胶体化学在生活中的应用十篇

胶体化学在生活中的应用篇1

《义务教育化学课程标准（2011年版）（以下简称《课程标准》）》指出：“化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识，提高学生的科学探究能力。”《课程标准》还指出：“在教学中应密切联系生产、生活实际，引导学生初步认识化学与环境、化学与资源、化学与人类健康的关系，逐步树立科学发展观，领悟科学探究的方法，增强对自然和社会的责任感，在实践中不断培养学生的创新意识，使其在面临和处理与化学有关的社会问题时能做出更理智、更科学的思考和判断。”

在化学教学中，核心概念是指那些居于学科中心、具有超越课堂持久价值和迁移价值的关键性概念、原理和方法。可以说，具体知识是化学基本观念形成的载体，具体化学核心概念是通过平时的学习过程点滴积累的结果。因此，中学化学教学必须超越对知识本身的认识，从传授事实、掌握知识转变为使用事实、发展观念，即要从“知识为本”的教学转向“观念建构”的教学。学生学习化学是为了进一步学习与应用，学习和思考不能与真实生活脱节，一个带有强烈生活性以及与生产实际相关的课堂设计，可以构筑起化学知识的“主场”，可以解决、解释生活中诸多的耳熟能详的现象，学会用化学知识解决实际问题的能力。胶体内容从应试的角度并不是中学化学的重点内容，但对高一新生来说，这个内容恰好是学生在参与、亲身体会感受化学的一个很好素材，且胶体与生产、生活实际联系密切，让学生充分感受到化学与生活的密不可分，对培养其学习化学的兴趣提升是一个重要的机会。本节课以胶体的制备、胶体的宏观特征和微观解释、创造条件实现胶体、溶液、浊液的的转化以及对胶体在生活、生产中的应用的了解过程，着重培养学生的学科价值观、宏微观、实验观和转化观。

一、研究背景

学生对胶体的学习后，对于胶体的丁达尔现象、胶体分散系中的分散质粒子的直径在1 nm～100 nm之间等知识，记忆深刻，但却经常在牛奶是胶体还是乳浊液以及氯化铁与浓NaOH溶液反应后能否得到氢氧化铁胶体这样的问题上犹豫不决，不敢定论。由此不难看出，正是因为胶体在应试中的地位“不高”，因为教学时间安排不足，一般就是半节课，所以其学习过程就显得过于粗糙、浅显和表面化。而校本课程作为目前学校教学活动中不可或缺的一部分，恰好可以弥补这个不足，在笔者开设的《化学与生活》的校本课程中排入了《胶体就是我身边》这节课，通过一系列小型实验设计，实现溶液、胶体和浊液的相互转变，此过程中学生充分体会到胶体这个概念不是一个孤立的“新生态”，其与学生已经熟悉的溶液、浊液一样，是一个混合体系，是一个微粒集体对另一种微粒的“容纳”，但这种微粒特殊的微观粒子（其被“容纳”微粒的直径在1 nm～100 nm之间），使其在生活、生产中有着广泛的应用。

二、学习实践过程

1.设计多个得到胶体的过程，培养转化观

化学核心素养对转化观要求，能从不同视角认识化学变化的多样性；能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学变化的本质特征；能对具体物质的性质和化学变化做出解释或预测；能运用化学变化的规律分析说明生产、生活实际中的化学变化。

（1）通过向沸腾的蒸馏水中逐滴加入1 mL-2 mL饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热.用激光笔照射烧杯中的液体，可以看到一条光亮的“通路”，即丁达尔效应。通过对硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的对比实验，落实丁达尔效应是胶体的特性。

（2）将牛奶、豆浆、淀粉等加水稀释，观察在稀释过程中用激光笔照射这些溶液，有光亮的“通路”出现，产生丁达尔现象，实现了从浊液到胶体的转变。再继续加入过量水，光路会消失，继续转变为溶液。

（3）将制得的氢氧化铁胶体继续加热，观察其由透明澄清的红褐色“溶液”最终转变为红褐色沉淀，实现了胶体向浊液的转化。

（4）向氯化铁溶液中加入1 mol/L的氢氧化钠溶液，观察其产生红褐色沉淀。

（5）将上述（4）实验中的氢氧化钠依次稀释1倍、2倍、5倍、10倍后分别加入等浓度的氯化铁溶液中，观察其随浓度降低，沉淀越来越少，最终不能产生沉淀；再将氯化铁溶液，与不同浓度氢氧化钠反应后的产物一一用激光笔照射，观察其均有丁达尔现象产生。

（6）找找身边的胶体。自来水、随身携带的学校的直饮水以及买来的矿泉水、纯净水；水沸腾出来的水蒸气；氯化铁溶液、氢氧化铁沉淀均可作为实验对象，做丁达尔实验。并记录了如下的实验现象：能产生丁达尔现象的有自来水，三氯化铁溶液，水蒸气，氢氧化铁沉淀；不能产生的有直饮水，买来的矿泉水和纯净水。

通过上述一系列实验的探究过程，深刻体会胶体与溶液、浊液的无二组成，都是一种微粒扩散到另一种体系中的混合体系，其不同只是被分散的微粒分散质粒子的直径落在了溶液和浊液之间，处于1 nm～100 nm之间，而溶液中溶质的直径小于1 nm，浊液中分散质的直径大于100 nm，胶体中分散质粒子的直径恰好处于溶液和浊液之间。通过探究明确在一定条件下，浊液和溶液可以转变为胶体，胶体也可以转变为浊液和溶液。所以牛奶是浊液，牛奶溶液就是胶体；淀粉溶于一定量的水得到的淀粉溶液其属于胶体范畴；明确只要分散质粒子的直径恰好落在1 nm～100 nm之间得到的混合液属于胶体；比如NaCl溶于水得到溶液，因为其在水中溶解度大，溶于苯或汽油得到的就是胶体。肥皂水在阳光下呈现出五颜六色的光彩正是因为其产生了丁达尔现象，云、雾、烟是通过不同微粒分散到空气中形成的胶体，雾霾是指直径小于2.5微米的颗粒。如果这种颗粒分散在空气中，也可认为是胶体，如果单纯说霾，因其分散质直径为2.5微米，就不能认为是胶体了。

布鲁纳曾说：“孩子们在教室里的所为和科学家在实验室的所为只有程度不同，没有本质区分”。通过不同层次的实验设计，吸引学生在化学实验的感召下，使隐含的知识显露出来，逐步分析整体面貌，这应该是化学学科教学知识的基本内涵所在。干净的空气尽管是混合物，但没有合适的分散剂，只是单一成分，所以不能称为胶体；自来水的丁达尔现象是因为其中混有了杂质，杂质充当了分散质，水做了分散剂，形成一种分散系；房间里如果有丁达尔现象是因为大气中的灰尘充当了分散质，现在的房间里没有看到丁达尔现象，说明我们的房间里空气比较清洁；有学生回忆起自来水如果长期放置后，底部会有少量的沉积物，所以自来水不能直接饮用。讨论氯化铁溶液、氢氧化铁胶体以及氢氧化铁沉淀都不是单一的分散系，氯化铁溶液中混有少量胶体，因为它的水解是一直存在的，在沸水中程度会比较大，所以氯化铁与沸水的反应成为氢氧化铁胶体的制备方法，但也要控制条件防止得到沉淀。氯化铁与氢氧化钠反应得到沉淀量会比较多，会混有少量胶体，但因为混有大量的沉淀用于制备胶体就不是合适的方法。

2.尝试从微观组成角度解释胶体特性，培养宏微观

化学是在分子、原子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的基础自然学科，培养宏微观要求能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表征，能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征。

PPT解析1869年，英国科学家丁达尔发现了丁达尔现象。光射到微粒上可以发生两种情况，一是当微粒直径大于入射光波长很多倍时，发生光的反射；二是微粒直径小于入射光的波长时，发生光的散射，散射出来的光称为乳光，散射光的强度，随着颗粒半径增加而变化。悬（乳）浊液分散质颗粒直径太大，对于入射光只有反射而不散射；溶液里溶质微粒太小，对于入射光散射很微弱，观察不到丁达尔现象；只有溶胶才有比较明显的乳光，这时微粒好象一个发光体，无数发光体散射结果，就形成了光的通路。散射光的强度，还随着微粒浓度增大而增加，因此进行实验时溶胶浓度不要太稀。

氢氧化铁胶体的制备过程，实现了氯化铁溶液中的溶质FeCl3转变为＼[Fe（OH）3＼]n，＼[Fe（OH）3＼]n一种分子或其他微粒的聚集体，其大小随浓度、温度发生改变，其分散质粒子的直径恰好落在1nm～100nm之间时得到的分散系被称为胶体。

牛奶、淀粉、豆浆是化学中的大分子物质，其微观粒子以淀粉为例可表示为（C6H10O5）n，一个分子中含有几百到几千个C6H10O5链节，在水分子作用下被分离，随n的个数越来越少，其作为分散质微粒的直径可以减少到1nm～100 nm之间，这时得到了胶体，因此如果说牛奶、淀粉、豆浆溶液是胶体是可以理解的，因其常见浓度下的牛奶、淀粉、豆浆溶液都能观察到明显的丁达尔现象，得到所谓的溶液其浓度已经非常非常小了。

