Persistence of viable but non-culturable bacteria during the production and distribution of drinking water

The direct measurement of in situ respiring bacteria using 5-cyano-2,3-ditolyl tetrazolium chloride (CTC) shows that, especially for Gram-negative bacteria, large numbers of viable but non-culturable (VBNC) bacteria are present in finished water from a conventional water treatment plant, and the regrowth of bacteria along distribution networks can be seen rapidly by using this very sensitive technique. The level of bacterial inactivation with chlorine is much less important than has been previously supposed (based on experiments with non-injured laboratory strains of bacteria and classical culture techniques). Threshold values of VBNC bacteria leaving water treatment plants or regrowing along distribution systems have to be determined for better control of coliform regrowth and health- risks associated with the consumption of drinking water.

Development of a Cationic Mucic Acid Polymer-Based Nanoparticle siRNA Delivery System

Cancer chemotherapy has advanced from highly toxic drugs to more targeted treatments in the last 70 years. Chapter 1 opens with an introduction to targeted therapy for cancer. The benefits of using a nanoparticle to deliver therapeutics are discussed. We move on to siRNA in particular, and why it would be advantageous as a therapy. Specific to siRNA delivery are some challenges, such as nuclease degradation, quick clearance from circulation, needing to enter cells, and getting to the cytosol. We propose the development of a nanoparticle delivery system to tackle these challenges so that siRNA can be effective.

Chapter 2 of this thesis discusses the synthesis and analysis of a cationic mucic acid polymer (cMAP) which condenses siRNA to form a nanoparticle. Various methods to add polyethylene glycol (PEG) for stabilizing the nanoparticle in physiologic solutions, including using a boronic acid binding to diols on mucic acid, forming a copolymer of cMAP with PEG, and creating a triblock with mPEG on both ends of cMAP. The goal of these various pegylation strategies was to increase the circulation time of the siRNA nanoparticle in the bloodstream to allow more of the nanoparticle to reach tumor tissue by the enhanced permeation and retention effect. We found that the triblock mPEG-cMAP-PEGm polymer condensed siRNA to form very stable 30-40 nm particles that circulated for the longest time – almost 10% of the formulation remained in the bloodstream of mice 1 h after intravenous injection.

Chapter 3 explores the use of an antibody as a targeting agent for nanoparticles. Some antibodies of the IgG1 subtype are able to recruit natural killer cells that effect antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC) to kill the targeted cell to which the antibody is bound. There is evidence that the ADCC effect remains in antibody-drug conjugates, so we wanted to know whether the ADCC effect is preserved when the antibody is bound to a nanoparticle, which is a much larger and complex entity. We utilized antibodies against epidermal growth factor receptor with similar binding and pharmacokinetics, cetuximab and panitumumab, which differ in that cetuximab is an IgG1 and panitumumab is an IgG2 (which does not cause ADCC). Although a natural killer cell culture model showed that gold nanoparticles with a full antibody targeting agent can elicit target cell lysis, we found that this effect was not preserved in vivo. Whether this is due to the antibody not being accessible to immune cells or whether the natural killer cells are inactivated in a tumor xenograft remains unknown. It is possible that using a full antibody still has value if there are immune functions which are altered in a complex in vivo environment that are intact in an in vitro system, so the value of using a full antibody as a targeting agent versus using an antibody fragment or a protein such as transferrin is still open to further exploration.

In chapter 4, nanoparticle targeting and endosomal escape are further discussed with respect to the cMAP nanoparticle system. A diboronic acid entity, which gives an order of magnitude greater binding (than boronic acid) to cMAP due to the vicinal diols in mucic acid, was synthesized, attached to 5kD or 10kD PEG, and conjugated to either transferrin or cetuximab. A histidine was incorporated into the triblock polymer between cMAP and the PEG blocks to allow for siRNA endosomal escape. Nanoparticle size remained 30-40 nm with a slightly negative ca. -3 mV zeta potential with the triblock polymer containing histidine and when targeting agents were added. Greater mRNA knockdown was seen with the endosomal escape mechanism than without. The nanoparticle formulations were able to knock down the targeted mRNA in vitro. Mixed effects suggesting function were seen in vivo.

