不同介质（精选九篇）
不同介质 篇1
随着光学技术的发展, 分光器件发挥着越来越重要的作用, 其中AOTF (声光可调谐滤波器) 具有调谐速度快、范围宽和无活动部件等优点。基于不同晶体材料的AOTF具有不同的声光性质以及应用场合, 本文将在分析AOTF工作原理的基础上对此进行讨论。
1 AOTF工作原理简介[1]
非线性AOTF主要由换能器、双折射晶体介质以及声终端构成, 如图1所示。经放大的RF (射频) 信号加载于换能器上, 使换能器发出一定频率的超声波, 超声波在介质中与入射的光波相互作用, 产生单一频率的衍射光。
入射光中, 只有满足相位匹配条件:undefined, 即波长为undefined的光束可以与声波发生相互作用, 从而产生衍射光束, 衍射光的波长及偏转角度分别为
undefined
式中, va为声波的传播速度;fa为声波的频率;θi及θd分别为入射光和衍射光与晶体光轴的夹角;δ为在光轴方向上异常光与寻常光波矢的差值;ne及no分别为异常光和寻常光的折射率, Δn=ne-no。
2 实验现象及特性讨论
迄今为止, 人们已经发现了数十种可用作声光介质的材料, 其中TeO2的应用最为广泛, 其最大调谐范围为350～4 500 nm。LiNbO3和CaMoO4的透光范围与TeO2相近。一些其他可选材料的化学式及透光范围如表1所示。在此我们将对以TeO2、KDP (KH2PO4) 、MgF2、Hg2Cl2和Hg2Br2等材料为介质的AOTF的特性进行讨论和对比。
2.1 TeO2[2]
由于TeO2具有非常优异的声光性质, 人们对其进行了大量的研究。2002年, G. Georgiev等人对3台以TeO2为介质的AOTF进行了测试和比较。其中前两台在VNIR (可见光和近红外波段) 分别用于测量和成像, 第3台则在短波和近红外波段 (Shortwave-IR) 进行调谐, 以下分别简称VNIR-E、VNIR-C及SWIR。3台AOTF的部分参数如表2所示。
利用He-Ne激光器和Y3Al5Ol2激光器分别获得峰值波长为543.5、632.8、1 150、1 319、1 523和3 391 nm的激光进行数据采样, 图2和图3分别为VNIR-E和SWIR的调谐曲线。对于VNIR-E, 在500～1 600 nm范围内, 衍射光谱的半峰宽度随衍射光中心波长的变化如图4所示。
该实验说明基于TeO2的AOTF具有较适中的调节精度和调节灵敏度, 衍射光的带宽相对较窄。同时, 由于TeO2具有较高的品质因数, 因此其综合性能较为优异, 非常适合用作AOTF的声光介质。
然而TeO2的透光范围并不包括紫外波段, 而紫外波段的高光谱成像在天文学、医学及光谱学等领域有着很高的实用价值。目前已知透光范围包括紫外波段的材料有α -SiO2、KDP和MgF2等。
2.2 KDP[3]
目前应用于紫外波段的AOTF主要以α -SiO2为介质, 但α -SiO2只能制作共线型AOTF, 因此寻求可以制作非共线型AOTF的材料显得十分必要。2004年, N.Gupta和V. B. Voloshinov对KDP晶体AOTF进行了研究。
换能器材料为铌酸锂, 大小为1.5 cm×2.8 cm, 在该介质中, 声速为1.66×105 cm/s, 入射孔径为1.5 cm×1.5 cm, 孔径张角为1.2°。表3列出了KDP在不同波长处的折射率。
该AOTF的声光调谐曲线如图5所示。在350 nm处, 衍射光谱的半峰宽度Δλ=2 nm, 在633 nm处, Δλ=67 nm。
利用此AOTF进行成像实验, 在340～500 nm范围内可获得最佳质量。在此范围内, 成像的分辨率较高, 在水平和竖直方向上均不会产生模糊。另外, 在短波长处的成像亮度比长波长处更高。
图6给出了在380、420、460及480 nm处, 对一束紫丁香样本的成像结果。实验证明, KDP晶体AOTF具有较高的成像分辨率、成像质量及较大的孔径角。但KDP不足之处在于其双折射率较低, 且最短调谐波长仅为200 nm。KDP还具有一定的吸湿性, 需要特殊的保护涂层以及储存场所。所以人们还需继续寻找其他材料来弥补KDP的不足。
2.3 MgF2[4]
在紫外波段进行调谐时, 除了选择KDP以外, 还可选择MgF2。相比KDP, MgF2具有更大的调谐范围, 最短调谐波长可达110 nm。在300 nm以上, MgF2的Δn≈0.012, 几乎保持不变;但在200 nm以下, Δn会显著增大。另外, MgF2是一种较为普通的光学材料, 易于获得和加工, 价格也较为低廉。
2006年, V. B.Voloshinov和N. Gupta制作了两台以MgF2为介质的AOTF, 其换能器平面与光轴的夹角为8°, 声光相互作用的平面分别为 (010) 和 (110) , 以下分别简称cell1和cell2。
对两台AOTF分别进行测试, 可得到如图7所示的声光调谐曲线。在200 nm以下, cell2具有更高的灵敏度, cell1具有更高的精确度。对于cell2, 当λ=633 nm时, Δλ=23 nm;当λ=200 nm时, Δλ=2.3 nm, 其带宽相对较窄。
由于MgF2的双折射率很低, 在成像应用中所得的分辨率及孔径张角均较小。但MgF2是迄今为止唯一能够将调谐范围扩展至110 nm的晶体材料, 其独有的特性使MgF2仍具有一定的科研和实用价值。
2.4 Hg2Cl2[5]
在天文学领域, 近中红外波段的AOTF在太空传感和高光谱成像等应用中发挥着举足轻重的作用。目前此类AOTF大多数以TAS (Tl3AsSe3) 为介质材料, 其调谐范围为1.26～13 μm。但TAS是一种脆性材料, 经过一定的时间后容易破碎。因而近年来一些专家学者正在努力探索新型材料来代替TAS。
Hg2Cl2和Hg2Br2的透光范围均大于TAS, 且都具有相当大的双折射率 (ΔN≈0.66和0.86) 、较低的声衰减以及较高的透明度, 因此利用Hg2Cl2和Hg2Br2制作AOTF将会是一个很好的选择。
2008年, N. Gupta制作了一台以Hg2Cl2为介质的AOTF, 并对其性能进行了研究。在实验中, N. Gupta测量了Hg2Cl2的光学特性、衍射率以及衍射角等参数, 结果显示晶体内发生的声光衍射是各向同性的, 一阶衍射光束与透射光所成的角度为3.08 mrad±2.5%。实验也同时测得了不同方向上的声波传播速度以及声光品质因数, 所得数据与理论值均较为吻合, 证明了Hg2Cl2用作AOTF声光介质的可行性, 其多数性能均优于TAS。不足之处在于其较低的衍射效率。
3 总结与展望
目前已发现能够用来制作AOTF声光介质的材料已有十余种, 用于可见光至近红外波段调谐的AOTF绝大多数都以TeO2为介质。在紫外范围内的AOTF多数以石英为介质, 而石英最大的不足之处在于其只能用于制作共线型AOTF, 因此探索新材料, 制作紫外波段的非共线型AOTF成为了目前研究的一个热门课题。迄今为止, KDP、MgF2等材料已相继被人们探索利用。这些材料不仅调谐范围也可覆盖紫外波段, 而且性能较为优异。然而KDP和MgF2的双折射率均较低, 使其无法在成像应用中获得较为理想的效果。对于中红外波段来说, TAS的使用最为广泛, 但其本身为脆性材料, 且具有较强的毒性, 因此人们也在寻求一些其他材料来替代TAS。Hg2Cl2和Hg2Br2的最长透射波长分别为20和30 μm, 大大超过了TAS的13 μm, 并且Hg2Cl2和Hg2Br2均有着非常大的双折射率, 所以在成像应用中可以获得很高的分辨率。但其不足之处在于较低的声光衍射效率, 并且Hg2Cl2和Hg2Br2本身较为稀缺, 加工工艺也尚不成熟。
在未来的科研工作中, 人们还会对更多其他双折射晶体材料进行探索。在紫外波段, ADP (NH4H2PO4) 及DADP (ND4D2PO4) 均为光学性质较好的双折射材料, 且双折射率也相对较大, 理论上可以用来制作AOTF。在红外波段, 汞的卤族化合物目前正处在研究阶段, 人们已对Hg2Cl2和Hg2Br2的性质进行了初步探索, 而针对Hg2I2的研究还相对较少。另外, Te比Hg2Cl2和Hg2Br2具有更大的声光品质因数及更高的衍射效率。因此在今后的工作中, Hg2I2和Te等一些材料会被更多地探究。一些透射光谱较宽的晶体材料往往能够在多个波段进行调谐, 如MgF2、Hg2Cl2和Hg2Br2等, 类似的材料可以被用来制作多波段AOTF。不久的将来, 随着更多的双折射晶体材料被人们开发利用, 基于新型材料的高性能AOTF也会相继问世。
参考文献
[1]Zhang Chunguang, Zhang Zhonghua, Yang Yu, et al.Design and analysis of a noncollinear acousto-optic tun-able filter[J].Opt Lett, 2007, 32 (16) :2417-2419.
[2]Georgiev G, Glenar D A, Hillman J J.Spectral char-acterization of acousto-optic filtersused in imagingspectroscopy[J].Appl Opt, 2002, 41 (1) :209-217.
[3] Gupta N, Voloshinov V B. Hyperspectral imager, from ultraviolet to visible, with a KDP acousto-optic tunable filter [J]. Appl Opt, 2004, 43 (13) :2752-2759.
