毛细管电泳和毛细管电泳微系统的研究

一 毛细管电泳检测酚基体中对甲苯磺酸 以苯酚和对甲苯磺酸的混合物为模拟样品，毛细管电泳检测了苯酚基体中的对甲苯磺酸。选择了检测波长，考察了磷酸缓冲液的浓度和pH对分离的影响，选用桂皮酸作为内标，采用内标法和标准曲线法得到了对甲苯磺酸在50mg/L苯酚基体中的标准曲线，其线性范围为1.25-12.5 mg/L(R=0.9997)，检测限为O.75mg/L(S/N=3)，并应用毛细管电泳测定了四个实际样品。二 安培检测毛细管电泳微系统的制作和表征 以有机玻璃为基体，刻上槽后，在其中放入5.8cm长25μm内径的熔融石英毛细管，将进样管、分离毛细管、电化学检测池、电极(包括分离电极、工作电极)集成在一块9*5cm的有机玻璃片上制作了一个毛细管电泳微系统。比较了电化学在线处理条件下进样的重现性，并且以10~(-4) mol/L的多巴胺作为实验对象，表征了所制作的毛细管电泳微系统。三 毛细管电泳微系统的初步应用 采用柱端安培检测，以30μm直径的碳纤维微盘电极为工作电极，用自制的毛细管电泳微系统分离了多巴胺和邻苯二酚的混合溶液，并从分离电压、缓冲液浓度、pH、电化学处理条件、检测电位等多方面优化了两者的分离。在优化条件下，多巴胺的检测限为3.6*10~(-8)mol/L(S/N=3)，线性范围为5.0*10~(-7)-1.0*10~(-4)mol/L(R=0.9993)，邻苯二酚的检测限为1.5*10~(-5)mol/L(S/N=3)，线性范围为8.0*10~(-4)-6.0*10~(-5)mol/L(R=0.9977)。并加标检测了兔子血浆中8.O*10~(-7) mol／L的多巴胺。

石英晶体微天平在电极表面反应研究中的应用

石英晶体微天平（QCM）具有高灵敏度检测质量变化的特点，在电化学、分析化学以及生物化学等研究领域都有广泛的应用。特别是电化学石英晶体微天平体（EQCM），已经成为电化学研究的一种有力手段。本人在工作期间应用QCM/EQCM进行了如下研究：首次提出了云母作为QCM石英晶振新型表面材料的设想，并成功地制成云母-石英晶振子，其在气相、液相中可以正党起振。在液相中，应用此云母石英晶振检测了DNA（pCAT）在云母表面的吸附过程。并与原子力显微镜（AFM）联用观察了DNA在云母表面吸附的物理图象；直接证明了二价锰离子在DNA吸附于云母表面过程中的固定作用。研究了水相中2-巯基苯并咪唑的电化学氧化过程，考察了pH值，浓度的影响。应用EQCM监测了此氧化成膜的过程。结果表明此反应为一电子过程。并结合表面光电子能谱（XPS）对此氧化膜进行了初步表征。应用EQCM研究了核黄素RF在金电极度上的吸附行为和电化学行为。考查了pH值、浓度和扫速对RF的吸附行为和电化学行为的影响。在pH ≤ 9.71下得到可逆的循环伏安图；而pH > 9.71时RF不发生电化学反应；最大电流响应在pH = 8.0。当RF浓度小于1.0 * 10~(-4)mol/L(pH = 6.92)时，电流与扫速平方根成正比关系，相反，浓度大于此值则电流与扫速成正比关系。在辅酶Q_0水溶液的电化学研究中，由伏安曲线得到Q_0的电位～pH图，并以此分析了不同pH值下的Q_0的存在形式，求算了Q_0的酸解常数。研究还表明了辅酶Q_0在金电极上的吸附行为随pH的变化而不同。另外还应用EQCM研究了多晶金电极度在盐酸中的阳极度溶解行为，证明此过程是三电子过程。并发现生物素具有抑制金电极度阳极度溶解的作用。

模拟生物膜的电化学研究

本文简要评述了生物膜领域的发展过程及研究现状，介绍了关于生物膜的一些基本性质和理论。采用电化学方法对支撑双层磷脂膜（s-BLM）、杂化双层磷脂膜（HBM）、磷脂浇铸膜（Cast lipid film）等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要如果如下：1. 在玻碳（GC）电极表面制备了磷脂浇铸膜，并以此膜为生物膜的模型研究了多巴胺对NADH的催化氧化。多巴胺是通过将电极浸在多巴胺溶液中约10个小时，从而固定的磷脂膜内的。在pH = 7.0的磷酸缓冲溶液中获得了膜内多巴胺对NADH的催化氧化行为，发现氧化电流随着扫描圈数的增加而逐渐增大，并最终到达一个稳态，这是一个比较新的现象。同时，与NADH的裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约130 mV，2 × 10~（-3）mol/L的NADH的扩散系数为6.7 × 10~（-6）cm~2/s。2. 开发了一种基于磷脂浇铸膜的葡萄糖生物传感器。磷脂膜可以在电极表面提供一种理想的生物环境，而且能够有效地抑制一些亲水性的电活性物质到达电极表面，从而降低了它们的干扰作用。TTF被用作电子转移媒介体是因为它可以有效地转移电子，并且可心牢固地固定在磷脂膜中。工作电位、pH值对传感器的影响均做了测试。该传感器的响应时间小于20秒，线性范围从0.2 mmol/L到10 mmol/L，最低检测限为2×10~（-5） mol/L，同时，该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。3. 选择玻碳电极作为固体基底，在其表面上制备出磷脂膜。通过电化学阻抗测试，证明了电极表面的磷脂膜为双层膜。将辣根过氧化物酶（HRP）固定在这种支撑双层磷脂膜（ s-BLM）中，并以此开发出一种不需要媒介体的H_2O_2生物传感器。该传感器显示了良好的电化学中央委员应、稳定性及重现性，这主要是因为s-BLM的存在。作为一种模拟生物膜，s-BLM可以为保持酶分子的天然活性提供一个理想的环境，因此，s-BLM将非常适合于固定酶分子，从而开发以玻碳电极为基底的不需要媒介体的生物传感器。4. 以玻碳电极作为基底，在玻碳电极上制备出支撑磷脂膜，并借助电化学阻抗手段证明了这种磷脂膜是比层膜。研究了这种支撑磷脂膜内的离子通道行为，以高氯酸根离子作为通道激发物以及吡啶钌作为标记离子，当膜内的通道打开时，产生明显的通道电流，然而没有高氯酸根存在时，通道又处于关闭状态。5. 成功地制备出由金电极表面上的半胱胺单层支撑的C_(60)-磷脂杂化膜。将血红蛋白（Hb）固定在膜内，并研究了Hb的电化学行为。C_(60)作为一种良好的电子媒介体，使得Hb在这种C_(60)-磷脂杂化膜内的电子转移变得较为容易。

