含铬或锰的新型固氮酶的纯化, 特性和结晶—棕色固氮菌突变种UW3中CrFe蛋白和MnFe蛋白的研究

以含MnSO4或Na2CrO4的无钼无氨的修改Burk’s培养基， 培养不能合成含钼固氮酶体系的棕色固氮菌 (Azotobacter vinelandii Lipmann) 突变种UW3， 发现在一定浓度范围内， MnSO4或Na2CrO4的加入有助于促进其生长。 菌体生长和C2H2还原活性曲线测定结果表明， 这种促进作用很可能是通过Mn或Cr取代Mo， 参与组装固氮酶中心原子簇， 从而影响固氮活性而实现的。 利用阴离子交换 (DEAE-52和Q-Sepharose FF) 和凝胶过滤 (Sephacryl S-200) 柱层析从两种菌体中纯化得到固氮酶组分Ⅰ蛋白 (分别命名为MnFe蛋白和CrFe蛋白)， 并对其进行了特性研究。 厌氧天然聚丙烯酰胺凝胶电泳 (PAGE) 和SDS-PAGE结果显示， 两种蛋白均为两种亚基组成的四聚体。 亚基可以与OP MoFe蛋白抗体发生免疫反应， 分子量分别略小于野生种OP MoFe蛋白的α和β亚基。 CrFe蛋白的C2H2还原活性， Ar下放氢活性和固氮活性分别相当于OP MoFe蛋白的36%， 38%和43%， 而MnFe蛋白活性相当于OP MoFe蛋白的50%左右， 并且两种蛋白与OP MoFe蛋白具有相似的固氮电子利用率。 对两种蛋白金属含量的测定证实其中分别含有Mn和Cr， 但仍存在少量Mo污染。 与OP MoFe蛋白相比，这两种蛋白圆二色谱的摩尔椭圆率 ([θ]) 除在450nm较接近外，在可见光区的其它波长处均显著降低。 与DT还原OP MoFe蛋白相似， CrFe蛋白和MnFe蛋白具有g≈4。3、3。7和2。0的特征EPR信号， 但各处信号强度比例不同。 在对污染Mo可能引起的信号进行校正后，CrFe蛋白的三个信号强度分别相当于DT还原OP MoFe蛋白的20%， 0%和10%， 而MnFe蛋白则分别相当于112%， 49%和65%。 上述结果表明， CrFe蛋白和MnFe蛋白与OP MoFe蛋白金属原子簇的主要差异很可能在于FeMco (M=Cr， Mn或Mo)的M种类， 而P-cluster结构和组成均未见大的差异。 利用气相扩散悬滴法对MnFe蛋白和CrFe蛋白结晶条件进行了筛选和初步优化， 确定了以Tris/Hepes， NaCl， MgCl2和PEG 8000为主要变量的沉淀剂体系， 寻找各组分对于晶体生长的最适浓度。 以此为基础探讨了应用气相扩散坐滴法和液-液扩散法对两种蛋白结晶条件的优化。 在一定条件下， 两种蛋白分别通过液-液扩散法获得了优质大单晶。 对从CrFe蛋白和MnFe蛋白制备物中培养出的蛋白质晶体的SDS-PAGE鉴定显示， 晶体由与OP MoFe蛋白相似的两种亚基组成。 通过 “神舟三号” 飞船搭载实验探讨了空间微重力对于厌氧蛋白质结晶的影响， 结果表明， 微重力有助于避免孪晶形成， 并具有长期培养后获得适于进行X-射线衍射分析的优质大单晶的潜在前景。 结合空间科学使固氮酶结构与功能研究得以发展， 这项工作是有意义并且可行的。