把课堂还给学生，让学生充分体验、探究，并体会到化学的无处不在。学生层次不同，上课的方式会不同，但是融入课堂、充分体验、联系生活、生产实际，

总是专业学习的最终目的。

3.通过了解胶体在生活、生产中的应用，培养学科价值观

（1）了解纳米材料的应用

纳米 （nanometer， nm）= 十亿分之一米 （10-9 m），1 nm与1 m相比，相当于玻璃弹珠跟地球相比，当一个男人把剃须刀放下那一小段时间，胡子已经长了大约1 nm；人们发现当物质达到纳米尺度以后，大约在1～100纳米这个范围空间。物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料，即为纳米材料。 纳米材料处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，既非典型的微观系统亦菲典型的宏观系统，是一种介观系统，即接近于分子或原子的临界状态。

纳米材料并不是胶体，因为它不属于分散系，普通材料的组成微粒直径也在1 nm～100 nm之间范围之内时，物质的性能发生突变，出现特殊性能。胶体也有很多特性，在生活、生产中等到广泛应用。

（2）胶体在医药卫生方面均有重要的应用

人体各部分的组织都是含水的胶体，因此要了解生理结构、病理原因、药物疗效等都要根据胶体化学的研究成果。

在临床医学，肾功能衰竭等疾病引起的血液中毒，可利用血液透析进行治疗。胶体粒子直径在1 nm―100 nm之间，不能透过半透膜（半透膜孔径在1 nm），半透膜是人工合成的膜，小分子可以自由通过半透膜，而多肽、蛋白质等胶体颗粒则不能通过。血液透析时，透析液和血液分别位于半透膜的两侧，两者间进行物质交换。透析能快速纠正肾衰竭时产生的高尿素氮、高肌酐、高血钾、高血磷、酸中毒等。

血清纸上电泳利用胶体的电泳现象分离各种氨基酸和蛋白质，也是胶体在医学上的重要应用。胶体粒子带电荷，在电场中，粒子在分散质中能发生定向移动。血清蛋白电泳对于肝、肾疾病和多发性骨髓瘤的诊断有意义。医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高疗效。同时，胶体溶液在急性代谢紊乱治疗中也有重要的应用。

（3）胶体在工业生产中的应用

高压除尘往往被称为电泳现象，空气与灰尘实际上形成了气态胶体。静电除尘原理是因为，灰尘本身有电荷，含尘气体在经过高压静电场时，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积.达到除尘效果。

胶体因为其独特的微粒直径在1 nm～100 nm之间，颗粒小比表面大，有吸附作用，常用于净水。水混浊不清，是因为在水中有许多泥沙等污物在“游荡”。较大的泥沙粒子很快就会沉淀下来。而小的已经成为胶体粒子了，科学家经过研究，发现泥沙胶体粒子带的是负电荷，由于每一个泥沙胶粒带的电荷都是一样的，当两个胶粒彼此靠近时，静电斥力总是使它们分开，它们没有机会结成较大的粒子沉淀下来。

明矾KAl（SO4）2・12H2O 是由硫酸钾和硫酸铝混合组成的复盐。硫酸铝和水起化学反应后生成白色絮状的沉淀――氢氧化铝。这种氢氧化铝，也是一种胶体粒子，带正电，它一碰到负电的泥沙胶粒彼此发生中和，失去了电荷的胶粒，很快就会聚结在一起，粒子越结越大，终于沉入水底，这样，水就变得清澈干净了，这就是胶体的聚沉。

胶体蓄电池的电解液是硅凝胶，大电流的放电性能很好，且具有优秀的深放电回复性、充放电利用率高、使用寿命长等优点。

胶体防灭火技术是近些年发展起来的一种良好的新型防灭火技术。 它是利用胶体制成防灭火材料，它具有性能优良、 灭火速度快、 安全可靠、 材料来源广泛、 灭火后不易复燃和灭火工艺方便快捷等优点。

“生活即教育、社会即学校、教学做合一”是陶行知生活教育理论的重要思想，教学中，应引导学生用“化学的眼睛”观察生活的世界，带着生活的体验走进化学的世界，再用化学知识知道生产生活实际，从而发挥学科功能，体验学科价值。

校本课程的建构更加符合育人目标的课程体系，各校对课程内容进行重组和优化，构建了富有本校特点的课程结构体系，开展课程整合研究，课程实施更有效率。校本课程有利于学生实现专业发展，是对课堂教学的提升、重组，“课程整合、自主排课”项目，突破“怎么教”这个空间，进入“教什么”的空间，教师更多地要研究“选材”，研究什么是

胶体化学在生活中的应用篇2

1.1胶原蛋白的生物学性质与功能

胶原蛋白的生物学性质与功能主要表现在:

(1)低抗原性,与其它具有免疫原性的蛋白质相比,胶原蛋白的免疫原性非常低。过去人们曾认为胶原不具有抗原性,近十年来的研究表明:胶原具有低免疫原性,不含端肽时免疫原性尤其低;

(2)可生物降解性(易被人体吸收);由于天然胶原紧密的螺旋结构,大多数蛋白酶只能打断胶原侧链,只有特定的蛋白酶才能使胶原蛋白肽键断裂。在胶原酶的存在下,胶原的肽键将逐渐打断而水解,胶原肽链的断裂随即造成螺旋结构的破坏,从而胶原将被蛋白酶彻底水解,这就是胶原的可生物降解性,可生物降解性是胶原蛋白能作器官移植材料被利用的基础。

(3)生物相溶性,是指胶原蛋白与宿主细胞及组织之间良好的相互作用。因胶原蛋白本身就是构成细胞外基质的骨架,胶原分子特有的三股螺旋结构及其交联形成的纤维或网络构成细胞重要组成成分,故胶原材料无论是在被吸收前作为新组织的骨架,还是被吸收同化进入宿主,成为宿主组织的一部分,都与细胞周围的基质有着良好的相互作用,表现出相互影响的协调性,并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分。

(4)细胞适应性和细胞增殖作用,可与细胞相互作用并能影响细胞形态,各种细胞可在体内及体外直接或间接与不同类型的胶原作用,并通过这种作用控制细胞的形态、运动、骨架组装及细胞增殖与分化;胶原有利于细胞的存活和生长,不仅能促进细胞的增值分化,而且对细胞的分裂机能也有效果;

(5)促进血小板凝聚;胶原纤维一旦与血液接触,流动血液中的血小板立刻与胶原纤维吸附在一起,发生凝聚反应,生成纤维蛋白,并形成血栓,进而血浆结块阻止流血,达到促凝血作用。

(6)力学性能;天然胶原紧密的螺旋结构对高强度的力学性能起重要作用,在生物体中,胶原是为结缔组织提供强度的主要蛋白组分,因而可在广范围内满足肌体对机械强度的要求。

1.2胶原蛋白制备生物医学材料的特点

前述生物学特性与功能,使得胶原蛋白成为最有用的生物材料之一,在生物医学领域具有广泛用途。因胶原易加工成型,故纯化的胶原蛋白可制成许多不同形式的材料,如膜,带,薄片,海绵,珠体等,但以膜形式应用的报道最多。胶原制备膜用于生物医学,除具有生物可降解性、组织可吸收性、生物相容性、弱抗原性外,还主要有:亲水性强,抗张强度高,具有类似真皮的形态结构,透水透气性好;高抗张强度和低延展性决定的生物塑性;官能团多,可进行适度交联改性,从而可控制其生物降解速度;可调节溶解(溶胀)性;与其它生物活性组分一起使用,具有协同效应;可与药物相互作用;交联或酶处理去端肽可使抗原性降低,可隔离微生物,有生理活性,如有血凝作用等优点。同时也存在以下缺点:胶原的分离纯化及加工处理复杂,分离的胶原交联密度、纤维大小等具有多样性。酶解胶原速度多变,条件难于控制;且纯胶原干燥后质地脆,成膜能力并不强,其膜延展性低,易干裂,抗水性差,遇水易溶胀,在体内易降解,潮湿环境中易受细菌侵蚀而变质,此外还可能导致一些副反应,如组织钙化等。故实际应用中,常常通过一定方法将胶原蛋白改性,通过改性避免胶原蛋白制备材料的缺点,提高胶原的拉伸强度及抗降解能力,降低膨胀率,改善胶原的力学性能与抗水性。

2改性方法

迄今为止,已见有许多对胶原蛋白改性的报道,其改性的手段主要有:(1)交联改性法,(2)通过与其它高分子材料共混改性,该法也是胶原基材料制作中常用的方法,以下分别阐述胶原蛋白的这些改性方法的研究现状。

2.1交联改性法

指使胶原分子内部和分子间通过共价健结合提高胶原纤维的张力和稳定性的方法。该法又分为物理方法、化学方法和低温等离子体法,生物学方法;其中物理方法、化学方法是最常用的交联改性方法,生物学方法改性胶原蛋白主要在研究有关动物老化的生命现象中涉及,在研制胶原基生物医学材料中少见报道。

2.1.1物理方法

通过物理手段对胶原蛋白改性有紫外线照射、重度脱水、λ射线照射和热交联等方法。胶原溶液如被紫外线等照射,将在分子间产生交联,粘度增加,生成凝胶。目前常用的紫外线交联胶原膜的方法是将胶原膜放在铝箔上,距离254nm紫外灯20cm高度,照射1～5h。前几年Weadock[3]对紫外线照射的胶原膜进行力学性能和胶原酶试验表明:交联胶原膜的萎缩温度Ts和抗胶原酶解的能力均显著高于未交联胶原膜。重度脱水也是胶原蛋白物理改性中常使用的方法,该法是通过脱水导致胶原分子间交联,从而增加变性温度,改善胶原的性能。近年有研究者用该法改性了胶原膜,结果表明:改性后胶原膜生物相容性提高,降低了水溶性,影响了膜与成骨细胞的生物相容性[4]。物理方法改性原蛋白的优点是可避免外源性有毒化学物质进入胶原内,缺点是胶原膜交联度低,且难以获得均匀一致的交联。