[4] Voloshinov V B, Gupta N. Investigation of magnesium fluoride crystals forimaging acousto-optic tunable filter applications [J]. Appl Opt, 2006, 45 (13) :3127-3135.
不同介质 篇2
分析了高压静电场中液体在射流区、过渡区和雾化区的运动过程,探讨了荷电液滴雾化的实质,提出射流长度,雾化角和液流浓度分布是描述液体雾化过程和效果的主要参数.采用自行设计和组装的高压静电雾化试验装置,研究了煤油、乳化剂和酒精的`雾化过程.试验表明:液滴开始分裂所需要的起始电压与液体的表面张力成正比,表面张力和粘性力越小、电导率越大,液体的雾化效果越好,煤油、乳化剂和酒精分别在40kV,10kV和25kV达到最佳雾化效果.通过静电场对柴油轴对称射流的雾化试验发现,静电场能提高液体的雾化效果,它与采用增大喷射压力所获得的雾化效果大致相同.
作 者：汪朝晖 廖振方 赵健新 作者单位：汪朝晖,廖振方(武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081)
赵健新(重庆大学机械工程学院,重庆,400044)
不同介质 篇3
关键词:原子吸收 钙 硝酸 盐酸 介质
中图分类号:X832文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0143-02
THE EFFECT OF DIFFERENT ACID MEDIUM ON CALCIUM DETERMINEDTHROUGH ATOMIC ABSORPTION METHOD
Zhou Hua Ding Jia
(ShaoXing Environmental Monitoring Center,ShaoXing CitY,Zhejiang Province 312000)
Abstract:Determination of calcium ion in solution through atomic absorption method and different values with different acid mediums.Nitric acid has negative interference effect on calcium ion and hydrochloric acid has positive interference on calcium ion.under fixed ratio,The change of acid concentration has much less effect on the mixed acid medium compared with the effect on one kind of acid medium.There needs a working curve in real determination or add equal ratio of mixed acid to reduce effect and compensate interference.
Key words:Atomic Absorption;Calcium;HNO3;HCL;Media
仪器法测定钙离子,一般采用原子吸收法或ICP-AES法。其中原子吸收法包含两种国标法,一种是GB/T 11905-1989《水质钙和镁的测定原子吸收分光光度法》,全程都用硝酸配制[1],另一种是GB 13580.13-92《大气降水中钙、镁的测定原子吸收分光光度法》,用硝酸和盐酸两种酸配制[2],但因现在大多数的实验室的标准溶液都是购买所得,很少自己配制,所以实际都是全程硝酸配制。而通用的标准样品,以国家环境保护总局标准样品研究所标准样品钙02905为例,说明书中对于稀释介质只指明了为1%盐酸,并无其他说明。实验人员易忽视介质的作用,死板按照说明操作,对测定结果做出错误判断。故本文对原子吸收法测定钙离子时,受到酸性介质的影响做了详细研究,以求更准确地测定样品。
1 仪器与试剂
1.1 使用仪器
日立Z-8100原子吸收仪。
IRIS Intrepid Ⅱ电感耦合等离子体发射光谱仪
1.2 仪器运行参数
(1)原子吸收仪运行参数:谱线422.7nm、狭缝宽度1.3nm、燃气流速1.9L·min-、助燃气流速15.0L·min-。
(2)电感耦合等离子体发射光谱仪运行参数:谱线选择Ca315.88、入射功率950W、泵速100RPM、雾化器压力25.0PSD、冲洗时间25S,高波积分时间5S、低波积分时间10S。
1.3 试剂准备
硝酸:优级纯。
盐酸:优级纯。
纯水:二次去离子水。
释放剂:10%硝酸镧溶液,每10ml样品释放剂加入量为0.2ml。
(注:因硝酸和盐酸皆为易挥发的酸,不同的厂家生产,不同批次,甚至同一厂家同一批次,存放时间长短都能对酸的浓度造成影响,本文为方便计算,一律视为不变。)
2 不同酸性介質对钙离子浓度测定的影响
2.1 不同酸性介质对钙离子浓度测定影响的相关性
以纯水、1%HNO3、1%HCL为介质,分别配制钙离子浓度为0.00、1.00、2.00、3.00、4.00mg·L-的标准曲线系列。测定不同介质标准曲线的各点吸光度,以标准曲线浓度为Y,各点吸光度值为X,绘制标准曲线,详见表1。
以纯水介质标准曲线各点为X,1%HNO3介质标准曲线各点为Y,得线性方程:Y=0.8758X +0.0018,R=0.9990;以纯水介质标准曲线各点为X,1%HCL介质标准曲线各点为Y,得线性方程:Y=1.6428X-0.0002,R=0.9987;以1%HNO3介质标准曲线各点为X,1%HCL介质标准曲线各点为Y,得线性方程:Y=1.8749X -0.0034,R=0.9991。
可知:在浓度为1%的不同酸性介质中,钙离子浓度测定结果响应值1%HNO3＜纯水＜1%HCL,即,硝酸对钙离子测定有负干扰作用,盐酸对钙离子测定有正干扰作用,且不同介质对结果的影响相互间皆呈线性相关。
2.2 酸性介质浓度变化对钙离子浓度测定的影响
分别以浓度为0.2‰、0.4‰、0.6‰、0.8‰、1‰、2‰、4‰、6‰、8‰、1%的HNO3、HCL及混合酸(HNO3∶HCL=1∶1)为介质,配制浓度为2.50mg·L-的钙溶液,在以纯水为介质的标准曲线中进行测定,测定结果见表2。
由表2可知,介质种类固定时,随酸浓度增加,酸性介质的干扰作用逐渐加强,但达到一定浓度(约为1%)后,基本保持稳定。混合酸性介质对钙离子测定的影响介于两者之间,受酸浓度变化影响较小。
2.3 实际测定中标准曲线的选择
以纯水、1%HNO3、1%HCL为介质,分别配制国家环境保护总局标准样品研究所标准样品钙02905,理论值为14.80±0.90mg·L,样品名称别定为A、B、C。
测定由不同介质定容的标准样品A、B、C吸光度,代入表1中任一条标准曲线系列,计算结果见表3:
由表4可知,标准曲线与样品酸性介质相同时,能得到正确的测定结果。
3 ICP-AES法中不同酸性介质对钙离子测定的影响
取以1%HNO3为介质的标准曲线系列,测定标准样品A、B、C,测定结果见表4。
由表4可知:A、B、C三个样品测得值虽稍有差异,但都符合该标准样品理论值14.80±0.90mg·L-,且相对标准偏差为1.17%～3.09%。即,在ICP-AES法中,不同的酸性介质对钙离子测定的影响可忽略。
4 结论与建议
4.1 结论
(1)酸性介质对钙离子测定的影响是原子吸收法的独有现象,在其它仪器法如ICP-AES法中,不同的酸性介质对钙离子测定强度的影响可忽略。
(2)硝酸对钙离子测定有负干扰作用,盐酸对钙离子测定有正干扰作用,随酸浓度增加,作用逐渐加强,但达到一定浓度(约为1‰)后,基本保持稳定。
(3)不同比例的混合酸性介质对钙离子强度的影响,可参照对应酸性介质浓度的样品测得值按比例加权计算均值,且固定比例时,混合酸性介质相比单种类的酸性介质受酸浓度变化影响要小得多。
4.2 建议
采用原子吸收分光光度法测定实际样品时,应事先调查样品成分在,配置与样品同样酸性介质的标准曲线,即工作曲线。如不能确定样品酸性介质种类,且实际测定中,先测定酸根离子种类及含量并不现实,则可在曲线和样品中加入一定浓度的等比混合酸,减低影响,补偿干扰[3]。也可改用其它不受酸性介质影响的方法,如ICP-AES法等。
参考文献
[1]国家环境那个保护局标准处.GB/T 11905-1989.水质钙和镁的测定 原子吸收分光光度法.
[2]国家环境那个保护局标准处.GB 13580.13-92.大气降水中钙、镁的测定 原子吸收分光光度法.
[3]穆家鹏.原子吸收分析方法手册.北京:原子能出版社,1989,12:22.