缺失nifZ的棕色固氮菌突变株DJ194的钼铁蛋白研究—纯化、结晶及金属簇的组成与分布

从棕色固氮菌DJ194菌株得到的固氮酶粗提液经DEAE－52、Sephacryl S－200及Q－Sepharose等柱厌氧层析，分离纯化得到nifZ基因缺失的固氮酶MoFe蛋白（ΔnifZ Av1）制备物。通过天然电泳和SDS变性电泳发现早期纯化所得的ΔnifZ Av1制备物中残存相当比例的三个主要污染蛋白：属于热激蛋白60家族（Hsp 60 family）成员的分子伴侣GroEL、糖酵解过程的一个多功能酶——6-磷酸葡萄糖异构酶（6-Phosphate Glucose Isomerase，PGI）及棕色固氮菌细菌铁蛋白（Bacterioferritin，Bfr）。初步鉴定表明，它们分别为由约55kD亚基组成的14聚合体，62kD亚基组成的10聚体和20kD亚基组成的24聚体。首次发现PGI有如此高的聚合体。虽然GroEL和PGI在天然电泳中的迁移率小于ΔnifZ Av1蛋白，但它们的亚基在SDS变性电泳中与ΔnifZ Av1亚基具有相似的迁移率，互相重叠，从而使变性电泳比天然电泳显出更高的ΔnifZ Av1纯度;而细菌铁蛋白虽然不会在变性电泳中污染ΔnifZ Av1，但往往会在ΔnifZ Av1制备物的结晶中优先或较多地结晶出来,从而给它的晶体生长和解析研究带来干扰（Zhao等，2004）。 通过Sephacryl S－200柱洗脱峰收集精度的调整及Q－Sepharose柱的NaCl浓度梯度洗脱，得到了纯度大于90%的ΔnifZ Av1制备物。它的厌氧天然电泳及其免疫印渍（Western blotting），以及SDS-变性凝胶电泳显出，ΔnifZ Av1的电泳迁移率、分子量和亚基组成等均与野生种钼铁蛋白（OP Av1）相似，表明nifZ基因缺失并未改变ΔnifZ Av1的α2β2四聚体构成。ΔnifZ Av1的Mo含量、EPR信号（g≈4.3, 3.65和2.01）和520-660 nm附近的圆二色摩尔消光系数（Δε）也都与OP Av1较相似，从而表明ΔnifZ Av1含有与OP Av1数量相当的具有3/2自旋态的还原FeMoco。然而，ΔnifZ Av1的Fe含量和对底物（C2H2、H+和N2）的还原活性都较低, 分别约为OP Av1的74%和46-50%;而反映P-cluster状况的450nm附近的Δε也明显低于OP Av1。此外，与OP Av1相同的ΔnifZ Av1在g≈2.01的EPR信号却与推测含由双[4Fe-4S]簇组成的P-cluster前体的His-tagged ΔnifZ Av1（Hu等，2004）的信号明显不同。这就表明，ΔnifZ Av1与OP Av1的差别不在于FeMoco的结构、含量和氧还状态，也不在于P-cluster的结构和氧还状态，而仅在于ΔnifZ Av1中P-cluster数目的减少（约一半）。据此推测出与国外提出的His-tagged ΔnifZ Av1模型不同的ΔnifZ Av1(DJ194)的如下结构模型。一个αβ亚基对含有一个FeMoco和一个P-cluster，而另一个αβ亚基对只含FeMoco，其P-cluster区域则是空的。由于nifZ基因的缺失只造成了钼铁蛋白中两个P-cluster中的一个不能组装，因此推测P-cluster的组装可能不是受单一基因产物的影响。根据Lee等（1998）对nifZ产物（NifZ）和nifW产物（NifW）可以形成[NifWx-NifZy]多聚体，并可能是通过同一途径来影响固氮酶的合成的研究，提出NifZ的如下的可能作用机理。[NifWx-NifZy]多聚体影响与P-cluster合成相关的金属簇(如[4Fe-4S])的进入和P-cluster的最终合成，而其中的一个αβ对上的P-cluster的形成可能较多的受到NifZ的影响;nifZ的某些突变或缺失虽然不影响[NifWx-NifZy]多聚体的形成，但对于更依赖于NifZ的那个αβ对上的P-cluster的合成可能会产生不同的影响。 对这一高纯度的ΔnifZ Av1制备物结晶的研究表明，使用Tris缓冲系统的25%PEG 6K/MgCl2晶体培养液可以在较短的晶体培养时间内得到较大的晶体;在一定条件下，pH为7.5和8.3的培养液对出晶数和晶体大小的影响不明显;PEG 6K的浓度与MgCl2的浓度对出晶大小的影响有一定的相关性，即较低的PEG浓度在较低的MgCl2浓度下和较高的PEG浓度搭配较高的MgCl2浓度较易长出较大的晶体。虽然ΔnifZ Av1制备物的纯度达到90%以上，并且在染铁实验中表明其基本不含细菌铁蛋白，但我们在对得到的晶体进行电泳鉴定中仍然发现了一种与以前报导的砖红色晶体不同的深棕红色的细菌铁蛋白晶体，之所以颜色不同可能和所含的铁元素的氧化状态有关。不过在所鉴定的5支结晶管中只在一个管内发现了与固氮酶晶体同时存在的这种细菌铁蛋白晶体，说明通过蛋白纯度的提高减少细菌铁蛋白的含量以及晶体培养条件的优化，细菌铁蛋白晶体形成的几率就可大大降低。