Chapter 5 summarizes the project and provides an outlook on siRNA delivery as well as targeted combination therapies for the future of personalized medicine in cancer treatment.

Interacciones entre las células madre pluripotentes del carcinoma embrionario y las células mioides peritubulares del testículo

112 p.+ anexos

Proteomic Analysis of the Ubiquitin Landscape in the Drosophila Embryonic Nervous System and the Adult Photoreceptor Cells

Background Ubiquitination is known to regulate physiological neuronal functions as well as to be involved in a number of neuronal diseases. Several ubiquitin proteomic approaches have been developed during the last decade but, as they have been mostly applied to non-neuronal cell culture, very little is yet known about neuronal ubiquitination pathways in vivo. Methodology/Principal Findings Using an in vivo biotinylation strategy we have isolated and identified the ubiquitinated proteome in neurons both for the developing embryonic brain and for the adult eye of Drosophila melanogaster. Bioinformatic comparison of both datasets indicates a significant difference on the ubiquitin substrates, which logically correlates with the processes that are most active at each of the developmental stages. Detection within the isolated material of two ubiquitin E3 ligases, Parkin and Ube3a, indicates their ubiquitinating activity on the studied tissues. Further identification of the proteins that do accumulate upon interference with the proteasomal degradative pathway provides an indication of the proteins that are targeted for clearance in neurons. Last, we report the proof-of-principle validation of two lysine residues required for nSyb ubiquitination. Conclusions/Significance These data cast light on the differential and common ubiquitination pathways between the embryonic and adult neurons, and hence will contribute to the understanding of the mechanisms by which neuronal function is regulated. The in vivo biotinylation methodology described here complements other approaches for ubiquitome study and offers unique advantages, and is poised to provide further insight into disease mechanisms related to the ubiquitin proteasome system.

Clam farming in the Mekong Delta, Vietnam

The Mekong Delta region in southern Vietnam has high potential for coastal aquaculture, including mollusc culture. Many mollusc species are cultured for domestic and export markets including white clam (Meretrix lyrata Showerby) and blood cockle (Arca granosa). Techniques for clam farming include the nursery and grow-out phases. At present, there are approximately 600 coastal families engaged in clam farming over a total area of 1,870 ha, of which 82.63% is used for the grow-out phased and 17.7% for the nursery phase. Nursery areas are near the coast and receive less than 5 hours of sunlight per day. The average area for a nursery is 3-4 ha and it is fenced with a net or bamboo stakes to prevent clams from escaping and to prevent water currents from carrying them away. Grow-out farm areas are further from the coast and are exposed to sunlight for only 2-3 hours/day. Average farm area for grow-out is 5-6 ha, and may or may not be fenced. Average operating cost is US$1100 per ha for nursery and US$757 per ha for grow-out (the cost of capital assets are not included) with loans being the main source of financial. Problems for clam farmers in the area include natural phenomena, inadequate culture techniques, lack of financing or credit systems, and marketing. Environment-related problems that cause clam mortality include flooding, and freshwater effluent and siltation or sedimentation from Mekong River. Other problems that constrain the development of clam culture in the area are: marketing problems such as lack of buyers and price fluctuations; exploitation of the natural clam populations.

Homarid Lobster Hatcheries: Their History and Role in Research, Management, and Aquaculture

