Photocytotoxic oxovanadium(IV) complexes of ferrocenyl-terpyridine and acetylacetonate derivatives

Oxovanadium(IV) complexes VO(Fc-tpy)(acac)](ClO4) (1), VO(Fc-tpy)(nap-acac)](ClO4) (2), VO(Fc-tpy)(py-acac)](ClO4) (3) and VO(Ph-tpy)(py-acac)](ClO4) (4) of 4'-ferroceny1-2,2':6',2 `'-terpyridine (Fc-tpy) and 4'-phenyl-2,2':6',2 `'-terpyridine (Ph-tpy) having monoanionic acetylacetonate (acac), naphthylacetylacetonate (nap-acac) or pyrenylacetylacetonate (py-acac) ligand were prepared, characterized and their photocytotoxicity in visible light studied. The ferrocenyl complexes 1-3 showed an intense charge transfer band near 585 nm in DMF and displayed Fc(+)/Fc and V(IV)/V(III) redox couples near 0.66 V and -0.95 V vs. SCE in DMF-0.1 M TBAP. The complexes as avid binders to calf thymus DNA showed significant photocleavage of plasmid DNA in green light (568 nm) forming center dot OH radicals. The complexes that are photocytotoxic in HeLa and MCF-7 cancer cells in visible light (400-700 nm) with low dark toxicity remain nontoxic in normal fibroblast 3T3 cells. ICP-MS and fluorescence microscopic studies show significant cellular uptake of the complexes. Photo-irradiation of the complexes causes apoptotic cell death by ROS as evidenced from the DCFDA assay. (C) 2015 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Isotopes in cosmochemistry: recipe for a Solar System

Extreme isotopic variations among extraterrestrial materials provide great insights into the origin and evolution of the Solar System. In this tutorial review, we summarize how the measurement of isotope ratios can expand our knowledge of the processes that took place before and during the formation of our Solar System and its subsequent early evolution. The continuous improvement of mass spectrometers with high precision and increased spatial resolution, including secondary ion mass spectrometry (SIMS), thermal ionization mass spectrometry (TIMS) and multi collector-inductively coupled plasma-mass spectrometry (MC-ICP-MS), along with the ever growing amounts of available extraterrestrial samples have significantly increased the temporal and spatial constraints on the sequence of events that took place since and before the formation of the first Solar System condensates (i.e., Ca-Al-rich inclusions). Grains sampling distinct stellar environments with a wide range of isotopic compositions were admixed to, but possibly not fully homogenized in, the Sun's parent molecular cloud or the nascent Solar System. Before, during and after accretion of the nebula, as well as the formation and subsequent evolution of planetesimals and planets, chemical and physical fractionation processes irrevocably changed the chemical and isotopic compositions of all Solar System bodies. Since the formation of the first Solar System minerals and rocks 4.568 Gyr ago, short-and long-lived radioactive decay and cosmic ray interaction also contributed to the modification of the isotopic framework of the Solar System, and permit to trace the formation and evolution of directly accessible and inferred planetary and stellar isotopic reservoirs.

Design, synthesis, and biological activity of rhodium metalloinsertors

Deficiencies in the mismatch repair (MMR) pathway are associated with several types of cancers, as well as resistance to commonly used chemotherapeutics. Rhodium metalloinsertors have been found to bind DNA mismatches with high affinity and specificity in vitro, and also exhibit cell-selective cytotoxicity, targeting MMR-deficient cells over MMR-proficient cells.

Here we examine the biological fate of rhodium metalloinsertors bearing dipyridylamine ancillary ligands. These complexes are shown to exhibit accelerated cellular uptake which permits the observation of various cellular responses, including disruption of the cell cycle and induction of necrosis, which occur preferentially in the MMR-deficient cell line. These cellular responses provide insight into the mechanisms underlying the selective activity of this novel class of targeted anti-cancer agents.

In addition, ten distinct metalloinsertors with varying lipophilicities are synthesized and their mismatch binding affinities and biological activities studied. While they are found to have similar binding affinities, their cell-selective antiproliferative and cytotoxic activities vary significantly. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) experiments show that all of these metalloinsertors localize in the nucleus at sufficient concentrations for binding to DNA mismatches. Furthermore, metalloinsertors with high rhodium localization in the mitochondria show toxicity that is not selective for MMR-deficient cells. This work supports the notion that specific targeting of the metalloinsertors to nuclear DNA gives rise to their cytotoxic and antiproliferative activities that are selective for cells deficient in MMR.

To explore further the basis of the unique selectivity of the metlloinsertors in targeting MMR-deficient cells, experiments were conducted using engineered NCI-H23 lung adenocarcinoma cells that contain a doxycycline-inducible shRNA which suppresses the expression of the MMR gene MLH1. Here we use this new cell line to further validate rhodium metalloinsertors as compounds capable of differentially inhibiting the proliferation of MMR-deficient cancer cells over isogenic MMR-proficient cells. General DNA damaging agents, such as cisplatin and etoposide, in contrast, are less effective in the induced cell line defective in MMR.

