趋磁细菌多样性与应用研究进展 *

趋磁细菌是一类可以沿磁场方向进行运动的微生物统称,在细胞内合成由生物膜包被、链状排列、纳米级、单磁畴的磁铁矿 (Fe₃O₄) 或胶黄铁矿 (Fe₃S₄) 的磁小体颗粒。趋磁细菌在自然界分布广泛且多样性丰富,不仅在水环境和沉积环境的铁、硫、碳、氮、磷等元素生物地球化学循环中发挥重要作用,而且在污染治理、疾病诊断和治疗等方面有较好的应用。趋磁细菌磁小体由生物膜包被并在细胞调控下合成,是一类新型的生物源磁性纳米材料。相比常规化学合成的磁性纳米颗粒,磁小体具有大小均一、生物相容性高、兼具化学修饰和基因工程修饰功能等特点,在磁性分离、固定化酶、食品检测、环境监测、医学诊断、磁共振成像、磁热疗和靶向治疗等方面具有广阔的应用前景。在介绍趋磁细菌多样性研究的基础上,综述了趋磁细菌和磁小体的制备、修饰及其应用的最新进展,并对未来的研究进行了展望。     

西方蜜蜂磁受体基因AmMagR的克隆及表达分析

本研究旨在克隆西方蜜蜂Apis mellifera磁受体基因AmMagR的序列,并分析该基因在工蜂不同日龄、不同组织中的表达特征,以期为该基因的功能研究提供理论基础。以西方蜜蜂工蜂为材料,提取其总RNA,通过RT-PCR技术克隆西方蜜蜂MagR基因的序列;利用多种生物信息学软件对其核酸及氨基酸序列分析;采用实时荧光定量PCR技术(qPCR)分析在西方蜜蜂工蜂不同日龄(1日龄、5日龄和21日龄)和不同组织(头部、胸部和腹部)中MagR基因的相对表达量。克隆到西方蜜蜂MagR基因,并命名为AmMagR(GenBank登录号:MH635411),其序列长度为748 bp,编码区长390 bp,编码130个氨基酸,其蛋白质分子量为14.142 kDa,理论等电点为9.06,无信号肽,无跨膜结构,且在第24～126位氨基酸之间得到一个结构域Fe-S_biosyn。系统发育树显示,西方蜜蜂AmMagR与小蜜蜂Apis florae AfIscA(IscA别称MagR)、中华蜜蜂Apis cerana cerana AcIscA基因聚成一支。荧光定量PCR结果表明,AmMagR基因在西方蜜蜂不同日龄的工蜂头部、胸部和腹部均有表达。5日龄工蜂的相对表达量最高,5日龄工蜂头部和胸部的AmMagR基因表达量显著高于1日龄(P0.05)和21日龄(P0.05),腹部AmMagR基因表达量显著高于21日龄(P0.05),但与1日龄的比较差异不显著(P0.05)。1日龄、5日龄和21日龄工蜂胸部的AmMagR基因表达量均显著高于头部和腹部(P0.05);1日龄工蜂头部AmMagR基因表达量均高于腹部(P0.05),但5日龄和21日龄工蜂AmMagR基因在头部与腹部的表达量无显著差异(P0.05)。明确了该基因在西方蜜蜂工蜂不同日龄和不同组织中的表达模式,并推测AmMagR可能参与了西方蜜蜂的定位、归巢过程。     

磁性纳米材料的生物医学应用进展

以四氧化三铁为代表的医用磁性纳米材料具有独特的磁学性能、表面易功能化、良好的生物学相容性等特点,在纳米医学相关领域展现出巨大的应用前景,特别是近年来它作为可介导外场的智能材料,在材料设计和生物医学应用方面均取得了突破性的进展.鉴于此,本文围绕磁性氧化铁纳米材料的生物医学应用,着重介绍近年来其在磁共振影像探针、磁热和磁力效应的生物医学应用、诊疗一体化以及纳米酶催化等领域的研究进展,并对磁性纳米材料在生物医学领域未来的发展方向进行了展望.     

高频重复经颅磁刺激联合言语听觉反馈训练对脑卒中后认知功能障碍患者事件相关电位P300和血清NSE、S100β蛋白的影响

摘要 目的：探讨高频重复经颅磁刺激（rTMS）联合言语听觉反馈训练对脑卒中后认知功能障碍（PSCI）患者认知功能的改善作用及对事件相关电位P300和血清神经元特异性烯醇化酶（NSE）、S100β蛋白的影响。方法：研究对象来源于徐州市中心医院2020年3月~2022年2月期间收治的130例PSCI患者。根据随机数字表法将患者分为对照组（n=65）和实验组（n=65）,对照组患者接受常规治疗方案和言语听觉反馈训练,实验组在对照组的基础上联合高频rTMS。对比两组干预8周后认知功能、生活质量、事件相关电位P300和血清NSE、S100β蛋白的变化情况。结果：干预8周后,两组蒙特利尔认知评估量表（MoCA）、Rivermead行为记忆测验（RBMT）升高,且实验组高于对照组（P<0.05）;干预8周后,两组维多利亚版Stroop测试（VST）下降,且实验组低于对照组（P<0.05）。干预8周后,两组改良的Barthel指数（MBI）、日常生活能力量表（ADL）评分升高,且实验组高于对照组（P<0.05）。干预8周后,两组波幅升高,且实验组高于对照组（P<0.05）;干预8周后,两组潜伏期下降,且实验组低于对照组（P<0.05）。干预8周后,两组血清NSE、S100β蛋白水平下降,且实验组低于对照组（P<0.05）。结论：高频rTMS联合言语听觉反馈训练可有效改善PSCI患者的认知功能,同时还可调节事件相关电位P300和血清NSE、S100β蛋白水平,提高患者的生活质量。     