酞菁铜薄膜形态与迁移率关系的研究

有机场效应晶体管由于在大屏幕平板显示，智能卡，玩具等行业有潜在应用前景，引起研究人员的广泛关注。研究结果表明，器件的性能与有机半导体有源层的薄膜形态密切相关，但是在器件制备条件下有机半导体薄膜的生长行为不十分清楚。本论文利用AFM系统地研究了酞菁铜在云母、Ta_2O_5上的生长行为，利用形态控制的方法制备了具有不同形态的薄膜，研究了薄膜的形态结构与相应器件性能间的相互关系。研究结果表明，酞菁铜薄膜形态主要与基底沉积温度，基底性质有关。酞菁铜薄膜在两种基底上生长时，主要受扩散控制，计算出酞菁铜在云母表面扩散的激活能为3.658±1.205KJ/mol。发现酞菁铜薄膜表面具有自亲和特征。解释了薄膜形貌变化与基底温度间的关系。薄膜形态不同，器件性能也不同，通过提高生长温度的方法在Ta_2O_5上制备出晶粒尺寸大，薄膜致密性好，有序性高的薄膜形态。这种方法制备的器件性能最好，获得载流子迁移率为0.012cm~2V~(-1)s~(-1)，开关电流比为 5 * 10~6，阈值电压约为2V。