2.1.2化学方法

化学方法比物理方法改联度高,且能获得均匀一致的交联,对调节、控制胶原的各性质均有效。现已广泛应用于各种化学试剂交联胶原,以提高其交联度、力学性能及生物相容性。化学改性法具体又可分为使用化学试剂交联、侧链的修饰、生理活性物的固定化三种方法。化学试剂交联法中常用的化学交联剂有戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯基磷等,其中戊二醛是目前应用最广泛的试剂,大量实验证明:戊二醛能提供有效交联,但有细胞毒性,且其用量难以控制。故人们一直希望有一种交联剂,既能用于胶原材料的交联,形成稳定、生物相容性好的交联产品,又毒性低,为了达到这一目的,人们不断开发着新的交联剂,近年人们使用的酰基叠氮化物、聚环氧化物或京尼平交联等,不会引入明显的毒性,且可获得理想的交联效果[5]。所见报道中,多是使用一种交联剂对胶原蛋白交联改性,但基于目的不同,也有几种交联剂结合使用对胶原蛋白交联改性的报道,如有研究者为了解决人工心脏瓣膜晚期钙化问题,筛选出环氧丙烷化学改性戊二醛处理生物瓣的方法,可明显减低瓣膜组织胶原蛋白末端游离羧基含量。动物实验表明,经改性后的瓣膜组织能保持较好的组织稳定性和机械抗张强度、免疫原性测试为阴性,符合临床应用[6]。侧链修饰就是对胶原分子侧链的氨基和羧基进行化学修饰,改善电荷分布,使胶原获得新的特性的方法,例如将胶原氨基丁二酰化,可变成负电荷丰富的胶原。与未修饰胶原蛋白相比血小板粘附能,血纤维蛋白形成能都弱,有抗栓性;然而如将胶原羧基甲基化获得的正电荷丰富的胶原,生理条件下血小板粘附能、活化能都高,生成大量血纤维蛋白,比未修饰的胶原蛋白显示了更强的血栓性,显然,侧链修饰可赋予胶原新的特性。与交联改性相比,在生物材料领域,利用侧链修饰对胶原改性所做的工作还较少,今后,除对胶原进行适当的交联处理改性外,还应考虑通过胶原的化学修饰来进行改性,通过将性质不同的支链接枝到胶原大分子上赋予胶原以新的特性,研制新一代改性材料和开发新的改性方法。生理活性物的固定化是以胶原为支撑体,将各种生物活性物质固定化后再使用,例如将表皮生长因子和骨形成因子等生物活性蛋白包容于胶原中,它能促进皮肤组织和骨组织的再生。化学方法虽然可获得均匀一致的交联,但存在着引入外源有毒试剂,残留试剂难清除等缺点,近几年人们又研究了低温等离子体技术、辐射引发等交联改性胶原材料的新方法,一些报道[7～9]表明,低温等离子体技术改性胶原或胶原复合膜可使材料表面引入不同基团,改变材料表面化学组分和结构,从而改变材料的特性,如使之更具有细胞识别位,提高表面能,改善表面极性等。

2.2其它高分子共混

胶原因其具有优良的生物学性质和功能,在生物材料领域倍受关注,但单独使用,性能单一,且因有亲水性强,在体内易被胶原酶降解等不可避免的弱点限制了它的应用。但如将胶原与其它物理、化学性质不同的合成或天然高分子共混,组成一种多相固体材料,在性能上胶原与其它高分子取长补短,互相补充,既可改善胶原材料的性能,又可制备出单一胶原材料所不具有的许多特性的新材料,从而扩大胶原材料的应用范围,并向实现发展“理想”生物材料的目标迈进。胶原基“复合材料”的概念由此产生,以下介绍胶原与其它高分子共混形成复合材料的研究现状。

2.3.1与合成高分子共混

已见报道的与胶原共混的合成高分子有许多,其中有不可生物降解的聚甲基烯酸酯及丁烯酸酯、聚氨酯、聚酰胺和可生物降解的聚乙烯醇、聚乳酸、聚谷氨酸、聚乙醇酸等,20世纪80～90年代初最有代表性的研究是聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)和聚乙烯醇与胶原共混,其报道集中于复合方法、复合机理、理化及生物学性能、材料表面和整体结构、表面修饰的方法和机理以及水凝胶的溶胀扩散等的研究,相关研究中聚甲基丙烯酸羟乙酯和聚乙烯醇主要用于与胶原复合制备水凝胶[10～11],作软组织替代、药物缓释等。近几年随着人们对胶原蛋白以增殖细胞为首的许多生物功能的认识,利用可生物降解的聚乳酸、聚乙醇酸、聚酸酐、聚谷氨酸、聚亚乙基四乙酸等与胶原共混改性制备可吸收外科缝线、组织工程支架材料(如组织引导再生材料)的相关研究相对增多[12～13]。合成高分子与胶原蛋白共混复合制备胶原基材料存在以下问题(以膜形式的人工皮肤为例):(1)聚氨酯、尼龙等不降解高分子材料,因不能进行生理代谢,与胶原蛋白复合后只能用做外层敷料不能永久代替皮肤;(2)聚酯、聚谷氨酸等可生物降解材料,生物性能好,可降解、可代谢,是目前研究组织工程支架材料之一,但如果相对分子质量小则强度不够,相对分子质量大难溶于水,溶解时出现降解,影响材料的机械强度,并且其降解之后的产物将使其周围组织的酸度提高,出现无菌性炎症。

2.3.2与天然高分子共混

胶体化学在生活中的应用篇3

【关键词】 微胶囊技术 特性 食品工业 应用

微胶囊技术（Microencapsulation technology）是指将分散的固体颗粒、液滴甚至气体用天然或合成的高分子材料包裹成微小的、具有半透性或密封囊膜的微型胶囊的技术。所得到的微小粒子叫做微胶囊（microcapsule），其内部所包裹的物料称为芯材或囊芯，外部的囊膜称为壁材或囊壁。微胶囊技术始于本世纪30年代，但发展非常迅速，在化工、医药、生物技术、食品等许多领域得到了广泛应用。微胶囊技术大规模应用于食品工业始于20世纪80年代中期，它在开发新产品，更新传统工艺和提高产品质量等方面正发挥着越来越重要的作用。因此国际上将微胶囊技术列入21世纪重点发展和推广的高新技术之一。

1 微胶囊技术的主要特性

1.1 将液体、气体转变为容易处理的固体

使液态反应物变得“易于操作”，可以在任何指定的时间使微胶囊破裂，发生预期的化学反应。比如玫瑰、茉莉、樱桃、苹果、蒜油、姜油等香精、精油的微胶囊化。

1.2 保护敏感成分，增加制品稳定性

可使敏感成分免受由环境中的氧化、紫外辐射和温度、湿度等因素的影响，有利于保护物料特性和营养。减少敏感性物料与外界环境的接触时间，提高其贮藏加工时的稳定性并延长产品的货架寿命。

1.3 隔离活性成分

使易于反应的物质处于同一物系而相互稳定。由于微胶囊化后隔离了各成分，故能阻止两种活性成分之间的化学反应。两种能发生化学反应的活性成分只要其中之一被微胶囊化，即便与另一种成分相混合也是稳定的。在要求它们发生反应时将微胶囊破碎，两种活性成分相互接触，反应即可发生。

1.4 降低挥发性，掩盖不良异味

某些营养物质具有令人不愉快的气味或滋味，如臭味、辛辣味、苦味、异味等，这些味道可以用微胶囊技术加以降低或掩盖。部分易挥发的食品添加剂，如香精香料等，经微胶囊化后可抑制挥发，减少其在加工、贮存时的挥发性，同时也减少了损失，节约了成本。

1.5 控制释放时机

控制释放是微胶囊的重要功能之一。包括风味物质的释放，减少其在加工过程中的损失，降低生产成本，如焙烤制品和糖果用香精经微胶囊化处理，在生产过程中的香气损失可减少一半以上。

2 微胶囊技术在食品工业中的应用

2.1 微胶囊技术在食品生产中的应用

2.1.1 微胶囊技术在乳制品中的应用

在乳品生产中，应用微胶囊技术，可生产各种风味奶制品，如可乐奶粉、果味奶粉、姜汁奶粉、发泡奶粉、啤酒奶粉、粉末乳酒及膨化乳制品等。将这些添加物利用微胶囊技术包埋，可增强产品的稳定性，使产品具有独特的风味，无异味，不结块，泡沫均匀细腻，冲调性好，保质期长。

2.1.2 在果蔬汁和固体饮料加工中的应用

有研究表明将苹果汁用天然脂类包埋制成纳米微胶囊，再添加到水中制成纳米苹果汁，它进入人体后具有缓释功能，非常有利于人体的吸收，这样的苹果汁比通常的苹果汁在体内滞留时间延长了 2倍―3倍；由于它不能被胃肠道中各种生物因子（酶、蛋白等）所破坏，因而更易被机体吸收，它的生物利用率是普通苹果汁的 1.8 倍―2.2 倍。

2.2 微胶囊技术在食品添加剂中的应用

2.2.1 天然色素

一些天然色素在应用中，由于空气、光照等的影响，存在极易被氧化表现为稳定性差的问题，微胶囊化后可提高其稳定性。赵晓燕等研究了番茄红素微胶囊在不同时间、光、热及微波条件的稳定性。胡小明等（采用喷雾干燥法微胶囊化β-胡萝卜素，研究结果表明，经过微胶囊化的色素在抗氧化、抗热等方面稳定性显著提高。

