景之间的关系,提示MRSA在 尿路的定殖和感染可能由某些致病力决定子的基因产物所促进。而Yuko Seno㈣等研 究了352组尿路感染病人粪肠球菌隔离群的某些致病因子基因编码、抗生素抵抗的流 行率和转移性、生物膜的产物,以及与其相关的病人的医疗记录,发现积聚了致病基 因的粪肠球菌隔离群易于在尿路中形成持久的生物膜。生物膜中细菌的抗生素易感性 是另一显著特点,抗生素的应用是目前预防生物膜形成的可能性之一。但是即使是在 抗生素存在的情况下,细菌仍可在尿管和输尿管支架管表面黏附、定殖和生存…。生 物膜中细菌的生物学行为以及表型均与浮游菌不同;生物膜的检测也是一个问题,因 为实验室程序是利用浮游菌去辨别感染的㈨。因此,抗生素治疗生物膜的失败归因于 治疗机制的变异,包括“”:糖蛋白复合物阻碍抗生素穿透生物膜的全层(外抵抗力)。 研究显示,生物膜的表膜影响营养的转运,干扰抗生素的运输“1’“。细菌生物膜内的 营养扩散受限,产生细菌增长率的空间梯度,导致细菌生物膜内细菌表型的多样性。 位于生物膜浅层、生长越快的细菌对抗生素越敏感。反之越不敏感。慢生长细菌表面 抗生素结合蛋白的表达量非常少,使得抗生素治疗无效。生物膜内的细菌激活许多基 因,改变了细菌外壳、靶分子和抗生素易感性(内抵抗力)。目前观点是,基因转变 导致表型改变,当65_80个蛋白质分子改变时产生的抗药性所起的保护作用,比细胞 外聚多糖基质所形成的外抵抗力要大的多“”。生物膜中的细菌可以感应外部环境,在 生物膜内互相沟通以及传递基因信息和质粒m’”1。生物膜内细菌常能在比杀死同种浮 游菌高1000一1500倍浓度的抗生素中生存㈣。
3导尿管生物膜
导尿管留置7天以后,尿管表面,尤其在内腔多己形成细菌生物膜,因此长期使 用导尿管都会导致感染””。Gabnderton等Ⅲ1在置入3—83天的50根尿管中发现44根有 生物膜。导尿管引起的感染有两种传播方式:腔外感染通常是黏附的细菌生物膜沿尿 管上行扩散,腔内感染通常是浮游菌在急速的尿流中靠跳跃运动超前其所黏附的生物 膜…1。导尿管感染多数由腔内上行感染引起,少数由腔外途径引起。最近发现34%的 CAUTI与引流系统的腔内污染有关“”。Nickel等“”在实验中证实细菌在腔内上行移动 速度(32--48d,时)比腔外(72—168,J,时)快。Nicolle等呻1发现铜绿假单胞菌可在 导尿管腔内逆尿流运动,大约在细菌附着后24,时,生物膜开始形成,并很快逆尿流 在管腔内上行发展(1~2Cm/h),并认为细菌上行运动速度.与浮游型细菌在尿液涡 流中跳跃式运动有关。
4输尿管支架管生物膜
细菌生物膜可以在完全留置于尿路的输尿管支架管上生成。Reid等””首次报告了 双J管生物膜的形成,发现90%硅胶双J管被细菌黏附定殖,但是临床检测到的尿路感
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中药对在体输尿管支架管细茼生物膜形成的影响
染发病率却只有27%。更多值得注意的数据表明45%的黏附病原体以低数量出现(101—102/cIII,),55%以小型和大型微菌落生物膜出现(>2X102—10‘7)。应用传统实验 操作难以检测生物膜形成的难题,被一个237根输尿管支架管的大样本测试研究所确 认。它表明实际上68%的支架管被细菌定殖,但只有30%的病人发现菌尿㈨。所以, 尿培养阴性并不能排除细菌定殖支架管的可能性。该研究证明了置入时间长度和感染 发生之间的关系。
5抗生素和生物膜
抗生素可有效对抗浮游菌和清除粘膜表面黏附的微菌落,但是却经常不能根除尿 管上的细菌生物膜。根据部分体外和体内的研究,B一内酰胺类和氨基糖甙类抗生素 可以抑制新生物膜生长的形成和扩散。另一方面,氟喹诺酮类如氧氟沙星、左氧氟沙 星和环丙沙星,因为其良好的穿透性,故对新旧生物膜均有效。如环丙沙星可以快速 地在尿路中达到较高的药物浓度,对一般的病原体有效。它能穿透生物膜,使导管表 面的药物浓度(<1.ong l/cm="对抑制细菌粘附有显著作用,并在结束抗生素治疗1或2周后,仍然在生物膜中存在帆”。大多数研究者认为抗生素只能通过清除无保护的" 游离细菌,以及阻止或抑制生物膜表面细菌的代谢活动来减缓生物膜的形成ⅲ’娥刚。="">1.ong>
CAUTI生物膜包括经尿道或耻骨上留置尿管、肾造瘘管和输尿管支架管等。医源 性血液感染原因中,CAUTI占第二位”1。cAUTI,感染的预防是首要的,最有效方法是 限制尿管使用,尽可能地缩短保留时间。但是生物膜的形成仍是CAUTI的主要问题, 因此调整生物材料的表面被认为是预防细菌生物膜最有希望的策略。为此,许多不同 的技术已被设计出来,如混有控释的抗生素或消毒剂(美满霉素、利福平、庆大霉素、 呋喃妥因)的植入物表面;金属银浸渗植入物表面(和其他金属);调整植入物表面 以改变或增加其疏水性,或使其产生具有内在抗菌活性的功能基团;肝素和磷酸胆碱 包被的抗黏附表面等呻’”“。
若干不同的疾病预防方法已经在研究之中,并取得一些有前景的结果。未来的目 标是:制定简单的诊断和量化生物膜感染的方法:发展能有效对抗生物膜模式的抗菌 剂;识别生物膜细菌的靶分子和参予生物膜形成的尿液成分;研究生物材料表面和尿 液之间的相互作用;发明一种理想的、能够抵抗蛋白质和细菌黏附的植入物外膜。
广州中医药太学2007届硕士擘住论文
第二部分临床研究
一、研究内容:
将已纳入研究的病例随机分为空白对照组、抗生素组、中药组、抗生素+中药组, 治疗4周后拔除输尿管支架管,扫描电镜下观察输尿管支架管细菌生物膜结构的连续 性、完整性情况,评价其对输尿管支架管生物膜结构的影响,并探讨中药对输尿管支 架管细菌生物膜的抑制作用。
二、研究方法
1-病例选择:广东省中医院2006年3月至2007年3月泌尿外科行输尿管镜取石术 (ureteroscopic Iithotomy,URL)后并留置输尿管支架管的患者。
2.研究对象的纳入标准:.