分子运动性预测顽拗性种子麻栎离体胚轴适宜贮藏条件初探

顽拗性种子在分类上分布广泛。由于顽拗性种子贮藏特性极为特殊，对脱水和低温均十分敏感，易受损伤，所以种子寿命很短，因此在植物种质资源保存领域，顽拗性种子的保存一直被列为重点研究课题，至今仍难以找到顽拗性种子的适宜贮藏条件，或该类种子保存通行的方法，仅推测长期保存顽拗性种子种质资源最有前途的方式是超低温保存，顽拗性种子资源保存是一个世界性难题。 本文试图使用分子运动性预测顽拗性种子离体胚轴的适宜贮藏条件。选用壳斗科植物麻栎种子为实验材料。应用电子顺磁共振波谱仪和自旋标记技术，以硝基氧探针CP为标记物，检测到室温下麻栎种子离体胚轴脱水过程中分子运动性的变化。含水量0.7 g H2O/g DW至0.64 g H2O/g DW范围是细胞质粘度的转折区域，低于这个含水量区域，细胞质粘度骤然上升，推测这个区域是室温下保存离体胚轴的适宜含水量下限。 通过变温电子顺磁测定，找到离体胚轴含水量在0.43 g H2O/g DW至1.02 g H2O/g DW范围内，分子运动性的临界温度和玻璃态相变温度所在区间。根据分子运动性随温度变化规律，预测含水量为0.69 g H2O/g DW的麻栎种子离体胚轴适宜贮藏温度约为-50 ℃。 根据EPR实验结果，将胚轴脱水，并根据实验条件选择不同温度进行低温贮藏验证实验，应用颜色观测法和TTC存活力鉴定法，初步验证分子运动性理论可以应用在顽拗性种子离体胚轴的低温贮藏研究中。 本研究说明顽拗性种子资源的保存有可能通过离体胚轴的低温贮藏实现，用分子运动性预测低温贮藏的适宜条件，很可能为上述问题的解决提供了有效的技术参数。

三个外周蛋白在PSII核心复合物上的作用及33KD蛋白的特性研究

本文第一部分以四种PSII核心复合物（PCC，- 1824PCC、一33U、- 33C）为材料，研究了18、24、33kD3个外周蛋白在PSII核心复合物上的功能，结果如下： 1．相继去除3个外周蛋白，导致PSII核心复合物放氧活性和DCIP光还原活性下降。外加适量电子供体DPC可使- 1824PCC、- 33U和- 33C的DCIP光还原活性得到完全恢复（- 1824PCC）和部分恢复（- 33U和- 33C）。如果再提高DPC用量，则- 33U和- 33C的DCIP光还原活性均可恢复到对照水平。说明去除3个外周蛋白后电子传递出现障碍，可能与电子传递链本身无关，而是由于水的光裂解出现障碍，水裂解酶无法裂解水分子以及向电子传递链输送电子的结果。 2．EPR信号分析证明，去除3个外周蛋白，Signal IIs暗稳定信号（D+）下降，信号特征改变。光照后，Signal IIf(Z+)信号明显增强。这说明，去除3个外周蛋白对电子供体Z和D有一定的影响。 3．金属Mn原子在PSII核心复合物上的作用比较复杂，从本实验结果可以看出，去除3个外周蛋白对Mn含量变化不是很明显。 4．用光谱法分析3个外周蛋白在PSII核心复合物上的功能，发现：a．去除3个外周蛋白后，PSII核心复合物的Chla/b不变。但从吸收光谱可以看出，PSII核心复合物光吸收下降，且蓝区和红区最高吸收峰均产生红移。四阶导数分析进一步表明，去除3个外周蛋白导致P680红移。b．荧光光谱表明，去除3个外周蛋白会导致PSII核心复合物荧光发射强度下降，但不影响荧光发射峰位。c．FTIR测定结果说明，去除3个外周蛋白可使PSII核心复合物的光吸收产生变化，还使PSII核心复合物的蛋白质二级结构出现变化，其a-螺旋下降，无序结构增多。d．CD光谱同样表明，去除3个外周蛋白后光谱吸收峰产生变化或者位移。e．拉曼光谱表明，去除3个外周蛋白会导致B-胡萝卜素光吸收下降。光谱分析说明，3个外周蛋白可能通过维持PSII核心复合物的正常功能结构而影响着PSII核心复合物内光能的吸收利用。 综合上述结果和有关报道，我们认为，去除3个外周蛋白导致天线色素吸收的光能传递至反应中心出现障碍，光吸收相对降低的原因，一方面可能3个外周蛋白起能量传递的中间媒介作用，去除它们将影响能量传递，另一方面还有可能去除3个外周蛋白后破坏了PSII核心复合物各组分在光合膜上有规则的排列，造成微环境变化，导致能量传递出现障碍，光吸收下降。 本文的第二部分以Urea和CaC12分别分离纯化得到的33kD蛋白为材料，研究了33kD蛋白特性，结果如下： 1．对两种方法分离得到的33kD蛋白进行SDS- PAGE分析，没有发现明显区别。吸收光谱法证明了这两种33kD蛋白在200- 320IⅡn之间都有两个吸收峰。四阶导数分析显示，这两个吸收峰分别由不同的几个小峰所贡献，在两种33kD蛋白中它们的峰位和吸收强度有所差别。荧光光谱分析显示，两种33kD蛋白的荧光发射峰位均为306nm左右。 2. 33kD蛋白对外界条件变化很敏感，随着溶液pH值降低，33kD蛋白吸收峰不断增强且红移;随着溶液温度不断升高，33kD蛋白吸收峰也不断增强且兰移。所以，缓冲液的pH值和温度变化对33kD蛋白的性质有影响。 3．对分离得到的33kD蛋白提取物进行透析（去除其中的CaC12和尿素），首次发现33kD蛋白出现降解现象。电泳分析证明，两种方法分离的33kD蛋白降解产物的多肽数目和多肽分子量均有差别。 4．用等电聚焦电泳法首次证明了用Urea分离的33kD蛋白不是纯蛋白，它是由若干等电点不同的小肽和33kD纯蛋白组成，33kD纯蛋白的等电点为pl—5.2。双向电泳更充分证明了用Urea分离的33kD蛋白结合有许多小肽，其分子量几乎与33kD纯蛋白一致，但等电点不同。