Finally, we describe a new subclass of metalloinsertors with enhanced potency and selectivity, in which the complexes show Rh-O coordination. In particular, it has been found that both Δ and Λ enantiomers of [Rh(chrysi)(phen)(DPE)]²⁺ bind to DNA with similar affinities, suggesting a possible different binding conformation than previous metalloinsertors. Remarkably, all members of this new family of compounds have significantly increased potency in a range of cellular assays; indeed, all are more potent than the FDA-approved anticancer drugs cisplatin and MNNG. Moreover, these activities are coupled with high levels of selectivity for MMR-deficient cells.

Caracterização ambiental da bacia hidrogáfica do Rio São Domingos a partir da análise geoquímica e isotópica Pb/Pb

A bacia hidrográfica do rio São Domingos constitui uma das sub-bacias do rio Muriaé pertencente ao sistema Paraíba do Sul e, tem seus limites coincidentes com os limites do município de São José de Ubá, sendo este o segundo maior produtor de tomate do estado do Rio de Janeiro, com sua principal fonte econômica baseada na agropecuária. Este tipo de atividade resulta em utilização de produtos químicos nas lavouras e juntamente a ocupação inadequada resulta em modificação das paisagens e da mata nativa, resultando em diversos tipos de impactos no ambiente. Neste estudo foram abordados os impactos relacionados a concentração de metais e sua proveniência através das assinaturas isotópicas Pb/Pb, utilizando para tal o procedimento analítico de lixiviação dos sedimentos de corrente e abertura total de rochas para a obtenção de razões isotópicas e concentrações de metais por ICP-MS. Os resultados mostraram que as contribuições nos sedimentos de corrente se dão a partir de cinco fontes compreendidos no intervalo de assinatura isotópica 206Pb/207Pb 1,1229 e 1,1949, representadas em intervalos bem definidos. Por correlação com as respectivas concentrações se observa que, preferencialmente, existe maior influência das rochas do embasamento, seguido de atividade antrópicas como a urbanização e disposição de lixo doméstico. As maiores concentrações estão associadas ao cobre, chumbo, estrôncio, níquel e zinco. Contudo todas as concentrações de metais obtidas se encontram abaixo da legislação vigente. Desta forma a contaminação antrópica é limitada a regiões de maior densidade populacional e as influências naturais predominam na área da bacia.

Biossorção de tório com emprego de Sargassum filipendula

Com o aumento do rigor para descarte de efluentes contaminado com metais pesados, as pesquisas têm se intensificado na busca de métodos de remoção, que tragam bons resultados de captação dos metais, aliado a um baixo custo. O uso de biomassas como bactérias, fungos e algas marinhas como material adsorvente, tem se apresentado como uma alternativa, principalmente para soluções com baixo teor de metais. Neste trabalho, a alga marinha Sargassum filipendula foi avaliada na sua capacidade de remoção do metal tório de uma solução sintética e do efluente dos laboratórios de análises ambientais do IRD. A cinética desta biossorção foi estudada em regime de batelada e o equilíbrio foi alcançado com 180 min de reação. Dois modelos cinéticos foram utilizados nesta avaliação, um de primeira ordem e um modelo de pseudo segunda ordem, tendo o modelo de segunda ordem apresentado um melhor ajuste dos dados. Na avaliação da capacidade máxima de captação do tório pela biomassa marinha em regime de batelada, foi construída a isoterma que apresentou um perfil crescente na captação alcançando um máximo de 2,59 mol/g. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados da isoterma, tendo apresentado maior correlação com os dados o modelo de Langmuir, resultando num valor de captação máxima calculado pelo modelo de 2,92 mol/g. A capacidade de remoção do metal tório da alga Sargassum filipendula também foi avaliada em regime contínuo. Um estudo de altura crítica de leito foi realizado preenchendo-se uma coluna com diferentes massas de alga correspondendo a diferentes alturas de leito. A concentração de tório residual foi quantificada na solução de saída e a menor concentração na saída foi alcançada com 40 cm de leito ou 96 g de biomassa. Após este estudo um sistema contínuo com duas colunas, com 96 g de biomassa cada, e uma bomba peristáltica foi utilizado para o tratamento do efluente real do IRD, contendo não apenas o metal tório, mas outros metais como urânio, cálcio, cromo, ferro, chumbo, etc. Cento e cinco litros de efluente foram tratados numa concentração de 6 mg/L, a concentração do efluente de saída foi de 3,75 mg/L. A caracterização do efluente quanto aos metais presentes foi realizada em ICP-MS, os resultados demonstraram que não houve competição pelos sítios ligantes da biomassa entre o tório e os demais metais. Além disso, alguns metais como cálcio, ferro e magnésio, tiveram um aumento na concentração de saída indicando a presença do mecanismo de troca iônica na biossorção do tório por Sargassum filipendula