(1)性鄹不限,年龄在20~55岁。
(2)首次手术者。
(3)术后中医辨证为湿热蕴结型的患者。
(4)尿常规(白细胞2+以下)、尿细菌培养为阴性,已行URL手术并留置输尿管 支架管的患者。
(5)符合并已纳入广东省中医院泌尿外科URL临床路径的患者。
附:中医辨证诊断标准:
对中医关于石淋的证候分型进行文献回顾,结合我科对于石淋手术后证候分析, 认为最常见的证型是湿热下注型。辨证标准主要根据《中华人民共和国国家标准?中 医临床诊疗术语证候部分》、《中医外科学》制定:
湿热下注型:恶寒发热,腰痛,少腹急满,小便频数短赤,溺时涩痛难忍,淋沥 不爽,舌苔黄腻,脉弦滑或滑数。
3.病例排除标准:
(1)不符合上述纳入标准者。
(2)可能影响本研究的效应指标观测者,如低蛋白血症等。
(3)合并有脑血管、肝、肾和造血系统等严重危及生命的原发性疾病、未控制的 恶性肿瘤患者及精神病患者等。
(4)合并其他部位感染如肺部感染等,必须用抗生素治疗的。
(5)孕妇、哺乳期妇女。
4.药物的选择
(1)中药的选择:
尿感宁颗粒(iF大青春宝药业):国家中药保护品种、国家基本医疗保险用药、 8
中药对在体精尿管支架管细菌生物膜形成的影响
专治急慢性尿路感染。
尿感宁颗粒优点:使用安全方便、疗效可靠的抗尿路感染的中成药。具有清热解 毒、利尿通淋的功效,适用于淋证的湿热下注型。
药理作用:经浙江大学国家医药管理局新药研究中心研究显示,尿感宁冲剂具有:抗感染作用:体外抑菌试验表明尿感宁冲剂对伤寒杆菌、变形杆菌、金黄色葡萄 球菌、粘质沙雷氏菌、白葡菌、绿脓杆菌,大肠埃希氏菌均有一定抑菌作用,MIc为 25mg/ml一50mg/ml。
抗炎作用:对角叉菜胶诱导的小鼠腹腔白细胞聚集有明显抑制作用。
利尿作用:对水负荷大鼠具有利尿作用,与对照组比较有显著差异。
解痉作用:离体试验显示尿感宁冲剂可解除因Carbacol、HistamineS[起的家兔 膀胱平滑肌、输尿管平滑肌痉挛。 ;
增强免疫作用:尿感宁冲剂能明显增加腹腔巨噬细胞的吞噬功能。
临床验证:浙江省中医院、浙江医科大学附属第二医院、浙江省建工医院、浙江 省人民医院用尿感宁冲剂治疗急性尿路感染和慢性尿路感染急性发作患者308例,结 果显示:临床痊愈96例,显效130例,有效71例,显效率、总有效率分别为73.4%和96.4%; 尿频涩痛、恶寒发热、小便淋漓不尽、小腹胀满、腰痛等临床症状明显改善;对尿细 菌清除和降低尿白细胞数亦有显著疗效:治疗前后各项安全性指标无明显异常变化。 规格:每袋装5克(无蔗糖)。
用法用量:开水冲服,一次59,一日3次。
(2)抗生素的选择:
左氧氟沙星(来立信):
药理作用:为氧氟沙星的左旋体,其抗菌活性约为氧氟沙星的2倍,它的主要作 用机制为抑制细菌DNA旋转酶活性,抑制细菌DNA复制。本品具有抗菌谱广、抗菌作用 强的特点,对多数肠杆菌科细菌,如肺炎克雷白菌属、变形杆菌属、伤寒沙门菌属、 志贺菌属、部分大肠埃希氏杆菌、流感杆菌、铜绿假单胞菌、淋球菌等有较强的抗菌 活性。对部分葡萄球菌、肺炎链球菌、衣原体等也有良好的抗菌作用。
药代动力学:口服后吸收完全,相对生物利用度接近lOo%。单剂量空腹口服0.Ig 和0.29后,血药峰浓度(Cmax)分别达1.36mg/L和3.06mg/L,达峰时间(Tmax)约为 1小时。血消除半衰期(tl/2B)约为5.1~7.1小时。蛋白结合率约为30%~40%。本 品吸收后广泛分布至各组织、体液,在扁桃体、前列腺组织、痰液、泪液、妇女生殖 道组织、皮肤和唾液等组织和体液中的浓度与血药浓度之比约在1.1~2.1之间。本 品主要以原形自肾排泄,在体内代谢甚少。口服48t]、时内尿中排出量约为给药量的 80%~90%。本品以原形自粪便中排出少量,给药后724,时内累积排出量少于给药量的 4%。
适应症:适用于敏感菌引起的:1.泌尿生殖系统感染,包括单纯性、复杂性尿
广州中医药大学2007届硕士学位论文
路感染、细菌性前列腺炎、淋病奈瑟菌尿道炎或宫颈炎(包括产酶株所致者)。2.呼 吸道感染,包括敏感革兰阴性杆菌所致支气管感染急性发作及肺部感染。3.胃肠道 感染,由志贺菌属、沙门菌属、产肠毒素大肠杆菌、亲水气单胞菌、副溶血弧菌等所 致。4.伤寒。 5.骨和关节感染。6.皮肤软组织感染。7.败血症等全身感染。 用法与用量:口服,成人每次0.29,每曰二次,或遵医嘱。
不良反应:见纳差,恶心、呕吐及焦虑、失眠、头晕、头痛、皮疹、及血清GOT、 GPT、总胆红素升高等。程度大多轻微,疗程结束后多可消失。
禁忌症:喹诺酮类药物过敏者,妊娠、哺乳期妇女、18岁以下患者及癫痫患者禁 用。
注意事项:严重肾功能不全者、中枢神经系统疾病患者慎用,避免与含铝、镁的 制酸剂或铁剂合用。 ;
三、研究对象及方案:
1.样本来源及含量:由我院泌尿外科选取符合纳入标准病例共40例,随机分为以 下四组,每组各lO例:空白对照组、抗生素组、中药组、抗生素+中药组。
2.研究方法:
(1)随机方法:采取简单随机化方法。
随机分组:将本样本含量40例及分组数四组输入统计软件包pems3.1中,产生随 机数字及分组数,制备随机卡,装入依次编号的不透明信封,信封的编号与卡片上的 序号相同,按照纳入患者进入试验的顺序依照信封编号拆封取卡,严格按照卡片序号 规定分组及治疗。本课题设空白对照组、抗生素组、中药组、抗生素+中药组各10例。 (2)实验实施:
①空白对照组:术后不予抗生素及中药。
②抗生素组:术后予左氧氟沙星口服至拔管。
③中药组:术后予尿感宁口服至拔管。
④抗生素+中药组:术后予左氧氟沙星及尿感宁口服至拔管。
患者术后4周返院行膀胱镜下输尿管支架管拔除术,收集输尿管支架管。
3.术后4周拔除输尿管支架管,切取输尿管支架管标本经L 5%戊二醛固定及l%锇酸双重固定等处理(具体流程如下),扫描电子显微镜下观察输尿管支架管表面细 菌生物膜形成情况并评分。观察所用扫描电子显微镜广州中医药大学电镜教研室提 供,德国里奥公司生产,型号:LEO 1430VP。
处理步骤:取lcm长的一段(纵横切)输尿管支架管,经PBS清洗后,用2.5%的 戊二醛作前固定2d,时;再次PBS清洗后,用1%的锇酸作后固定1小时;接着用PBS清 洗后,然后分别用30%,50%,70%,80%,90%,95%的酒精梯度脱水各10分钟; 最后在100%的酒精中连续脱3次,每次10分钟。接着把经过脱水的输尿管放入临界点
10
中药对在体靖尿管支架管细菌生物膜形成的影响
干燥仪中经液态C02干燥后,在离子溅射仪中镀膜,最后在LEO-1430VP扫描电子显微 镜中观察。
(暴露原貌) (双重固定)
取材一清洁 一 固定一脱水一千燥一喷镀一观察 图l:扫描电子显微镜生物样品制备程序示意图
四、研究观察内容:
1.电镜观察输尿管支架管细菌生物膜三层结构的完整性、连续性情况:
0分:无生物膜结构。
1分:具有连接膜结构。
2分:具有连接膜、基地膜结构。