不同介质 篇4
近年来的研究发现,利用核酸能够形成稳定的空间结构如发卡、茎环、口袋和G-四聚体等,与金属离子、免疫球蛋白、病毒颗粒和细胞等[1,2,3,4,5,6]其他类型的分子,通过氢键、范德华力相互作用或嵌合、包被形成稳定的复合物[7]这一理论,可以人工构建随机单链寡核苷酸文库,从中筛选出能够与靶分子高特异性、高亲和力结合的单链寡核苷酸序列,这一筛选过程即为配体指数级富集系统进化(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)技术。利用SELEX技术筛选得到的针对靶分子的特异性单链寡核苷酸序列即为核酸适配体(Aptamer)。1990年,Debra L.Robertson等[8]用亲和层析的方法自人工构建的RNA文库中筛选出能够与ATP以高亲和力、高特异性结合的RNA序列。如今,SELEX技术已广泛应用于生物学和基础医学研究、临床检测和诊断以及药物开发和疾病治疗等领域[9,10,11,12]。
目前用于SELEX实验的筛选介质主要有硝酸纤维素膜、微孔板、磁珠、凝胶和胶体金等[13,14,15,16]。这些载体均是通过物理吸附的方式与靶分子结合,使靶分子固定在其表面,然后进行筛选。我们在试验中发现,采用不同筛选介质进行SELEX筛选对于富集与靶分子高亲和力、高特异性结合的核酸序列有显著差异。本研究采用鲜有报道的环氧树脂[17]作为筛选介质,同时选取传统的筛选介质硝酸纤维素膜,对它们各自在SELEX筛选中的富集效果进行比较分析。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验材料:
人工设计和构建长度为84nt的随机单链DNA(single-stranded DNA,ssDNA)文库,两端为固定序列,中间为含40个随机碱基的序列,5′-TAGGGAATTCGTCGACGGATCC-(40N)-CTGCAGGTCGACGCATGCGCCG-3′;上游引物P9:5′-TAGGGAATTCGTCGACGGATCC-3′,下游引物P12:5′-CGGCGCATGCGTCGACCTGCAG-3′,下游茎环引物P12-stem-loop:5′-CGCTGCGCAGCTGCGAATTATCGCAGCTGCGCAGCGCGGCGCATGCGTCGACCTGCAG-3′。
随机ssDNA文库和引物P9、P12、P12-stem-loop均由上海生工生物工程有限公司合成。硝酸纤维素膜(膜孔径0.45μm)购自美国PALL公司。环氧树脂由西北师范大学曾家豫教授赠送。E.coli DH5α由甘肃省医学科学研究院提供。
1.1.2 试剂:
灭活乙肝表面抗原(hepatictis B surface antigens,HBsAg)(2.1 g/L)购自北京科卫临床诊断试剂公司。牛血清白蛋白(BSA)购自兰州鹏程生物技术公司。Taq酶、10×PCR buffer、mix dNTP、pMD18-T Vector和20bp DNA maker购自宝生物工程 (大连) 有限公司。其它试剂均为国外或国产分析纯。
1.1.3 仪器:
ROTOR-GENE 3000实时荧光定量PCR仪(Rotor-Gene美国);GeneAmp PCR System 2700 PCR仪(Applied Biosystems美国);NM425-400E生物安全柜(NMAIRE美国);MVT-28凝胶成像仪(HEROLAB德国);Hoefer miniVE垂直电泳槽(Amersham美国);SHZ-82恒温调速摇床(国华常州)。
1.2 方法
1.2.1 SELEX筛选
以硝酸纤维素膜为筛选介质进行SELEX筛选:将HBsAg点在硝酸纤维素膜上,自然干燥后放入1.5 mL离心管中,标记为阳性管,同时设置膜上未点HBsAg的为空白管。向两管中分别加入封闭液(1% BSA),于37 ℃恒温调速摇床摇动封闭4 h。用10 × PCR buffer将ssDNA文库溶解,经PCR仪加热变性(95 ℃ 5 min,迅速降至4 ℃)后加入空白管中,37 ℃摇动孵育1 h,去除与封闭液和膜结合的非特异序列,然后将ssDNA文库转移至阳性管中孵育1 h。弃去两管中的液体,用冲洗缓冲液(0.01 mol/L pH 7.4 PBS含0.05% Tween 20)冲洗5次。吸干冲洗缓冲液后向两管中加入洗脱缓冲液(20 mmol/L Tris-Cl,4 mol/L异硫氰酸胍,1 mmol/L DTT,pH 8.3),80 ℃水浴15 min后迅速降至4 ℃,分别将两管中的洗脱缓冲液吸至另两个干净的离心管中,作好标记。分别加入与洗脱缓冲液等体积的酚、氯仿混合液进行抽提(4 ℃、13 000 r/min离心10 min),抽提2次,第二次抽提后取上层水相,-80 ℃乙醇沉淀过夜。4 ℃、13 000 r/min离心30 min,离心2次,弃去液相,室温干燥离心管。三蒸水重溶获得筛选产物。
以环氧树脂为筛选介质进行SELEX筛选:取两个1.5 mL离心管,分别称取0.02 g环氧树脂,标记为阳性管、空白管。在阳性管中加入磷酸盐缓冲液(0.01 mol/L pH 8.0)、硫酸铵溶液(2 mol/L)和HBsAg;空白管中不加HBsAg。37 ℃摇动包被6 h后弃去包被液,加入封闭液4 ℃过夜。后续筛选过程与1.2.1.1基本相同。最后三蒸水重溶获得筛选产物。
1.2.2 次级文库的制备
利用不对称PCR获得次级ssDNA文库。为控制文库质量,提高文库产量,每轮筛选后均要对后续的PCR反应条件进行优化。首先优化制备双链DNA(double-stranded DNA,dsDNA)模板的循环数,设置循环数为6、9、12、15、18、21和24共7个梯度,经非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)进行分析。其次优化以dsDNA为模板扩增产生ssDNA的循环数,设置循环数为5、10、15、20、25和30共6个梯度,经变性PAGE进行分析。
1.2.3 次级文库的纯化
为了维持ssDNA文库内序列的长度,去除非特异性扩增产生的长串联序列,按1.2.2中优化的条件大量PCR生成次级ssDNA文库后进行切胶纯化。扩增产物经变性PAGE后切取目的条带,捣碎后加入适量脱胶洗脱缓冲液(0.5 mol/L乙酸铵,10 mmol/L乙酸镁,1 mmol/L EDTA (pH 8.0),0.1% SDS),37 ℃摇动孵育5～6 h。吸取脱胶缓冲液,于-80 ℃乙醇沉淀过夜。4 ℃、13 000 r/min离心30 min,离心2次,弃去液相,室温干燥离心管,得到纯化的次级文库。
1.2.4 实时荧光定量PCR检测ssDNA富集程度
以硝酸纤维素膜和环氧树脂为筛选介质分别经过16轮筛选后,将空白管和阳性管三蒸水重溶获得筛选产物,以此为模板配制实时荧光定量PCR体系,在实时荧光定量PCR仪进行扩增,观察扩增曲线。
1.2.5 克隆与测序
经过16轮筛选,将筛选产物进行PCR并经非变性PAGE切胶回收dsDNA,连接pMD18-T Vector,转化E.coli DH5α感受态细胞,同时设立阳性对照与阴性对照,经氨苄西林抗性筛选,挑取所有阳性克隆,鉴定其与HBsAg的结合能力,将结果阳性的克隆送上海生工生物公司测序,然后用DNAMAN v5.2.2软件分析测序所得序列的二级结构。
2 结果与分析
2.1 制备次级文库的PCR反应条件优化
非变性PAGE分析,制备dsDNA模板的循环数为12或15循环(图1)。变性PAGE分析,制备ssDNA的循环数为20或25循环(图2)。每轮筛选后均需摸索制备dsDNA模板和ssDNA的循环数。
2.2 非变性PAGE分析10轮筛选后的富集效果
以硝酸纤维素膜为筛选介质经过10轮筛选,对筛选产物进行PCR扩增后经非变性PAGE分析,发现阳性管和空白管均在扩增至15循环出现目标条带,阳性管没有表现出更好的富集,筛选效果不理想(图3)。以环氧树脂为筛选介质经过10轮筛选,将筛选产物进行PCR扩增后用非变性PAGE分析,发现阳性管在12循环即出现明显的目标条带,而阴性管在15循环才隐约出现。阳性管在筛选过程中有特异性序的富集,筛选效果较理想(图4)。
2.3 实时荧光定量检测16轮筛选后的ssDNA富集程度
结果显示,以硝酸纤维素膜为筛选介质,空白管与阳性管的循环阈值(Ct)差别不明显,均在14循环;而以环氧树脂为筛选介质,空白管与阳性管的Ct值分别在25循环与18循环,有明显区别(图5)。
2.4 筛选所得适配体及二级结构预测
7个阳性克隆经鉴定与HBsAg具有较强结合能力者有两个,分别为H4-1和H4-6(表1)。二级结构预测显示,以茎环结构为主(图6)。
A为硝酸纤维素膜,B为环氧树脂。1、2、3、4、5、6、7、8分别代表循环数3、6、9、12、15、18、21、24;M代表DNA Marker。A is nitrocellulose membrane;B is epoxy resin.1,2,3,4,5,6,7,8 respectively represent cycle numbers of 3,6,9,12,15,18,21,24;M represents DNAMarker.
A为硝酸纤维素膜;B为环氧树脂。1、2、3、4、5、6、7分别代表循环数5、10、15、20、25、30、35;M代表DNA Marker。A is nitrocellulose membrane,B is epoxy resin.1,2,3,4,5,6,7 respectively represent cycle numbers of 5,10,15,20,25,30,35.M represents DNA Marker.
A为阳性管;B为空白管。1、2、3、4、5、6、7、8分别代表循环数为3、6、9、12、15、18、21、24;M代表DNA MarkerA is positive tube;B is blank tube.1,2,3,4,5,6,7,8 respectively represent cycle numbers of 3,6,9,12,15,18,21,24;M represent DNA Marker.
3 讨论
经典SELEX技术采用液相结合、硝酸纤维素膜分离、酚-氯仿抽提的方法从随机单链寡核苷酸库中筛选出针对某一靶分子的特异性核酸适配体[18]。因为此方法操作时间长、过程繁琐、且易造成单链片段的损失,所以现在出现了多种改良的SELEX筛选方法,其中一种是将靶分子固定在固相载体[19],即筛选介质上,然后进行核酸适配体筛选。这里的筛选介质可以是硝酸纤维素膜、微孔板、磁珠、凝胶和胶体金等。这种改良方法以固相载体介质易于洗脱、不易损失等特性为基础,已广泛用于SELEX筛选,并多次筛选到了核酸适配体。
A为阳性管,B为空白管。1、2、3、4、5、6、7分别代表循环数为3、6、9、12、15、18、21。M代表DNA MarkerA is positive tube;B is blank tube.1,2,3,4,5,6,7 respectively represent cycle numbers of 3,6,9,12,15,18,21;M represent DNA Marker.
A为硝酸纤维素膜;B为环氧树脂。A is nitrocellulose membrane;B is epoxy resin.