Traçadores isotópicos (Pb) e concentrações de metais em sedimentos superficiais: ferramentas na caracterização da poluição no setor oeste da baía de Sepetiba-RJ (SE do Brasil)

Este estudo teve como objetivo principal utilizar os teores de elementos-traço e análise isotópica de Pb (204Pb,206Pb,207Pb,208Pb) como ferramentas na caracterização da poluição da Baía de Sepetiba-RJ. As coletas de sedimento superficiais de fundo foram realizadas em três campanhas, em novembro de 2010, no setor oeste da Baía de Sepetiba RJ. A malha amostral é composta por 66 amostras (BSEP 001 a BSEP 066) coletadas com busca-fundo Van Veen. O pré-processamento das amostras ocorreu no Laboratório Geológico de Preparação de Amostras do Departamento de Geologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. A digestão parcial das amostras de sedimento (< 0.072 mm) para obtenção do teor parcial dos elementos-traço (Ag, As, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mn, Ni, Pb, Sr, U, Zn) e de isótopo de Pb (lixiviação) foi executada no Laboratório de Geoquímica Analítica do Instituto de Geociências da UNICAMP e a leitura foi executada através do ICP-MS. Já as análises das concentrações totais dos elementos-traço (inclusive, Hg) e de isótopos de Pb (dissolução total) foram realizadas no laboratório ACTLABS (Ontário-Canadá) através do ICP Varian Vista. As leituras isotópicas foram feitas somente nas amostras que apresentaram concentrações parciais de Pb, acima de 0,5 g/g, totalizando 21 estações. Pôde-se constatar a existência de um enriquecimento de elementos-traço no setor oeste da Baía de Sepetiba. As médias dos teores totais de Ag (0,4 g/g), Cd (0,76 g/g), Cu (62,59 g/g), Li (43,29 g/g), Ni (16,65 g/g), Pb (20,08 g/g), Sr (389,64 g/g) e Zn (184,82 g/g) excederam os limites recomendados ou valores naturais. Isto pode ser reflexo da influência antrópica na região, principalmente relacionada à atividade de dragagem e à permanência dos resíduos de minério da desativada companhia de minério Ingá, na Ilha da Madeira. Os mapas de distribuição da concentração dos metais-traço destacaram a presença de vários sítios de deposição ao longo do setor oeste da baía de Sepetiba, com destaque para a região entre a porção centro oeste da Ilha de Itacuruça e o continente; Saco da Marambaia e Ponta da Pombeba; e porção oeste da Ponta da Marambaia. As razões isotópicas 206Pb/207Pb da área estudada variaram entre 1,163 a 1,259 para dissolução total e 1,1749-1,1877 para técnica de lixiviação, valores considerados como assinaturas de sedimentos pós-industriais ou comparados à assinatura de gasolina. Ainda sobre a técnica de lixiviação, destaca-se que os sedimentos superficiais do setor oeste (206Pb/207Pb: 1,1789) da baía de Sepetiba apresentaram uma assinatura uniforme e menos radiogênica do que setor leste (206Pb/207Pb: 1,2373 e 1,2110) desta baía. Através da assinatura isotópica de Pb encontrada nesta região é possível destacar a pouca contribuição das águas oceânicas para esse sistema, entretanto, a circulação interna intensa das águas da baía permite a homogeneização destas. O emprego destes tipos de ferramentas no monitoramento ambiental da área mostrou-se bastante eficiente, sendo importante a continuidade desta abordagem de pesquisa a fim de auxiliar na implementação de um plano de manejo local.

Proveniência sedimentar do grupo São Fidélis, terreno oriental da Faixa Ribeira com base em dados U-Pb