2.2.2 甜味剂、酸味剂

甜味剂在加工、储存过程中极易受温度和湿度等条件的影响。将甜味剂微胶囊化后可使其吸湿性大为降低，同时微胶囊的缓释作用能使甜味持久。采用微胶囊技术，将酸味剂包埋起来，大大减少了酸味剂与外界的接触，延长食品的贮存期，并可通过控制释放，以增进风味。

2.2.3 抗氧化剂

茶多酚是一种天然的食品抗氧化剂，同时还具有降血糖血脂、抗菌消炎、清除人体自由基、抗癌、抗衰老等一些生理活性作用[13]。熊何健等对茶多酚的微胶囊化工艺进行研究，通过微胶囊既可提高茶多酚的稳定性，也可避免外界因素的影响。从而提高生物利用率，强化其生理活性。

2.2.4 食用香精香料

传统的香精香料组分容易在加工和储存过程中挥发损失甚至发生香型变化。将香精包埋在纳米微胶囊中，可使其免受外界不良因素如光、氧、酸、碱和高温的影响，进而使香精的留香时间延长。制成纳米微胶囊可提高香精的耐热性，从而增加其在糖果、焙烤食品、膨化食品等中的稳定性。

2.3 微胶囊技术在粉末油脂中的应用

油脂在食品工业生产中需求量非常大，利用纳米微胶囊技术可将本身不稳定、易氧化变质的原液状油脂制成固态粉末油脂，从而能有效地提高油脂的稳定性，延长产品的货架期，使其更易保存、运输和使用；提高了所得产品的溶解性、乳化分散能力，因而大大拓宽了油脂的应用范围。

2.4 微胶囊技术在功能性食品的应用

功能性食品中的膳食纤维、活性多糖、多不饱和脂肪酸、活性肽和活性蛋白、EPA等活性物质，由于不稳定，易与其它配料发生相互作用，用微胶囊化处理可提高它们在功能性食品中的可用性。如何荣军等对海藻酸钠/壳聚糖的微胶囊化进行研究，制备了较为满意的微胶囊，有待于将该产品产业化。

2.5 微胶囊技术在益生菌生产中的应用

胶体化学在生活中的应用篇4

【关键词】胶体化学；改革；创新

《胶体化学》作为一门专业课，兼具非常强的理论性和应用性。它较强的理论性体现在学生需要掌握一些抽象的化学基础理论知识，如物理化学、材料化学、有机化学等为前提。其应用性已有目共睹，胶体化学在农业、生物学与医学、日用品、轻工、环境、油田、材料科学和海洋科学等方面均有重要应用。目前的大学教育中单独开设《胶体化学》课程的学校并不多，多是作为《物理化学》的一个章节进行简单介绍。很多学生在取得化学学位之后，很可能并不知道什么是胶体化学。很多工程技术人员的切身感受是“我们没有专门学过胶体化学，然而现在却整天同它打交道”。[1]

因此开设《胶体化学》这门课程其实是适应社会需求所趋，其培养目标除了使学生掌握相关知识外，还应借助课堂强化学生的创新能力，让他们学会独立思考、与时俱进，拥有批判精神和研究能力。其教学手段和施教方法在传统教学基础之上尚有待实践和改革。该课程涉及大篇幅的概念和大量的公式理论，涵盖范围也非常广泛，少量的课时并不能展示其全貌甚至精髓。[2-3]因此笔者认为教师在施教过程中应因势利导，着重把握以下几点：

1 全面了解学生的专业基础和背景

《胶体化学》涉及专业较多，如轻化、生命医药、环境、食品等专业均可根据需要开设该课程。教师应全面了解学生的专业基础水平有针对性地制作课件。该把哪些章节作为重点章节，理论深度达到何种水平，都应以学生为中心对象进行定基调。比如对于日化专业的学生而言，应以表面张力，表面活性剂等章节为主要内容。对食品专业的学生而言，溶胶凝胶的深入学习是重点。对医学专业的学生来说，胶体的性质和界面吸附应是主干部分。基于学生的专业背景制定的教学方案和课件更易于让他们对《胶体化学》产生兴趣，激发其学习欲望。

2 以具体实例为切入点

《胶体化学》概念公式繁多，容易让学生感到枯燥乏味。不妨在每个章节初始以生动有趣的实例作为引子，激发学生的学习兴趣。例如在讲表面张力这个章节时，可以放一些现实生活中的图片，如荷叶上的露珠，蜻蜓点水等，启发学生思考这些自然现象产生的根源，然后慢慢引入表面张力的概念，这样学生就易于理解而且印象深刻。在讲解表面活性剂这一章节时，可以洗衣粉为例，图解分析其各种表面活性剂组份如何将污垢洗净的过程，启发学生思考表面活性剂的去污、发泡、润湿、增稠功效在日常生活中的具体体现。另如在讲解胶体的稳定性和DLVO理论时，可以明矾净水为例，化繁为简，通俗易懂地讲解胶体稳定性的影响因素。

3 制作视频，直观易懂

《胶体化学》是一门实践性较强的课程。单纯的理论教学并不能完全展现课程的全貌，也会显得枯燥乏味。一些实验性教学内容如表面张力的测定方法等，较难仅用文字和解说展现完满。借助视频制作手段，通过图像、音响、色彩、动画使抽象事物具体化、形象化，化虚为实、化隐为显、化模糊为清晰，延伸学生的各种感官、思维，方便师生教与学的活动，更好的引发师生互动，提升课堂效率。

4 与时俱进，更新课件

《胶体化学》作为一门专业课，教材内容并不能反映其发展现状和前沿。教学过程除了要体现最基本的理论和概念之外，还应将最新的、重要的、有代表性的、体现创新精神的相关前沿研究引入课堂。使学生体会到所学知识的时代意义和现实意义，增强其社会责任感和使命感。此外使学生接触到最新的科学知识，开阔视野，让他们体会到与时俱进的精神。相信领会这点将让他们在以后的工作或深造或日常生活中都受益匪浅。采用科研实例诠释抽象的理论，让学生直观地从科研角度理解本课程内容，由此也培养了学生检索文献和分析文献的能力。

5 发挥学生的能动性

兴趣是成功的一半。现今随着科学技术的迅猛发展，吸引学生注意力的因素和手段也越来越多。如何将学生的注意力吸引转移到课程学习中来也是需要着重考虑的问题。笔者认为教师除了做到上述几点尽量使课程内容形象生动、深入浅出以外，适当施压调动学生的积极性也是必需的。可以考虑以下几个措施：①鼓励学生课前预习，以课堂提问形式做检查，并与平时成绩挂钩；②开展课堂小测验，进行随堂检查，对重点内容以题目形式对学生掌握情况进行考核，与期末成绩挂钩；③布置适量课后习题，及时检查学生作业情况，杜绝作业抄袭现象，将作业完成情况与期末成绩挂钩；④选取一个较为简单的概念性章节，将学生分组，让其自己制作PPT稿件派代表上台讲演，锻炼学生的团队合作能力，也充分发挥其主观能动性；⑤根据学生的作业和随堂测试情况，拟定难度适中的期末试卷，可以有一定的不合格率。试卷不能只考核知识点的理解与记忆，也应注重对其综合能力进行考核，促使学生达到学以致用的目的。

总之，提高胶体化学课程教学效果的关键在于调动激发学生的主观能动性，提高其学习积极性。科学地把握课程内容，以学生为主体有针对性地制作课件，借助灵活多样的教学方法和先进的教学手段，引入最前沿的体现创新精神的科研实例，深入浅出地、以点带面地阐明基本原理，剖析胶体化学的实际应用，达到举一反三、学以致用的教学目的。

【参考文献】

[1]郭荣.我国胶体与界面化学的发展[J].化学通报，2012，75（1）：6-14.

胶体化学在生活中的应用篇5

【关键词】 单核细胞趋化蛋白1； 单核细胞趋化蛋白1受体； 胶质瘤； 血管生成作用

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2015.22.035

胶质瘤是人体血管化程度最高的肿瘤，其具有高复发率的临床特点，新生的血管不仅为肿瘤的生长提供营养支持，还构成了肿瘤侵袭的途径，单核细胞趋化因子MCP-1是CC趋化因子超家族重要成员，在肿瘤细胞中可高表达MCP-1及其受体CCR-2[1]。研究表明小胶质细胞及巨噬细胞中CCR-2表达升高[2]。本研究提出胶质瘤细胞可能通过MCP-1/CCR-2途径改变胶质瘤血管生成的微环境，参与胶质瘤细胞侵袭，从而更好的解释CCR-2在胶质瘤血管生成中的作用机制。

1 材料与方法

1.1 主要试剂、细胞与仪器 试剂：胶质瘤细胞系N9细胞（中国科学院细胞库），含血清的完全培养基及不含血清培养基（美国GIBCO公司），PCR试剂盒（上海硕盟生物），免疫组化试剂盒（武汉博士德），HRP标记山羊抗小鼠IgG，HRP标记山羊抗兔IgG（上海碧云天生物），含EDTA的胰酶（美国GIBCO公司），一抗：VEGF、IL-8兔单克隆IgG和β-actin小鼠多克隆IgG（美国Santa Cruz公司）。仪器：细胞培养超净台（苏州净化），培养箱（美国Queue systems），倒置相差显微镜（日本奥林巴斯），高转速冷冻离心机（德国BiofugeStratos），-80℃ -4 ℃冰箱（日本松下），高压消毒箱（美国Tuttnauer），转膜仪及电泳仪（美国伯乐公司），PCR仪（澳大利亚Rotor-gene）。