’ 3分:具有连接膜、基地膜及表层膜完整三层结构。
2.中止、撤出标准
(1)试者依从性差,未能坚持治疗者。
<>
五、研究观察结果:
~
本研究共对40名患者进行了临床研究,严格按照脱落标准。纳入病例无中止及脱 落,共纳入术后患者40例,收集了40例URL术后输尿管支架管。
I.研究对象情况
(1)研究对象背景资料:
空白组:共lO例,男性8例,女性2例,年龄30一52岁,平均年龄40.3岁;
中药组:共10例,男性9例,女性l例,年龄28—46岁,平均年龄42.5岁;
抗生素组:共10例,男性7例,女性3例,年龄33—49岁,平均年龄41.6岁; 中药+抗生素组:共10例,男性8例,女性2例,年龄32—50岁,平均年龄41.2岁。
(2)各组间年龄比较:
广州中医药大学2007届硕士学位论文
表3各组间年龄比较
计算后得出F=1.135,查表FO.05,3,36=2.87,F (3)各组间性别比较: 表3各组问性别}t较 运用x2检验进行比较,计算出X2=1.25。查x2界值表,得0.5>P>O.75,以a=O.05水准,不能下4组男性占比率有差异的结论,即各组间性别无明显差异。 2.电镜下观察情况 空白组: 12 中药对在体精尿管支架管细菌生物膜形成的影响 图2图4 ?13一 图3 广州中医药大学2007届硕士学位论文 中药绸! 抗生素组: 图5 图7 图8 14 图6 图9 中药时在体输尿管支榘管细茵生物膜形成的影响 图10 中药+抗生素组: 图11 图13 .15. 图12 图14 广州中医药走学2007届硕士擘住论文 3.电镜评分及统计学分析 具体评分见附录。 (I)方差分析各组评分的分值 表3各组评分后的比较 计算后得出F=23.234,查表FO.05,3,36=2.87,F>FO.05,3,36,所以P< 0.05。结论:按q=""> (2)SNK—q检验分析各组间分值: 根据样本均数从小到大排列,并赋予秩次: 表4各组评分后的比较 根据秩次不同,分别计算q值,以实际q值和相对应的q界值比较,确定对应的P值。 16 中药对在体输尿管支架管细菌生物膜形成的影响 表4两组之间分值的比较 结论:按a=O.05水准,2,3X间,即中药组与抗生素组之间差别无统计学意义。 按d=O.Ol水准,其余各两组问差别均具有统计学意义。 第三部分讨论 细菌黏附以及在固体表面的生长形成生物膜是临床医疗中广泛存在的现象,并严 重影响着医疗效果。泌尿外科腔镜技术的发展使导管在泌尿手术中扮演着重要的角 色,也为细菌生物膜的形成提供了载体,导管生物膜的形成是泌尿外科细菌感染发生、 发展及耐药形成的关键因素。抗生素是西医目前预防生物膜形成的主要唯一方法,但 是即使如此,细菌仍可在尿管和输尿管支架管表面黏附、定殖和生存。另外,大量、 滥用抗菌剂导致的细菌耐药性是另一个重大的问题。临床分离培养的浮游菌与生物膜 模式中的细菌生物学特性有极大区别,临床根据培养的浮游菌药敏结果很难杀灭生物 膜里的定殖菌。 国外研究发现典型的细菌生物膜由三层结构组成,即连接膜、基地膜、表层膜。 要预防及有效的治疗感染、提高临床疗效,唯一的办法是抑制细菌生物膜的形成、破 坏其完整的结构。 国内体外实验研究已证明清热解毒类中药对细菌、病毒等病原体具有良好的抑制 和杀灭作用,中药成分复杂,其抗菌机制的多样性可能成为杀灭生物膜中具有多药耐 药基因定殖菌的最佳药物。 本研究筛选国家认证的临床疗效确切的清热解毒、利湿通淋的复方中成药尿感宁 颗粒,治疗URL术后留置输尿管支架管、中医辨证为湿热下注型的患者。40例术后患 者分为四组,即空白组、中药组、抗生素组、中药+抗生素组。通过年龄及性别的SNK —q检验确定组间年龄、性别无明显差异(P<> 广州中医药大学2007届硕士学位论文 按组别不同分别给予4周治疗后,拔除输尿管支架管,将其预处理后制成病理切 片,用扫描电子显微镜观察导管表面细菌生物膜结构,参照自拟的评分标准进行量化 评分,各组均值如下:空白组:3,中药组:2.2,抗生素组:2.1,中药+抗生素组: I.1。采用sNK—q检验对组间差异进行分析,中药组与抗生素组之间差异不明显(P> 0.05);空白组与中药组、空白组与抗生素组、空白组与中药+抗生素组、中药组与 中药+抗生素组、抗生素组与中药+抗生素组之间均有显著差异(P<> 中医对于淋证发病机理的认识,认为主要包括外感湿热、饮食不节、情志失调、 禀赋不足或劳伤久病等。而石淋主要有湿热下注、气滞血瘀、肾阴虚、肾阳虚4个基 本证候。湿热下注是石淋临床最常见证型之一,因此本课题主要针对这一证型的病例 进行研究,力求从对细菌生物膜形成影响的角度先探讨中医药抗细菌感染的作用机 制,为今后中医药在围手术期的运用提供一些理论依据。 . 中药对在体输尿管支架管细菌生物膜形成的影响 结语 ~、结论 1.首次从细菌生物膜形成的角度,采用扫描电子显微镜观察的方法探讨中药对 URL术后湿热下注型细菌生物膜形成的影响。 2.中药对预防细菌生物膜形成有效。 3.中药与抗生素对预防细菌生物膜形成效果相当。 4.中西结合治疗可增强对细菌生物膜的抑制作用。 二、该课题存在的问题及展望 1.存在的问题 (1)病例纳入是我们按照《中华人民共和国国家标准?中医临床诊疗术语证候部分》、 <中医外科学》制定:湿热下注型具体描述为:恶寒发热,腰痛,少腹急满,小便频 数短赤,溺时涩痛难忍,淋沥不爽,舌苔黄腻,脉弦滑或滑数。因为以上均为客观指="">中医外科学》制定:湿热下注型具体描述为:恶寒发热,腰痛,少腹急满,小便频> (2)《中医病证诊断疗效标准》中石淋主要有湿热下注、气滞血瘀、肾阴虚、肾阳 虚4个基本证候。目前我们只对湿热下注一个证型进行研究,还没能探讨其他证型痔 成因。因此,还有待于今后作更进一步的研究。 (3)由于时间仓促及实际条件、经费的限制,本课题只对40例术后4周拔管病例进行 了扫描电镜观察及研究,样本量偏小,观察指标较单一,不足以完全反应整体的情况, 因此需要今后进一步扩大样本量,增加研究指标,以提高结论的可信性。 (4)目前国内外尚未对细菌生物膜的三层典型结构观察的公认评分标准,本次扫描 电子显微镜下观察的评分标准为自拟,可能存在对膜结构评价的局限性,权威性不足。 2.展望 (1)首次从抑制细菌生物膜形成的角度,初步评价了中药抑制细菌感染的疗效,为 进一步研究中医药抗菌机制提供了依据。 , (2)作为一种方法学,通过对细菌生物膜典型的三层结构的评分量化,对研究其形 成及防治机制提供了一种新的评价方法。 广州中医药大学2007届硕士学位论文 参考文献 [1]吕俊华,邱世翠,张连同等.蒲公英体外抑菌作用研究.时珍国医国药,2002; 13(4):215--216 [2]曾晓黎.绞股蓝的体外抗菌活性试验.中成药,1999;21(6):308-310 [33刘如玉,陈守涛.黄连等8种中药对常引起医院内感染的条件致病菌体外抗菌活 性检测.