This paper provides an historical review of homarid lobster fisheries, the development and usage of lobster hatcheries, and much of the research influenced by hatchery-initiated studies on natural history, physiology, and morphological development of the lobster, Homarus spp. Few commercial lobster hatcheries exist in the world today, yet their potential usage in restocking efforts in various countries is constantly being reexamined, particularly when natural stocks are considered “overfished.” Furthermore, many individual researchers working on homarid lobsters use smallscale hatchery operations to provide the animals necessary for their work as well as animals reared and provided by various governmental agencies interested in specific projects on larvae, postlarvae, or juveniles. Such researchers can benefi t from the information in this review and can avoid many pitfalls previously documented. The development of hatcheries and the experimental studies that were generated from their activities have had a direct impact on much of the research on lobsters. The past work arising from hatchery operations—descriptions of life stages, behavior, physiology, etc.—has generally been confirmed rather than refuted and has stimulated further research important for an understanding of the life history of homarid lobsters. The connections between homarid fisheries and hatchery operations (i.e. culturing of the lobsters), whether small- or large-scale for field and laboratory research, are important to understand so that better tools for fishery management can be developed. This review tries to provide such connections. However, the rearing techniques in use in today’s hatcheries—most of which are relics from the past—are clearly not effi cient enough for large-scale commercial aquaculture of lobsters or even for current restocking efforts practiced by several countries today. If hatcheries are to be used to supplement homarid stocks, to restock areas that were overfished, or to reintroduce species into their historical ranges, there is a clear need to further develop culture techniques. This review should help in assessments of culturing techniques for Homarus spp. and provide a reference source for researchers or governmental agencies wishing to avoid repeating previous mistakes.

Avaliação da resposta imune de neonatos não infectados pelo HIV-1 nascidos de gestantes soropositivas

A síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS), causada pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV), é uma das mais destrutivas epidemias do mundo, e a infecção pelo HIV em mulheres jovens vem aumentando rapidamente nos dias atuais. Esse fato tem um impacto importante na transmissão vertical do vírus. Apesar da grande maioria dos casos de aids pediátrica em todo mundo resultar da transmissão vertical, aproximadamente dois terços das crianças expostas ao HIV durante a vida fetal não são infectadas pelo vírus. Muitos trabalhos sugerem que durante a gestação doenças infecciosas maternas podem ter consequências complexas para o desenvolvimento do feto, e poucos trabalhos têm explorado o impacto da exposição ao HIV sobre a responsividade imunológica de crianças não infectadas a diferentes estímulos, particularmente na era das drogas antirretrovirais. Portanto, esse trabalho teve como objetivo avaliar eventos imunes em neonatos não-infectados expostos ao HIV-1 nascidos de gestantes que controlam (G1) ou não (G2) a carga viral plasmática, usando neonatos não expostos como controle. Para tanto, sangue do cordão umbilical de cada neonato foi coletado, plasma e células mononucleares foram separados e a linfoproliferação e o perfil de citocinas foram avaliados. Os resultados demonstraram que a linfoproliferação in vitro induzido por ativadores policlonais foi maior nos neonatos do G2. Entretanto, nenhuma cultura de célula respondeu a um conjunto de peptídeos sintéticos do envelope do HIV-1. A dosagem de citocinas no plasma e nos sobrenadantes das culturas ativadas policlonalmente demonstrou que, enquanto a IL-4 e IL-10 foram as citocinas dominantes produzidas nos grupos G1 e controle, a secreção de IFN-γ, IL-1, Il-6, IL-17 e TNF-α foi significativamente superior nos neonatos G2. Níveis sistêmicos de IL-10 observados dentre os neonatos G1 foram maiores naqueles nascidos de mães tratadas com drogas inibidoras da transcriptase reversa do vírus. Por outro lado, níveis superiores de citocinas inflamatórias foram observados dentre estes nascidos de gestantes tratadas com terapia antirretroviral de alta eficácia. Em resumo, nossos resultados indicam uma responsividade imune alterada em neonatos expostos in utero ao HIV-1 e reforça o papel do tratamento materno anti-viral com drogas menos potentes em atenuar tais distúrbios.