O Domínio Costeiro integra o Terreno Oriental, no segmento central da Faixa Ribeira e abriga rochas ortoderivadas com afinidade de arcos magmáticos (Complexo Rio Negro, ca. 790-605 Ma). Os ortognaisses deste complexo possuem clara assinatura para ambientes de zonas de subducção, encaixados em rochas metassedimentares de alto grau, integrantes do Grupo São Fidélis. O conjunto acima descrito é ainda intrudido por várias de rochas granitóides sin a tardi- colisionais, relacionadas às várias etapas de desenvolvimento da Orogenia Brasiliana neste setor do orógeno (ca. 605-480 Ma). Idades U-Pb (LA-ICP-MS) em zircões detríticos de rochas quartzíticas do Grupo São Fidélis indicam um amplo espectro com modas significativas no Mesoproterozóico e Paleoproterozoico, além de zircões do Neoproterozóico e do Arqueano. Sinteticamente os resultados obtidos foram: a) Idades concordantes Arqueanas com ca. 2,85, 2,84 e 2,70 Ga; b) zircões Paleoproterozóicos (ca. 2,3 a 1,7 Ga), com máxima concentração em torno de ca. 2,2 Ga, representando a segunda maior moda; c) Idades Mesoproterozóicas (ca. 1,3 -1,1 Ga) com idades de espectro dominantes, com moda em ca. 1,5 Ga; d) Zircões Neoproterozóicos com idades de ca. 0,95-90 Ga e 0,86-0,61 Ga. Em vários grãos detríticos observou-se sobrecrescimento metamórfico em ca. 602-570 Ma. Dados U-Pb (LA-ICP-MS) obtidos para zircões para Ortognaisse Rio Grande e o Biotita Ortognaisse, intrudidos na unidade basal do Grupo São Fidélis, apresentam idades em ca. 620 Ma e são equivalentes ao período pré-colisional de geração de rochas do arco magmático Rio Negro. Combinando estas idades com os núcleos de zircões detríticos mais jovens, com assinatura do Arco Rio Negro em ca. 613 Ma, pode-se definir o intervalo máximo de sedimentação da unidade superior do Grupo São Fidélis no Neoproterozóico. Cristais de monazitas selecionadas para análise U-Pb (ID-TIMS) apresentam relações com os principais episódios tectono-metamórficos da Faixa Ribeira. Dois cristais de uma amostra quartzítica e dois do ortognaisse Rio Grande alinham-se em uma discórdia que gerou idade de 603 Ma, referente ao metamorfismo progressivo descrito na literatura, durante a Orogenia Brasiliana. Enquanto a idade concordante obtida em 535 Ma, adquirida em uma amostra quartzítica, é correspontente ao último metamorfismo colisional da Faixa Ribeira.

Elemental signatures in otoliths of larval walleye pollock (Theragra chalcogramma) from the northeast Pacific Ocean

The population structure of walleye pollock (Theragra chalcogramma) in the northeastern Pacific Ocean remains unknown. We examined elemental signatures in the otoliths of larval and juvenile pollock from locations in the Bering Sea and Gulf of Alaska to determine if there were significant geographic variations in otolith composition that may be used as natural tags of population affinities. Otoliths were assayed by using both electron probe microanalysis (EPMA) and laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Elements measured at the nucleus of otoliths by EPMA and laser ablation ICP-MS differed significantly among locations. However, geographic groupings identified by a multivariate statistical approach from EPMA and ICP-MS were dissimilar, indicating that the elements assayed by each technique were controlled by separate depositional processes within the endolymph. Elemental profiles across the pollock otoliths were generally consistent at distances up to 100 μm from the nucleus. At distances beyond 100 μm, profiles varied significantly but were remarkably consistent among individuals collected at each location. These data may indicate that larvae from various spawning locations are encountering water masses with differing physicochemical properties through their larval lives, and at approximately the same time. Although our results are promising, we require a better understanding of the mechanisms controlling otolith chemistry before it will be possible to reconstruct dispersal pathways of larval pollock based on probe-based analyses of otolith geochemistry. Elemental signatures in otoliths of pollock may allow for the delineation of fine-scale population structure in pollock that has yet to be consistently revealed by using population genetic approaches.

药用牡丹资源与重金属污染问题的研究

我国牡丹资源丰富、药用历史悠久、药材出口量大。近年来国际上对进口植物药的重金属限量标准不断提高，已成为影响丹皮出口的最大贸易壁垒之一，严重阻碍了丹皮产业化进程。为了提高我国丹皮药材整体质量水平和国际竞争力，本试验探讨了不同产地、不同种质资源的丹皮与Cu、Cd、Pb、As四种重金属的关系，重点研究了两个代表性品种对重金属Cu的富集规律，分析了重金属Cu对牡丹生长、生理和药材品质的影响。实验中采用火焰原子吸收分光光度法（FAAS ）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）为基本检测手段来分析样品中重金属元素的含量，从植物与重金属相互关系的角度对牡丹药用、花药兼用以及生态修复可行性等方面进行了系统研究。结果如下： 1. 丹皮重金属含量与牡丹种质资源和栽培环境关系密切。野生种中滇牡丹丹皮中Cu、Cd含量相对较高，多数野生种丹皮中Pb、As含量较栽培种偏高；铜陵产区的丹皮重金属含量明显高于其它产区，铜尾矿上栽培出产的丹皮重金属Cu含量明显超标，建议其改变种植模式，可以考虑丰富牡丹品种，开发生态旅游、观赏栽培。 2. 综合比较同一地块的7个常用药用品种发现，‘JPH’和‘CKL’品种对重金属富集能力相对较弱。‘JPH’是传统的优良观赏品种，适宜花药兼用；结合前期研究的结果‘CKL’药效成分含量相对较高，药用价值较高，适宜药用栽培。 3. 对药用牡丹品种‘凤丹’和‘建始粉’外施不同浓度CuSO4溶液处理后发现，丹皮中重金属富集量与外施重金属浓度成显著正相关。当外施Cu 浓度超过150mg/kg 时，两个品种的丹皮中Cu含量均已超标。 4. 重金属Cu对牡丹生长的影响效应与重金属浓度和植物体自身部位有关。当外施Cu浓度小于600mg/kg 时，对牡丹生长有一定的促进作用，主要表现在地上部分；超过600mg/kg 时，对牡丹生长有抑制作用，随着浓度增大，毒害症状愈加明显。地下部主要表现出受抑制作用，抑制效应随外施浓度增大而加重。 5. 牡丹通过自身的生理生化调节机制抵抗Cu胁迫对细胞造成的氧化伤害：低浓度Cu可以刺激抗氧化酶系统SOD和POD 活性升高，高浓度下SOD和 POD活性则显著降低。相同处理条件下‘凤丹’品种的抗铜性要高于‘建始粉’。 6. 本试验未发现外施Cu处理对丹皮中药效成分丹皮酚、芍药苷产生影响。 7. ‘凤丹’及‘建始粉’根系铜富集质量分数均达到超富集植物的要求，因此牡丹可能在重金属Cu污染的环境修复方面存在巨大潜力。