福建中医学院学报,2004,14(2):26—27 r4]姬志伟,罗连城,解基良等.大承气冲剂和大黄的体外抑菌作用.中国中西医结 合外科杂志,2003;9(6):451--453 [5]蔡璇,彭松,施金玲.五种中药对139株微生物体外抗菌活性的实验研究.药学服 务与研究,2005,5(3):267--270 [6]欧阳录明,黄晓敏,吴兴无等.中草药体外抗白色念珠菌的实验研究.中国中医 药信息杂志,2000;7(3):26—27 [73栾耀芳,孔祥山,吴国英.黄芩等8味中药对MRS的抑菌性研究.山东医药,2005; 45(11):74 [8]杨明炜,陆付耳,徐丽君等.20种清热解毒中药对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌体 外抑菌的初步观察.中国药师,2006,9(2):141—142 [9]刘平,叶惠芬,陈惠玲等.5种中药对产酶菌的抑菌作用.中国微生态学杂志,2006; 18(1):39—40 [10]王孝先.黄芩汤、?白头翁汤、葛根芩连汤对肠道菌株抑茵作用的实验观察.中国 中医基础医学杂志,2001;7(1):42--44 [11]夏中伟,李应超,江淦达等,葛根芩连汤抗伤寒杆菌抗菌活性和体外配伍抗菌药 的实验观察.实用中西医结合杂志,1996;9(7):394 [12]李学林,王树玲,赵曦等.加味猪苓汤抗菌作用的实验研究.中国中医药科技, 1999;6(5):310—311 [13]陈林娜,周立勤,王汉敏等.中药对l临床耐药菌株的体外抑茵试验观察.中华 医院感染学杂志,2005:15(1):l 18—120 [14]张致平.抗耐药菌药物研究进展[J].中国临床药理学杂志,2003:19(1):50一55 [15]吴玉红,邵宗鸿.中草药抗感染的研究进展.中国中医药杂志,2004;2 (12):521—524 [16]张志清,刘剑,李娟.中药抑菌作用研究进展.中药材,2002;25(9):688— 690 [17]程国强,冯年平,唐琦文等.黄芩苷对跟科常见病原菌的体外抗菌作用.中国医 院药学杂志,2001:21(6):347-348 [18]李巧如,刘宗智,任健康等.丁香提取物抗菌机理的探讨.西北药学杂志,2001; 16(6):261—262 20 中药对在体输尿管支架管细茸生物膜形成的影响 [19]刘琥琥,罗集鹏,赖沛炼等.广东高要与吴川产广藿香提取物对肠道致病菌抗 菌作用的比较研究.中药材,1999;22(8):408-411 [203常明向,姚垂宇,刘小平等.黄连联用TMP抗菌作用的实验研究.中国中药杂志, 1994:19(12):748—749 [21]常明向,刘小平,姚垂字等.香边丸联用TMP抗菌作用的实验研究.中国药房, 199516(4):1铲17 [22]关洪全,栗田启幸,大荒田素子等.生姜与醋酸协同抗菌作用的实验研究.中国 中医药信息杂志,2000;7(8):23-24 [23]孔繁智,沈永浩,张敏等.加味玉屏风散对慢性支气管炎模型鼠呼吸道细菌粘 附性的影响.中华结核和呼吸杂志,1990;13(6):361--332 [24]徐锡鸿,孔繁智,张敏等.加味玉屏风散抗慢支大鼠呼吸道粘膜细菌粘附的实 验.浙江中医杂志,1991;26(1):39 [25]孙大锡,王道若,刁憬瑜等.八正散抑制尿道致病性大肠杆菌的菌毛表选和对 尿道上皮细胞的粘附的影响.中医杂志,1987;28(I):6l一62 [26]Lambert RJ,Johnston MO,Simons EA.J Appl Microbiol,1999;87(5):782 ~786 [27]Stewart PS,Costerton JW.Lancet,2001:358(9276):135—138 t28]Costerton Jw,Stewart PS,Greenberg EP.Bacterial biofilms:a comnlon cause of persistent infections.Science, 1999;284:1318一1322 [29]Reid G.Biofilms in urinary tract infections.Curr opin Urol, 1997; 7:61-4 [30]Fletcher M(ed)(1996)Bacterial adhesion:molecular and ecological diversity.Wi ley,New York [31]Busscher HJ,Stokoos I,Schakenraad JM(1991)Two—dimensional spatial arrangement of.bronectin adsorbed to biomaterialS with different wettabilities.Cells Mater l:49—57 [323Choong S,whitfield H(2000)Biofilms and their role in infections in urology.Br J Urol 86:935—941 [33]Densted 3D,Reid G,Sofer M(2000)Advances in ureteral stent tecnology. 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在② 中加工成糖蛋白;③来自 ; (2)⑦在[ ] 中形成成熟蛋白。⑤来自 ; (3)用标号表示⑦的运输过程: ; (4)由此可以看出,细胞内的生物膜在 和 上具有 一定的连续性; (5)⑦的合成、加工和运输过程所需的大量能量是由[ ] 供给的; (6)此动物细胞对⑦具有 的功能。 专题训练(九)分泌蛋白的合成和生物膜系统答案 1、B 2、A 3、C 4、B 5、C 6、B 7、D 8、D 9、(1)分泌蛋白 将氨基酸合成蛋白质(肽链) 内质网 内质网 (2)④ 高尔基体 高尔基体 (3)②、③、④、⑤、⑥ (4)结构 功能 (5)⑧线粒体 (6)合成、分泌 专题训练(九)分泌蛋白的合成和生物膜系统答案 1、B 2、A 3、C 4、B 5、C 6、B 7、D 8、D 9、(1)分泌蛋白 将氨基酸合成蛋白质(肽链) 内质网 内质网 (2)④ 高尔基体 高尔基体 (3)②、③、④、⑤、⑥ (4)结构 功能 (5)⑧线粒体 (6)合成、分泌 专题训练(九)分泌蛋白的合成和生物膜系统答案 1、B 2、A 3、C 4、B 5、C 6、B 7、D 8、D 9、(1)分泌蛋白 将氨基酸合成蛋白质(肽链) 内质网 内质网 (2)④ 高尔基体 高尔基体 (3)②、③、④、⑤、⑥ (4)结构 功能 (5)⑧线粒体 (6)合成、分泌 专题训练(九)分泌蛋白的合成和生物膜系统答案 1、B 2、A 3、C 4、B 5、C 6、B 7、D 8、D 9、(1)分泌蛋白 将氨基酸合成蛋白质(肽链) 内质网 内质网 (2)④ 高尔基体 高尔基体 (3)②、③、④、⑤、⑥ (4)结构 功能 (5)⑧线粒体 (6)合成、分泌 专题训练(九)分泌蛋白的合成和生物膜系统答案 1、B 2、A 3、C 4、B 5、C 6、B 7、D 8、D 9、(1)分泌蛋白 将氨基酸合成蛋白质(肽链) 内质网 内质网 (2)④ 高尔基体 高尔基体 (3)②、③、④、⑤、⑥ (4)结构 功能 (5)⑧线粒体 (6)合成、分泌 (三)生物膜的培养 生物膜的培养实质就是在一段时间内,通过一定的手段,使处理系统中产生并积累一定量的微生物、使生物膜达到一定厚度,其培养方式主要有静态培养和动态培养。 