本研究以硝酸纤维素膜和环氧树脂为筛选介质,同时进行HBsAg核酸适配体的筛选,比较这两种筛选介质的筛选能力和富集效果。本研究发现环氧树脂较硝酸纤维素膜有更好的筛选能力和富集效果。这可能是由于硝酸纤维素膜与靶分子的结合是通过物理吸附的方式实现的。硝酸纤维素膜具有较强的吸附能力,在筛选过程中,不仅有靶分子与核酸序列的特异性结合,还有硝酸纤维素膜对核酸序列的非特异性吸附,非特异性吸附不易完全洗掉,导致背景吸附高,每轮筛选中都有一定数量的非特异性核酸序列结合到膜上,致使特异性核酸序列不能被很好地富集,筛选不易进行。环氧树脂通过环氧基与靶分子以化学键的形式牢固地结合。环氧树脂的物理吸附能力较弱,在筛选中,固定其上的靶分子与文库中的单链核酸序列结合,并有少量非特异性吸附,在后续的洗涤过程中,非特异性吸附基本可以被洗掉,只保留特异性结合的核酸序列,背景吸附低,非特异性结合很少,能够更好地富集特异性核酸序列。目前国内外有较多研究表明以硝酸纤维素膜做为筛选介质筛选过程繁琐,背景吸附高易导致筛选轮数增加或不能筛选到相应的核酸适配体[20]。而对于以树脂做为筛选介质进行SELEX筛选的相关报道寥寥无几,尚且需要更多的研究证明。
综上所述,在SELEX筛选中选择环氧树脂作为筛选介质较硝酸纤维素膜富集效果会更佳。此外环氧树脂价格低廉,筛选过程易于掌握,适用于实验设备及经费有限的实验室开展SELEX实验。
致谢:衷心感谢甘肃省医学科学研究院、西北师范大学的老师和同学以及兰州大学第二医院所给予的帮助!
摘要：目的:比较SELEX筛选中不同筛选介质的富集效果,为高通量筛选奠定基础。方法:以乙肝表面抗原(HBsAg)为靶蛋白,采用两种不同的筛选介质:硝酸纤维素膜和环氧树脂,分别将HBsAg包被其上,利用SELEX技术从随机单链DNA文库中筛选得到富集的亲和配基库,最后通过聚丙烯酰胺凝胶电泳和实时荧光定量PCR检测各自的富集效果。结果:经过16轮筛选,发现实时荧光定量PCR时,硝酸纤维素膜空白管与阳性管的循环阈值均在14循环,无明显区别;而环氧树脂空白管与阳性管的循环阈值区别明显,前者是25循环,后者是18循环。结论:在SELEX筛选中,以环氧树脂为筛选介质更易富集到与靶蛋白特异性结合的核酸适配体。
不同介质 篇5
1.材料与方法
1.1试验材料
L929小鼠成纤维细胞株, 购自中国科学院上海细胞所, CO2细胞培养箱 (Thermo Forma) , 倒置相差显微镜 (Lecia) , 酶标仪 (Bio-tek) , 含/不含酚红MEM培养液 (Gibco) , 胎牛血清 (Gibco) , 胰酶 (Gibco) , 青链酶素 (Gibco) , MTT (Sigma) , 异丙醇 (国药集团化学试剂有限公司) 。
1.2试验方法
1.2.1实验设计与分组
A浸提介质组, 含10%胎牛血清的MEM培养基;B浸提介质组, MEM培养基, 浸提结束补充10%的胎牛血清;C浸提介质组, MEM培养基, 浸提结束用含20%胎牛血清的2×MEM做1:1稀释;D浸提介质组, 0.9%NaCl注射液, 浸提结束用含20%胎牛血清的2×MEM做1:1稀释。浸提结束立刻用于实验, 浸提液浓度设100%、75%、50%、25%四个剂量。每组均设实验组、阴性对照组 (高密度聚乙烯) 、阳性对照组 (含0.4%苯酚的相应浸提介质) 和空白对照组, 各组设5个平行孔。
1.2.2浸提液的制备
护理垫厚度为1mm, 根据ISO 10993-5:2009和ISO 10993-12:2009[2], 护理垫按3 cm2/ml分别浸入A、B浸提介质;护理垫按1.5 cm2/ml分别浸入C、D浸提介质, 置于37˚C浸提24h后备用。同法制备阴性对照和阳性对照。
1.2.3 MTT比色法
将L929细胞培养在含10%胎牛血清和抗生素 (青霉素100 U/ml, 链霉素100µg/ml) 的MEM培养液中, 取对数生长期的细胞, 用胰酶消化制备成单细胞悬液, 离心 (200g, 3min) , 将细胞重新分散于培养基中, 调整细胞密度为1×105个/ml;接种上述细胞悬液到96孔培养板中, 每孔100µL, 置37˚C, 5%CO2培养箱中培养24h;待细胞贴壁后吸出原来的培养液, 分别加入100µl不同浓度护理垫浸提液 (100%、75%、50%、25%) 、空白对照液、阳性对照和阴性对照液 (100%) , 培养24h后, 取出96孔板置倒置显微镜下观察细胞形态。吸出原来的培养液, 每孔加50μL MTT (1mg/ml) , 继续培养2h后弃去孔内液体, 加入100μL异丙醇, 置振荡器上振荡10min, 在酶标仪上以570nm为主吸收波长, 650nm为参考波长测定吸光度值。按以下公式计算细胞存活率:Viab.%=试验组 (阴性、阳性组) 吸光度值×100/空白组吸光度值。
1.2.4数据处理
数据以平均值±标准差 (mean±SD) 表示, 采用SPSS 11.0统计软件包对数据进行分析, 数据的比较采用单因素方差分析, P<0.05差异有统计学意义。
1.2.5评价标准
根据ISO 10993-5:2009, 样品50%浸提液的细胞存活率应大于或等于100%浸提液的细胞存活率, 试验成立, 否则应重复试验。试验品100%浸提液的细胞存活率小于空白组70%, 说明样品具有潜在的细胞毒性。
2.结果
2.1细胞形态学结果
加样后24 h镜下观察空白组和阴性对照组, 细胞形态呈长条梭形或不规则多边形, 细胞贴壁良好, 无空泡, 细胞大量增殖。阳性对照组细胞变圆、胞核固缩或裂解死亡, 细胞数量无明显增加。护理垫A浸提介质组 (100%浸提液) 细胞部分变圆, 细胞数量明显低于阴性对照组, 细胞生长受到明显抑制。B、C、D浸提介质组 (100%浸提液) 细胞数量和阴性对照组与空白组比较无明显差异, 见图1。
2.2 MTT比色法结果
MTT比色法测定加样后24h的细胞存活率见表1。各阳性对照组细胞存活率为7.5%左右, 阴性对照组细胞存活率均大于95%, 各实验组50%浸提液组细胞存活率均高于同组100%浸提液组细胞存活率, 说明本实验体系适用于该试验样品细胞毒性的判定。从表1看出, A浸提介质组细胞存活率为68.6%, 与空白组和阴性对照组比较, 细胞存活率明显降低, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。B、C、D浸提介质组细胞存活率差别不大, 都在90%左右, 差异无统计学意义 (P>0.05) 。以上结果说明用不同的浸提介质浸提医用护理垫, 对其体外细胞毒性结果有直接影响。
图1. L-929 细胞与4种浸提介质及对照组共培养24 h 的细胞形态（倒置相差显微镜，×100）
*P< 0.05，与 B、C、D 浸提介质组比较。★P>0.05，与 C、D 浸提介质组比较。▲P> 0.05，与 B、D 浸提介质组比较。
3.讨论
目前医用护理垫广泛地应用于临床, 适用于医院手术, 瘫痪病人, 大小便失禁, 产妇护理等。为保证其使用的安全性, 选择合适的方法进行生物学评价是必要的步骤。体外细胞毒性实验具有操作简单、易标准化、周期短、敏感性强且能定量分析等优点, 是医疗用品生物安全性评价体系中最重要的检测指标之一。目前GB/T16886.5-2003[3]和ISO 10993-5:2009中规定了3类试验方法, 即浸提液试验、直接接触试验以及间接接触试验。浸提液实验是将样品材料浸提液直接加入到细胞培养器皿, 与细胞共培养一段时间, 观察浸提液中的溶出物对细胞毒性的影响。研究者认为医用材料中一些易溶出物质是引起毒性反映的主要原因。根据国内外评价标准, 浸提介质可选择含/不含血清培养基、生理盐水等。
在医用材料生物学评价的具体实践中, 浸提介质的选择对细胞毒性评价结果的影响是否存在差异目前相关文献报道不多。为探索不同浸提介质对评价结果的影响, 本实验采取浸提试验, 制备不同浸提介质的浸提液, 用ISO 10993-5:2009附录C规定的MTT比色法来评价护理垫的细胞毒性。我们在试验中发现, A浸提介质组使细胞生长受到明显抑制, 细胞存活率相对于空白组仅为68.6%, 根据ISO 10993-5:2009的判断标准, 样品具有潜在细胞毒性, 而B、C、D浸提介质组与各自空白组比较, 细胞大量增殖, 生长状态良好, 细胞存活率均在90%左右。以上结果说明护理垫用不同的浸提介质处理, 对评价其细胞毒性结果存在差异。分析可能的原因是血清在浸提前、后加入导致:A浸提介质组为含血清培养基, 在浸提时加入和护理垫相互作用;B浸提介质组是不含血清的培养基, 浸提结束补加入10%的血清。C、D浸提介质组分别是不含血清培养基和生理盐水, 浸提结束后用含20%血清的2×MEM培养基等比稀释。血清的主要作用是提供氨基酸、维生素等细胞生长必须的营养物质;提供激素和各种生长因子;提供结合蛋白;提供促接触和伸展因子使细胞体壁免受机械损伤。因此血清在一定程度上可促进细胞增殖[4]。护理垫一般由三部分组成, 顶层是亲水无纺布, 吸水层是木浆棉和高分子吸水树脂, 底层是防漏PE/PP膜。我们推测护理垫在浸提过程中, 吸水层的木浆棉和高分子吸水树脂吸附了部分血清中的促细胞生长因子, 使细胞增殖能力降低。而B、C、D浸提介质组血清在浸提结束后补充加入, 其成分和浓度不受浸提过程的影响而发生变化, 仍能促进细胞生长。对于医用护理垫, 不同浸提介质其细胞毒性结果不一致, 是否是血清和吸水层造成的差异还需要进一步实验验证。
Oshima[5]认为不同的浸提条件和浸提方式所制备的材料溶出物在细胞敏感程度上并无显著差异。邝辉等[6]评价了不同的浸提介质对一次性使用球囊扩张导管体外细胞毒性的影响, 发现不同浸提液之间的OD值虽然存在差异, 但不影响该产品的细胞毒性分级。浸提是一个复杂的过程, 受时间、温度、表面积与体积比、浸提介质以及材料的相平衡的影响。由于医用材料的多样性, 直接或间接接触人体引起体内环境的变异性, 材料与机体作用的复杂性等, 因此根据医用材料本身的理化特性及其用途, 正确选择试验方法及相关参数是十分重要的。本试验认为, 在评价医用材料的细胞毒性时, 一定要注明所选择的试验参数和浸提介质, 对于医用护理垫, 如何更科学、更准确地评价其细胞毒性有待进一步研究。
参考文献
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[2]ISO 10993-12:2009, Biological evaluation of medical devices–Part 12:Sample preparation and reference materials[s].