顺磁物质对土壤低场核磁共振信号特征及含水量测定的影响

核磁共振(NMR)技术由于具有高效快速、不破坏土壤结构且对人体无害等优点,逐渐被应用到土壤学相关领域研究中。然而,土壤中顺磁物质的存在对核磁共振信号特征的影响仍不明确。本研究旨在揭示顺磁物质对不同类型土壤低场核磁共振(LF-NMR)信号特征和土壤含水量测定的影响。结果表明:土壤水的LF-NMR信号量最高可达150左右,土壤矿物、有机质和微生物等固相物质的LF-NMR信号量基本不超过0.3,相对可以忽略。质地和顺磁物质对土壤水的LF-NMR信号量测量有更大影响。LF-NMR仪器存在弛豫时间监测盲区,信号量损失主要是由于顺磁物质加速了水中氢质子的弛豫过程,导致小孔隙中水分反馈的极快的LF-NMR信号不能被监测设备捕获。对于顺磁物质含量较少的壤性潮土(1.2%)和黏壤性黑土(1.3%),LF-NMR信号量损失不大,其与土壤含水量呈线性关系;但对于黏粒含量(45.3%)和顺磁物质含量(4.0%)较高的黏性红壤,测定中会损失一部分LF-NMR信号量,监测到的LF-NMR信号量与土壤含水量不再呈线性关系。此外,外源添加顺磁物质(3.0 g·L^-1的MnCl₂溶液)也会降低黑土和红壤中可被监测的LF-NMR信号量,黑土和红壤的信号量最大损失率分别为41.0%和46.7%,极大地改变其与土壤含水量之间的定量关系。因此,在利用LF-NMR测量富含顺磁物质(>1.3%)或有外源顺磁物质进入的黏性土壤的含水量时,应先通过校正降低顺磁物质等对LF-NMR信号量的影响。研究结果对利用低场核磁共振技术准确分析土壤水分分布及土壤孔隙结构具有重要意义。     

应用ESR检测探讨急性热暴露大鼠肝脏氧化还原状态的动态变化

目的:通过电子顺磁自旋共振技术(ESR)动态观察大鼠在过热条件下肝脏的氧化还原状态.方法:将52只雄性Wistar大鼠随机分成4组:①加温组:麻醉后进行整体加温到直肠温达(43.0±0.5)℃,持续15 min;②对照组:只进行麻醉处理;③,MPG预处理组:用抗氧化剂MPG预处理后,再进行与上述①同样条件的加温处理;④非MPG预处理组:在③中用生理盐水代替MPG.经过以上处理后在不同时间点取肝脏制备组织匀浆,测定ESR波谱.结果:与对照组比较,加温组热暴露处理后记录的ESR波谱振幅-时间直线斜率增大,2 h达最大值.以后逐渐恢复,24 h接近对照组水平.经抗氧化剂预处理上述反应减弱.结论:过热能诱导肝脏产生活性氧,增强其氧化还原反应.     

磁杆菌HMB—1的磁小体特性及其合成条件的研究

从西安段家坡黄土剖面６１个土样中,分离纯化出一株磁杆菌ＨＭＢ１,并对其磁性特点及磁小体的合成条件进行了研究;同时用Ｘ射线能谱分析测定了磁小体的组成成分,主要为铁和钴。综合实验结果得出ＨＭＢ１生长及磁小体形成的最适培养基     

磁分离仪分离磁性细菌的新方法

磁性细菌胞内可以产生磁性颗粒,因此具有趋磁性,基于这种特性,利用磁分离的原理,本研究开发了一种磁性细菌分离仪,提供了一种分离磁性细菌的新方法。以氧化亚铁硫杆菌为例,使用磁性细菌分离仪进行分离,可以得到强磁菌和弱磁菌。利用透射电镜观察,强磁菌胞内磁性颗粒明显多于弱磁菌;半固体平板磁泳实验也表明强磁菌趋磁性明显强于弱磁菌。各项实验结果表明磁性细菌分离仪可以有效地分离磁性细菌,这是一种分离磁性细菌的新方法,将促进磁性细菌分离培养的研究。     

用壳聚糖亲和磁性微球纯化血浆凝血酶的研究

通过化学共沉淀法合成纳米粒子Fe3O4磁核,以壳聚糖为包裹材料包被自制的磁核,采用乳化交联法制备了具有核-壳结构的磁性高分子微球-壳聚糖磁性微球,并偶联肝素配基得到了一种新型亲和磁性微球,应用SEM、FT-IR、XRD等对微球的粒径、形貌、结构和磁响应性进行了表征.考察了该亲和磁性微球对凝血酶的分离纯化性能,并与传统的DEAE离子交换色谱法进行了比较.结果表明,所得亲和磁性微球具有较窄的粒径分布、形状规整,粒径在50nm左右.对凝血酶一步吸附纯化获得了比活为1879.71U/mg的酶,得率85%,纯化倍数11.057,而传统柱层析法得率为72%,纯化倍数仅为5.33.制备了壳聚糖亲和磁性微球,并将磁分离技术应用于凝血酶的分离纯化,得到了较好的效果,这将对于凝血酶的纯化及生产具有一定参考价值.