稀土离子对若干生物物质影响的拉曼光谱研究

随着稀土在农业、畜牧业、工业及现代生物医学上的广泛使用，稀土元素将不可避免地通过各种途径进入人体。但稀土元素是否为人体必需元素目前并不清楚，研究稀土对许多生物功能的作用及其机理，阐明稀土进入体内后是有害?还是有益?成为一个迫切需要解决的基础性研究课题。而拉曼光谱技术较其他技术相比，在生物领域的研究中具有许多独特的优势，并己成为研究生物分子的一种有利工具。因此，应用拉曼光谱技术研究稀土离子对生物体系的作用便成为本论文的主要研究内容。目前，在稀土的生物效应研究中，拉曼技术的应用很少，本论文的许多工作都是国际上首次开展的。 一、细胞质膜微囊的拉曼光谱研究细胞质膜微囊被认为是细胞膜进行信号传递的部位，它由鞘磷脂、胆固醇、糖脂构成基本骨架。这一结构具有怎样的构象? 稀土离子对其构象有何影响? 这将是本论文试图解决的首要问题。我们针对由鞘磷脂、胆固醇、糖脂三者所形成的脂质体，首次应用拉曼光谱研究此三元膜的构象，同时研究稀土离子对此模拟膜的构象影响。结果表明：糖鞘脂、胆固醇的存在并没有改变鞘磷脂的0—C—C—N~+骨架构象，极性头仍然平行膜表面；随着胆固醇浓度上升，鞘磷脂脂双层有序性下降，流动性升高；糖鞘脂的加入，同样造成膜的有序性降低，流动性升高，与胆固醇不同的是，当糖鞘脂的浓度达到20 mol％时，膜的流动性最大。对于这种情况，我们认为，当糖鞘脂浓度大于20 mol％时，膜上将出现糖鞘脂 - 糖鞘脂这样的富集区，此时，糖鞘脂主要以自身聚集的形式存在于膜上，这一微区的形成将减弱糖鞘脂对邻近鞘磷脂的影响，对膜流动性的影响也将随之减弱。另外，糖鞘脂或胆固醇的存在，并不能影响对方对鞘磷脂构象改变的规律，这说明，二者在功能上是不拮抗的，它们在调节细胞膜的构象上起着相互补充的作用。稀土离子对鞘磷脂、胆固醇、糖鞘脂三者所形成的三元膜构象影响与对鞘磷脂双层膜的影响类似，即不改变鞘磷脂头基构象，但可造成膜的有序性降低，流动性升高。二、金属离子对牛血清白蛋白的作用结构的改变必将带来功能的变化，稀土离子生理作用的首要表现之一即是影响蛋白质的结构。本试验首次通过对加入稀土离子的蛋白质溶液的拉曼光谱进行分析，计算其二级结构，最终获得稀土离子对蛋白质二级结构的影响。我们具体分析了稀土离子Eu~(3+)和Dy~(3+)在不同浓度下(2.O * 1O~(-3)，2.0 * l0~(-4)，2.0 * 10~(-5)，2.0 * 10~(-8) mo1/L)对牛血清白蛋白的作用，结果表明牛血清白蛋白中18个酪氨酸都呈“暴露式”，即苯环上的0H基团是与溶剂H_2O分子形成氢键。稀土离子的加入没有改变酪氨酸的微环境。但色氨酸谱峰强度的改变说明：稀土离子加入蛋白中可能与暴露的色氨酸残基吲哚环作用，发生能量传递。我们应用拉曼光谱计算蛋白质二级结构的方法分别计算不同浓度稀土离子作用下牛血清白蛋白二级结构的变化，发现：牛血清白蛋白α -螺旋的含量随着稀土离子浓度的升高而降低，同时无规卷曲的含量逐渐升高。牛血清白蛋白氨基酸序列中共有3个色氨酸，分别为Trp-3、Trp-158和Trp-237。通过分析牛血清白蛋白的氨基酸序列，并且模拟牛血清白蛋白的二级结构，得知：当稀土离子浓度较低时，主要和Trp-3作用。随着离子浓度升高，稀土离子可能进一步和Trp-158发生作用，进而影响肽段的二级结构，使肽链的结构变得相对松散，刚性降低，α -螺旋的含量减少。三、应用二相关拉曼光谱研究稀土离子对血红蛋白和肌红蛋白的作用二维拉曼光谱作为一种较新的技术，在研究谱峰的细微变化方面具有独特优势。这一技术问世的时间只有几年，国内尚无文章发表。本试验主要研究在血红蛋白和肌红蛋白溶液中加入不同浓度的稀土离子，获得一系列共振拉曼光谱，对其进行二维分析，了解稀土离子对这两种蛋白的氧化态和自旋态的影响。结果表明，以稀土离子浓度作为微扰，稀土离子对血红蛋白和肌红蛋白结构的影响是十分微弱的，以至于常规的拉曼光谱无法检测到这种变化，而二维相关光谱却表现了其高分辨率的独特优势。通过一维光谱得知：稀土离子没有结合在卟啉核上，二维同步相关光谱和异步相关光谱表明：稀土离子加入血红蛋白中，使结构敏感峰发生了同步的变化，且这种变化明显先于其它峰的变化，这说明：稀土离子使卟啉核的大小以及电子云密度发生改变。由于血红蛋白由血红素分子和珠蛋白两部分组成，血红素分子的这种变化只能是它所处的肽环境发生变化导致的，即稀土离子作用于血红蛋白的珠蛋白。结合血红蛋白与稀土离子作用的荧光光谱我们认为：稀土离子对血红蛋白的作用主要是结合到肽链上，改变了血红素所处的肽环境，使血红蛋白结构的刚性增加，这可能还意味着血红蛋白形变能力的降低。Ca~(2+)和稀土离子对血红蛋白的作用是十分相似的，二者都不与血红素分子直接作用，而是通过肽链影响卟啉核的电子排布和卟啉核的大小。四、金属离子对DNA的作用二价金属离子与DNA结合可以造成DNA多种结构变化，有关稀土离子与DNA作用的研究很少，而应用拉曼光谱技术研究这种作用的工作迄今未见报道。本论文将应用拉曼光谱技术研究稀土离子与DNA的相互作用，试图找到稀土离子在DNA上的结合位点，同时也研究了一些金属离子与DNA的作用，并将二者加以比较。得到了以下结果：1．Eu~(3+)、Dy~(3+)、Pr~(3+)、Lu~(3+)等稀土离子与Ca~(2+)、Mg~(2+)一样主要与DNA的P0_2~-发生结合，并且这种结合对脱氧核糖也产生影响，但对碱基不产生影响。2．Ni~(2+)、Zn~(2+)不仅和DNA的磷酸基团结合，同时也与鸟嘌呤的N7结合，并影响DNA的主链构型，但B型构象依然存在。3．Cu~(2+)离子可以与DNA的磷酸基团、鸟嘌呤的N7结合，但与碱基的结合更强，对DNA结构的影响也更大，它不仅改变DNA的构象，使B型构象消失，还影响碱基的堆积和糖基的振动。4．Ce~(3+)首先通过断裂磷酸基团，进而影响碱基的堆砌，造成A—T间氢键断裂，DNA的A—T富集区趋于解链，B型构象消失，DNA双螺旋受破坏。并且由于核糖 - 磷酸键的断裂，使脱氧核糖的振动也发生改变。5．所研究的这些离子对DNA结构影响的能力顺序为：Ce~(2+)> Cu~(2+)>Ni~(2+)、Zn~(2+)> Eu~(3+)、Dy~(3+)、Pr~(3+)、Lu~(3+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)。

含硒抗体酶及酶法合成~（13）C尿苷二磷酸葡萄糖

胞质谷胱甘肽过氧化物酶（cGPX）是生物体内重要的抗氧化含硒酶，在保护机体免受活性氧损伤方面起着重要作用，因此利用抗体酶技术进行cGPX的人工模拟具有重要意义。本文在疏水腔修饰法指导下，设计合成了两种新的具有GSH特征的半抗原Hp4和Hp5。通过单克隆抗体及化学诱变技术制备得到三种针对半抗原Hp4的含硒抗体酶和两种针对Hp5 特异的含硒抗体酶。其中SeHB5(1867 U/μmol)和SeIA7（3567U/μmol）活力达到和天然酶同一数量级，进一步验证了疏水腔修饰法。本文还对含硒抗体酶SeHB5和SeIA7的酶学性质进行了系统的研究。生物活性实验表明含硒抗体酶对不同浓度H_2O_2损伤的小鼠心肌细胞均有一定程度的保护作用。本文同时报道了三种硒代β-环糊精作为cGPX模拟物的活力，其中6,6'-(O-亚苯基）二硒基桥联-β-环糊精二聚体的活力超过目前被认为最理想的补硒试剂Ebselen。~（13）C标记UDPG在利用核磁手段发现新的UDPG依赖糖基转移酶和检测新的糖基化合物，确定糖基间连接方式，合成同位素标记寡糖和多糖等方面具有广阔的应用前景。本文首次从植物培养细胞Rauvolfia serpentina经四步纯化得到具有一定纯度的UDPG焦磷酸化酶，并应用该酶建立了经济，简便，高产率的从葡萄糖出发，酶法大量合成UDPG的方法。利用该方法首次合成得到0.5克级的UDP-[4-~（13）C]-glucose，产率高达～70%。在NMR谱学方面确定了UDPG中葡萄糖基上4位C的归属，从而纠正了文献中关于UDPG核磁谱归属中的部分错误。