1.2 细胞培养与传代 胶质瘤细胞系N9细胞培养于含10%胎牛血清及双抗的DMEM培养基中，置于5% CO2、37 ℃孵箱中传代培养。当细胞密度达到4×106以上的时候进行传代，清洗培养基后，用含0.02% EDTA的胰蛋白酶进行细胞消化，倒置显微镜观察细胞回缩即终止消化，加入同体积的有血清培养基，吹打，5 min 10 000 r/min离心，弃上清，取细胞悬液，计数后接种到新的培养瓶中。

1.3 CCR2活化 待细胞贴壁生长至4×106，对照组细胞用常规培养基，观察组运用MCP-1处理细胞，50 ng/mL MCP-1分别于0、12、24、36、48 h诱导活化，提取培养上清用于检测VEGF、IL-8蛋白分泌情况，细胞用于提取RNA，以分析VEGF、IL-8 mRNA的表达。

1.4 免疫组化方法 采用SP检测法，加入3%过氧化氢封闭阻断内源性过氧化物酶，50 μL非免疫动物血清封闭，加50 μL VEGF、IL-8一抗过夜，50 μL生物素标记第二抗体，辣根过氧化物酶孵育，DBA显色，苏木素复染，中性树胶固封。结果判定：阳性细胞为细胞胞浆胞膜在倒置显微镜下出现深棕黄色的染色。

1.5 RT-PCR（半定量逆转录聚合酶链反应）方法 提取总RNA。取2 μg总RNA行逆转录cDNA，取20 μL作为反应体系。PCR反应由逆转录产物2 μ以及18sRNA和VEGF、IL-8的引物共同组成。反应过程按照标准的RT-PCR步骤进行：首先预变性的反应条件为95 ℃、5 mins，接着进行梯度变性反应，共进行30次的循环。接着对所得到的PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳，通过拍摄电泳图像对所得到的电泳结果进行凝胶成像分析系统分析。内参选择18sRNA作为参照，同样完成以上PCR系统的成像，对得到的半定量结果进行对比分析，通过量化的吸光度积分值进行分析（A值）。

1.6 Western blotting方法 提取上清蛋白。SDS-PAGE凝胶电泳，半干法转膜，加VEGF、IL-8一抗（1∶500），4 ℃孵育过夜；辣根过氧化物酶标记的羊抗兔二抗（1∶1000）37 ℃孵育1 h。ECL光化学法显色，用彩色图像分析系统测定吸光度。

1.7 统计学处理 所有采集的数据使用SPSS 21.0统计软件进行分析。其中对符合正态分布资料的数据采用（x±s）表示，对非正态分布数据采用中位数和四分位数间距来表示。遵循正态分布而且方差齐性，两两比较采用LSD检验。非参数检验法对不同时间所表达的mRNA的量和蛋白的量进行比较，应用Kruskal-wallis H检验进行多组间数据的比较，应用Mann-whitney U检验法进行数据比较，具有统计学差异的以P

2 结果

2.1 免疫组化法检测CCR-2在胶质瘤细胞系N9细胞中表达情况 取5张片，每张片取5个视野，取平均值。阳性表达以细胞核着色为主，其阳性细胞数评分：75%计为4分；染色的着色评分：不着色计0分，淡黄色计1分，棕黄色计2分，棕褐色计3分。最后的结果评判阳性率和着色的强弱相加之和为总得分，0分的计为阴性组“-”，1～2分的计为弱阳性组“+”，3～4分的计为阳性组“++”，5～7分的计为强阳性组“+++”。CCR-2在胶质瘤细胞系N9细胞中有较高的阳性表达，共46个细胞，-4个，+15个，++17个，+++10个，占91.30%。

2.2 RT-PCR检测MCP-1活化CCR2后VEGF和IL-8mRNA表达水平 经过活化之后可以增加N9细胞的VEGF和IL-8mRNA表达水平，与未活化组相比差异具有统计学意义（P

2.3 通过Western blot法检测MCP-1活化CCR2后VEGF和IL-8的蛋白表达水平 经过活化之后可以增加N9细胞的VEGF和IL-8蛋白表达水平，与未活化组比较差异具有统计学意义（P

3 讨论

胶质瘤是人体血管瘤中一种复发率较高的肿瘤，以新生血管的快速增长为主要病理特征，新生血管不仅给肿瘤提供营养支持还可以构成肿瘤外周组织侵袭的途径[3]。单核细胞趋化蛋白1-MCP-1是CC趋化因子超家族的主要成员，其受体为CCR2。已有研究表明两者与肿瘤细胞浸润有着密切的关系[4]。胶质瘤患者的脑脊液中存在MCP-1及CCR2的高表达，过表达CCR2还存在于胶质瘤祖细胞中，因此本研究通过探讨单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）受体CCR-2在胶质瘤血管生成中的作用，为更好的研究其在肿瘤复发中的机制。

血管的生成在肿瘤的转移、侵袭中发挥着重要的作用，但是其始动细胞一直是肿瘤血管生成的关键科学问题[5]。VEGF和IL-8是两种重要的促进血管生成因子，可直接刺激内皮细胞表面的受体，发挥内皮细胞生成、增殖及迁移的作用[6]。本研究结果显示，CCR-2在胶质瘤细胞系N9细胞中有较高的阳性表达，经过活化之后可以增加N9细胞的VEGF和IL-8mRNA及蛋白表达水平，与未活化组相比差异具有统计学意义。研究提示，胶质瘤细胞中CCR2活化可以促进血管内皮因子及白细胞介素-8的表达，进而具有促进血管生成的作用。胶质瘤形成是CCR2通过MCP-1活化发挥血管生成作用的。

综上所述，胶质瘤的生成中促血管生成因子之间的调控是关键因素，在今后的抗肿瘤药物研发方面应将促血管生成因子考虑到其中，更有效地抑制血管地生成，更好地发挥对肿瘤生长发展和迁移的抑制作用。

参考文献

[1] Jiao B， Wang Y S， Cheng Y N， et al. Valsartan attenuated oxidative stress， decreased MCP-1 and TGF-beta1 expression in glomerular mesangial and epithelial cells induced by high-glucose levels[J]. Biosci Trends，2011，5（4）：173-181.

[2] Izhak L， Wildbaum G， Jung S， et al. Dissecting the autocrine and paracrine roles of the CCR2-CCL2 axis in tumor survival and angiogenesis[J]. PLoS One，2012，7（1）：e283 05.

[3] Suresh N M， Saafan Z M， Nicolas C R， et al. Role of monocyte chemoattractant protein-1 （MCP-1/CCL2） in migration of neural progenitor cells toward glial tumors[J]. J Neuro Res，2009，87（7）：1547-1555.

[4] Dutra R C， Claudino R F， Bento A F， et al. Preventive and therapeutic euphol treatment attenuates experimental colitis in mice[J]. PLoS One，2011，6（11）：e271 22.

[5] Wang K， Niu J， Kim H， et al. Osteoclast precursor differentiation by MCPIP via oxidative stress， endoplasmic reticulum stress， and autophagy[J]. J Mol Cell Biol，2011，3（21）：360-368.

胶体化学在生活中的应用篇6

【关键词】 朊蛋白;小胶质细胞;白细胞介素6

【摘要】 目的 探讨prp105?132作用下体外小胶质细胞的活化及对il?6产生的影响。方法 体外培养大鼠神经胶质细胞，用不同剂量prp105?132(0、20、40、80 μmol/l)干预小胶质细胞，elisa法检测24 h后细胞上清液中il?6含量。结果 朊蛋白肽段干预后小胶质细胞活化，胞体增大，细胞突起变短、消失，呈圆状、杆状、阿米巴状;并且随prp105?132剂量的增加，il?6分泌量增多(p<0.01)。结论 prp能够诱导体外小胶质细胞分泌il?6，并且具有剂量依赖关系。

【关键词】 朊蛋白;小胶质细胞;白细胞介素6

【abstract】 objective to investigate the microglia secret il?6 in the condition of prp105?132. methods rat microglia culture was exposed to prp105?132(0, 20, 40, 80 μmol/l) in vitro. the il?6 level in cell supernatant was measured by commercial enzyme immunoassay (elisa) after 24 h. results microglia were activated in the condition of prp peptide. a dose?dependent increase in il?6 secretion by the prp105?132 exposed rat microglia was obtained. conclusions prp may induce microglia secret il?6.