Avaliação do comportamento físico e microbiológico da incorporação de diacetato de clorexidina a resinas acrílicas a base de PMMA

Neste trabalho, objetivou-se avaliar as propriedades físicas e microbiológicas de resinas acrílicas a base de polimetilmetacrilato após a incorporação de sal de diacetato de clorexidina (CDA) às mesmas. Para tal, foram confeccionados corpos de prova (CDPs) com as resinas VIPI COR e Duralay, sem e com incorporação de 0,5%; 1,0% e 2,0% de CDA, totalizando 8 grupos. A cromatografia líquida foi utilizada para mensurar a liberação de CDA pelas resinas acrílicas, e ainda, mensurar sua lixiviação de monômeros residuais.Para isso, os CDPs foram armazenados individualmente em placas para cultura celular de 24 poços contendo 1 ml de água destilada estéril em cada poço. Após tempo de armazenagem de 2 horas, 7 dias, 14 dias, 21 dias e 28 dias, a 37oC, a solução foi retirada e a liberação de clorexidina ou monômeros residuais foi avaliada utilizando-se HPLC associado a espectrometria ultravioleta. A atividade antifúngica para C. albicans foi avaliada utilizando teste de difusão em ágar, no qual os CDPs foram colocados em placas de BHI previamente inoculadas com C. albicans, com medição do halo de inibição após 48 horas de incubação a 37C. A análise do grau de conversão das resinas se deu através da técnica de espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier FTIR utilizando-se uma amostra de resina não polimerizada de cada grupo e realizados 4 scans de absorbância. Para a mensuração da sorção de água por parte das resinas contendo CDA, foram confeccionados 10 corpos de prova para cada grupo, que foram posicionados em suporte dentro de dessecador a 37C para remoção de umidade intrínseca (m1) e depois imersos em 100 ml de água deionizada por 7 dias a 37C, tendo a água trocada diariamente. Após este intervalo, os corpos foram secos para obter a nova massa da resina (m2). As massas obtidas foram incluídas em fórmula matemática para obtenção do grau de sorção. Após obtenção dos resultados, quando comparou-se o halo inibição entre os grupos testados e de mesma marca, apenas as análises entre grupo CDA 2% x grupo CDA 1% e entre CDA 1% x CDA 0,5% não apresentaram diferenças significantes. Quanto a liberação de CDA, a análise de variância demonstrou que dois dos três fatores avaliados (concentração do fármaco e tempo de armazenagem) alteram de maneira significativa a taxa de liberação da clorexidina (p<0,0001), entretanto a marca do material pareceu não influenciar de maneira significativa na liberação do fármaco. Quanto ao grau de conversão, os valores obtidos não foram significantes e apresentou-se menor apenas nos grupos com CDA 2% . Para ambas a sorção de água aumentou conforme a incorporação do sal cresceu e houve aumento significativo nas concentrações de 1.0% e 2.0%. Podemos concluir que a incorporação da clorexidina às resinas a base de PMMA: é capaz de inibir o crescimento de C. albicans; não alterou o grau de conversão das resinas testadas; não altera a liberação de monômeros residuais; e, altera a sorção de água das resinas acrílicas a base de PMMA quando concentrações maiores de CDA são adicionadas.

Estudo imunológico e histopatológico da infecção experimental por Schistosoma mansoni em camundongos geneticamente selecionados para tolerância oral