人源化抗体酶GPX的性质研究及硒化位点的测定

谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）是生物体内抗氧化应激酶系的重要成员，是一种含硒酶，它通过消除过氧化氢 （H_2O_2）和有机氢过氧化物（ROOH），保护机体免受活性的损伤或减少活笥氧对机伤程度。GPX的缺乏与多种疾病有关。天然GPX来源极其有限，因此研制具 GPX活力的人源抗体酶并且对其性质的研究对在临床上应用GPX治疗与其缺乏相关的疾病有重要意义。我们在本小组已从噬菌体展示的人单链抗体库中筛选得到了对S-2，4-二硝基苯基取代的谷胱甘肽二丁酯（Hp3）特异的单链抗体3B10并对之高效表达的基础上，进行了细菌培养 、包含体提取、蛋白体的变性与复性，纯化。并经过蛋白电泳和ELISA分析，证明所得的纯化后的蛋白为所需的半抗原特异的人单链抗体。并用化学修饰法把GPX的催化基团硒代半胱氨酸（Sec）组装到已复性、纯化的单链抗体3B10中，获得了具有GPX活力为75.4U/μmol的人源含硒抗体酶Sec-3B10。通过酶学性质的测定可知抗体酶在pH值为8.0、温度为37 ℃时生物活性最高。通过动力学性质的研究证明含硒抗体酶GPX的催化机制与天然GPX一样，符合Ping-Pong机制。光谱性质的研究可推知硒化位点位于蛋白的可变区CDR3区，在经过酶切，通过质谱测定后，比较硒化与未硒化的氨基酸片段的质量差可证实硒化位点位于蛋白的可变区CDR3。为鉴定经化学修饰法硒化的位置提供了一种手段。

人源抗体酶GPX的可溶性表达及生物活性研究

谷胱甘肽过氧化物酶 (Glutathione Peroxidase, GPX)，是生物体内抗氧化应激酶系的重要成员，它可以清除脂质氢过氧化物（ROOH）及过氧化氢 (H_2O_2)，保护机体免受活性氧的损伤或减少活性氧对机体的损伤程度。为了解决鼠源抗体酶GPX应用于人体时会诱发人抗鼠反应 (Human Anti-Mouse Antibody)这一问题，我们实验室从人单链抗体库中筛选了特异的抗体，经化学修饰后得到了具有GPX活性的抗体酶。本文在此工作的基础上，对己筛选出的人单链抗体基因进行了可溶性表达，并用化学修饰的方法进行硒化，得到了GPX活力为80U/μmol的抗体酶。根据优化的表达条件，直接得到了具有天然结构的抗体蛋白，省去了原来的包含体表达中的变性、复性步骤。且所得的抗体为融合蛋白，在蛋白的末端接有6个连续的组氨酸，因此用Ni-NTA亲和层析柱对其进行了一步纯化，即得到了纯抗体蛋白。从而大大的简化了抗体酶的制备过程。本论文还对抗体酶的生物活性进行了研究。采用H_2O_2/Fe~(2+) 自由基发生系统，分别以线粒体的膨胀度、乙二醛生成量和自由基含量为不同的损伤指标进行测量，研究了抗体酶对自由基损伤的牛心线粒体的保护作用。实验结果表明，硒化后的抗体酶具有较强的保护作用。

化学发光生物传感器的研究及其应用

本文简要介绍了化学发光生物传感器的理论基础，即化学发光、电化学发光的基本原理、主要发光体系；化学发光生物传感器基本原理；生物活性组分的固定化方法；并结合本论文实验结论简要评述了化学发光生物传感器在分析化学中的应用；基于（电）化学发光原理，采用不同的酶固定化技术，制备了三种（电）化学发光生物传感器；对实验中各种因素的影响和条件的选择进行了详尽的讨论，并对实际样品进行测定。各章摘要如下：1首次采用本体修饰的方法，将葡萄糖氧化酶固定于碳糊电极构建了电化学发光葡萄糖传感器，并对市售饮料样品中葡萄糖的含量进行了测定，结果令人满意。该传感器具有以下优点：第一，该方法固定酶，可在一定程度上提高酶的稳定性；第二，碳糊电极不仅制作简单、便宜，并且由于本体修饰，电极表面可更新，克服了电极污染问题；第三，由于电极基底和葡萄糖氧化酶与溶液直接接触，信号响应快；第四，优化实验条件后，对于葡萄糖含量测定，具有较高灵敏度和较宽线性范围。2针对共价键合法、戊二醛交联法和有机高分子聚合物包埋法的缺点，首次采用溶胶一凝胶技术固定葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶于光导纤维束端面，制成双酶葡萄糖传感器，并对氧氟沙星注射液中葡萄糖含量进行了测定，结果与推荐值符合。该传感器具有几个特点：第一，该方法固定酶，不仅简单省时，而且酶不易泄漏，活性稳定；第二，溶胶一凝胶光透性好，荧光度低，对发光信号干扰小。优化实验条件后，用于葡萄糖含量测定，线性范围0.2-2mmol/L，检测限1.2 * 10~(-4) mol/L。3设计了一种工作电极可以拆卸的电化学发光流通池，电极污染时易于清洗和表面更新，也便于对工作电极进行各种化学修饰；针对碳糊电极与流动注射分析相结合时易溶胀、碳粉和酶易脱落等缺点，采用本体修饰方法将黄嗓吟氧化酶固定于碳一陶复合电极，首次制备了流动式电化学发光次黄嘿吟传感器，并对保存不同时间的鱼肉中次黄漂吟含量进行测定，结果与人的口感一致。该传感器有以下特点：第一，由于本体修饰，电极除了具有较好导电性能外，表面还可以抛光再生，克服污染；第二，该固定化方法，酶不易泄漏、失活；第三，碳一陶电极机械强度好，非常适用于流动注射分析；第四，酶间歇处于碱性条件中，减轻碱性条件对酶活性的影响。优化实验条件后，用于次黄嘿吟含量测定，线性范围10-500 μmol/L，检测限7.2μmol/L。