[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T16886.5-2003医疗器械生物学评价第5部分体外细胞毒性试验[S].
[4]司徒镇强, 吴军正, 细胞培养[M].世界图书出版社, 2007:2009.
[5]Oshima H, Nakamura M.A study on reference standard for cytotoxicity assay of biomaterials[J].Biomed Mater Eng, 1994, 4 (4) :327.
不同介质 篇6
不同腐蚀介质环境下工作的摩擦副,如泵及阀门的密封圈、管道内壁、某些轴套等,因受到环境介质腐蚀和磨损的共同作用而经常过早失效。金属的腐蚀磨损过程比较复杂,一方面由于腐蚀与磨损的交互作用, 使材料的流失量大幅上升,另一方面,介质的润滑和冷却作用又会使磨损率下降。
H13钢作为常见的热作模具钢,具有较高的强度、 硬度和延展性,同时具有优良的热稳定性、抗腐蚀和磨损性能,应用广泛。目前,对于H13钢的磨损研究主要集中在对H13钢表面性能改进和环境温度等因素对其磨损的影响等方面[1,2],对其在不同环境介质下的腐蚀磨损研究很少。本工作研究H13钢在不同介质环境中的磨损行为,探讨其磨损特性,具有重要的学术意义和工业应用价值。
1试验
1.1摩擦副
磨销材料为H13钢,尺寸为 5 mm × 22 mm; 其化学成分( 质量分数,% ) 为0. 38C,5. 15Cr,1. 45Mo,0. 90 V,余量Fe; 加热至1 040 ℃ 保温20 min,油淬,200 ℃ 回火2 h,获得回火马氏体,硬度为51 ~ 54 HRC。磨盘材料为GCr15,尺寸为 34 mm × 10 mm,加热至840 ℃ 保温20 min,150 ℃回火1. 5 h,硬度为60 ~ 62 HRC。
1.2测试分析
( 1) 磨损失重磨损试验在MPX -2000销盘式磨损试验机上进行,运动方式为销盘式单向滑动摩擦: 环境介质分别为空气、蒸馏水、3. 5% Na Cl溶液和5. 0% Na OH溶液,室温下进行,载荷50 ~ 250 N,行程1 800 m,转速0. 75 m / s。
试验前用400目砂纸将销试样磨光,再用酒精清洗并吹干,称量质量m1。试验结束后用酒精清洗并吹干,称取质量m2,获得磨损失重△m,计算磨损率Ws,即单位滑动距离的磨损体积[Ws= △m / ( ρL) ]。销盘之间的扭距由传感器直接测出,并转换成摩擦系数。
( 2) 极化曲线采用PS -268A电化学设备进行电化学测量并绘制极化曲线。涂有环氧树脂的销试样为工作电极,辅助电极为铂电极,参比电极为饱和甘汞电极( SCE) ,室温测试,扫描范围 - 1 000 ~ - 200 m V,扫描速率200 m V/min。
( 3) 磨损形貌采 用JSM -7001F型扫描电 镜 ( SEM) 观察磨损表面形貌。
2结果与讨论
2.1H13钢的磨损率和摩擦系数
图1为H13钢在不同环境介质和不同载荷下磨损率的变化曲线。由图1可以看出: 在空气中干摩擦的磨损率比其他条件下湿摩擦的大很多; 当载荷只有50 N时,3种湿摩擦的磨损率很接近,当载荷增加到100 N以上,不同环境下的磨损率差别开始显现出来,5. 0% Na OH中的磨损率最大,其次是蒸馏水中,而在3. 5% Na Cl中的磨损率最小。
图2为H13钢在不同环境介质中2种载荷下的摩擦系数。由图2可以看出: 低载100 N时,空气中的摩擦系数值大,其他3种介质中较接近,摩擦系数小而平稳,3. 5% Na Cl中的最小; 加载到250 N空气中的摩擦系数显著降低,而其他3种介质中的摩擦系数较低载时的增大; 250 N高载下,蒸馏水中的摩擦系数呈现逐渐增大的趋势,其他介质中则呈现相对平稳的状态,且比较接近,大约为0. 2。
2.2H13钢的极化曲线
图3为H13钢在3. 5% Na Cl溶液中和5. 0% Na OH溶液中的极化曲线。由图3可以看出,H13钢在这2种溶液中都产生钝化现象,在5. 0% Na OH溶液中钝化区的范围很短且产生了二次钝化现象。
H13钢在5. 0% Na OH溶液中的 自腐蚀电 位 ( - 591 m V) 比3. 5% Na Cl中的( - 673 m V) 略高,但自腐蚀电流 ( 0. 204 m A) 却约是3. 5% Na Cl溶液中的 ( 0. 052 m A) 4倍。也就是说,虽然H13钢在Na OH中的耐腐蚀性能比在Na Cl中的高,但是在Na OH溶液中一旦腐蚀,其腐蚀速率要比在Na Cl溶液的快[3]。可以推断出,H13钢在Na OH溶液中的腐蚀产物并不致密。 在活性区,Fe2 +与溶液中的OH-生成有遮盖能力的腐蚀产物膜[Fe2 ++ 2OH-= Fe ( OH)2],在活化区内,腐蚀产物膜机械地遮盖了部分表面,真实表面减少,使宏观电流密度减小,从而产生二次钝化现象[4]。由于Na OH溶液中的腐蚀产物膜并不像Na Cl溶液中的钝化膜那样致密,因而腐蚀速率比Na Cl溶液中的要大。而在Na OH溶液中,H13钢表面腐蚀产物膜只是机械地遮盖了部分表面,并不致密,在剪切力作用下,这些腐蚀产物膜随时有可能剥落,故在Na OH溶液中的磨损率会增大。
2.3H13钢的磨面形貌
在磨损过程中,H13钢表面在承受摩擦力( 表面剪切力) 的同时,还与环境介质发生化学或者电化学反应,从而造成了材料的流失。介质环境不同,所涉及的磨损机理也就不同。
图4显示H13钢在不同介质中不同载荷下的磨面SEM形貌。
在空气中100 N时,磨面主要呈现黏着磨损,并伴随着撕裂状的塑性变形( 见图4a) ; 随着载荷的升高,表面开始出现少量氧化物,其磨损机制主要还是黏着磨损( 见图4b) 。在空气中,当磨销在剪切力的作用下滑动时,由于摩擦面高低不平,磨销真正接触部分只有凸起的凸台部分,凸台上的作用力很大。当接触凸台上的力超过材料的屈服强度,会产生局部区域的塑性变形及撕裂。当载荷增加时,随着磨损的进行塑性变形及表面热量急剧增加,少量氧会随着塑性变形和温度的升高向金属内部扩散,形成少量氧化物,故空气中低载下磨损机制主要是黏着磨损,高载下呈现黏着磨损并伴有少量的氧化物产生[2,5]。