Karyotypic relationships of horses and zebras: results of cross-species chromosome painting

Complete sets of chromosome-specific painting probes, derived from flow-sorted chromosomes of human (HSA), Equus caballus (ECA) and Equus burchelli (EBU) were used to delineate conserved chromosomal segments between human and Equits burchelli, and among four equid species, E. przewalskii (EPR), E. caballus, E. burchelli and E. zebra hartmannae (EZH) by cross-species chromosome painting. Genome-wide comparative maps between these species have been established. Twenty-two human autosomal probes revealed 48 conserved segments in E. burchelli. The adjacent segment combinations HSA3/21, 7/16p, 16q/19q, 14/15, 12/22 and 4/8, presumed ancestral syntenies for all eutherian mammals, were also found conserved in E. burchelli. The comparative maps of equids allow for the unequivocal characterization of chromosomal rearrangements that differentiate the karyotypes of these equid species. The karyotypes of E. przewalskii and E. caballus differ by one Robertsonian translocation (ECA5 = EPR23 + EPR24); numerous Robertsonian translocations and tandem fusions and several inversions account for the karyotypic differences between the horses and zebras. Our results shed new light on the karyotypic evolution of Equidae. Copyright (C) 2003 S. Karger AG, Basel.

Radiation hardness improvement of separation-by-implantation-of-oxygen/silicon-on-insulator material by nitrogen ion implantation

In our work, nitrogen ions were implanted into separation-by-implantation-of-oxygen (SIMOX) wafers to improve the radiation hardness of the SIMOX material. The experiments of secondary ion mass spectroscopy (SIMS) analysis showed that some nitrogen ions were distributed in the buried oxide layers and some others were collected at the Si/SiO2 interface after annealing. The results of electron paramagnetic resonance (EPR) suggested the density of the defects in the nitrided samples changed with different nitrogen ion implantation energies. Semiconductor-insulator-semiconductor (SIS) capacitors were made on the materials, and capacitance-voltage (C-V) measurements were carried out to confirm the results. The super total dose radiation tolerance of the materials was verified by the small increase of the drain leakage current of the metal-oxide-semiconductor field effect transistor with n-channel (NMOSFETs) fabricated on the materials before and after total dose irradiation. The optimum implantation energy was also determined.

Research on nitrogen implantation energy dependence of the properties of SIMON materials

With different implantation energies, nitrogen ions were implanted into SIMOX wafers in our work. And then the wafers were subsequently annealed to form separated by implantation of oxygen and nitrogen (SIMON) wafers. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) was used to observe the distribution of nitrogen and oxygen in the wafers. The result of electron paramagnetic resonance (EPR) was suggested by the dandling bonds densities in the wafers changed with N ions implantation energies. SIMON-based SIS capacitors were made. The results of the C-V test confirmed that the energy of nitrogen implantation affects the properties of the wafers, and the optimum implantation energy was determined. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Surface states induced photoluminescence from Mn2+ doped CdS nanoparticles

Manganese doped CdS nanoparticles were synthesized in basic aqueous solution by using mercapto acetate as capping reagents. The nanoparticles were characterized by HRTEM, EPR, photoluminescence and optical absorption measurements. Out of our expectation, doping of Mn2+ ions altered the recombination paths in CdS nanoparticles markedly. The surface stares facilitated PL from Mn2+ doped CdS nanoparticles is reported. A complete suppression of the emission from surface states at room temperature when doping with Mn2+ ions has been observed for the first time. (C) 2000 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Research on nitrogen implantation energy dependence of the properties of SIMON materials

With different implantation energies, nitrogen ions were implanted into SIMOX wafers in our work. And then the wafers were subsequently annealed to form separated by implantation of oxygen and nitrogen (SIMON) wafers. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) was used to observe the distribution of nitrogen and oxygen in the wafers. The result of electron paramagnetic resonance (EPR) was suggested by the dandling bonds densities in the wafers changed with N ions implantation energies. SIMON-based SIS capacitors were made. The results of the C-V test confirmed that the energy of nitrogen implantation affects the properties of the wafers, and the optimum implantation energy was determined. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