二氧化碳－环氧丙烷共聚物的合成和性能研究

无论从碳资源的综合利用，还是从环境保护角度来看，二氧化碳的固定都是引人注目的课题。早在1969年井上祥平等已经发现二氧化碳和环氧化合物可以通过共聚反应制备脂肪族聚碳酸酯，所得的脂肪族聚碳酸酷具有一定的力学性能和生物降解性能，有潜在的应用前景，由此开辟了将二氧化碳固定为全降解聚合物的研究领域。但存在催化效率低、聚合时间长，而且所得聚合物的热学、力学性能较差等很多问题，针对上述问题，本论文主要研究如何在稀土三元催化剂下将CO_2固定为高性能的脂肪族聚碳酸酷。主要结果如下：一、稀土三元催化剂的合成与表征合成了一系列斓系梭酸盐络合物，并用红外光谱研究了它们的结构。用两种方法合成了乙基锌，确定了一条有工业化前景的合成路线。采用红外和核磁光谱考察了稀土三氯醋酸盐与环氧丙烷、二氧六环的作用，以及不同组成的稀土三元催化剂与醚的配位能力。紫外可见光谱结果表明金属有机锌与稀土竣酸盐发生烷基化作用。二、共聚合反应获得了一种高效的稀土三元催化剂，其活性高达6500 g/mol Nd/h,环氧丙烷 的转化率在反应8小时后接近70％，是目前文献报导的同类催化剂中活性最高的。发现稀土化合物配体对稀土三元催化剂的催化活性有较大影响，而不同稀土元素组成的催化剂活性差别不大，两者均对最终聚合物的结构没有明显影响。发现稀土配合物可在一定程度上提高共聚物的交替率，大幅度缩短共聚反应的诱导期和反应时间，大幅度提高共聚物的分子量。发现当CO_2的压力在30atm以下时，聚合压力对聚合物中碳酸醋的含量影响很大，但对环氧丙烷的转化率影响不大。三．聚丙撑碳酸醋(PPC)的热学和力学性能所得的聚合物的玻璃化温度在37-41 ℃之间，热分解温度在186-245 ℃之间，具有良好的力学性能。共聚产物中残留催化剂的灰分、升温速率、分子量和封端剂对聚合物热稳定性具有很大的影响，获得了PPC的热分解温度与升温速率的关系。分析了不同气氛和加热时间对PPC的热分解过程和分解产物的影响。采用不同的动力学方程，对热失重曲线进行分析处理，提出了PPC的热降解动力学和机理，发现PPC的热降解表观活化能为100kJ/mol，其热分解机理为Sigmoidal方式。通过应力一应变曲线，证明溶剂浇铸法和熔融压片法所得PPC膜的力学性能有很大不同。浇铸法中残留溶剂是影响PPC膜的力学性能的主要原因。