A esquistossomose acomete 207 milhões de pessoas, com mais de 200 mil mortes anuais. Seu principal agente etiológico é o helminto Schistosoma e o principal modelo experimental, o camundongo. Linhagens de camundongos selecionadas geneticamente para susceptibilidade (TS) e resistência (TR) a tolerância imunológica constituem bons modelos para o estudo da resposta imunológica específica e inespecífica nas infecções. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a infecção experimental por S. mansoni nestes camundongos, evidenciando a imunopatologia por diversos parâmetros na fase aguda da infecção. TR e TS não diferiram quanto a penetração de cercárias, recuperação de vermes adultos, fecundidade/produtividade de ovos das fêmeas de S. mansoni, mas predominaram ovos mortos em TS. Quanto maior o número de casais, maior a probabilidade de troca de casais e regressão sexual da fêmea, além de pequena redução da produtividade de ovos. Análise ultraestrutural dos parasitos machos recuperados de TS apresentaram tubérculos edemaciados, espinhos encurtados e em menor densidade que os parasitos dos TR. O tegumento dos parasitos recuperados de TS apresentou-se desorganizado, intensamente vacuolizado e com tendência a se desprender da superfície e espinhos internalizados e células vitelínicas desorganizadas. TS desenvolveram granulomas hepáticos grandes, com fibras radiais e predomínio do estágio exsudativo-produtivo com características de fase produtiva (EP/P), enquanto camundongos TR desenvolveram granulomas menores, com fibras concêntricas e predomínio de granulomas exsudativo-produtivos. TS desenvolveu hepatomegalia mais acentuada na fase aguda da infecção e exacerbada esplenomegalia na fase crônica. A aspartato aminotransferase mais elevada nos TR foi coerente com a acentuada histólise nos granulomas iniciais dos TR. É possível que a histólise menor em TS tenha contribuído para sua intensa hepatomegalia na fase aguda. Leucócitos totais séricos aumentaram em TS, nas fases aguda e crônica, mas não em TR. TS apresentaram anemia durante a fase crônica da infecção, possivelmente devido ao desvio na hematopoiese medular para a produção de leucócitos ou apoptose das hemácias. A mieloperoxidase neutrofílica hepática e no íleo foi maior em TS e a peroxidase de eosinófilos foi mais elevada no íleo do TS. Ambas as linhagens produziram IFN-γ, mas os níveis funcionais de IFN-γ foram diferentes nas duas linhagens em cultura de células. É possível que a imunopatologia hepática grave na linhagem TS possa estar relacionada aos altos títulos IFN-γ. TS produziu IL-10 em maior quantidade, entretanto esta citocina não foi capaz de regular o crescimento exacerbado dos granulomas hepáticos. Altos títulos de IL-4 na linhagem TS também são coerentes com a exacerbação dos granulomas, pois, como a IL-13, a IL-4 induz síntese de colágeno e está relacionada ao desenvolvimento da fibrose no granuloma esquistossomótico. Observamos redução do percentual relativo de células T CD4+ hepáticas de animais infectados em ambas as linhagens e redução percentual nas subpopulações de linfócitos B na medula óssea (precursores, linfócitos B imaturos, maduros e plasmócitos) mais acentuada em TS que em TR, possivelmente devido a extensa mobilização de B imaturos induzida pela inflamação ou desvio da hematopoiese para síntese de granulócitos em TS. Quantitativamente, TR não alterou suas subpopulações de linfócitos B. TS e TR são bons modelos para estudo da resposta imunológica na infecção esquistossomótica experimental. Novos estudos são necessários para confirmar nossas propostas e compreender os mecanismos envolvidos na diferença da resposta imunológica dessas linhagens na relação schistosoma-hospedeiro.

Produção de IL-1β, IL-6 e IL-8 por fibroblastos estimulados por cimentos endodônticos e submetidos à terapia laser de baixa potência