1. 静态培养 所谓的静态培养是:为了防止新生微生物随水流走,尽可能的提供微生物与填料层的接触时间,为加快生物膜的形成,开始阶段为了避免由于造纸废水营养单一,故每天一次以BOD5;N :P=100:5:1比例投加尿素、二胺、白糖等营养底物。首先将接种污泥50m3(5生化有效体积)和废水按1:1的比例稀释混合后用泵打入生化池内,再泵入20~40生化体积的生产废水,然后剩余体积加清水贮满池子开始曝气培养。生化池内填料的堆放体积按反应池有效容积35~40。静置20h 不曝气,使固着态微生物接种到填料上,然后曝气24h ,静置2h 后排掉反应器中呈悬浮状态的微生物。再将配制好的混合液加入重复操作,6天后,填料表面已全部挂上生物膜,第7天开始连续小水量进水。 2. 动态培养 经过7天的闷曝培养,填料表面已经生长了薄薄一层黄褐色生物膜,故改为连续进水,进行动态培养,调整进水量,使污水在生化池内的停留时间为24小时,控制溶解氧在2~4mg/L之间(用溶氧仪测定溶解氧)。约15天之后,填料上有一些变形虫、漫游虫(用生物显微镜观察),手摸填料有粘性、滑腻感,在20天以后出现鞭毛 虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物。在经过20天的培养出现轮虫、线虫等后生动物,标志生物膜已经长成。可以开始连续小水量工业运行。。 (四)生物膜的驯化 驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物,淘汰无用的微生物,对于有脱氮除磷功能的处理工艺,通过驯化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成为优势菌群。具体做法是首先保持工艺的正常运转,然后,严格控制工艺控制参数,DO 平均应控制在2~4mg/l之间,好氧池曝气时间不小于5小时,在此过程中,每天做好各项水质指标和控制参数的测定,当生物膜的平均厚度在2mm 左右生物膜培养即告成功,直到出水BOD5、SS 、CODCr 等各项指标达到设计要求。 (五)工艺控制参数的确定 设计中的工艺控制参数是在预测水量、水质条件下确定的,而实际投入运行时的污水处理工程其水量、水质往往与设计有适当的差异,因此,必须根据实际水量水质情况来确定合适的工艺运行参数,以保证系统正常运行和出水水质达标的的同时尽可能降低能耗。 1. 工艺参数内容: 需确定的重要工艺参数有进水泵站的水位控制,初沉池、二沉池池排泥周期,浅层气浮处理量、加药量,生物接触氧化池溶解氧DO 、温度、PH 值、生物膜厚、微生物的生长状态及种类,二沉池泥面高度等。 2. 确定方法: 进水泵站水位在保证进水系统不溢流的前提下尽可能控制在高水位运行。用每天排除大泥量的体积和集泥容积对比来确定排泥周期,排泥量体积小于集泥容积。浅层气浮处理能力由厂区所排污水量确定,PAC 、PAM 的投加量由实际混凝、絮凝情况定,理论与实际不太一样。生物接触演化池DO 一般控制在2~4mg/l之间、不需污泥回流、常温控制、PH 值在6.8~7.2之间,微生物的生长状况及种类可由生物显微镜观察。 (六)工艺控制规程: 工艺操作规程主要是用来指导系统运行的,是工艺运行的主要依据,其主要包含以下几方面的内容:1,各构筑物的基本情况;2,各构筑物运行控制参数;3,设施设备运行方式;4,工艺调整方法;5,处理设施维护维修方式。工艺操作规程应在运行工艺参数稳定确定后编制。 (七)调试中的其他工作: 污水厂要正常稳定的运行,还应有一套完善的制度,其主要包括管理制度、岗位职责、操作规程、运行记录、设备、设施维护工作档案记录等,在调试过程中可分步完成上述工作。 三、异常现象处理方法及注意事项 1. 在生物膜培养的初始阶段,采用小负荷进水方式,使填料层表面应逐渐被膜状污泥(生物膜)所覆盖; 2. 试运行中,应严格监测生物接触氧化池内DO 、温度、PH 值变化、微生物生长状态及种类; 3. 严格控制生物膜的厚度,保持好氧层厚度2mm 左右,应不使厌氧层的过分增长,保证生物膜的脱落均衡进行; 4. 生物接触氧化在运行过程中应注意在低、中、高负荷时,DO 控制不当均有可能发生生物膜的过分生长与脱落,故应控制污泥负荷在0.2~0.3kgBOD5/kgMLSS之间; 5. 浅层气浮的加药处理出水水质应以满足生化设计进水水质条件为准,保证气浮加药的稳定以利于后续生化处理,因不同厂家生产的PAC 含有大约6~7的Ca 粉容易生化池泛白,经曝气反应生成Ca CO3包裹生物膜的表面造成生物膜接壳致使生物膜严重脱落,影响生化的正常运行。同时因聚合氯化铝中AL3 、CL-对微生物的生长或多或少的抑制,建议投加聚铁,Fe3 是微生物生长的微量元素。 6. 运行前对所有设施、管道及水下设备进行检查,彻底清理所有杂物,以避免通水后管道、设备堵塞和维修水下设备影响调试的顺利进行。 7. 培菌初期,曝气池会出现大量的白色泡沫,严重时会堆积整个生化池走道板,这一问题是培菌初期的正常现象,只要控制好溶解氧和采取适当的消泡措施就可以解决。 8. 运行后期发现二沉池出水带有絮状生物膜、并且从沉淀池底部污泥斗易翻团状污泥,故应尽快排出沉淀池底部污泥斗污泥,减少污泥在二沉池的停留时间。 四、调试总结:经过一个半月的调试运行,污水处理站各构筑物、设备均能满足设计要求,整个系统运行正常、稳定。处理规模和出水 水质均能达到设计要求,已通过省局相关验收验收。 生物膜组成 细胞膜组成似可分为1 膜的骨架 ( 主要是脂质)o期在骨架上的物质 ( 蛋 白质等)。其化学成分一般 由类脂 (磷脂、胆固醇)、蛋 白质、糖类(糖蛋 白、糖脂)、少量的核酸、无机离子 以及水分所组成。而类脂和 蛋白质则是组成细胞膜的主要成分。 膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来,并进行选择性的物质交换;核膜将遗传物质保护起来,使细胞核的活动更加有效;线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来,更好地进行能量转换。 膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面,使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上,大多数生化反应也是在膜表面进行的,膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离,效率更高。 另外,膜结构体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道,保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来,而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。 细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器,在结构和功能上是紧密联系的统一整体,由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜,所以通常称此系统为生物膜系统。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。此外,研究细胞生物膜系统在医学和生产过程中都有很广阔的前景。 生物膜结构 如今所认知的生物膜结构为流体镶嵌模型。在提出后又有多次补充,它们都是以流动镶嵌模型为前提。如晶格镶嵌模型强调了膜蛋白分子对磷脂分子流动性的限制作用,认为内在蛋白周围结合的磷脂分子为界面脂,界面脂只能随内在蛋白运动,并与内在蛋白构成晶格;板块模型则认为在流动的脂双层中存在着结构和性质不同,但有序又可独立移动的镶嵌板块,板块内不同组分的相互作用以及不同板块间的相互作用,使生物膜具有复杂的生物学功能。 膜蛋白和膜脂结构研究的最新进展主要是以下几个方面:(1)膜蛋白三维结构研究。膜蛋白可分为外周蛋白和内在蛋白,后者占整个膜蛋白的70%~80%,它们部分或全部嵌入膜内,还有的是跨膜分布,如受体、离子通道、离子泵以及各种膜酶等等。第一个水溶性蛋白质———肌红蛋白的三维结构的解析是由英国人Kendrew于1957年用X射线衍射法完成的,他因此获得了诺贝尔奖。迄今蛋白质解析出具有原子分辨率的三维结构已达20000个左右。(2)膜脂结构研究进展。膜脂主要包括甘油脂(即磷脂)、鞘脂类以及胆固醇。对于甘油脂研究较多,它们不仅是生物膜结构的骨架,其中有些成员还参与了信号转导的过程。 生物膜作用 细胞膜主要功能有(1)分隔、形成细胞和细胞器,为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境,膜的面积大大增加,提高了发生在膜上的生物功能;(2)屏障作用,膜两侧的水溶性物质不能自由通过;(3)选择性物质运输,伴随着能量的传递;(4)生物功能:激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。(5)识别和传递信息功能(主要依靠糖蛋白)(6)物质转运功能:细胞与周围环境之间的物质交换,是通过细胞膜的转运功能实现的 不同的生物膜有不同的功能。细胞膜和物质的选择性通透、细胞对外界信号的识别作用、免疫作用等密切相关;神经细胞膜与肌细胞膜是高度分化的可兴奋膜,起着电兴奋、化学兴奋的产生和传递作用;叶绿体内的类囊体薄膜与光合细菌膜、嗜盐菌的紫膜起着将光能转换为化学能的作用,而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出的能量用于合成三磷酸腺苷;内质网膜是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质的生物合成场所。因此,生物膜在活细胞的物质、能量及信息的形成、转换和传递等生命活动过程中,是必不可少的结构。 细胞膜的应用 2.脂质体的发展和应用 1965年,英国学者Bangham 将磷脂分散在水中,然后 用电镜观察。发现磷脂自发形成多层囊泡,每层均为类似生物膜结构的脂质双分子层,囊泡中央和各层之间被水相隔开,双分子层厚度约为4纳米。后来,将这种小囊泡称为脂质体。脂质体具有分子小、扩散速度快、脂溶性好及可生物降解等优点,因此可作为药物和基因等的载体。此外,如在脂质体中掺入特异的组织和细胞的识别配体或抗体等,脂质体即可将药物和基因靶向运输,增加药物作用的局部浓度和作用时间并减少全身的毒副反应。目前,抗肿瘤化疗药物及肿瘤基因治疗的脂质体投送系统的研究和应用已取得了较大的进展。 3.细胞膜电穿孔的发展及应用 经过人们不断的研究发现: 细胞膜的绝缘强度与所加脉冲电场的幅值和持续时间有关。细胞膜的击穿电压值在 0. 5~ 1. 5 V 左右, 即: 假定细胞膜的厚度为5 nm, 当采用 Ls) ms 级的电脉冲时, 电场强度应该在1~ 3 kV/ cm 左右。通常, 幅值较低、持续时间较短的脉冲刺激仅导致细胞膜充电, 其时间常数取决于膜电容和充电通路的等效电阻。电穿孔现象发生后, 膜电导率 G( t)增大, 跨膜电流增加至 nA 数量级。如果在电流陡增前撤去外电场或者处于两脉冲的间隔时期,则膜电位 U( t) 快速衰减, 细胞膜放电, 膜屏障功能恢复, 则称此现象为可逆性电击穿( REB) ; 否则微孔数量增加或者孔径激增, 以至于膜组织断裂, 细胞死亡,称此现象为不可逆性电击穿( IREB 定性地说, 电穿孔现象是由电能( 因跨膜电位提高而产生的决定性能量) 和/ KT 能量0( 因热波动而产生的随机性能量) 共同作用而引起的。大量的观察发现:电穿孔的发生主要是一种物理现象, 同时也会引起细胞膜某些化学性质的变化, 应该建立细胞膜出现微孔的物理模型来解释细胞膜的机械特性、电特性和分子运输行为。 一、生物膜在污水处理中的应用 生物膜法是土壤自净和河床净化过程的人工模拟和强化。生物膜通常为微生物、原生动物、后生动物集群生长、繁育的膜状生物性污泥。与活性污泥法相比,耐冲击负荷、耐毒性、耐泡沫影响且无污泥膨胀问题,是生物膜法的普遍性优点。 1、多功能人工水草生物膜处理黑臭河水研究 随着工业的发展,工业超标排污造成大量的生活用水被污染,河道黑臭。因此,处理污水成为人们急需解决的问题,城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果,水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质[1]。近年来,微生物被广泛用于黑臭河道的治理,通过选育和培养高效的微生物菌剂,能有效降解 COD、N 和P,消除黑臭,提高溶解氧水平[2-3]。但对于成分复杂的废水,单一功能的微生物难于治理多种污染物[4]。以人工水草作为生物膜载体, 结合光合细菌球形红细菌、枯草杆菌和氧化硫硫杆菌组合构建多功能人工水草生物膜系统,多功能人工水草生物膜对工业河黑臭河水具有较好的净化效果,系统克服了单一功能微生物难于处理多种污染物的缺陷,能有效地处理成分复杂的黑臭河水。 