聚β－羟基丁酸酯的化学修饰及其特性

针对聚β一经基丁酸酷(PHB)加工窗口窄、脆性严重等不足，本论文采用在PHB分子链上接枝极性小分子顺丁烯二酸醉（MA）和将PHB与聚8一已内醋（PCL）进行醋交换的方法对其分子链进行化学修饰，试图通过PHB的分子结构变化改变其聚集态结构，从而使PHB在性能上有较大幅度的提高。获得的主要研究结果如下：1．本工作采用自由基引发聚合方法研究了PHB与MA的接枝反应。讨论了各种反应条件，如溶剂种类、单体浓度、引发剂浓度、反应时间和温度等对接枝反应的影响，确定了PHB接枝MA的最佳反应条件。采用对酸配基团进行化学滴定和~(13)C NMR方法对接枝产物的接枝率和结构进行了表征。结果表明，M八接枝到PHB的叔碳原子上，接枝率可以控制在0.2∽0.85%的范围内。2.采用DSC、WARD、POM和TGA等方法对PHB及其接枝顺丁烯二酸配共聚物（PHB-g-MA）的结晶行为、·热稳定性和生物降解特性进行了研究。结果表明：接枝产物的热稳定性明显优于PHB，热分解温度随接枝率不同提高了20-40℃。接枝后，MA基团阻碍了PHB的结晶，降低了PHB的结晶能力，使得PHB的结晶行为发生很大的变化。结晶温度降低，冷结晶温度升高，结晶焙略有下降。与PHB相比，PHB-g-MA的球晶环带结构变得清晰规整，随着接枝率的提高，球晶的环带宽度逐渐增加。在 DSC升温过程中PHB-g-MA发生重结晶，产生熔融双峰现象。但是WAXD的实验结果表明，PHB接枝MA并没有改变它的结晶结构。J . PHB接枝MA后，PHB的力学性能保持不变，并且MA基团能够促进PHB的生物降解和改善PHB的溶解性。4.采用FTIR和‘~1H NMR研究了PHB-g-MA的热分解机理。结果表明，PHB-g-MA的热分解机理与PHB相同：在高温条件下，PHB分子链的醋基部分形成六元环结构，断链时夺取亚甲基氢，生成竣基和双键两种端基。5．采用TGA方法选择不同的升温速率研究了PHB和不同接枝率的PHB-g-MA的热分解行为。PHB-g-MA的热分解温度随着接枝率的增加逐渐增加，然后逐渐下降。接枝率为0.56%时，PHB-g-MA的热分解温度最高，达到256.6℃。由Flynn-Wall-Ozawa方法得到的PHB的热分解活化能随着热失重率的增加而逐渐下降；而PHB-g-MA的热分解活化能随着接枝率和热失重率的不同，表现出不同的规律。接枝率为0.56%时，它的热分解活化能达到最大，为116.51kJ/mol．采用DSC方法对PHB和PHB-g-MA的等温结晶动力学和熔融行为进行了研究。用Avrarnl方程分析的结果表明，MA的引入使得PHB的结晶能力下降，但是并没有改变它的结晶成核机理和生长方式。随着接枝率的增加，结晶活化能增加。等温结晶后的PHB-g-MA表现出双熔融行为，这是在升温过程中发生熔融重结晶的结果。这种熔融行为不仅与样品的接枝率有关，而且也会受到结晶温度的影响7．在不同的冷却速率下用DSC方法研究了PHB和PHB-g-MA的非等温结晶动力学和熔融行为。结果表明，PHB和PHB-g-MA在非等温结晶过程中的结晶行为与冷却速率和接枝率密切相关。用Jeziorny方法改进的Avrami方程分析了PHB和PHB-g-MA的非等温结晶行为。当冷却速率较低时，PHB-9-MA的结晶机理与PHB不同。非等温结晶后的PHB-g-MA的熔融行为表现出熔融双峰，这是在升温过程中发生熔融重结晶的结果。8．用DSC方法研究了甲壳胺（CS）的热行为，测得CS的玻璃化转变温度（Tg）为80.4'C。考察了不同组成的PHB/CS和PHB-g-MA/CS共混体系的热行为。在PHB/CS=20/80, 40/60的共混体系中有单一的Tg出现；而 PHB-g-MA/CS=20/80, 40/60, 60/40的共混体系中也有单一的Tgo随着共混体系中PHB含量的减少，T_g逐渐增加，表明这些共混体系具有相容性。在共混体系中，随着CS含量的增加，PHB和PHB-g-MA组分的熔点和熔融烩显著降低。与对PHB相比，CS对PHB-g-MA熔点和熔融焙的抑止作用更大。9．通过FTIR, WAXD和XP S研究了相容共混体系中PHB, PHB-g-MA与CS组．分间的特殊相互作用。FTIR结果表明两组．分间形成较弱的氢键。这种氢键作用比CS自身分子内的氢键作用小，以至于很难“破坏”CS自身的聚集态结构，但是它可以“扰乱”PHB, PHB-g-MA和CS原有的结晶形貌。这一结果被WAXD进一步证实。XPS的结果清楚地表明分子间氢键作用是通过CS中的-NH_2与PHB-g-MA的C＝O产生的。在PHB分子链中接枝MA基团，可以增强这种相互作用，使PHB-g-MAICS-共混体系的Nls和C1s结合能和谱型发生明显改变。10．用熔融法和溶液法将PHB和PCL进行醋交换反应，制备PHB和PCL的共聚醋(PHB-co-PCL).讨论了各种反应条件，如组分、反应时间和温度、催化剂种类和用量等对醋交换反应的影响。采用~(13)C NMR和FTIR方法对醋交换产物的结构进行了表征。结果表明，提高反应温度和延长反应时间有利于酷交换反应的发生。调整反应条件，共聚酷中PCL的含量可以控制在0.95-4.81%的范围内。在本实验条件下，制备的PHB-co-PCL均为嵌段共聚物。11．采用DSC、WARD、POM和TGA等方法对PHB-co-PCL的热行为、晶体结构和热稳定性进行了研究。随着酷交换量的增加，PHB-co-PCL的结晶行为发生很大的变化。冷结晶温度、结晶一温度和熔点均降低。并且 PHB-co-PCL在升温过程中表现出熔融双峰，这是共聚酷在结晶过程中结晶不完善导致在升温过程中发生熔融重结晶的结果，。PCL链段的引入并没有改变PHB的晶体结构，却使得共聚酷的结晶规整性下降。而且PHB-co-PCL的热稳定性基本保持不变。

低甲醇透过直接甲醇燃料电池(Low Methanol Crossover Direct Methanol Fuel Cell)

直接甲醇燃料电池与间接甲醇燃料电池相比，体积更小，重量更轻，因此在一些领域有诱人的应用前景。但是，在它们实际应用之前，必须解决一些具体的技术难题。目前，甲醇从阳极透过到阴极是影响电池性能的主要难题之一，另外，催化剂和电极的制备方法也对电池的性能有重要的影响。本论文的主要目的在于研制低甲醇透过直接甲醇燃料电池并有效地提高电池的性能。为了减小甲醇在Nafion117膜中的透过，提出并研制了铭纳米粒子修饰的Nafion复合膜，该方法包括与[Pd(NH_4)_4]~(2+)离子的离子交换过程和化学还原过程。研究了一种制备高分散性铂基催化剂的方法。另外我们还研究并分析了不同的电池运行参数，例如温度、甲醇浓度等，刘一电池性能和甲醇透过的影响。主要结果如下：1.采用离子交换还原法在Nafionll7膜内部沉积纳米把粒子，制备成高聚物电解质复合膜。研究了镀把前后Nafion膜表面形态、甲醇透过和膜的电导的变化和对直接甲醇燃料电池的性能的影响等。由于把纳米粒子阻碍了甲醇透过，同时，由于它对氢离子的强吸引力，不但不对氢离子的透过产生影响，而且还提高了膜佩狗电导。所以镀把后电解质膜的甲醇透过减少，膜电导增加，无论在低电流密度区还是在高电流密度区，电池性能都有效地提高。2.研究了一种制备高分散性铂基催化剂的新方法一预沉淀还原法。并采用TEM,XRD和电化学等技术来表征催化剂中铂的粒径、晶态结构和催化活性：与传统的化学还原法相比，因为该方法在化学还原过程中反应物与载体的作用力得到增强，所以采用该方法制备的催化剂铂分散性更好、晶态结构更低、粒径更小并且催化活性更好。该方法在直接甲醇燃料一电池中有应用价值。3.研究并分析了不同的电池运行参数，例如温度、甲醇浓度等，对电池性能和甲醇透过的影响。研究发现当电池运行温度增加时，电池性能提高，甲醇透过增加；甲醇浓度增加时，甲醇透过增加，但是，甲醇浓度对电池性能有不同的影响，在低甲醇浓度区，甲醇浓度增加，电池性能提高；在高甲醇浓度区，甲醇浓度增加，电池性能降低；存在一个最佳甲醇浓度，在该甲醇浓度的条件下，电池的性能最高。实验结果为：采用Nafion117膜时，电池的最佳甲醇浓度为2. 0 mol/L，采用镀把Nafion117膜时，电池的最佳甲醇浓度高于4.0 mol/Lo