稀土锰氧化物和双钙钛矿氧化物的合成及电磁性能研究

本文对钙钛矿锰氧化物La0.67Sr0.33MnO3、La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3和双钙钛矿氧化物Sr2－xLaxMnMoO6、Sr2－xLaxMnWO6和Sr2(Ni，Co)WO6的结构、磁性和磁电阻效应进行了系统地研究。 利用溶胶-凝胶方法制得La0.67Sr0.33MnO3粉体，通过不同的烧结温度，可以对样品的微观结构进行调控。其中，晶界的状态对自旋电子的输运产生了明显的影响。900℃和1300℃烧结的样品，都出现了远低于居里温度的金属－半导体导电行为转变，表明自旋电子的传输不仅与晶粒的大小有关，而且与晶界状态密切联系。合适的烧结条件，可以得到大的，使用温区较宽的磁电阻效应。 在La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3(0≤x≤0.2)体系中，Fe3＋的掺入没有明显改变La0.67Sr0.33MnO3的结构和晶胞参数，但却极大地降低了样品的居里温度。在x≥0.08时同样出现了低于居里温度的金属－半导体导电行为转变，这是由体系的铁磁态磁不均匀性导致的。电子顺磁共振研究表明，La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3(0≤x≤0.20)的EPR谱中峰对峰宽（ΔHpp）在Tmin前后两种温区的线宽展宽机制不同。随着掺杂量的增加，在Tmin处的线宽逐渐变宽并且出现低场顺磁信号。x=0.20的样品，低场顺磁信号在380K左右开始衰减，与La0.67Sr0.33MnO3的顺磁信号具有类似的行为。我们利用相分离模型对系列样品的电子顺磁共振信号的变化规律进行了解释。 在Sr2－xLaxMnMoO6 (0≤x≤1)系列样品中，所有的样品都具有双钙钛矿有序结构。磁化强度、居里温度随掺杂量的增加而增大，但都存在磁受挫行为。在5T的外场下磁化强度依然没有饱和，实际测得的磁矩远远小于理论预测的结果。在低掺杂状态下出现分步磁化。La3+的掺入，不仅改变了体系电子能带的状况，而且极大的改变了体系的结构因素，两者竞争的结果，使体系的电磁性能产生了复杂的变化。

含二茂铁聚苯胺德合成及电－磁性能研究

本论文将二茂铁基团引入聚苯胺链，合成导电或导磁聚苯胺。取得的主要结果如下： 1、合成了抗磁性的二茂铁单磺酸并用于掺杂聚苯胺，掺杂态聚苯胺的电导率可达2.34´10-1 S/cm，二茂铁单磺酸氧化后掺杂聚苯胺的电子顺磁共振(EPR)上出现了g» 4的新信号。二茂铁单磺酸被FeCl3氧化后，随氧化程度的增加，室温电导率下降1-2个数量级，但材料的磁化率增加，表现出宏观反铁磁性。用I2氧化二茂铁单磺酸掺杂的聚苯胺，其电导率为4.50´10-2 S/cm，在低温下具有铁磁性耦合，外斯温度为15 K。 2、合成了两种草酸根桥联的双金属阴离子与导电聚苯胺的杂化材料。杂化材料同时具有反铁磁性和导电性，外斯温度分别为-19.16 K和-22.10 K，电导率分别为4.8×10-3S/cm和1.2×10-5S/cm。 3、合成了聚邻、间位二茂铁苯胺。可溶的聚邻二茂铁苯胺显示铁磁性，外斯温度为25 K，饱和磁强度为6.89 emu/g。与碘或四氰基对苯醌二甲烷（TCNQ）反应所得配合物的外斯温度分别提高到50 K和104 K，饱和磁强度分别为6.51 emu/g 和4.36 emu/g，在低温下观察到了反铁磁性耦合。难溶的聚间二茂铁苯胺显示宏观抗磁性。 关键词：二茂铁单磺酸，导电导磁性聚苯胺，聚邻二茂铁苯胺，铁磁性耦合

稀土固体剂量计材料的合成、发光及剂量光学性质

采用高温固相扩散反应合成了稀土元素激活的碱土硼酸盐MB4O7:RE（M=Sr， Ba；RE＝D又Tb，Tm， Ho）；过渡金属硼酸盐Zn4B6O13：RE（RE＝Dy,Tb，Tm，Ho）； Zn（BO2）2:RE（RE＝Dy,Tb，Tm，Ho）；碱土磷酸盐M3（PO4）2:RE（M=Sr，Ba；RE＝Du, Tb）。通过）。RD和琅光谱对其结构进行了表征。测定了上述化合物的红外、荧光、余辉、漫反射和热释光谱及剂量学性质。研究了高能60Co伽玛射线和p-射线辐照下，稀土离子激活的碱土硼酸盐 MB407：Dy（M=Sr，Ba）；过渡金属硼酸盐Zn4B6O13:Dy；Zn（BO2）2：Dy，Zn毋o承：Tb； 碱土磷酸盐Sr3（PO4）2:Dy的三维热释光谱及MB4O7:Dy（M=Sr，B）的电子顺磁共 振谱（EPR）的性质。发现稀土离子激活剂的浓度在一定的范围内增加时，能够改变陷阱的分布，不同深度陷阱的相对分布发生变化，使峰温向高温方向移动，这可提高剂量器的 热稳定性。发现稀土离子对材料的热释发光亦存在浓度碎灭作用。通过热释发光曲线；结合定量公式，计算了一些硼酸盐化合物的动力学参数。首次应用荧光、三维热释光谱等手段确证了高能60Co伽玛射线和p-射线辐 照没有导致稀土离子D3+和Tb3+的价态变化，即未改变为二价或四价化合物。研究了这类电子俘获材料的存储机理和辐照前后，基质和稀土离子的物理、化学 变化。通过电子顺磁共振谱卿）分析了缺陷的类型，即在高能60Co伽玛射线和p 一射线辐照下，存在空穴和电子两类陷阱中心。热释发光曲线与电子顺磁共振谱 的快衰退部分对应着浅陷阱能级，而慢衰退部分对应着深陷阱能级，陷阱能级是 连续分布的。在个人防护和临床治疗剂量范围内，筛选出7个60Co伽玛射线和中能x一射 线辐照下具有应用前景的高效热释发光材料，为深入研究打下基础。研究了高能p-射线辐照下，两．种潜在的具有应用前景的用于辐射加工剂量范围的p-射线固体剂量计材料。