O sucesso do tratamento endodôntico depende da cuidadosa realização de todas as suas fases, terminando com uma obturação tridimensional que alcance todo o sistema de canais radiculares. Desta forma, os materiais obturadores, ou as substâncias liberadas, entrarão em contato com os tecidos perirradiculares, o que poderá influenciar a resposta inflamatória e o processo de reparo. A terapia laser de baixa potência (TLBP) tem sido estudada quanto à sua ação anti-inflamatória, favorecendo o reparo. O objetivo deste estudo foi investigar a produção das citocinas IL-1β, IL-6 e IL-8 por fibroblastos de gengiva humana (linhagem FMM1) como resposta à presença dos extratos dos cimentos endodônticos AH Plus, MTA Fillapex e EndoSequence BC Sealer, bem como a eficácia da TLBP, neste modelo. Para isto, extratos destes cimentos, recém-manipulados e após 24 h do endurecimento, foram preparados em meio de cultura DMEM fresco, conforme as normas ISO 10993-12. Inicialmente, a citotoxicidade dos cimentos foi avaliada, após a interação das células com a diluição seriada destes extratos (1:1 a 1:16), por meio do ensaio MTT. Para a análise da produção de citocinas, 106 células por poço foram cultivadas em placas de cultura de 24 poços, para a interação com os extratos dos cimentos, na diluição 1:4. Estabeleceram-se os grupos não irradiado e irradiado. No grupo irradiado, as culturas celulares receberam duas irradiações do laser InGaAlP (660 nm, 30 mW, 5 J/cm2 e área do feixe de 0,028 cm2), com intervalo de 12 h. O grupo não irradiado foi submetido às mesmas condições ambientais que o irradiado. Os sobrenadantes das culturas foram coletados, centrifugados, aliquotados e armazenados congelados, para a posterior análise pelo ensaio de ELISA. Todos os dados obtidos (médias erro padrão) foram tratados estatisticamente por ANOVA one-way, complementado pelo teste de Tuckey e ANOVA two-way, com correção de Bonferroni (p< 0,05). A citotoxicidade dos cimentos AH Plus e EndoSequence BC Sealer revelou-se tempo/concentração-dependente, enquanto a do MTA Fillapex mostrou-se concentração-dependente. Os cimentos endodônticos induziram a produção das citocinas IL-1β, IL-6 e IL-8 pelos fibroblastos, sem diferença significativa com os controles (p> 0,05). Somente o LPS de E. coli induziu a secreção de IL-8, com diferença estatística (p< 0,05). A TLBP não foi capaz de modular a produção das citocinas em questão, significativamente.

七叶树组织及细胞培养产生生育酚的研究

从七叶树（Aesculus Chinensis Bunge）的未成熟的果实的子叶中诱导出愈伤组织;愈伤组织在pH5.8，温度26 ± 1 ℃，加有NAA，TBA，K，CA的MS培养基上生长良好。光对愈伤组织的生长有促进作用，植醇对生长有抑制作用;进行了发酵罐培养。 利用TLC、质谱分离鉴定了γ-生育酚的存在，并利用HPLC、荧光法测定了生育酚的含量。结果表明，愈伤组织中生育酚的含量在3.2～6.6mg/100g干重;光对生育酚的合成有促进作用;植醇是生育酚合成的可能前体;悬浮培养不利于生育酚的合成，培养液中没有发现生育酚的存在。生育酚的合成与组织的生长速率成正相关。

新疆紫草细胞悬浮培养生产紫草宁衍生物的动态测定机理化因子调控

本文在本实验室提供的新疆紫草愈伤组织高产系A1的基础上，采用二步培养法，进行摇瓶悬浮培养，分别在生长及生产培养基中测定了细胞生长，次生产物合成，培养基的C源（蔗糖）消耗，溶氧，电导率和pH值的动态变化曲线，确定了各动态曲线之间的关系，为进一步的放大培养提供了参考依据。同时，还测定了与细胞生长密切相关的过氧化物酶及与产物合成密切相关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性的动态变化曲线，进一步将宏观参数的动态变化与微观参数的动态变化联系起来。 本文还对不同理化因子对生产培养基中悬浮培养的细胞的生长及紫草宁衍生物合成的影响进行了研究。结果表明：过高或过低的供氧水平均不利于细胞的生长及产物的合成;C源及N源有较好的协同作用，适当地提高C源及N源的水平能明显提高紫草宁衍生物的产量：接种前往培养基里加入一定量的前体苯丙氨酸( Phe)，能明显提高紫草宁衍生物的产量，而在培养中期添加则有一定的负致应;一定量的拜土及琼脂(agar)的添加，对产物的合成均具有正效应，并且作用大小和细胞的生理状态有关。高密度培养的研究表明，在合适的接种量和培养基浓度下，适当提高溶氧，较大幅度地提高产量是有可能的，这还有待于进一步的研究验证。