稀土离子对钙调蛋白及其靶酶结构与功能的影响

稀土元素由于在农业上的广泛应用已经越来越多地进入到生物体循环中，因此在分子水平上研究它们对生物体功能的影响及其作用机理成为人们迫切需要解决的课题。钙调蛋白（CaM）是广泛存在于生物体内的一种多功能的调节蛋白，调节着至少40余种酶的活性。基于上述原因，本文选取钙调蛋白作为研究对象，系统地比较了不同浓度的钙离子和稀土离子对它的靶酶钙调神经磷酸酶、磷脂酶凡、乳酸脱氢酶活性的影响，并采用荧光光谱、同步荧光光谱、紫外差谱、红外光谱等方法研究了它们对钙调蛋白及其靶酶构象变化的影响。发现稀土离子对钙调蛋白靶酶的活性均表现出"低浓度促进，高浓度抑制"的Hormesis效应，由于靶酶分子结构的差异，其最大激活浓度有所区别，钙调蛋白可以缓解稀土离子对靶酶的抑制作用；发现高浓度的稀土离子与钙调蛋白作用后，可以降低钙调蛋白与靶肤／酶分子的亲合性，并抑制其调节靶酶活性功能的发挥；稀土离子与钙调蛋白作用后，增大其α-螺旋含量，减少价折叠结构，对小肤的二级结构影响较小；二乙三氨五乙酸及其衍生物二乙三胺五乙酸－双二甲酞胺和二乙三胺五乙酸一双（异烟麟）可以作为乳酸脱氢酶的竞争性抑制剂抑制其活性，抑制常数分别为3.37、7.41、8.52μmol几，钙调蛋白也可以缓解它们对脱氢酶的抑制作用；首次制备出一株由稀土离子诱导钙调蛋白构象变化后的单克隆抗体2C3，该抗体可以特异性地识别含稀土的钙调蛋白，与Ca－CaM、La-CaM、Eu-CaM以及Yb-CaM之间的解离常数分别为157、26.8、21.8和64.8 nmol／L，该抗体还能够区分钙调蛋白结合不同浓度稀土离子后的构象状态。

模拟生物膜的电化学研究

本文简要评述了生物膜领域的发展过程及研究现状，介绍了关于生物膜的一些基本性质和理论。采用电化学、光谱学以及扫描探针显微镜等方法对支撑双层磷脂膜、磷脂浇铸膜和泡囊等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要结果如下：1．将磷脂与芦丁的混合物滴于玻碳电极表面制备出了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，并以此膜为模拟生物膜的模型研究芦丁在磷脂膜内的电化学行为，以及芦丁对还原型辅酶烟酞胺腺漂吟二核昔酸（NADH）的催化氧化。芦丁与磷脂膜牢固地结合，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为，也显示出很好催化氧化NADH的能力，使氧化电流明显增大。同时，与5*10~(-3)mol／L的NADH在裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约220 mV。2．在玻碳电极表面制备了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为。利用这种浇铸膜作为模拟生物膜的模型研究了芦丁对抗坏血酸的催化氧化，磷脂膜一方面与芦丁牢固结合，另一方面为芦丁催化抗坏血酸的氧化提供了理想的生物环境，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，芦丁能有效地催化氧化抗坏血酸，使抗坏血酸的氧化过电位与裸玻碳电极上的电化学行为相比降低了约100 mV。该修饰磷脂膜和芦丁的玻碳电极对抗坏血酸的测定线性范围为2*10~(-4) mol／L-1.4*10~(-3) mol／L。3．将含有四硫富瓦烯（TTF）和黄嘿吟氧化酶的二甲基二（十二烷基）澳化钱（D DAB）泡囊滴于热解石墨电极表面，制备出一种基于磷脂浇铸膜的黄嘿吟生物传感器。TTF由于其可以有效地转移电子而被选作为电子媒介体，用安培检测的方法研究了工作电位、pH值对黄嘿吟传感器的影响。该传感器的响应时间小于10秒，其检测黄嘿吟线性范围从4*10~(-7)mol／L到2.4*l0~(-6)mol／L，最低检测限为3.2*10~(-7) mol/L。4；将辣根过氧化物酶（HRP）固定在修饰于玻碳电极表面的DDAB浇铸膜内，获得了IIR卫的直接电化学，并以此开发出一种不需媒介体的还02传感器，该传感器对H_2O_2的响应时间约5s，其检测姚。2线性范围从l*10~(-3) mol／L到4*10~(-3)mol／L，同时该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。5，利用循环伏安的方法研究了HRP分子在双肉豆范磷脂酰胆碱（DMPC）磷脂膜内的电化学行为，并获得了一对氧化还原峰，说明了DMPC磷脂膜促进了HRP分子的电子传递，同时HRP分子仍保持对H_2O_2的催化生物活J险。UV一vis和CD的检测结果说明HRP分子在与磷脂膜相互作用后，其二级结构没有改变，而三级结构变得松散，这种三级结构的松散可能是使HRP分子的活性基团有所暴露，使得电子传递更容易。AFM实验同样也显示了HRP分子与DMPC磷脂膜间的强烈作用。