带侧羧基的脂肪族生物降解聚合物

生物降解脂肪族聚酷如聚乙交醋（PGA）、聚丙交醋（PLA）、聚。一己内酷（PCL）以及它们的共聚物由于具有良好的生物相容性和生物降解性而在外科手术缝合线、组织工程、药物控制释放、骨固定等领域得到很多应用。但是，它们自身缺乏功能基团，亲水性差，因而在应用上受到很大限制。因此，含有功能侧基生物降解聚合物的制备在过去十年中受到大家极大的关注。功能基团的引入对于调节聚合物的性能如：亲水性、生物降解性和药物的渗透性等非常重要。需要特别指出的是，功能基团的引入为把药物和其它生物活性物质与聚合物结合进而扩大聚合物的应用范围提供了机会。本文合成了几个功能化单体并且通过共聚的方法制备了几种新型的两亲性功能化聚合物。这些改性后的聚合物可以通过化学键接上药物或者其它生物活性物质，有望作为靶向控释药物载体和智能化的组织工程支架材料。具体的研究结果如下：1．以2，2-二羟甲基丙酸节酷为功能单体，通过两步法成功合成了一系列新的带功能基团的聚酷酞胺，并通过1H NMR和FTIR对聚合物的化学结构进行了表征，DSC结果表明所合成的聚酯酰胺的Tm和Tg分别在150℃和0℃左右；2．合成了功能化的环状单体（35）-3-［（苄氧羰基）乙基」吗啉-2，5-二酮（BEMD），并以PEG作为引发剂，Sn（Oct）2作为催化剂，通过L一LA和BEMD的开环共聚合得到共聚物PLGBG-PEG-PLGBG；随后用10％铭碳催化氢化得到带有侧梭基的两亲性嵌段共聚物PLGG-PEG-PLGG和其它两亲性嵌段共聚物一样，PLGG-PEG-PLGG在水溶液中能够自组装成胶束，用花作为荧光探针，通过荧光光谱法研究了其形成胶束的过程并测定了它们的临界胶束浓度，发现在总的分子量大致相当的情况下，PLGG-PEG4600-PLGG比PLGG-PEG2000-PLGG有较高的临界胶束浓度；场发射电子显微镜表征结果显示胶束具有均一的球形特征，动态光散射结果表明该胶束具有较窄的单峰粒径分布；蛋白酶K溶液中的降解研究表明带有侧梭基的PLGG-PEG-PLGG比PLA具有更快的降解速率；人胚关节软骨细胞培养结果表明所合成的聚合物PLGG-PEG-PLGG显示出较好的细胞相容性。3．在缩合剂DCC和催化剂DMAP存在下，带有侧梭基的两亲性嵌段共聚物PLGOPEG-PLGG和紫杉醇发生缩合反应得到两亲性嵌段共聚物一紫杉醇键合药P（LGG-paclitaxel）-PEG-P（LGG-paclitaxel）。它具有两亲性嵌段共聚物的性质，能够自组装成胶束，场发射电子显微镜表征结果表明胶束具有均一的球形特征，动态光散射结果表明该胶束具有较窄的粒径分布，平均粒径为119.4nm。该胶束的药物释放具有pH敏感性，酸性环境中比生理环境中（pH＝7.4）具有较快的释放速率。P（LGG-Paclitaxel）-PEG-P（LGG-paclitaxel）胶束的壳层由良好亲水性的PEG组成，避免了胶束纳米粒子在血液循环中被人体网状内皮系统吞噬，保证有充足的时间通过EPR效应在肿瘤部位聚集，进而通过细胞内吞进入细胞并在细胞内的酸性环境中释放药物，进一步的研究工作有待深入进行。4．合成了功能化的环状碳酸酷单体MBC，以MPEG作为引发剂，ZnEt2作为催化剂，LLA和MBC发生开环共聚合，以较高的转化率，得到高分子量共聚物MPEG-b-P（LA-co-MBC）。13C NMR表明LLA和确c发生了无规共聚合；DSC征结果表明MPEG-b-P（LA-co-MBC）为无定型态聚合物，Tg在20-50℃之间，随着MBc含量的增加而降低；MPEG-b-P（LA-co-MBC）脱保护后得到带侧梭基的MPEG-b-P（LA-co-MCC），它的Tg明显提高，可能是聚合物侧梭基之间强的氢键作用力以及梭基对水解反应的催化作用造成的；脱保护前后的共聚物在蛋白酶K溶液中的降解研究表明，MPEG-b-P（LA-co-MCC）的降解速率大于MPEG-b-P（LA-co-MBC）的降解速率；人胚关节软骨细胞培养结果表明，所合成的MPEG-b-P（LA-co-MCC）是一种具有良好生物相容性的新型生物降解材料。5．利用本实验室开发的一种新型有机氨锯引发剂Sr-PO在温和的条件下通过顺序加料聚合的方法合成了新的嵌段共聚物PCL-b-PMBC。WAXD结果表明 PCL-b-PMBc中PCL的衍射峰均可观察到，只是衍射峰的强度随着PMBC含量的增加而减弱。DSC结果表明PCL-b-PMBC中PCL的Tm在57到52℃之间，并且随着PMBC含量的增加而降低。PCL-b-PMBC的玻璃化转变在-41.6 到-23.3℃之间，随着PMBC含量的增加而增加，这表明PMBC和PCL之间 有着强的相互作用，尽管两段不是完全相容的。PCL-b-PMBC的侧节醋在10％把碳催化下氢化还原为带侧梭基的PCL-b-PMCC后，衍射峰和结晶焙大大降低，说明侧梭基的存在使得分子链间有着强的氢键相互作用而不利于结晶。由以上分析可知，PCL-b-PMCC侧梭基的存在将会使共聚物的降解速度大大提高，而且因为功能梭基的存在可以使共聚物通过化学键连接上药物、短肤、寡糖或者其它生物活性物质，从而扩大该聚合物在生物医学领域的应用范围。