在蒸馏水中,低载100 N时,材料表面较为平整, 并开始出现少量的疲劳裂纹( 见图4c) ; 当载荷增加到250 N时,疲劳裂纹明显增多,且磨损面表现为高低不平的趋势,这些尺寸大小不一的白色颗粒粘在磨面上, 白色颗粒上有大量的疲劳裂纹存在( 见图4d) 。在蒸馏水中,磨损机制发生了根本性变化,主要以疲劳磨损为主。由于介质良好的润滑效果和冷却能力,使得磨损率大幅度降低。蒸馏水中由于溶解少量氧,随着磨损进行,表面部分区域会生成少量氧化物,对磨面起到进一步的保护作用。这些氧化物充当中间层,减少了销和盘直接的黏合与摩擦。在剪切力作用下,材料内部产生应力反复作用,会使表面的部分区域因为疲劳而剥落。随着磨损的反复进行,摩擦面以下形成晶界处形成了孔洞,并生长成疲劳裂纹,从而导致裂纹上部表层剥落[6]。这些应变疲劳裂纹的扩展方向一般是平行于表面或者与表面呈现一定的角度( 10° ~ 30°)[7]。 低载100 N下,材料表面剪切力较低,表面局部区域产生少量应变疲劳,表层仅出现少量的疲劳裂纹,表面较为平滑。当载荷250 N时,部分区域裂纹上部表层剥落,未剥落区域微凸峰处则有较高的应力,产生应力集中,使其与剥落区域的连接处产生大量疲劳裂纹。此时,整个过程包括裂纹萌生、扩展及最后断裂。随着磨损的进行,表面不断有疲劳裂纹剥落,未剥落区域产生凸峰,使得表面粗糙度不断增大。加上剥落下来的磨屑在磨面凸峰区域起到磨粒作用,使得摩擦系数逐渐增大。
H13钢在Na Cl溶液中,当载荷为100 N时,表面出现了大量网状裂纹,只有极小区域由于网络状裂纹促使表面膜剥落下来( 见图4e) ; 当载荷增加到250 N,由于材料的剪切力较大,大部分钝化膜已经破裂,大部分区域开始出现腐蚀剥落坑,腐蚀剥落坑的粗糙度明显高于其他区域,且呈现不同规则的形状 ( 见图4f) 。 H13钢的含铬量介于碳钢和不锈钢之间,在Na Cl溶液中也会有钝化现象产生[3]。H13钢表层生成了一层致密的钝化膜,有利于进一步减少和盘的接触,使得摩擦系数进一步降低。在3. 5% Na Cl溶液中,由于受到剪切力的作用,表面疲劳使得表层出现大量的微裂纹。 在低载100 N下,磨损表面出现大量的网络状裂纹。 当其与盘发生相对运动时,只有平行区域最先承受着剪切力的作用。表面平行的磨损区域作为阳极,其他完好的区域形成阴极,形成原电池,从而导致了大量网状裂纹的产生[7,8]。当载荷增加时,磨损的作用逐渐显现出来,两表面间产生微切削。部分区域的钝化膜由于微切削作用而不复存在且很难修复,其处于活性溶解区。失去了钝化膜的保护后摩擦系数和磨损率均增大。
H13钢在Na OH溶液中磨损后,表面产生若干杂乱的长条状物质,这些腐蚀性物质含有微裂纹( 见图4g) ; 当载荷增加到250 N,材料表面产生严重的平行剥落坑( 见图4h) 。Na OH溶液中的腐蚀产物膜从铁的氢氧化物过渡到铁的三价氧化物,在磨损过程中,部分铁的氢氧化物会随着磨损的进行而被剥落[4],故磨损率比Na Cl溶液中的大。在Na OH溶液中,H13钢没有生成致密的氧化膜,具有较大的腐蚀速率,故在3种湿摩擦环境下的磨损率最大。但由于具有良好的润滑和冷却作用,磨损率并没有空气中的大。载荷100 N时,剪切力较小,不足以使氧化物膜完全移除,故以腐蚀为主。在剪切力很大的情况下,部分氧化物膜极易从基体表面剥落,表面粗糙度增加,因此摩擦系数和磨损率增加。
综上所述,材料在不同介质中磨损率和摩擦系数改变的重要原因是介质的冷却和润滑能力以及不同表面膜的形成。腐蚀性较弱的介质,其润滑作用和冷却作用较为明显,在腐蚀磨损中其交互作用极其微弱,可以忽略不计。因此,在空气中,H13钢销与对磨盘直接接触发生黏着磨损,磨损率较大。在3种湿环境下,由于介质良好的润滑和冷却能力,磨损率大幅度下降,由于都有交变应力的作用,使表面存在不同程度的疲劳裂纹。在3. 5% Na Cl溶液中,生成致密氧化膜,不但能阻止腐蚀的进一步进行,还能起到保护基体的目的,故磨损率较低,摩擦系数较小。在5. 0% Na OH溶液中, 腐蚀产物不致密,腐蚀速率较大,故磨损率较大。
3结论
( 1) 4种环境介质对H13钢的磨损有显著的影响。 在同一载荷下,H13钢在空气中的磨损率最大,在3. 5% Na Cl溶液中磨损率最小。
( 2) H13钢在空气中磨损表面氧化物较少,由于存在较大的剪切力作用,氧化物的保护作用极其微弱,呈现典型的黏着磨损; 在蒸馏水中,由于介质的润滑和冷却作用,加上溶液中含有少的氧使部分表面产生氧化物,呈现典型的轻微磨损。
( 3) 在3. 5% Na Cl溶液中,H13钢表层会形成以铬和铁氧化物组成的钝化膜,在剪切力的作用下产生微电池,材料表层出现大量网络状微裂纹; 在5. 0% Na OH溶液中,材料的腐蚀速率明显要大于在Na Cl溶液中, 腐蚀产物并不致密,在剪切力的作用下较易被去除。
摘要：金属材料在不同介质中的腐蚀磨损特性不同,以往对H13钢在不同介质中的腐蚀行为研究较少。采用销盘式磨损试验机,对H13钢在空气、蒸馏水、3.5%Na Cl溶液、5.0%Na OH溶液中及不同载荷下进行滑动摩擦磨损试验,考察其磨损特性。结果表明:H13钢在空气中的磨损率最大,3.5%Na Cl溶液中的磨损率最小;H13钢在空气中摩擦过程中具有较大的剪切力并产生较大的热量,使其磨损率较大,其主要磨损机制为黏着磨损,并伴有少量氧化物产生;在3种湿环境下,由于介质具有良好的润滑和冷却作用,且表面含有少量氧化物,呈现轻微磨损;蒸馏水中磨损机制为典型的疲劳磨损,3.5%Na Cl溶液、5.0%Na OH溶液中呈现腐蚀疲劳磨损。
不同介质 篇7
缝洞型碳酸盐岩油藏裂缝溶洞尺寸级别跨度范围较大,在目前的实验室条件下,可以通过简化后的物理模型,来研究这类油藏水驱油过程中的油水流动情况。我们在参考实际储层地质资料的情况下,利用制得的单裂缝单溶洞组合的有机玻璃模型,有计划地开展缝洞介质内油水两相流动实验,研究其中的两相流动规律,对影响两相流动规律的几个关键因素进行分析。
实验方法与步骤
实验模型
根据塔河油田奥陶系储层的地质资料的统计情况,裂缝宽度的尺寸为毫米级,溶洞直径的尺寸为米级,所以,溶洞与裂缝的尺度比为100～1000范围内。设计有机玻璃模型的尺寸须尽可能地接近矿场实际。所设计的有机玻璃溶洞直径单元模型的溶洞直径为2～5cm,裂缝的张开度为192.75μm,及模型中溶洞与裂缝的尺度比为104～259之间,与矿场实际有一定的相似性
有机玻璃溶洞直径单元模型模型参数表如表1所示,模型实物图如图1所示。模型中的溶洞是在两块有机玻璃板上钻出的宽度为2cm,直径为2cm～5cm的圆柱。
实验材料
试验中用到的材料有蒸馏水和模拟油(模拟油利用煤油和真空泵油按照不同比例制得)。为了在模型中便于观察,在模拟油中加入油溶性的苏丹红染色剂。实验中用到了四种模拟油,其主要物性参数如表2所示。
在室内25℃下,测得蒸馏水的密度为0.997g/cm3,黏度为0.805mPa.