化学修饰铋膜电极检测重金属镉

随着我国工业的快速发展，环境污染日益严重，其中重金属已经成为最主要的污染物 之一。重金属具有分布广泛、半衰期长等特点，因而对人们的生产生活危害巨大。镉作为 一种常见的重金属污染物，它能够引发废用性萎缩、肾功能衰竭和感染等疾病，因此对环 境中存在的痕量镉的进行检测显得极为重要。传统的痕量分析方法包括光谱分析法和色谱 分析法，但这两方法所使用的仪器比较笨重，操作过程复杂，因而不适于在线分析。电化 学分析方法因其快速、便携、价格低廉、灵敏度高等特点而受到了人们的广泛关注，其中 较为常用的阳极溶出伏安法已经在镉离子等重金属离子的现场快速高灵敏检测中发挥了 重要作用。然而传统阳极溶出法中使用的汞电极因具有毒性而被许多国家禁止使用，所以 寻找汞电极的替代电极成为近年来的阳极溶出技术的研究热点。铋膜电极因具有类似汞电 极的分析性能且环境友好而受到了广泛重视，特别是各种化学修饰方法使得铋膜电极的性 能得到了显著提高。但是目前铋膜电极仍存在稳定性低、抗干扰能力差等问题，这些不足 严重制约了该类电极在重金属的阳极溶出分析中的应用。本文旨在通过新的化学修饰方法 解决铋膜电极应用中的瓶颈问题，发展具有优异分析性能的化学修饰铋膜电极应用于镉离 子等重金属离子的阳极溶出分析。本文的主要研究内容包括： l）以阳极溶出法测定镉离子为例，研究了化学修饰铋膜电极的响应特性，考察了富 集时间、富集电位、铋离子浓度、离子载体浓度和Nafion 浓度等实验条件对检测灵敏度的 影响。 2）将离子载体引入铋膜电极与Nafion 结合使用，研究了镉离子在该电极上的阳极溶 出响应，并探讨了铜、铅、铟三种金属离子对镉离子检测选择性的影响。将这种改良后的 化学修饰铋膜电极用于实际海水样品的检测，所得结果与ICP-MS 的测量结果基本一致。 3）将四氟硼酸钠引入铋膜电极与离子载体、碳纳米管结合使用，研究了镉离子在该 电极上的阳极溶出响应，考察了铜、铅、铟离子对镉离子测定的影响。 4）考察了电解富集和开路电位富集两种富集方式对电极灵敏度和选择性的影响。 实验表明：通过预富集，在未除氧的溶液中即可得到显著的镉离子溶出电流峰，且背 景噪音低；加入离子载体后，电极对目标金属有良好的选择性，可以在复杂基体条件下测 定重金属离子镉；电解富集条件下电极的的灵敏度较高，而开路电位富集条件下电极的选 择性较好。这种环保的无汞化学修饰电极为海水中重金属污染物的检测提供了新的手段。