AB，ABA型乙丙嵌段共聚物的合成、结构及作为乙丙橡胶改性聚丙烯增容剂的研究

本文试图用Solvay型的Ziegler-Natta催化剂合成PP－EPR，PP－EPR－PP嵌段共聚物，作为乙丙橡胶（EPT）和聚丙烯（PP）的增容剂，来提高聚丙烯的抗冲击强度，并从力学性能、动态力学谱和形态等方面研究增容剂的增容效果。Ziegler-Natta催化剂能否合成乙丙嵌段共聚物是一个有争议的问题。为此，我们利用改进型的Solvay δ-TiCl_3-Et_2AlCl在已烷中加压淤浆聚合丙烯，发现在120分钟之前，聚丙烯的分子量随时间迅速增加，超过120分钟则变缓慢，并趋向于平衡。这说明催化剂活性中心上的活性链最小有120分钟的时间，若在该时间内用聚合过程中换反应单体的办法，有可能合成嵌段共聚物。乙丙嵌段共聚物形成的直接证明是利用(PP－PE)_(50)。通过气相色谱检测发现，抽真空3分钟可以保证换反应气体的纯度，因而用气相聚合可以得到各段纯净的(PP－PE)_(50)多嵌段共聚物，该嵌段的~(13)c-NMR研究表明，在35.68ppm处存在以化学键相连的长乙烯和长丙烯链的特征共振峰。PGC的研究发现，其在热裂解中产生的G碎片比PP／P混物的多，GC－MS的研究表明G碎片由含7个碳的烃组成的混合物，组分之一具有嵌段共聚物的裂解特征。对PP－EPR系列产物和PP－EPR－PP（5－60－20）用扭摆法进和动态力学分析表明，这些嵌段共聚物只在－30℃左右有一个玻璃化转变。而相应的共混物则分别在－50℃和5℃出现两个玻璃化转变，且各T_g不随组成比和共混方法而变化。这是由于嵌段共聚物中各段间化学键的作用，使各段的T_g内移，从而使较靠近的两个T_g合二为一，在动态力学谱上只表现出一个T_g。粘弹谱仪测定的结果基本上同扭摆法的结果。尽管我们尚未准确地测定出乙丙嵌段共聚物中EPR段的分子量，但我们弄清了PP段的立体构型、等规度、分子量、结晶度和EPR段的乙丙比、无规乙丙共聚物的含量、含有长序列乙烯的结晶度等结构因素。用不同段长的PP－EPR作PP／EPT共混物的增容剂，发现降低PP－EPR中PP段的分子量，三元共混物的力学性能明显升高，而增加EPR段的分子量即聚合时间，其无缺口冲击强度先增加而后又降低，说明有一个EPR段最佳长度范围。根据该现象我们提出模型并进行了解释。结晶度的规律与冲击强度的规律相同，对冲击强度提高较大的增容剂，共混物中PP的结晶度降低，但抗张性能却升高，说明增容剂在两相界面起到主价的连接作用。扭摆法和粘弹谱仪测定的动态力学谱表明，增容剂的加入减小了聚丙烯结晶无序化转变，使PP的T_g突出出来。形态的研究说明，PP－EPR还起了“乳化剂”的作用，使EPT在PP连续相中均匀分散，且其微区大小适中。在PP／EPT（85／15）中加入4％的PP－EPR（5－30）嵌段共聚物，室温（20℃）的“冲击屈服强度”与PP／EPT的相同，－20℃的冲击强度为112kg·cm/cm~2，是PP／EPT的1.5倍，－40℃为72kg·cm/cm~2，是PP／EPT的1.9倍，在应力－应变实验中，三元共混物PP／EPT／PP－EPR（5－30）的σ_b*ε_b为2.97*10~5。比相应的PP／EPT（2.27*10~5）有所提高。说明PP－EPR（5－30）对PP／EPT有良好的增容效果，比文献中使用的PP－EPR（15－55）效果好。用PP－EPR－PP三嵌段共聚物作PP／EPT的增容剂，实验证明比PP－EPR二嵌段共聚物有更好的增容效果。例如，在PP／EPT（85／15）中加入4％的PP－EPR－PP（5－60－20），试样不但在20℃，而且在－20℃均未被冲断；在－20℃的“冲击屈服强度”是PP／EPT冲击强度的1.4倍，PP的9.0倍，－40℃的冲击强度是PP／EPT的2.2倍，PP的8.4倍；且其σ_b*ε_b（2.62*10~5）比PP／EPT（2.60*10~5）的有一定的提高，比PP的（2.45*10~5）也高。对PP／EPT／PP－EPR－PP（5－60－20）三元共混物的试样在－40℃冲断面的形态进行研究表明，加入增容剂的共混物断面凹凸不平，是韧性断裂的特征，且在断裂过程中EPT微区被牵拉出的EPT较多，说明PP和EPT的相界面的作用力较大，增容剂起到了主价键的连接作用。动态力学谱表明，增容剂的加入降低了PP结晶无序化转变。而液氮冷冻的脆断面的形态说明，PP－EPR－PP起到了“乳化剂”的作用，使EPT在PP连续相中大小均匀地分散开。