实验装置
实验装置如图2所示,平流泵为水驱油实验提供动力,两个中间容器中分别盛放着蒸馏水和模拟油,模型放在角度固定装置上,可以按照实验需求调整模型的裂缝倾角。计量设备由六通上接的压力表和出口端的电子天平组成。压力表可以精确到0.0005Mpa,电子天平可以精确到0.01g。分别用来计量模型两端的压力差和出口端的产液量。
实验步骤
(1)按实验装置图连接并调试好所有实验装置,打开恒温箱,保持在25℃下恒温至少5h;
(2)称量得到模型干重Md。
(3)将缝洞模型倒挂在三脚架上,打开平流泵2,以小流速(一般0.5ml/min)将模型饱和实验用油,注意在饱和油过程中将模型轻轻晃动以保证模型内的气体被完全驱赶出来,饱和结束后称量模型湿重Mo。
(4)关闭平流泵2,打开平流泵1,以实验设定的流速开始向模型注入蒸馏水,观察出口端,待不再产油时停泵。
(5)将模型取下,用滤纸擦去模型上管线接口处的液滴,将模型放在天平上称量此时的模型湿重,记做Mi,计算模型的最终采收率。
(6)实验结束,关闭并整理实验设备。
实验数据处理
模型最终采收率的确定
上述实验步骤(5)中测得的模型湿重Mi应由三部分组成:模型干重、模型中含水的重量和模型中含油的重量,即:
求解上式即得称重法求采收率公式:
其中
式中:R—模型最终采收率,%;
Sw—模型平均含水饱和度,%;
Mi—任一油水注入比下稳定后的模型湿重,g ;
Md—模型干重,g;
Mo—模型饱和实验用油时的模型湿重,g;
ρw—测得的蒸馏水密度,g/cm3;
ρo—测得的模拟油密度,g/cm3;
Vp—模型中裂缝和溶洞的总体积,cm3。
实验结果分析
正交试验表的最后一列为每组模型的实验结果,对实验结果进行比对,可以得到每个因素影响采收率的权重顺序和最优的因素水平组合,对于每一类模型的每一种因素,分析该因素的不同水平对水驱油效果的影响。
利用上一章制作的有机玻璃裂缝密度单元模型DJ1、DJ2、DJ3和DJ4,按照上述实验步骤进行水驱油实验,实验结果如表3所示。
从表3中可以得出,表中各列所对应的级差R都不相同,表明各列所对应的因素其水平发生变化时,模型采收率的变化程度各不相同,级差R越大,表明该列所对应因素的水平变化对模型采收率的影响越大。
对于溶洞直径单元实验模型,由于RC>RB>RA>RD,所以各因素对水驱油效果的影响权重次序是:油水黏度比对采收率的影响>裂缝倾角对采收率的影响>溶洞直径对采收率的影响>注入速度对采收率的影响。
由于实验的指标是采收率,故优选各因素的最优因素水平组合时,选择使采收率最大的因素水平组合,也就是选择使各因素的采收率累加值Ki取最大值时所对应的水平。故对于溶洞直径单元实验模型,最优的因素水平组合时C1B4A4D4,即当油水黏度比为1.2:1,裂缝倾角为90°,溶洞直径为4cm,注入速度为10mlmin时,此类模型的采收率最大。
以各因素水平值作为横坐标,以各因素的采收率平均值ki为纵坐标,作出采收率随因素水平变化的趋势图。将各单因素的影响绘制如图3所示。
从图3中可以看出,对于溶洞直径单元模型,四个因素对采收率的影响基本呈线性,采收率随着油水粘度比的减小而增大,随着裂缝倾角的增加而增大,随着溶洞直径的增大而增大,随着注入速度的增大而增大。其中,油水黏度比、裂缝倾角和溶洞直径对采收率的影响较大,而注入速度对采收率的影响较小。分析原因如下:
(1)油水黏度比越大,两相流动时,模型中的水相指进现象越严重,而且有机模型的润湿性为弱亲油,随着油水黏度比的增大,模型中的油就越难被趋出,导致模型水驱的最终采收率较低。
(2)当模型裂缝倾角较小(裂缝倾角接近水平),受重力的影响,模型的溶洞内上部空间容易聚集少量的“阁楼油”,很难被驱出,使得水驱最终的采收率较低,裂缝倾角越大,这部分“阁楼油”的体积也越小,水驱最终的采收率就越高。
(3)考虑模型内的压力变化情况,溶洞内可以看做为一个等势体,故溶洞越大,水进入溶洞所需克服的附加阻力就越少,故溶洞中的油就越容易被驱替出来,使得模型的最终采收率也越低。、
不同介质 篇8
关键词：游离氟离子,离解,中和,沉淀
超导材料用铌钛、钽等金属采用硝酸和氢氟酸的混合酸液进行清洗,清洗后的废酸中含有大量游离氟离子,其危害大,排放要求高,排放要求小于10mg·L-1。氟化氢是弱电解质,在溶液中部分电离,一部分离解为氢离子和游离氟离子,另一部分仍然以氟化氢分子状态存在。因此进行氟化氢在不同酸介质溶液中的离解特性研究,使废酸溶液中的氟化氢分子完全离解为游离氟离子,并降低游离氟离子浓度至排放标准以下,对于含氟废酸处理具有重要意义。
1 实验部分
取分析纯氢氟酸,用蒸馏水配制成4%的氢氟酸溶液,分别不断加入分析纯氢氧化钠和工业级氢氧化钙并测试溶液中游离氟离子浓度和酸度(p H)。
取采用30%~35%分析纯硝酸+8%~12%分析纯氢氟酸清洗铌钛后的溶液,其中钛离子浓度约10g·L-1,用自来水稀释10倍,分别不断加入分析纯氢氧化钠和工业级氢氧化钙,并测试溶液中游离氟离子浓度和酸度(p H)。
取采用25%~30%分析纯硝酸+15%~20%分析纯氢氟酸清洗钽后的溶液,其中钽离子浓度约10g·L-1,用自来水稀释10倍,分别不断加入分析纯氢氧化钠和工业级氢氧化钙,并测试溶液中游离氟离子浓度和酸度(p H)。
游离氟离子采用离子选择性电极法测试,酸度采用p H计测试。由于溶液采用离子选择性电极分析过程中,需要加入总离子强度调节剂,原液需要稀释10倍,因此测得的数据实为原液浓度的1/10。其中p F代表游离氟离子浓度的负对数,浓度代表游离氟离子浓度,每个浓度均给出了摩尔浓度和质量浓度两个数值。
2 结果与讨论
2.1 氢氟酸浓度对氟化氢分子离解的影响
表1反映了20%和4%两种不同浓度氢氟酸条件下,游离氟离子浓度的变化情况。20%氢氟酸溶液中的游离氟离子浓度低于4%氢氟酸溶液中游离氟离子的浓度,表明氢氟酸浓度越低,溶液中实际游离氟离子浓度反而越高;说明溶液浓度越低,氟化氢的离解度越强,稀溶液有利于氟化氢分子的离解。
2.2 氟化氢在不同碱液中和条件下的离解特性
表2和图1表达了在4%氢氟酸浓度条件下,游离氟离子浓度随加入氢氧化钠量的变化。随着氢氧化钠的加入,溶液的p H不断升高,表明溶液中的酸性得到了中和。氢氧化钠加入过程中溶液温度会有缓慢升高,表明氢氧化钠加入后溶液中发生的化学反应为放热反应。氢氧化钠加入过程中,即便是溶液中和到中性直至碱性条件(p H为11)下,溶液始终保持澄清,表明溶液中无沉淀产生。随着氢氧化钠的加入,溶液中游离氟离子浓度不断上升,表明氢氧化钠加入后打破了溶液的化学平衡,促进了弱电解质氟化氢的离解,从而增大了游离氟离子浓度。
表3和图2表达了4%氢氟酸浓度条件下,游离氟离子浓度随加入氢氧化钙量的变化。随着氢氧化钙的加入,溶液的p H显示出缓慢升高的趋势。氢氧化钙加入过程中溶液温度会有缓慢升高,表明氢氧化钙加入后溶液中发生的化学反应为放热反应。氢氧化钙加入后溶液立即浑浊,表明溶液中有沉淀生成。随着氢氧化钙的加入,溶液中游离氟离子浓度明显下降。氢氧化钙加入后溶液中p H和游离氟离子浓度的变化与氢氧化钠的加入有很大差别。
溶液中逐步加入强碱物质后,溶液中氢氧根离子与氢离子发生中和反应,氢离子浓度降低,从而溶液的酸性会下降(p H升高)。氢离子浓度降低也促进了氟化氢分子的离解,因而溶液中游离氟离子浓度逐渐增大,这也是溶液中加入氢氧化钠后酸性降低游离氟离子浓度升高的原因。但由于游离氟离子与钙离子的特殊作用,溶液中逐步加入氢氧化钙后,一方面溶液中氢氧根离子与氢离子发生中和反应,氢离子浓度降低,促进了氟化氢分子的离解,从而以氟化氢分子形式存在的氟源源不断转化为游离氟离子,游离氟离子浓度逐渐增大;另一方面钙离子的引入使大量游离氟离子迅速与钙离子结合形成氟化钙沉淀,从而溶液中游离氟离子浓度逐渐降低。由于钙离子与游离氟离子结合生成氟化钙的化学作用相对于氟化氢离解为游离氟离子的化学作用而言更占主导,游离氟离子的消耗远远大于游离氟离子的生成,因而从最终结果来看溶液中游离氟离子浓度逐渐下降。
2.3铌钛清洗废酸在不同碱液中和条件下的离解特性
表4和图3反映了清洗铌钛废酸稀释10倍溶液中游离氟离子浓度随加入氢氧化钠量的变化。随着氢氧化钠的加入,溶液的p H缓慢升高,溶液中p H=6.50时溶液澄清,p H高于6.50时浑浊,变化为乳白色沉淀。氢氧化钠加入过程中溶液温度会有缓慢升高。随着氢氧化钠的加入,溶液中游离氟离子浓度逐渐增大。这些变化是由于酸碱中和作用和氟化氢分子的离解作用决定的。
表5和图4反映了清洗铌钛废酸稀释10倍后的溶液中,游离氟离子浓度随加入氢氧化钙量的变化。随着氢氧化钙的加入,溶液的p H显示出先缓慢下降而后又缓慢升高的变化趋势。氢氧化钙加入过程中溶液温度会有缓慢升高。氢氧化钙加入后溶液立即浑浊;随着氢氧化钙的加入,溶液中游离氟离子浓度明显下降。这些变化是由于酸碱中和作用、氟化氢分子的离解作用以及氟化钙沉淀的生成作用决定的。游离氟离子与钙离子结合生成氟化钙,使得溶液中氟离子浓度下降,从而促进了氟化氢分子的离解,导致氢离子浓度快速增大,因而溶液的p H显示出复杂变化。
随着溶液中氢氧化钠的加入,p H高于6.5时溶液浑浊,形成了乳白色沉淀,说明钛离子和铌离子形成了氢氧化物沉淀。在沉淀过程中游离氟离子浓度未发生明显变化,一定程度上说明游离氟离子未参与沉淀作用,沉淀物为氢氧化钛和氢氧化铌。
2.4 钽清洗废酸在不同碱液中和条件下的离解特性