聚合物膜离子选择性电极的制备与性能研究

聚合物膜离子选择性电极具有选择性高、使用简便、价格低廉等优点，在环境监测中日益受到人们的关注。这类电极的响应特性主要取决于聚合物膜相中起分子识别作用的离子载体的选择性。本文设计合成了一系列对重金属离子具有高选择性的有机配体，并将其作为电中性离子载体应用于银、汞、锌、铬等离子选择性电极中，实现了对重金属离子的高选择性测定。此外，我们对海水中有机物质的紫外线消解进行了研究，优化了消解条件，采用离子选择性电极技术实现了对海水中重金属污染物的快速检测。具体内容如下： 1、以硫氮杂冠醚为离子载体的银离子选择性电极制备及性能研究。 合成了一系列硫氮杂冠醚配体，通过优化反应条件，提高了反应产率，简化了产物处理过程。将此类冠醚作为离子载体用于银离子选择性电极的制备，并讨论了冠醚环大小、冠醚环的韧性以及硫原子个数对电极选择性的影响。在此研究基础上，利用沉淀-溶解平衡法调节内充液主离子浓度，采用冠醚9，10，12，13，24，25-六氢-5H，15H，23H-二苯[b，q][1，7，10，13，19，4，16]五硫二氮二十三环-6，16 (7H，17H)-二酮环作为低检出限银离子选择性电极载体，通过优化电极的内充液和聚合物膜组份，测得最低检出限为2.2×10-10 M，电极电位响应斜率为54.5 mV/dec.，线性范围为1.0×10-9-1.0×10-5 M，电极使用寿命为一个月。采用标准加入法，成功实现了自来水中银离子浓度的测试，并以该电极作为指示电极，以硝酸银溶液为滴定剂，成功滴定了I-、Br-和Cl-离子的混合液。 2、以1，2，4-三唑衍生物为离子载体的汞离子选择性电极的制备及性能表征。 设计合成了一种基于1，2，4-三唑的希夫碱结构化合物，3，5-二(二硫代甲酸苄酯肼基-2-亚甲胺基苯氧甲基)-1-(四氢-2H-吡喃)-1H-1，2，4-三唑，并成功用作中性载体实现对汞离子的测定。在最佳膜组分条件下，以该化合物作为载体的汞离子选择性电极的检出限为2.6×10-7 M Hg2+，电极电位响应斜率为29.3±0.3 mV/dec.，线性范围为1.0×10-6-3.0×10-4 M。该电极使用寿命为2个月，在pH 2.6-5.2范围内测试不受酸度影响。以该电极为指示电极，以EDTA为滴定剂，可准确滴定溶液中汞离子的浓度。 3、以希夫碱结构化合物为离子载体的锌离子选择性电极的制备及性能研究。 本文设计了一种含吡啶杂环的希夫碱结构化合物(E)-N'-(吡啶-2-亚甲胺基)-2-((E)-吡啶-2-亚甲胺基)苯甲酰肼，并成功用作离子载体实现对锌离子的测定。在最佳膜组分条件下，以该化合物为载体的锌离子选择性电极的检出限为7.4×10-7M Zn2+，电极电位响应斜率为25.9 mV/dec.，线性范围为1.0×10-6-1.0×10-3 M。该电极使用寿命为3个月，在pH 3.4-5.8范围内测试不受酸度影响。以该电极为指示电极，以EDTA为滴定剂，可准确滴定溶液中锌离子的浓度。 4、紫外光在线消解技术用于离子选择性电极测试海水中重金属离子的研究。 海水中重金属离子大多以络合物形式存在，而离子选择性电极只对游离态金属离子响应，因此要实现离子选择性电极测试海水中的重金属，首先必须使金属离子从络合物中游离出来。紫外光消解方法相对于其它海水预处理手段是一种清洁的样品预处理方法。我们以模拟海水为考察对象，考察了盐度、酸度、有机物浓度对消解效率的影响，并在优化消解条件的基础上对实际海水进行消解，利用离子选择性电极成功实现了海水中铜离子浓度的测试，测试值与ICP-MS数值一致。 5、合成希夫碱结构罗丹明B衍生物作为载体和分子探针用于Cr3+离子的检测。 设计合成了希夫碱结构罗丹明B衍生物2-亚甲胺基-8-乙酯基喹啉-罗丹明。荧光法显示，在化合物对铬离子(III)有较好的选择性，进而我们将该化合物作为分子探针进行了详细的研究。结果表明，分子探针与铬离子配位比为1:1，铬离子响应的线性范围是8.0×10-7-8.0×10-5 M，检测下限为1.9×10-7 M。电化学测试结果显示，基于该化合物为载体的离子选择性电极对铬离子(III)的选择性较差。

Total and subcellular distribution of trace elements in the liver of a mother-fetus pair of Dall's porpoises (Phocoenoides dalli)