【key words】 prion; microglia; interleukin?6

朊蛋白病又称传染性海绵状脑病(tses)，是一类人畜共患的致死性神经退行性疾病，主要病理特征为脑组织中存在淀粉样改变，其主要成分为异常prp沉积，周围可见大量的胶质细胞〔1〕。胶质细胞在神经元的生存和整个生命活动中起着支持、营养、保护和修复等重要作用，并具有不同的免疫活性，构成中枢神经系统(cns)抵御病原体入侵的第一防线。细胞因子是固有免疫反应和适应性免疫反应的关键调节剂。在cns感染性疾病中，组织浸润性免疫细胞、cns相关的巨噬细胞、小胶质细胞和星形胶质细胞已经被确定为cns特异性炎症中细胞因子的来源。然而，无论是在疾病条件下还是在培养体系中，是小胶质细胞而不是星形胶质细胞作为关键的前炎症细胞因子和免疫调节性细胞因子的主要来源〔2〕。通过研究克雅氏病患者脑脊液，发现前炎症细胞因子白介素(il)?6在脑脊液中含量升高〔3〕。本实验应用prp干预体外小胶质细胞，旨在进一步明确朊蛋白病中il?6的可能来源。

1 材料与方法

1.1 朊蛋白肽段处理

prp105?132肽段(ktnlkhvagaaaagavvgglggymlgsa)采用固相合成法合成，实验前将本条多肽取少量放入离心管中，先用适量的稀乙酸溶解，然后再加入双蒸水稀释，并用稀乙酸将其调回中性ph值。

1.2 细胞培养

1.2.1 神经胶质细胞混合培养

取10只新生wistar大鼠(出生1 d)，在无菌条件下，剪开颅骨，取出脑组织(皮质和髓质)至盛有加糖d?hanks液的培养皿中反复冲洗以去除血污。剥离脑表面的脑膜和血管，用加糖d?hanks液洗脑组织块1～2次。剪刀剪碎脑组织块至1～3 mm，加入体积比组织块总量多30～50倍的胰酶，在37℃条件下用吸管反复吹打消化液变混浊。加入完全培养液(高糖的dmem/f12 1∶1培养液+10%胎牛血清)终止消化，再次吹打制成单细胞悬液，将细胞悬液转移至消毒离心管中，配平。离心1 000 r/min，10 min，弃上清。加定量完全培养液再次制成细胞悬液，接种入6个50 ml细胞培养瓶，密度为100 000～120 000个细胞/cm2。置于培养箱中，37℃条件下培养。

1.2.2 小胶质细胞的分离、纯化、传代

第3天更换1次培养液，不换液培养10～12 d后再更换培养液，24 h后用d?hanks液3∶1稀释胰酶?edta溶液(0.25%胰蛋白酶和0.02%edta，1∶1)，37℃下作用40 min。轻轻晃动培养瓶，使贴附在底层星型胶质细胞上的小胶质细胞脱落下来。将含漂浮小胶质细胞的培养液转入培养瓶中，24 h后更换培养液。待细胞长满后，再次用胰酶消化进行传代培养，得到小胶质细胞。

1.3 培养细胞的免疫细胞化学染色

待小胶质细胞长成片后，取出盖片，依次进行0.9%盐水清洗3次，每次5 min;4%多聚甲醛固定40 min;0.01 mol/l磷酸缓冲液(ph7.3)清洗3次，每次5 min，4℃冰箱备用。sp法免疫细胞化学染色。

1.4 prp105?132处理体外小胶质细胞

1.4.1 体外小胶质细胞分泌il?6含量的测定

体外培养小胶质细胞24、48及72 h，收集细胞上清液，-20℃保存。il?6含量检测采用abc夹心elisa法。

1.4.2 不同剂量prp105?132对体外小胶质细胞分泌il?6含量的影响

应用prp105?132，分别为0、20、40、80 μmol/l剂量下干预小胶质细胞，采用abc夹心elisa法检测培养后24 h细胞上清液内il?6含量。

1.5 统计学分析

计量数据采用x±s表示，用spss13.0统计软件分析。

2 结 果

2.1 培养小胶质细胞的活体观察

第一代小胶质细胞少，呈漂浮状，圆形，折光性强。传代培养5～10 d后，细胞贴壁，数量增多，并长成片，细胞出现较多短小弯曲的突起。加入prp105?132肽段后小胶质细胞胞体增大变圆，细胞突起变短、消失，呈圆状、杆状、阿米巴状。

2.2 培养小胶质细胞纯度的鉴定

cd68单克隆抗体的免疫细胞化学染色显示，成片的细胞cd68免疫反应强阳性(即小胶质细胞)，细胞圆形，部分细胞有较短的突起。用苏木素复染的盖片，在镜下随机抽取5个视野，记数视野下的cd68阳性细胞和cd68阴性细胞(苏木素显示细胞核)，求出cd68阳性细胞的百分比。抽查5张盖片，其小胶质细胞阳性率均>95%。

2.3 il?6的含量

体外培养小胶质细胞24、48、72 h上清液il?6含量分别为(69.06±6.25)、(68.09±3.04)、(69.61±1.05) pg/ml，组间比较无显著性差异(p>0.05)。分别应用0、20、40、80 μmol/l剂量prp105?132干预小胶质细胞，24 h后il?6含量依次为(69.06±6.25)、(70.33±0.67)、(87.38±4.16)、(109.64±7.40) pg/ml，表明il?6含量随prp105?132剂量增大而增大，80 μmol/l组与其他三组组间比较有显著性差异(p<0.01)。

3 讨 论

prp105?132肽段(ktnlkhvagaaaagavvgglggymlgsa)对应prpc的跨膜区域，是prpc向prpsc构型转变的关键部位〔4〕，是所有异常prp同工型的共有结构。在不同的环境(离子强度、ph值、溶质成分等)中表现不同的二级结构。prp105?132在体外与整个prpsc有某些相同的性质，可形成淀粉样纤维，并具有蛋白酶k抵抗性。在实验中发现，体外培养小胶质细胞中加入该肽段后细胞胞体增大变圆，细胞突起变短、消失，呈圆状、杆状、阿米巴状;并且随prp剂量增加， il?6分泌量增多，prp剂量80 μmol/l时il?6的分泌量最高，进一步明确了prp105? 132肽段对小胶质细胞的激活作用。

小胶质细胞激活是朊蛋白病的神经病理性损害特征，并且这种特征在体内和体外实验中均得到证实〔5〕。组织学研究发现朊蛋白病中，在cns小胶质细胞与异常朊蛋白的聚集有关,并发现体外朊蛋白诱导小胶质细胞介导炎症反应，导致神经元缺失〔6〕。小胶质细胞介导炎症反应需要各种细胞因子的合成和参与。目前已有研究证实prp可使小胶质细胞诱导表达cox?2〔7〕，合成il?1β、pge2〔8〕。本实验发现prp干预体外小胶质细胞后，培养上清液内il?6含量升高，证实了朊蛋白病中小胶质细胞是细胞因子il?6来源之一。

【参考文献】

1 iwasaki y，iijima m，kimura s,et al.autopsy case of sporadic creutzfeldt?jakob disease presenting with signs suggestive of brainstem and spinal cord involvement〔j〕.neuropathology，2006;26(6):550?6.

2 webster sd，park m，fonseca mi,et al.structral and functional evidence for microglial expression of c1q receptor that enhances phagocytosis〔j〕. j leukoc biol，2000;67(1):109?16.

3 杨蕴天,江新梅,林世和.克?雅氏病患者脑脊液中细胞因子il?6的变化〔j〕.中国老年学杂志,2009;29(2):187?8.

4 thellung s，florio t，corsaro a,et al.intracellular mechanisms mediating the neuronal death and astrogliosis induced by the prion protein fragment 106?126〔j〕.int j dev neurosci，2000;18(4?5):481?92.

5 moresco rm，messa c，tagliavini f,et al.creutzfeldt?jakob disease：activated microglia detected in vivo by molecular imaging〔j〕.neuropathol appl neurobiol，2004;30(4):415?6.

6 brown gc，neher jj.inflammatory neurodegeneration and mechanisms of microglial killing of neurons〔j〕.mol neurobiol，2010;41(2?3)：242?7.

胶体化学在生活中的应用篇7

关键词：胶原蛋白；临床应用；成效；进展

中图分类号：TS59文献标识码：A文章编号：16749944（2016）02018003

1引言

胶原蛋白是一种白色、不透明、无支链的纤维蛋白质，主要存在于动物的皮、骨、软骨、肌腱和韧带等中，是结缔组织极其重要的结构蛋白，起着支撑器官、保护机体的作用[1]。皮肤是所有动物的最大的器官，也是胶原蛋白最丰富的蕴藏之处；在真皮蛋白质中，胶原蛋白占85%～90%[2]。

国家统计局资料显示，2010年全国肉类总产量7 925万t，其中，猪肉产量5 070万t（64.20%）；牛肉产量653万t（9.50%）；羊肉产量398万t（6.45%），然而，目前我国的猪皮除少量制成皮革外，绝大部分没得到合理利用。例如大部分牛羊皮被用于皮革业，但在加工过程中仍然会产生大量的下脚料。再者，我国也是渔业大国，商品加工过程中也产生大量废料，如鱼皮、鱼鳞、鱼鳍、鱼尾、鱼骨等，约占原料鱼质量的40%～55%。如能从这些废弃物中提取胶原蛋白加以利用，不仅能够减少环境污染，而且也是一种新型胶原资源的开发途径。胶原蛋白被广泛的应用于食品、营养保健、美容以及生物医学材料等诸多领域，其提取、性能和应用等方面的研究也一直备受关注。本文主要对胶原蛋白的结构、功能及临床应用成效进行了概述，并展望了今后胶原蛋白的研究应用趋势。

2胶原蛋白的结构

胶原蛋白是一个庞大的家族，种类繁多，机构高度复杂[3]，可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅺ5种类型[5]。现以动物体内含量最多、分布最广的Ⅰ型胶原蛋白为例介绍其各级结构：一级结构是组成胶原蛋白多肽链的氨基酸序列，每条肽链的相对分子质量约为10万，由1 052个氨基酸残基组成，直径约1.5 nm，长300 nm，螺旋区含有388个（Gly―X―Y）重复序列，X常为脯氨酸，Y常羟脯氨酸或羟赖氨酸，其中脯氨酸是胶原特有的氨基酸。二级结构是胶原蛋白多肽链的左手螺旋，螺距为0.87 nm，每转一圈约有3.3个氨基酸残基，这是因为a链中吡咯环的存在使N―C键不能自由旋转。三级结构是3条具有二级结构的多肽链依靠侧链残基相连并相互缠绕形成一个在中心分子轴周围的右手三股份螺旋，螺距96 nm，每圈友36个氨基酸残基[2，4，6，7]。具有完整的三股螺旋结构的胶原才能发挥其功效。