聚合物共混体系的辐射交联反应

本文研究了低密度聚乙烯/乙烯、乙酸乙烯（LDPE/EVA），低密度聚乙烯/1，2—聚丁二烯（LDPE/1，2-PDB），乙丙橡胶/丁苯橡胶（EPR/SBR），以及聚偏氟乙烯/聚丙烯酸乙酯（PVF_2/PEA），聚氧化乙烯/聚乙酸乙烯酯（PEO/PVAc）五个共混体系的辐射关联反应情况。其中采用了机械共混、溶液共混两种方法制备了第一个共混体系，而后四个共混体系均只采用了溶液共混一种制备方法。首先，采用了电子显微镜以及DSC等方法，研究了以上五个共混体系组分间的相溶性。结果表明前三个共混体系属于多相聚合物共混体系。电子显微镜观察表明LDPE/1.2-PBD以及EPR/SBR两共混体系存在着明显的相分离现象，当LDPE含量为50%左右，EPR含量为30～50%时两共混体系均有相倒转发生。对于LDPE/1.2-PBD共混体系，共混样品的熔点虽然随加入1.2-PBD的量的增加而下降，但下降很小，不符合由热力学导出的表示相溶半晶聚合物共混体系熔点随组成变化的关系式：1/(φ1) (1/(Tm) - 1/(Tm)) = - (R V_(2u))/V_(1u) H_(2u))[(1/(u_2) - 1/(u_1)) + X_(12 φ_1]。而PVF_2/PEA、PEO/PVAc二共混体系相溶性明显提高。二共混体系结晶聚合物的溶点均随加入另一组分而急剧下降，由上式求得PVF_2/PEA、PEO/PVAc二共混体系的lory-Huggins相互作用参数X_(12)分别为：-0.28和-0.35。正是由于组分间有强烈的相互作用，至使以上二共混体系相溶性提高。LDPE/1.2-PDB和PVF_2/PEA二共混体系，在被r—射线照射击后，性能的变化情况很不一样。对于PVF_2/PEA共混体系在被r—射线照射后，我们首次发现共混样品用DSC测得的熔融峰由未照射时的一个分裂成照射后的两个。由此近似求得PVF_2/PEA共混体系中含有含PEA为19%及6%的两种结晶相。而LDPE/ 1。2-PBD共混体系组分间相溶性差，共混样熔融峰没有分裂现象，只是熔点随辐照剂量稍有下降。以上五个共混体系发生辐射交联后，其溶胶分数S与辐照剂量R的关系仍可用下式R(S + S~(1/2)) = 1/(q_oU_1) + (α_o)/(q_o)R~β表示。但发现，有些含有双链及分子链较柔顺的橡胶态单一聚合物（丁苯橡胶、PEA、1.2-PBD）的β值有极低的值（<0.5）。我们把此现象归因于以上这些聚合物发生辐射交联反应时有强化交联效应。对于共混样的β值—β_b值，与共混组分、组分间相溶性、及共混比例有并，实验结果表明以上关系可由下式近似表示。β_b = [(β_1 + (K'β_2 - β_1)φ_2]/[1 + (K' - 1)φ_2]式中，β_b为共混样的β值；β_1，β_2分别为组分1及2的β值；φ_2分别为组分1及2的体积分数；而K’值为一特征参数，它与共混体系性质有关。实验结果表明，共混体系组分间相溶性愈好，X_(12)值愈负，则K’值偏离1愈远。K’值表示了组分间参加反应时的协同效应。