Total and subcellular hepatic Zn, Cu, Se, Mn, V, Hg, Cd, and Ag were determined in a mother-fetus pair of Dall's porpoises (Phocoenoides dalli). Except for higher fetal Cu concentration, all maternal elements were higher. Elements existed mostly in the cytosol of both animals except in the case of maternal Ag in the microsome and fetal Cu and Ag in the nuclei and mitochondria. In the maternal cytosol, Zn, Mn, Hg, and Ag were present in the high-molecular-weight substances (HMW); Se and V were present in the low-molecular-weight substances (LMW); Cu and Cd were mostly sequestered by metallothionein (MT). In the fetal cytosol, Zn, Se, Mn, Hg, Cd, and Ag were present in the HMW and V in the LMW, while Cu and Ag were mostly associated with MT. MT isoforms were characterized using the HPLC/ICP-MS. Two and four obvious peaks appeared in the maternal and fetal MT fractions, respectively. The highest elemental ion intensities were at a retention time of 7.8 min for the mother, and for the fetus the peak elemental ion intensities occurred at a retention time of 4.3 min, suggesting that different MT isoforms may be involved in elemental accumulation in maternal and fetal hepatocytosols. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

包头稀土工业区土壤中钍的环境化学行为

本论文分为两部分：1. 综述部分（第一章和第二章），介绍了我国包头地区稀土工业区钍污染概况，对稀土工业生产造成的放射性生态环境污染进行了分析和归纳；评述了土壤和沉积物中放射性核素污染生态物理化学研究和进展；说明了本研究课题的背景、意义和技术路线。2. 实验部分（第三章至第六章），包括以下几方面内容：土壤样品和高铁矿渣样品中钍的分析方法的建立；对土壤和矿渣样品中钍的形态进行定量分析，考察了土壤性质对土壤中钍形态分布的影响；模拟自然环境，研究钍在土壤-植物系统之间的迁移积累和钍形态的植物可利用性；土壤样品对钍的吸附-解吸行为及其影响因素。 我国包头稀土工业在稀土矿浮选和稀土精矿湿法冶炼过程中产生了大量含放射性钍的废渣、废水和粉尘，对当地生态环境造成严重的破坏和放射性污染。 采用合适内标，ICP-MS法对样品中钍分析，考察了基体干扰、记忆效应和质谱干扰，比较了不同的样品消解方法对钍测定的影响，并用标准土壤样品和标准加入法对方法的准确性进行了评价。分别采用Tessier、BCR和Martínez-Aguirre形态萃取方法对土壤和样品中钍的形态进行分析，通过对总量的回收率和萃取剂选择性比较，选择了Martínez-Aguirre连续萃取法定量样品中钍的形态，并对其进行了优化和评价。考察了土壤性质影响着钍的形态分布。 通过盆栽实验，考察了小麦对根际土壤中钍形态分布以及的在不同生长期对钍的吸收影响。利用相应的材料人工模拟了土壤中钍的形态，对模拟的钍各形态的植物可利用性和植物吸收贡献指数进行评估分析。利用不同的磷酸盐对土壤进行培养处理，考察了磷酸盐的加入对土壤中钍的生物可利用性影响。 实验了土壤样品对钍的吸附-解吸过程，通过吸附容量、分配系数和吸附百分比等参数考察土壤对钍吸附能力，并考察了被土壤吸附钍的解吸行为。通过吸附机理的分析，土壤对钍的吸附作用主要是通过Th(IV)的表面水解吸附模式进行。根据实验结果，土壤样品对溶液中钍的吸附热力学可以用Freundlich方程式来描述，吸附的动力学过程可用Elovich方程描述，并对吸附方式和吸附过程进行论述。实验发现，吸附-解吸条件、土壤性质、外源稀土元素和施肥等对土壤吸附钍有一定影响。