2、还原水解-生物膜工艺处理印染废水中试研究。 研究人员提出 “还原水解-生物膜”处理工艺[5],效果稳定、各处理单元布置合理,能够适应在各种生产阶段变化情况下的该厂废水的处理,处理后出水能达到并低于纺织染整工业水污染物排放的一级标准[6],显示了联合工艺优良的适应性。利用生物膜法处理剩余污泥产量少,处理效率高,具有很好的推广应用价值。 三、有机废气的生物膜处理技术 化工厂和石油化工厂在生产过程中排放各种有机废气, 其中含有醋、醇、醚、酚、睛、酸、芳烃及杂环化合物等有机污染物, 对人体及环境危害很大。与有机废气的传统处理方法相比, 生物处理法[9]的主要伏点是工艺设备简单、管理维 护方便、能耗少、运行费用低, 且去除效率也比较高。生物膜法是微生物在填料表面固定附着生长的生物处理法, 有机废气中的污染物和空气中的氧通过相间传质为微生物膜所吸附, 并发生生物氧化反应, 使有机废气得到净化。生物膜法具有以下优点:生物相多样化, 除好氧菌外还存在厌氧菌,生物膜具有较低的含水率, 单位体积内的生物量较大, 因此生物膜反应器具有较大的处理能力,工艺过程比较稳定, 动力消耗较少。由于具有以上这些优点, 生物法生物膜法在有机废气处理中的应用受到了特别的关注。 四、生物膜在血液透析中的应用 血液透析[10]是一种溶质通过半透膜与另一种溶质交换的过程。半透膜是一张布满许多小孔的薄膜,膜的孔隙大小在一定范围内,使得膜的两侧溶液中的水分子和小分子的溶质可通过膜孔进行交换,但大分子溶质(蛋白质)不能通过。根据膜平衡原理,半透膜两侧液体各自所含溶质浓度的梯度差及其他溶质所形成的不同渗透浓度,可使溶质从浓度高的一侧向浓度低的一侧移动(弥散作用),而水分子则从渗透浓度低的一侧向浓度高的一侧渗透(渗透作用),最终达到动态平衡。当血液进入透析器时,其代谢产物如尿素、肌酐、胍类、中分子物质、过多的电解质便可通过透析膜弥散到透析液中,而透析液中的碳酸氢根、葡萄糖、电解质等机体所需物质则被补充到血液中,从而达到清除体内代谢废物、纠正水电解质紊乱和酸碱失衡的目的。 总结和展望 近十年来,国际上膜分子生物学的发展速度和规模十分巨大,并取得了相当可观的成就。生物膜已成为现代生物学的一个新生长点。其原因大体是:生物膜与细胞结构和命现象的密切关系已 为人们所认识,离开对生物膜结构和功能的了解,要深人认识生命的本质是不可能的;以研究生物大分子的结构和功能为基础的分子生物学,它的进一步发展必然把视线转向比单个大分子更为复杂的超分子体系L;生物膜结构则是这种超分于体系在细胞内的基本结构形式,是研究生物大分子之间相互关系的适宜对象由于细胞学,生物化学和生物物理学等的长期发展为生物膜的基本性质,形态结构,化学成分及膜蛋白膜脂等物理 化学性质和功能的研究积累大量的比较系统的材料使人们对膜的基本认识逐渐深人,为生物膜研究的进一步发展奠定了基础;(钓由于近代许多物理学、化学等新技术和新仪器广泛渗透到生物膜的研究中,其中包括各种光谱如红外、激光拉曼、荧光光谱、旋光色散和圆二色性以及x一光衍射、中子衍射、核磁共振、顺磁共振、电子自旋标记、高分辨率电子显微镜、冰蚀刻技术和人造脂微球技术等都为生物膜的结构,膜组份的分子构型及其和膜功能的关系等提供了大量的信息,使人们在分子水平:对生物膜有了更多的了解;(5)由于生物膜在实践上有其广泛应用的可能性,很多医学、药学、工程技术、化学工业等问题的解决都对生物膜的许多基本原理的阐明提出了要求,从而把生物膜的研究扩展到更为广阔的领域,为促进膜分子生物学的发展增添了新的淮动方。可以预计,生物膜的研究在今后将有更大更快的发展。 生物膜的研究 刘攀 药1201 2302120110 生物膜组成 细胞膜组成似可分为1 膜的骨架 ( 主要是脂质)o期在骨架上的物质 ( 蛋 白质等)。其化学成分一般 由类脂 (磷脂、胆固醇)、蛋 白质、糖类(糖蛋 白、糖脂)、少量的核酸、无机离子 以及水分所组成。而类脂和 蛋白质则是组成细胞膜的主要成分。 膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来,并进行选择性的物质交换;核膜将遗传物质保护起来,使细胞核的活动更加有效;线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来,更好地进行能量转换。 膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面,使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上,大多数生化反应也是在膜表面进行的,膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离,效率更高。 另外,膜结构体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道,保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来,而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。 细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器,在结构和功能上是紧密联系的统一整体,由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜,所以通常称此系统为生物膜系统。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。此外,研究细胞生物膜系统在医学和生产过程中都有很广阔的前景。 生物膜结构 如今所认知的生物膜结构为流体镶嵌模型。在提出后又有多次补充,它们都是以流动镶嵌模型为前提。如晶格镶嵌模型强调了膜蛋白分子对磷脂分子流动性的限制作用,认为内在蛋白周围结合的磷脂分子为界面脂,界面脂只能随内在蛋白运动,并与内在蛋白构成晶格;板块模型则认为在流动的脂双层中存在着结构和性质不同,但有序又可独立移动的镶嵌板块,板块内不同组分的相互作用以及不同板块间的相互作用,使生物膜具有复杂的生物学功能。 膜蛋白和膜脂结构研究的最新进展主要是以下几个方面:(1)膜蛋白三维结构研究。膜蛋白可分为外周蛋白和内在蛋白,后者占整个膜蛋白的70%~80%,它们部分或全部嵌入膜内,还有的是跨膜分布,如受体、离子通道、离子泵以及各种膜酶等等。第一个水溶性蛋白质———肌红蛋白的三维结构的解析是由英国人Kendrew于1957年用X射线衍射法完成的,他因此获得了诺贝尔奖。迄今蛋白质解析出具有原子分辨率的三维结构已达20000个左右。(2)膜脂结构研究进展。