水母雪莲高产细胞系的筛选及黄酮类化合物合成的调控

水母雪莲属菊科植物，为名贵中药材其主要活性成分为黄酮类化合物。为解决雪莲资源其中匮乏，本文开展了利用水母雪莲细胞培养生产黄酮类活性成分的可行性研究。 采用目视法从水母雪莲原始愈伤组织中筛选得到白色、黄色和红色3种细胞系，其中黄色系的黄酮含量最高。利用γ射线辐射处理从红色系得高产黄酮细胞系。 证明了多种理化因子对水母雪莲培养细胞中黄酮类合成的调控作用。研究发现，温度和光照对水母雪莲愈伤组织黄酮合成影响较大。25℃是最佳培养温度;红光促进愈伤组织生长，蓝光促进黄酮的合成;进一步研究表明：光调节黄酮代谢途径第一步所需酶苯丙氨酸裂解酶（PAL）活性，PAL活性被红光所抑制，被蓝光所促进。碳源、氮源、植物激素对愈伤组织生长和黄酮形成影响较为显著。对MS培养基成分进行调整得到M－13培养基，在M－13培养基上培养的愈伤组织生长量和黄酮产量比MS培养基分别提高33％和82％。 首次建立水母雪莲细胞悬浮培养体系。确定了水母雪莲细胞悬浮培养的最适培养条件和最适培养基成分组成。摇床转速 90～120 r/min、接种量 2.5～4.0gDW／L、接种物种龄 8～10 d 对黄酮合成有利。调整MS培养基成分得到适合于培养水母雪莲悬浮细胞的生长培养基G和黄酮合成培养基MP，从而使细胞生长量与黄酮产量分别长比MS培养基提高32％和70％。 应用2－L搅拌式生物反应器对水母雪莲细胞进行了悬浮培养。TLC和HPLC分析表明，水母雪莲细胞培养物能够形成2种黄酮活性成分金合欢素和高车前素。本论文对水母雪莲细胞培养生产药用活性成分作了基础性工作。