表6和图5反映了清洗钽废酸稀释10倍后的溶液中,游离氟离子浓度随加入氢氧化钠量的变化。表7和图6反映了清洗钽废酸稀释10倍后的溶液中,游离氟离子浓度随加入氢氧化钙量的变化。与清洗铌钛废酸变化情况不同的是,随着溶液中氢氧化钠的加入,在碱性条件下游离氟离子浓度反而略有下降,这可能是由于在特定溶液条件下产生了测试误差,也可能是游离氟离子参与了氢氧化钽沉淀作用,游离氟离子与氢氧化钽形成了复合沉淀物。
2.5 氯化钙加入对溶液中化学平衡的影响
在4%氢氟酸浓度溶液中,当不断加入氢氧化钙至溶液达到p H=8.5~9.0时,游离氟离子浓度为82mg·L-1,此时加入氯化钙约5g,p H=8.5~9.0时未有明显变化;游离氟离子浓度为3.152mg·L-1,游离氟离子浓度大幅度降低。
清洗铌钛废酸稀释10倍后的溶液,当不断加入氢氧化钙至溶液达到p H=8.5~9.0时,游离氟离子浓度为30mg·L-1,此时加入氯化钙5g,p H未有明显变化,游离氟离子浓度为2.014mg·L-1,游离氟离子浓度大幅度降低。
结果表明,不同废液中加入氢氧化钙至中性范围时,游离氟离子浓度也降至一特定低值,当继续往溶液中加入氯化钙后,溶液中游离氟离子浓度大幅度下降并降低至排放标准要求,说明加入氯化钙引入钙离子后,促进了钙离子与游离氟离子结合生成氟化钙沉淀的化学平衡正向移动,游离氟离子浓度降低。
3 结论
1)溶液浓度越低,氟化氢的离解度越强,稀溶液有利于氟化氢分子的离解。
2)清洗废液溶液中加入氢氧化钠后酸性降低游离氟离子浓度升高,这是由于在氢氧根离子与氢离子发生中和反应的条件下,氢离子浓度降低促进了氟化氢分子的离解。
3)清洗废液溶液中加入氢氧化钙后溶液的p H缓慢升高,溶液浑浊,游离氟离子浓度明显下降,这是由于在中和反应促进氟化氢分子离解的条件下,钙离子与游离氟离子结合形成氟化钙沉淀的化学反应更占主导引起的。
4)清洗废液溶液中不断加入氢氧化钙,控制溶液p H=8.5~9时,在此基础上加入氯化钙,可进一步降低游离氟离子浓度,可以使游离氟离子浓度达到排放标准要求。
参考文献
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不同介质 篇9
关键词：细胞免疫功能,镇痛方式,炎症介质,乳腺癌根治术
乳腺癌患者往往存在一定程度的免疫抑制, 而手术本身也会对患者产生应激反应, 从而加重机体的细胞免疫功能抑制。围术期应用阿片类药物术后镇痛, 可减轻应激反应, 减轻患者的疼痛, 进而减少对细胞免疫功能的影响。地佐辛是新型阿片受体激动拮抗剂, 主要用于术后镇痛和麻醉诱导, 但目前有关其对免疫功能的影响研究较少。为此, 本文对2013年5月至2014年5月在我院行乳腺根治术的患者资料进行回顾性分析, 探讨细胞免疫功能在乳腺癌根治术应用地佐辛镇痛后的变化情况, 现具体报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取于2013年5月至2014年5月在我院行乳腺癌根治术的患者58例, 均符合相关诊断标准, 均为女性, 患者均知情同意, 并经医院伦理委员会批准, 将入选者按随机数字表法分为芬太尼组 (F组, n=29) 与地佐辛组 (D组, n=29) 。F组:年龄30~66岁, 平均 (47.8±6.2) 岁, 体重45~76 kg, 平均 (57.8±6.3) kg, 肿瘤直径2~5 cm, 平均 (3.8±0.3) cm;临床分期:Ⅰ期5例, Ⅱ期16例, Ⅲ期8例。D组:年龄32~68岁, 平均 (47.7±6.1) 岁, 体重42~78 kg, 平均 (57.2±5.9) kg, 直径2~6 cm, 平均 (4.3±0.2) cm, 临床分期:Ⅰ期6例, Ⅱ期14例, Ⅲ期9例。两组患者均择期行乳腺癌根治术, 患者一般资料比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。
1.2 入选病例
纳入标准:1经病理确诊乳腺癌患者;2术前均未经放化疗治疗;3均无心脏病、高血压、糖尿病史;4均无麻醉手术史。排除标准:1术前重要器官、免疫功能、内分泌系统异常;2有激素治疗史或放化疗者;3有对本研究使用药物有过敏史者。
1.3 方法
术前30 min肌注0.5 mg阿托品、0.1 g苯巴比妥钠。进入手术室后, 建立上肢静脉通道, 连续监测无创收缩压、血氧饱和度、舒张压、心电图、平均动脉压、心率。先静注0.2 mg/kg地佐辛 (D组) , 或3μg/kg芬太尼 (F组) , 采用丙泊酚TCI诱导, 浓度设置为4μg/m L, 患者无意识后静脉推注0.1 mg/kg维库溴铵, 肌松完善后行气管插管, 吸入1%~2%七氟烷, 将丙泊酚浓度调至2μg/kg。术中给予维库溴铵间断输注, 气管内插管接麻醉机行机械通气, 七氟烷吸入浓度及丙泊酚血药浓度根据麻醉深度调节。术后, 静注新斯的明、阿托品拮抗残余肌松作用。两组术后均行自控静脉镇痛, 采取一次性机械泵 (容量100 m L) , 单次泵注0.5 m L药量, 背景输注速率2 m L/h, 锁定时间15 min。将芬太尼0.8 mg (F组) 或40 mg地佐辛 (D组) 加入生理盐水至100 m L注入镇痛泵。手术结束20 min静注芬太尼50μg (F组) 或地佐辛2.5 mg (D组) 。术后即刻进接镇痛泵, 48 h持续输注。
1.4 观察指标
采用视觉模拟评分法 (visual analogue scale, VAS) [1]分别于术后不同时间段评估患者疼痛情况。分别于麻醉前 (T0) 、术毕 (T1) 、术后1 d (T2) 、3 d (T3) 、7 d (T4) 采集患者静脉血3 m L, 其中1 m L用EDTA抗凝, 用FACSCANTOⅡ流式细胞仪 (美国BD公司) 测定NK细胞及T淋巴细胞亚群;另2 m L血经离心后取上层清液, 采用酶联免疫吸附法[2]测定血清白细胞介素-10 (IL-10) 和白介素-2 (IL-2) 浓度。
1.5 统计学方法
采用SPSS15.0统计学软件分析处理数据, 计量资料采用±s表示, 用t检验, 以P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者的VAS评分在不同时点变化情况
两组患者术后3、12、24 h VAS评分比较, D组显著低于F组 (P<0.05, 表1) 。
2.2 两组患者的T细胞亚群和NK细胞不同时点变化
两组T细胞亚群及NK细胞水平在T1、T2时较T0时显著降低 (P<0.05) , 至T3、T4时逐渐恢复至麻醉前水平。D组在T1、T2时上述指标水平显著高于F组 (P<0.05) , 见表2。
注:与T0比较, *P<0.05;与F组比较, #P<0.05。
2.3 炎性因子不同时点变化情况
与T0比较, F组IL-2浓度在T1、T2时间显著下降, IL-10在T2时升高 (P<0.05) ;D组IL-2在T2时显著下降 (P<0.05) ;D组IL-2浓度在T1、T2时均显著高于F组, 差异具有统计学意义 (P<0.05) , IL-10在T2时显著低于F组, 差异具有统计学意义 (P<0.05) , 见表3。
注:与T0比较, *P<0.05;与F组比较, #P<0.05。
3讨论
阿片类镇痛药是临床常用镇痛药, 镇痛作用明显, 可减轻免疫抑制。吗啡和芬太尼等阿片类镇痛药物本身对免疫功能有明显抑制作用, 考虑可能与μ-阿片受体介导有关[3]。地佐辛是临床常见的超前镇痛药物, 通过激动阿片κ受体, 并对μ受体有部分拮抗作用, 抑制糖皮质激素和垂体促肾上腺皮质激素释放, 缓解应激反应, 可明显降低疼痛反应, 其镇痛效果是吗啡7倍以上, 但可能会略微影响免疫功能[3]。T淋巴细胞是免疫调节细胞及效应细胞, 在机体的体液免疫和细胞免疫中CD8+、CD4+发挥着重要作用, CD4+/CD8+比例的下降表明存在一定的免疫抑制。作为机体抗肿瘤免疫的主要细胞, NK细胞能杀伤肿瘤细胞。本研究中, 两组患者T1、T2时T淋巴细胞群与NK细胞浓度均较T0时显著下降 (P<0.05) , 表明围术期手术创伤对机体细胞免疫有一定程度的抑制, 而至T3、T4时逐渐恢复到麻醉前水平, 表明术后良好的镇痛对机体免疫功能有一定的保护作用, 此外, D组在T1、T2时上述指标水平显著高于F组 (P<0.05) , 考虑地佐辛的镇痛效果相比于芬太尼更佳, 免疫抑制程度低, 另一方面其通过对μ-阿片受体的部分拮抗而缓解对NK细胞及T淋巴细胞的抑制作用, 使机体处于一定保护状态, 从而提高疾病预后。
IL-2主要由Th1细胞分泌, 可激活NK细胞并增强其细胞毒性, 刺激CD8+的增殖、分化。当机体细胞免疫功能受抑制时, IL-2诱生水平会明显下降。IL-10可抑制细胞因子合成, 削弱机体抗肿瘤免疫细胞的抗肿瘤活性, 抑制CD4+Th1细胞分化, 抑制CD8+CTL的增殖和细胞毒作用等, 其主要由Th2细胞产生。本研究中, 两组在术后1~3 d时IL-2均下降, IL-10仅F组术后1 d有升高, 但组间比较, D组上述指标变化幅度均低于F组, 提示在促进Th1向Th2细胞漂移的作用上, 地佐辛明显弱于芬太尼, 进一步表明地佐辛在抑制细胞免疫功能上轻于芬太尼。
综上所述, 乳腺癌根治术患者术后使用地佐辛镇痛, 较芬太尼对细胞免疫功能的抑制作用明显减轻, 有益于癌症患者术后的康复。
参考文献
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