膜脂主要包括甘油脂(即磷脂)、鞘脂类以及胆固醇。对于甘油脂研究较多,它们不仅是生物膜结构的骨架,其中有些成员还参与了信号转导的过程。 生物膜作用 细胞膜主要功能有(1)分隔、形成细胞和细胞器,为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境,膜的面积大大增加,提高了发生在膜上的生物功能;(2)屏障作用,膜两侧的水溶性物质不能自由通过;(3)选择性物质运输,伴随着能量的传递;(4)生物功能:激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。(5)识别和传递信息功能(主要依靠糖蛋白)(6)物质转运功能:细胞与周围环境之间的物质交换,是通过细胞膜的转运功能实现的 不同的生物膜有不同的功能。细胞膜和物质的选择性通透、细胞对外界信号的识别作用、免疫作用等密切相关;神经细胞膜与肌细胞膜是高度分化的可兴奋膜,起着电兴奋、化学兴奋的产生和传递作用;叶绿体内的类囊体薄膜与光合细菌膜、嗜盐菌的紫膜起着将光能转换为化学能的作用,而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出的能量用于合成三磷酸腺苷;内质网膜是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质的生物合成场所。因此,生物膜在活细胞的物质、能量及信息的形成、转换和传递等生命活动过程中,是必不可少的结构。 细胞膜的应用 三、生物膜的应用 生物膜的应用很广泛,涉及医学、农业、工业、环保等领域。 1.生物膜仿生学技术 在仿生学研究领域里,科学家提出人工模拟生物膜的设想并进行了试验。人工模拟生物膜就是以某些高分子有机化合物为材料,构建半透膜。这些有机化合物能对物质进行分离、浓缩、提取、纯化,可广泛应用于食品工程、医学、环境保护等实际生产领域,促进临床医疗效果,改进生产工艺提高生产的经济效益,解决污水处理,保护环境以及海水淡化处理等。磷酰胆碱(PC)基团是磷脂双分子层外层膜磷脂(卵磷脂)的亲水头部,研究表明,带有等量正负电荷的PC基团是血红细胞外层膜抗凝血的原因。目前,含PC基团的聚合物的研究在各个领域都迅速扩展,例如材料表面改性、药物控释、化妆品等。 2.脂质体的发展和应用 1965年,英国学者Bangham 将磷脂分散在水中,然后用电镜观察。发现磷脂自发形成多层囊泡,每层均为类似生物膜结构的脂质双分子层,囊泡中央和各层之间被水相隔开,双分子层厚度约为4纳米。后来,将这种小囊泡称为脂质体。脂质体具有分子小、扩散速度快、脂溶性好及可生物降解等优点,因此可作为药物和基因等的载体。此外,如在脂质体中掺入特异的组织和细胞的识别配体或抗体等,脂质体即可将药物和基因靶向运输,增加药物作用的局部浓度和作用时间并减少全身的毒副反应。目前,抗肿瘤化疗药物及肿瘤基因治疗的脂质体投送系统的研究和应用已取得了较大的进展。 3.细胞膜电穿孔的发展及应用 经过人们不断的研究发现: 细胞膜的绝缘强度与所加脉冲电场的幅值和持续时间有关。细胞膜的击穿电压值在 0. 5~ 1. 5 V 左右, 即: 假定细胞膜的厚度为5 nm, 当采用 Ls) ms 级的电脉冲时, 电场强度应该在1~ 3 kV/ cm 左右。通常, 幅值较低、持续时间较短的脉冲刺激仅导致细胞膜充电, 其时间常数取决于膜电容和充电通路的等效电阻。电穿孔现象发生后, 膜电导率 G( t)增大, 跨膜电流增加至 nA 数量级。如果在电流陡增前撤去外电场或者处于两脉冲的间隔时期,则膜电位 U( t) 快速衰减, 细胞膜放电, 膜屏障功能恢复, 则称此现象为可逆性电击穿( REB) ; 否则微孔数量增加或者孔径激增, 以至于膜组织断裂, 细胞死亡,称 此现象为不可逆性电击穿( IREB 定性地说, 电穿孔现象是由电能( 因跨膜电位提高而产生的决定性能量) 和/ KT 能量0( 因热波动而产生的随机性能量) 共同作用而引起的。大量的观察发现:电穿孔的发生主要是一种物理现象, 同时也会引起细胞膜某些化学性质的变化, 应该建立细胞膜出现微孔的物理模型来解释细胞膜的机械特性、电特性和分子运输行为。 目前利用电穿孔特性的主要趋势是: 根据电穿孔时细胞膜天然屏障功能的减弱或丧失, 导致离子和溶水性分子极易渗透过膜的特性, 向细胞中导入微粒, 其应用领域包括以下 5 个方面:DNA的电转染,细胞膜蛋白质的电导入,电穿孔促进药物运送,电穿孔促进细胞融合,电穿孔促进皮肤药物传递。 总结和展望 近十年来,国际上膜分子生物学的发展速度和规模十分巨大,并取得了相当可观的成就。生物膜已成为现代生物学的一个新生长点。其原因大体是:生物膜与细胞结构和命现象的密切关系已 为人们所认识,离开对生物膜结构和功能的了解,要深人认识生命的本质是不可能的;以研究生物大分子的结构和功能为基础的分子生物学,它的进一步发展必然把视线转向比单个大分子更为复杂的超分子体系L;生物膜结构则是这种超分于体系在细胞内的基本结构形式,是研究生物大分子之间相互关系的适宜对象由于细胞学,生物化学和生物物理学等的长期发展为生物膜的基本性质,形态结构,化学成分及膜蛋白膜脂等物理 化学性质和功能的研究积累大量的比较系统的材料使人们对膜的基本认识逐渐深人,为生物膜研究的进一步发展奠定了基础;(钓由于近代许多物理学、化学等新技术和新仪器广泛渗透到生物膜的研究中,其中包括各种光谱如红外、激光拉曼、荧光光谱、旋光色散和圆二色性以及x一光衍射、中子衍射、核磁共振、顺磁共振、电子自旋标记、高分辨率电子显微镜、冰蚀刻技术和人造脂微球技术等都为生物膜的结构,膜组份的分子构型及其和膜功能的关系等提供了大量的信息,使人们在分子水平:对生物膜有了更多的了解;(5)由于生物膜在实践上有其广泛应用的可能性,很多医学、药学、工程技术、化学工业等问题的解决都对生物膜的许多基本原理的阐明提出了要求,从而把生物膜的研究扩展到更为广阔的领域,为促进膜分子生物学的发展增添了新的淮动方。可以预计,生物膜的研究在今后将有更大更快的发展。 参考文献生物膜的研究进展 王文军 王文华 黄亚冰 张学林 细胞膜的性质及化学组成 郑涛 聚焦“生物膜的结构、功能和应用” 张红霞 细胞膜电穿孔的机理及应用前景的初步探讨 熊兰 孙才新 廖瑞 金 胡丽娜 李大强 仿细胞膜结构聚合物的合成及其应用研究 杨珊 Taylor G T et al. Influence of Surface Properties on Accumulation of Conditioning Films and Marine Bacterial on Sub-strata Exposed to Oligotrophic Waters. Biofouling. 转载请注明出处范文大全网 » 输尿管支架管细菌生物膜形成的范文二:分泌蛋白的合成和生物膜系统
范文三:生物膜的培养
范文四:生物膜的应用
范文五:生物膜的研究