毛细管电泳电化学发光的研究

毛细管电泳以其强大的分离能力日益受到重视，特别是成功完成人类基因组计划的测定工作，随着微全分析系统的深入研究，毛细管电泳的理论和技术在各方面都需要突破，其中毛细管电泳检测器是制约发展毛细管电泳更广泛地用于实际工作的因素之一。本论文以发展新型的毛细管电泳电化学发光检测技术为出发点，在以下几个方面作了研究。1．三联吡啶钌在玻碳电极上的阴极电化学发光我们首次发现了一种新型的基于溶液中氧的还原引发的三联毗淀钉（TBR）阴极电化学发光，结果表明，这种阴极电化学发光的发光电位仅为-0.4V，从而大大地降低了电化学发光的激发电位。所有能够增强阳极电化学发光的物质如三丙胺（TPA）都能够增强阴极电化学发光。阴极电化学发光光谱证实，阴极发光是激发态的TBR跃迁回到基态所产生的发光行为，我们认为在电极上氧还原所产生的活性氧氧化了TBR分子和发光增强剂从而导致了阴极发光。一些不能够增强阳极电化学发光的物质如柠檬酸，也能够增强阴极电化学发光，从而扩展了电化学发光的检测范围。采用阴极电化学方法对TPA和柠檬酸根的检测结果表明，对TPA在1*10~（-7）-1*10~（-5）M之间的检测呈较好线性相关性，相关系数为0.9994，最低检测限（S/N＝3）为7.5*10-8M，对柠檬酸根在1*10~（-5）-1*10~（-4）M之间呈较好的线性关系，相关系数为0.999，最低检测限（S/N＝3）为1.2*10~（-6）M。2．毛细管电泳直接电化学发光离柱检测技术的研究研究在没有场分离器的情况下高压电场对电化学发光检测器的影响。基于此目的我们采用75件m内径的毛细管为分离柱，300μm直径的铂丝为工作电极，以不同电导率的溶液作为电泳流动相。在高压电场的影响下，动态循环伏安和与此相对应的电化学发光表明电泳电流并不会引起电化学发光信号的淬灭，高压电场只会导致电化学发光激发电位向更正方向的偏移。进一步的研究表明，毛细管与工作电极之间的间距是影响电化学发光信号和理论塔板数的重要因素。基于以上的认识，我们发展了无需电场分离器的毛细管电泳一电化学发光检测系统，从而大大地简便了毛细管电泳一电化学发光检测系统。以三丙胺（TPA）作为分析对象，对该系统进行了表征，该系统对TPA的检测在1*10~（-10）-1*10~（-5）mol/L之间的线性相关系数为0.998，峰高的相对标准偏差为5．6％，检测限（S加＝3）达到5.0*10~(-11)mol/L。采用这一方法对尿样中的利多卡因进行了分析，在5.0*10~(-8)-1.0*10~(-5) mo/L之间的相关系数为：0.998，最低检测限（S/N＝3）为2.0*10-8mo／L。3．毛细管电泳一固态电化学发光检测器检测的研究我们首次报道将TBR固定在聚苯乙烯磺酸-溶胶-凝胶-接枝共聚物构成的膜中，采用旋涂的方法涂敷在铂电极的表面，制备用于毛细管电泳的固态电化学发光检测器，以TPA和脯氨酸作为研究对象表征了毛细管电泳-固态电化学发光检测系统的特征，该系统可以稳定工作24小时，完全可以满足实际应用的需要。采用该系统实现了对TPA和脯氨酸的同时检测，对TPA和脯氨酸检测的相对标准偏差分别为8.7％和7.5％，分离的理论塔板数分别为70000和16000，对TPA和脯氨酸的测定的最低检测限分别为0.002μM和2μM。4．离散小波分析去除毛细管电泳电化学发光检测信号的噪音毛细管电泳电化学发光检测信号因为TBR与溶液中的氢氧根的化学发光反应使得信号的噪音变得很大，从而影响了峰的定量，降低了检测灵敏度。这里我们采用离散小波'分析技术去除电泳中的噪音。对一些典型的小波基如HaaroDaublets，Coiflets和Symmlets去除噪音的效果作了比较。各种不同的计算阀值的方法和确定阀值的技术导致的去噪结果的差异作了比较。结果表明，采用Symmlet 4小波基和启发式无偏向风险估算法-软阀门确定阀值是最优的去噪方案，采用这一策略对毛细管电泳电化学发光电泳信号的去噪结果表明，噪音成功地得到了去除，同时电泳的峰型和轮廓得到了保留，该去噪技术明显地优于通常的SG和FT去噪技术。5．毛细管电泳柱端电化学发光同时检测尿样中的曲马多和利多卡因曲马多和利多卡因是手术中常用的镇静剂和麻醉剂，部分药物以原形从肾脏排除，我们研究了简单、快速的采用毛细管电泳柱端电化学发光同时检测曲马多和利多卡因的方法。我们使用25μm内径的毛细管作为分离柱，由于使用的毛细管内径很小，从而大大地降低了分离电压对检测器的影响，因此毛细管与电化学发光检侧器直接连接而无需电场分离器。使用300μm直径的铂盘电极作为工作电极，使得在毛细管的出口有足够的氧化态的TBR存在。为消除尿样中的离子强度对分析造成的影响，样品在分析前经萃取分离，以TPA为内标，采用两步萃取寻去对尿中的曲马多和利多卡因的测定回收率分别为94-96％和93-97％。在1.0*10-7to 1.0*10-4的浓度范围内曲马多和利多卡因的检测的线性相关系数为0.998，检测的相对标准偏差分别为2.9％和2.7％，对尿中曲马多和利多卡因测定的最低检测限（S/N=3）分别为6.0*10~(-8)mol/L和4.5*10~(-8)mol/L。应用该方法对临床两例术后病人尿样中的曲马多和利多卡因的代谢进行了测定。6．毛细管电泳电化学发光检测尿样中的利血平提出了一种快速、简便的毛细管电泳电化学发光法测定尿样中的利血平的方法。我们以25拼m内径的毛细管为分离柱，不用场分离器直接与300μm直径的铂二〔作电极连接，为提高检测的灵敏度和克服尿样中的离子强度对检测的影响，我于门采用场放大电动进样的技术用于毛细管电泳的直接进样和分离，样品不经任何预处理。由于利血平是中性分子，采用毛细管区带电泳不能将利血平与中性的干扰物分离出，因此我们在电泳流动相中加入十二烷基磺酸钠（SDS），成功地将利血平与中性干扰物质分离开。该方法对尿样中的利血平检测范围在l*10~(-6)~(-1)*10~(-4)mol/L 比的线性相关系数为0.996，相对标准偏差为4.3％，最低检测限为7.0*10~(-8)mol/L。