3胶原蛋白的功能

胶原蛋白具有许多独特的生化性质和生理功能。

3.1静电学性能

胶原分子约有240个赖氨酸、羟赖氨酸和精氨酸的氨基和胍基，以及230个天门冬氨酸和谷氨酸的羧基。这些基团在生理条件下都带电荷，通过改变环境的pH值可以改变胶原纤维内静电状态[3]。

3.2离子和大分子结合性能

在自然状态和生理条件下，胶原分子约有60个自由羧基，其有结合阳离子（如钙）的能力，并在易溶盐（如硫氰酸钾）存在时，该性能将会提高。

3.3成纤维性能

天然的胶原在组织中以特定的顺序组织起来，具有良好的细胞适应性，加速细胞增殖和促进伤口愈合的作用[8]。

3.4止血功能

胶原蛋白有具有良好的凝聚能力，能够促进血小板黏附于其表面，诱导血小板释放，进而产生止血栓。

3.5细胞功能调节性能

在细胞外基质（ECM）与细胞膜成分之间的相互作用关系中，胶原蛋白能直接与细胞膜受体或间接与ECM中的糖蛋白或糖胺聚糖作用，从而对细胞膜受体施加影响以达到参与细胞行为的调控作用[9]。

3.6低免疫原性

胶原虽然是大分子物质，但结构重复性大，与其它具有免疫性的蛋白质相比，其免疫原性非常低。因而慢性排斥反应少见[10]。

3.7可生物降解性

胶原肽键能在胶原蛋白酶的水解作用下被打断，螺旋结构随之破坏，这样胶原蛋白就可以被蛋白酶彻底水解。

3.8促进骨的形成

食胶原多肽，可增强低钙水平下的骨胶原结构，从而提高骨强度，达到促进骨形成的作用。

3.9增强皮肤代谢作用

纤维细胞、脂肪细胞及毛细血管向植入胶原蛋白的部位移动，并组合成自身胶原蛋白，从而形成新的正常的结缔组织，活化真皮。

4胶原蛋白的提取

对胶原蛋白的提取研究，最早来自鱼类胶原的研究，可追溯至20世纪50年代。其后，陆续有了学者开展了对动物中胶原蛋白提取技术的研究。胶原蛋白的提取工艺过程大致包括选材、除杂、溶出和纯化；提取方法有酸法、减法、盐法、酶法以及上述各发的混合使用等[1～3]。各种方法根据条件的不同，所得的胶原蛋白产物可分为胶原、明胶和水解胶原蛋白。它们虽然具有同源性，但在结构和性能上却有很大差异：在低温下提取得到的胶原，仍然保持三股螺旋结构，形成的膜具有较好的柔韧性、弹性和强度，在模拟生理条件下能再形成纤维，明显激活细胞的生长。明胶能成冻、成膜，但明胶膜性脆、强度较差。水解胶原蛋白是多肽混合物且不能成膜。明胶和水解胶原蛋白均不能再度形成纤维，而且细胞生长实验证明，它们不具有促进细胞生长的性质，即明胶和水解胶原蛋白不具有生物活性[10]。因此，提取方法成功的关键在于能使胶原不致过度水解成明胶，保证所提取胶原的三股螺旋结构的完整。

（1）酸法[2]提取是用酸浸泡预处理后的材料，再经离心等操作提纯的提取方法。常用的酸有：乙酸、盐酸、草酸、柠檬酸、醋酸以及乳酸等，主要是利用低离子浓度酸性条件破坏分子间盐键和Schiff碱，从而引起纤维膨胀，降低胶原内部分子结构间的连接作用，最终使其溶解，但是其溶解量很少。

（2）碱法多用于从皮革废弃物中提取胶原蛋白，其中最关键的是脱铬。该法操作简便，水解作用强，脱铬率比酸法高，但只能得到相对分子量较小的水解胶原蛋白，应用价值并不太高。若碱对肽键水解非常严重的话，还会产生D型氨基酸消旋混合物，即旋光性化合物。而有些D型氨基酸是有毒的，甚至有致癌、致畸和致突变作用[2，3]。显然，要得到具有三螺旋结构的活性胶原蛋白，并用于食品医药生产，碱法几乎是不可取的。

（3）胶原蛋白作为蛋白质的一种，也具有盐溶和盐析性质。依据不同类型胶原蛋白溶解度与NaCl浓度的关系，可采取盐法对混合胶原蛋白进行分离。常用的中性盐主要有盐酸-三羟甲基氨基甲烷、NaCl、柠檬酸盐等。中性盐种类对胶原蛋白的溶解和盐析影响较大，有的盐可以提高胶原蛋白的稳定性，而有的则可降低胶原蛋白的构象稳定性[3]，加之提取率不是很理想，因此该方法没得到普及。

（4）酶具有特异性和高效性，能快速准确的提取胶原蛋白；不同的原料选择酶类和确定酶解的最佳条件组合，是提高工业生产胶原蛋白量的关键。酶的种类有胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、凤梨酶等。其中胃蛋白酶最常用，且只作用于胶原的端肽，不影响螺旋区段，保持了胶原的生物学特性，又能使胶原从皮组织中溶出[6]。其最佳条件主要有酶解温度、pH值、时间、酶量以及酶和原料的理化状态等。该法节约原材料，能大大提高胶原蛋白的品质和创造了更丰厚的利润，使得其在科学研究和工业生产中使用最为普遍。

5胶原蛋白的临床研究、应用及其成就

（1）临床应用。针对临床应用的适宜性和可操作性，胶原蛋白经不同的加工工艺制备成不同剂型的胶原蛋白生物材料。目前，应用较多的剂型有膜剂型、多孔基质、凝胶剂型、溶液剂型、纤维状剂型、管状剂型、复合剂型。1976年美国将胶原蛋白制品列入医疗器械进行管理及审批并批准上市，近30年来胶原蛋白制品及其胶原蛋白基生物医用材料在临床上的应用正与日俱增[7]。如膜片型胶原在烧伤整形科用作人工皮肤，脑外科替代硬脑膜，普外扩增与修复声带，眼耳鼻喉科替换鼓膜、移植角膜；管型胶原能引导引导周围神经再生而被用于神经外科，管型还是心血管外科的良好人造血管移植物；凝胶型胶原于泌尿外科可辅助治疗尿失禁、修复肾；海绵型作为伤口敷料在各大科室应用广泛；颗粒型用途较多，可作为药物输送载体、生长因子和生物活性大分子输送载体、组织和器官再生的细胞载体；溶液型在各科主要用作胶原涂层；复合型也常制成各种组织用于相应的科室。

（2）胶原蛋白与临床止血。手术创伤必然会引起不同程度的出血和渗血，血海绵状的胶原蛋白制品具有良好的渗水和吸水能力，可吸附大量血液，从而对渗血表面造成局部压迫，达到止血目的。海绵状框架可被红细胞填塞，引起血小板凝集和纤维蛋白原沉积，贴敷在血管破损处堵塞血液外流，促进血栓形成，加速局部血液凝固；它可引起血管痉挛，促使血栓形成，起到血管栓塞的作用；胶原蛋白海绵还可促使血小板破裂，释放出凝血激活酶，加速凝血；它还有支架作用，使血块不易脱落而止血。同时，胶原蛋白对创面有很好的黏附性，能与组织紧密粘连在一起，一般情况下只需较短时间的压迫就可达到满意的止血效果，使用十分方便。而且胶原蛋白海绵无异物反应，降解速度也非常快。因此与其它止血材料单纯的止血作用相比，胶原蛋白在促进组织再生和功能恢复方面也具有独特的效果[7～11]。

（2）胶原蛋白与美容。具有三股螺旋结构的胶原蛋白分子相互交联成网状结构后，与弹力蛋白及多糖类形成富有弹性的结缔组织，提供支持、保护功能及各种机械性质，并赋予皮肤弹性与强度。胶原蛋白的生物兼容性使植入的分散胶原蛋白分子具有柔软性、粘性，从而停留在植入部，持续修补效果；数月后，人体的结缔组织能同化植入的胶原蛋白，使其成为人体组织的一部分。又由于胶原蛋白具有生物分解性，能被体内的胶原蛋白酶分解，而不至于永久留在植入部。自2009年11月至2010年5月，金宝玉[12]等采用双美胶原蛋白对30例求美者面部行面部年轻化填充治疗，效果满意且没产生过敏反应或严重的并发症。

（3）胶原蛋白及其改性产物也已大量用于制备生物敷料，如将胶原蛋白覆盖在烧、烫伤病患的伤口上，可促进表皮细胞的移人与生长，利于伤口的愈合，可大幅缩短愈合时间，提高烧伤病人的存活能力。马慧军[13]等的胶原蛋白凝胶促皮肤创面修复的临床研究结果表明为，胶原蛋白凝胶可促进美容性皮肤创面的修复，减少创面色素沉着发生，疗效好，安全性高，值得临床大力推广应用。

（4）胶原蛋白可用于治疗皱纹等其他美容治疗。随着年龄增长胶原蛋白的结构发生变化，成纤维细胞合成能力降低，皮肤中胶原蛋白缺乏，导致皮肤失去弹性并变薄，同时可导致真皮的纤维断裂、脂肪萎缩、汗腺及皮脂腺分泌减少，皮肤出现皱纹、皮肤松弛、干燥等老化现象。祝霞[14]等就用胶原蛋白液治疗人眼周皮肤皱纹，取得了良好的效果。

6展望

尽管胶原蛋白具有诸多良好的理化性质和生物学性能，但必须清醒地看到其本身的不足和缺陷。如胶原蛋白的抗原性仍然存在，即使很低，有临床应用研究表明，少数患者对胶原制品有轻微的过敏反应。为了使胶原蛋白及其制品更安全有效的造福人类，科研工作者们将继续用物理或化学方法交联和修饰胶原蛋白，增强纯化后天然胶原蛋白的性能，提高和改善其它性能。目前，不少科研人员正致力于寻找高产率、清洁化的胶原蛋白提取方法，为研究其性能和应用提供更有利的条件。总之，优化胶原蛋白提取工艺、改善胶原蛋白各种性能将继续备受广泛关注。又由于胶原蛋白制品及其衍生产物具有巨大的市场发展空间和潜力，其在高附加值领域（如食品、医药材料工业）的应用研究将必然成为今后的热点和重点。

参考文献：

[1]蓝蔚青，李燕，周培根.猪肉胶原蛋白的提取与应用浅析[J].肉类研究，2006（3）：44～48.