核磁共振技术在生物医学及临床评价中的应用--磁共振成像造影剂及稀土的生物效应研究

近年来，随着高场傅里叶变换核磁共振波谱仪灵敏度的提高、分辨率的增加、化学位移的扩展、多脉冲实验技术的发展以及计算机技术的不断进步，使NMR技术和MRI技术在生物和医学领域的应用有了飞速的发展。论文工作围绕新型MRI造影剂的研制和稀土对动物体液代谢产物的影响及作用，进行了较系统的研究。合成了四种稀土配合物：K_(11)[Gd(PW_(11)o_(39)]_2]、K_9GdW_(10)O_(36)、Gd_2(P_2W_(18)O_(62)、K_(15)[(GdO)_3(PW_9O_(34)_2]和四种中性的多竣多胺类稀土配合物：Gd(DTPA-BDEA）、Gd(DTPA-BDMA)、Gd(DTPA-BIN)和Gd(cyclic-DTPA-1,2-pn),从对造影剂临床应用的一般要求出发，对其进行了表征和溶解性、稳定性及体外的弛豫实验，指出它们是潜在的较好的MRI造影剂。在此基础上，通过大鼠体内的MRI实验考察了／又种造影剂侯选化合物的体内弛豫效率、选择性及体内滞留时间和代谢情况，并与目前临床普遍运用的造影剂GdDTPA进行了比较。并结合动物急性毒性实验(LD_(50)测定）对其进行综合评价，且对其应用于临床的可能性进行了探讨。结果表明，K_(11)[Gd(PW_(11)O_(39)_2]、K_9GdW_(10)O_(36)、K_(15)[GdO)_3(PW_9O_(34)_2]和Gd(DTPA-BDMA), Gd(DTPA-BIN), Gd(cyclic-DTPA-1,2-pn)是良好的具有肝脏选择性的MRI造影剂，K_(15)[(GdO_3(PW_9O_(34)_2]、Gd(cyclic-DTPA-1,2-pn)Gd(DTPA-BDMA)具有良好的肾脏代谢性能，另外KgGdW10036有可能对病理状态的诊断有一定的作用。首次运用高分辨'H NMR技术，检测了大鼠长期服用不同剂量硝酸斓(0,0.05, 0.2, 2.0, 10, 20 mg/kg体重）和农用稀土微肥常乐(La203: 30.48%, Ce02: 54.67,Pr6011: 6.05%, Nd203: 8.8%) (0, 0.1, 0.2, 2.0, 10, 20 mg/kg体重）后血清及尿液中的代谢物如柠檬酸、酮体、肌酸酚、二甲胺、二甲基甘氨酸、TMAO、氨基酸和乳酸、唬拍酸、牛磺酸等的浓度、物种的变化，并用ICP-MS法测定了长期口服常乐后大鼠各组织及脏器中的稀土含量，并结合一些生化指标的测试，对稀土在体内与细胞、组织和器官的作用机理及在动物体内的积累、排泄和远期毒性进行了有意义的探讨。结果表明，高剂量稀土在体内长期作用，可能导致动物肝脏和肾脏特定部位（如肾小管、'肾乳头、肝脏线粒体）受到选择性的损伤，且损害程度与剂量成正比关系。并发现，不同的稀土离子在体内有不同的作用方式，不同的稀土离子在体内有不同的代谢和累积速率，而且动物对稀土的毒性可能有一个适应过程。低剂量稀土对代谢没有明显影响，并建议了一个较安全剂量，但仍需对稀土的农用安全性进行进一步研究。

稀土对红细胞及带3蛋白胞质片段结构和生理功能的影响

稀土在农业和医学中的广泛应用使人们日益关心稀土的安全性问题。本论文以红细胞为研究对象，围绕稀土对红细胞形态的影响，稀土能否进入红细胞以及稀土对红细胞带3蛋白胞质片段结构和功能的影响三方面开展研究工作，主要研究成果如下：首先，在宏观上通过超高倍光学显微镜观察了稀土阳离子及其络阴离子对正常人红细胞形态的影响。结果表明当红细胞与硝酸悯作用后其体积发生膨胀，表面出现棘状凸起，细胞间发生聚集。而以往被人们认为毒性较小的柠檬酸悯则使红细胞呈现囊泡状凸起，随着与稀土作用时间的延长多数囊泡状结构可脱落。EDTA的加入可使部分在低浓度（10~(-7)M）稀土离子条件下变形的红细胞恢复原状，说明细胞形态变化主要是由环境中稀土的存在引起的。其次，根据稀土离子跨膜研究中存在的一些问题，在总结前人工作的基础上，建立一种方法测定了体外温育和静脉注射条件下红细胞中稀土含量。进一步证实文献报道含有络合剂的洗涤缓冲液能够将进入细胞内部的稀土带出，影响测定结果的准确性。本论文中应用不含络合剂的洗涤缓冲液洗涤与稀土温育后的红细胞，在10mMTris-HCl印H7.0）低渗缓冲液中溶胀，ICP-MS测定结果显示无论是稀土阳离子还是稀土络阴离子均可以跨膜，且稀土络阴离子跨膜速度较快。耳静脉注射稀土后仅在兔血浆及红细胞膜上检测到稀土，说明在短期静脉注射条件下存在于血浆中的稀土不能进入兔红细胞。最后，应用基因工程技术克隆、表达、纯化了带3蛋白胞质片段及其融合蛋白。计算机结构模拟、荧光光谱以及生物活性的测定证实重组带3蛋白胞质片段与天然蛋白具有相似的空间结构和生物活性。稀土离子对醛缩酶、醛缩酶与带3蛋白胞质片段相互作用的影响表现为：0-10μMLa~(3+) 对醛缩酶活性有促进作用，当体系中L~(3+)浓度达到6μM时，带3蛋白胞质片段基本完全失去对醛缩酶活性的抑制作用。蛋白质内源荧光和同步荧光光谱研究结果表明，La~(3+)对带3蛋白胞质片段与醛缩酶结构均具有一定影响。本论文实验结果表明，低浓度稀土可导致调节细胞内糖酵解速率的带3蛋白胞质片段失去活性，使糖酵解速率无序增强。由于红细胞主要碳源来自于血糖，糖酵解速率的加快很可能会引起生物体血糖浓度的降低。