雪莲细胞培养物中黄酮类物质代谢调控及其生物活性成份分析

水母雪莲（Saussurea medusa Maxim.）和新疆雪莲（Saussurea involucrata Karel. et Kir.）是我国珍稀的药用植物资源，具有清热解毒、止痉镇痛、敛伤、消肿及治疗热病、风湿等多种功效。雪莲的主要药用成份为紫丁香甙（Syringin）、芦丁(Rutin)、高车前素（Hispidulin）和Jaceosidin等苯基丙酸类（phenylpropanoid）和黄酮类（flavonoids）物质。最新的药理研究表明，上述物质还具有抗菌消炎、保肝降压、延缓衰老和抑制癌细胞增殖等重要的研发价值。 雪莲生境恶劣，生长缓慢，人工引种困难，加上长期掠夺性采挖，已使雪莲处于灭绝的边缘。为了保存国家珍稀植物品种，保护生态环境，满足临床上对雪莲药物的需求，本研究在雪莲组织培养的基础上，应用诱导子添加技术和毛状根培养技术对雪莲中具有重要药用价值的次生代谢物质进行调控，并对雪莲MYB类转录因子的功能进行了初步探索，为保护珍稀植物资源、维护生态环境、开发野生雪莲替代产品、缩短雪莲药用成份的生产周期奠定了基础。另外，分析了野生雪莲和雪莲培养物中主要生物活性成份的种类及含量，为今后雪莲药理药效研究及品质评价奠定了基础。 为了提高雪莲黄酮的产量，满足工业化生产的需要，在细胞培养水平上，通过添加茉莉酸甲酯（MJ），对雪莲黄酮类物质的代谢进行调控。研究了诱导子的添加时间、添加浓度对水母雪莲红色系悬浮细胞的生物量和总黄酮产量的影响。发现在细胞培养的指数期（第9天）添加5.0 µmol/L的MJ，可以使总黄酮产量提高2.4倍（1134.5 ± 63.86 mg/L），而雪莲细胞干重（dw）仅比对照提高23.8 %（20.4 ±0.27 g/L）。另外，细胞中苯丙氨酸裂解酶（PAL）的活性分析表明，MJ添加后PAL活性的增加与雪莲总黄酮含量增长之间存在相关性。 在器官培养水平上，对雪莲毛状根的诱导频率及其培养条件进行了研究。结果表明，选择发根农杆菌R1601侵染预培养2天的新疆雪莲根段外植体，毛状根的诱导效率可达到83 %。毛状根的冠瘿碱检测、PCR和Southern分析表明，Ri质粒中的T-DNA已整合到植物基因组中并稳定表达。以新疆雪莲毛状根为外植体，能够容易地获得再生芽。在含有1.0 mg/L 6-BA的MS固体培养基上，其再生频率高达91 ± 5.9 %，是其正常根的2.4倍。而水母雪莲在该培养条件下，仅有少量的畸形芽出现。进而对毛状根的培养条件进行初步研究，结果表明在无激素附加的MS液体培养基中，新疆雪莲的HR1601根系在一个培养周期内（32 天），其生物量能够达到接种量的16倍，而紫丁香甙含量（43.5 ± 1.13 mg/g dw）能够达到野生雪莲的83倍。从而显示了雪莲毛状根培养体系的优良特性。 在基因水平上，对雪莲黄酮类物质代谢调控的研究已经展开。玉米P基因编码的Myb类转录因子能够调节黄酮类物质代谢途径关键酶基因的表达。根据P基因的保守序列设计引物，从雪莲细胞培养物中获得了SmP基因。核酸序列分析表明，SmP基因与烟草中涉及苯丙素类物质代谢途径的LBM 1、LBM 3和MybAS 1基因具有较高的一致性，分别为66 %、60 %和61 %。因此为了研究雪莲SmP基因的功能，构建了正义表达载体，并与先前构建好的反义表达载体分别导入烟草，分析了转基因植株的形态特征及黄酮类物质的含量变化。其中，约有30 %转反义SmP基因的株系表现叶片皱缩、叶脉紊乱、主侧脉角度缩小、叶片、花瓣失去对称性以及花粉败育等性状。 另外，通过正交试验设计优化了雪莲提取工艺的条件，并对雪莲细胞提取物进行了分离纯化。正交试验设计结果表明，温度对雪莲黄酮提取效率的影响极为显著，而分批多次提取比一次性浸提，能够收到较好的提取效果。考虑到工业生产中的实际问题，推荐在60 ℃水浴条件下，采用50 %乙醇对雪莲样品连续浸提2次的方案。对雪莲提取物的纯化研究表明，雪莲成份复杂，仅依靠单一的分离手段，往往难以奏效。另外，野生雪莲及雪莲培养物中生物活性成份的比色法、HPLC（High Performance Liquid Chromatography）、LC-ESI-MS（Liquid Chromotagraphy Electrospray Ionization Mass Spectrometry）分析表明，传统的NaNO2-AlCl3 法测定雪莲总黄酮的含量，结果偏高，不利于雪莲黄酮的实验室研究分析与今后工业化生产的质量监控。而AlCl3 法的显色反应较为特异，今后有望取代NaNO2-AlCl3 法，作为雪莲类药材品质评价的标准。而HPLC-DAD结合LC-ESI-MS可以对雪莲中的主要生物活性成份进行较为准确的定性分析，从而解决了由于缺乏相应的雪莲化合物标准品而难以对雪莲中的成份进行定性定量分析及比较的难题。最后综合利用上述分析方法，对雪莲细胞培养物中的花素类物质进行了分析。结果表明，雪莲细胞中至少含有7种花色素类物质，分别为矢车菊素-3-O-葡萄糖甙及其衍生物、天竺葵素糖甙衍生物和芍药色素糖甙衍生物。

DLC/TiNi microcage for biopsy applications

A TiNi/diamond-like-carbon (DLC) microcage for biological application has been designed, fabricated and characterized. A compressively stressed DLC film with TiNi pattern on top lifts the fingers upwards once they are released from the substrate, and the microcage can be closed through shape memory effect of top TiNi film with temperature below 80°C. Further heating above 100°C, the gradual opening of the microcage can be obtained due to thermal bimorph effect. The biocompatibility of both the TiNi and DLC films has been proved using a cell-culture method.