[2]肖世维，但年华，曾睿，等.从动物皮中提取胶原蛋白的方法[J].西部皮革，2009，31（15）：17～21.

[3]刁雪洋.猪皮胶原蛋白提取及理化特性的研究[D].重庆：西南大学，2010.

[4]许艳琳，马兆国，孙静，等.胶原蛋白改性的研究进展[J].皮革与化工，2009，26（3）：24～28.

[5]蓝蔚青.猪皮胶原蛋白的提取及应用研究[D].上海：上海水产大学，2006.

[6]王娜，林炜，穆畅道.皮胶原的结构、性质与提取方法[J].皮革科学与工程，2006，16（2）：42～47.

[7]顾其胜.胶原蛋白的临床应用[J].中国修复重建外科杂志，2006，20（10）：1052～1058.

[8]何理平.海狸鼠尾部肌腱制作医用可吸收缝合线的研究[D].郑州：河南农业大学，2005.

[9]张慧君，罗仓学，张新申，等.胶原蛋白的应用[J].皮革科学与工程，2003，13（6）：37～46.

[10]李国英，张忠楷，雷苏，等.胶原、明胶和水解胶原蛋白的性能差异[J].四川大学学报：工程科学版，2005，37（4）：54～58.

[11]段志广.类人胶原蛋白止血海绵的性能研究[D].西安：西北大学，2008.

[12]金宝玉，王洁晴，钟李明，等.胶原蛋白微创面部年轻化的临床应用[J].中国美容医学，2010，21（11）：667～668.

胶体化学在生活中的应用篇8

国外的胶体蓄电池，在技术方面德国阳光蓄电池公司和哈根公司为代表，德国阳光公司胶体蓄电池技术特点是，使用的凝胶剂以气相二氧化硅为主，在工艺方面它将电池所需要的硫酸以硫酸铅的形式储存在极板的活性物质中，该胶体电解质中含有水和少量的磷酸。

哈根公司则以硫酸钠或硫酸氢钠作为胶凝剂，胶体电解质中同样不含硫酸，而硫酸以硫酸钠或硫酸氢钠的形式存在。该胶体粘度很低，容易灌装电池；胶体在电池中使用前不充电时不凝胶，随充电的进行逐渐至完全凝胶。

德国胶体蓄电池技术成功的解决了胶体灌装和凝胶水化两大难题，开发了阀控式密封免维护胶体蓄电池。它不但完全不漏液，可以任意取向使用；而且消除了电解液分层和水化；使用寿命大幅度延长，且性能也优于同型号电池，这种胶体蓄电池的市场占有率较高。

截止到现在，国内的胶体蓄电池分为气相二氧化硅和硅酸钠胶体电池，气相二氧化硅胶体蓄电池因凝胶剂配方的研究无较大的突破，胶体电阻大。硅酸钠胶体蓄电池因胶体水化、漏液等退货率很高，市场占有率很低，这种胶体蓄电池的改进势在必行。国内的胶体蓄电池在技术上要赶超世界先进水平，学习德国胶体蓄电池的基本技术，但不是引进技术生产，而是自主创新，走自己的路，将胶体蓄电池综合性能赶上国外先进水平，胶体性能超过国外先进水平，造价远低于国外同型号产品，生产性价比高的胶体蓄电池是蓄电池行业的主题。

2 研究方法

研究方法之一：以纳米级二氧化硅（SiO2）为主要原料与硫酸反应，快速形成一种聚合性胶体结构，加入硅酸钠（Na2SiO3），使Na+沉淀到负极板表面增加导电性，从而提高蓄电池的充电接受能力，同时增加活性物质量、增加容量，加入柠檬酸三钠（NaC6H5O7）防止纳米级二氧化硅（SiO2）及其它物质沉淀，同时保持水份参与凝胶。

研究方法之二：研究蓄电池内化成工艺，此工艺在蓄电池内化充电过程中，适时地放电，迅速有效地抵消各种极化电压，加速蓄电池内化活性物质的转化过程，提高充电速度。此种蓄电池内化成工艺，不仅简化了极板水洗、干燥和电池补充电以及槽式化成的装片、焊接、取片等工序。而且缩短了蓄电池化成时间，节约能源，总化成时间在21小时左右完成（现有内化成工艺总化成时间约100小时），充电电量为3.0～3.5 C20，（现有的内化生产工艺充电电量为4.5～5.0C20）。

3 技术分析

为了充分应对全球气候变暖的威胁，世界各国均在研究和开发清洁能源。相比于其它类型的能源，风能和太阳能具有永不枯竭、无污染等特点，发展前景广阔。进入21世纪后，我国也大力发展风能、太阳能等各种清洁能源，尤其从2004年开始，中国风力发电装机容量快速增长，到2011年底，全国风电总装机总量已经增至2515万千瓦。

目前国内太阳能、风能储能用蓄电池大多是现有的密封型铅酸蓄电池，该蓄电池在技术性能上很难满足太阳能、风能储能使用，特别是深度放电和耐温变方面，使得用在储能方面的现有蓄电池失效报废率高。以上问题已经成为现有储能电池应用中最常见的问题。

本研究的核心技术是对储能铅酸电池的使用特点进行研究和设计，高聚能胶体蓄电池即是研究开发的新型的适用于太阳能、风能储能用的储能蓄电池，本太阳能风能储能高聚能胶体电池，电解质为创新开发的高份子聚合硅胶体电解质，该系列电池具有超长的使用寿命，放电能力强，免维护运行，安全环保，无污染，高聚能胶体蓄电池将是太阳能、风能储能用最优越的储能蓄电池。该电池创新性强，生产配方、工艺设计合理。关键技术具有独创性，且符合环保要求。试制产品经国家蓄电池监督检验中心检测和用户使用，表明其比能量、深放电循环寿命等技术水平超过国际先进水平，达到了储能用蓄电池的技术指标，具有较高的经济社会效益和良好的推广应用前景。

4 采用的关键技术与创新点

4.1 关键技术

化学上定义分散质粒子介于1-100nm的分散体系为胶体，对于胶体电解质来说的胶体，它是一种彼此连接的三维网络结构，一般胶体的形成要通过两个步骤。第一步是可逆阶段：以“弱”氢键合通过硅酸根离子（SiO4）作桥梁，把电液中（低PH值）的带正电荷的SiO2粒子联系起来，发生聚集作用；第二步是不可逆阶段，SiO2粒子间硅氧键（Si-O-Si）桥的形成，发生非常强大的分子间键合。通常完成第二阶段的胶体才可用于蓄电池。以上第二阶段SiO2粒子间硅氧键桥的形成，分子间键合的强弱，决定所使用的胶凝剂，目前胶体常用的胶凝剂有硅酸，硅酸盐及有机硅等。

经研究使用SiO2作原料生产胶体，SiO2粒径在7-45nm范围，表面积300-600m2/g，与KOH、LiOH、NaOH作成钾水玻璃、锂水玻璃、钠水玻璃，再分别与硫酸水溶液反应制成硅胶，这种胶有很高的初始粘度，触变性强，但其与VRLA蓄电池配合存在灌酸困难，在通过AGM隔板时，阻力较大，很难将电液渗透到极板中部，造成中部电解质不足，易发生枝晶短路问题，严重时产生热失控。此种成胶原理是德国阳光公司的技术，现普通在行业中使用，但此胶体技术无法与电池技术结合完善，那所谓的胶体技术只是理论，而不能转化为成果。目前亟待开发的胶体电池应是胶体技术与AGM隔板、PE隔板相适应的新型胶体。因此根据内化成、VRLA电池、AGM隔板、PE隔板实际情况设计和研发更适合太阳能、风能储能用胶体电池是我们研究的主要课题。

本太阳能风能储能高聚能胶体电池使用所配制的胶体，使用我们自行研发的胶体，更适应太阳能风能储能电池使用，具有凝胶不水化、电池电阻低的特点。该胶体由纳米级二氧化硅（SiO2）、柠檬酸三钠（NaC6H5O7）、硅酸钠（Na2SiO3）组成，以0.3%～0.6%的纳米级二氧化硅（SiO2）为主要胶凝成份，吸附稀硫酸、水，不仅如此，此电解质还改善蓄电池放电产物使其在生成PbSO4的同时生成PbSiO3，使PbSO4结晶中含有PbSiO3（容易溶解），加入的0.02%-0.7%的硅酸钠（Na2SiO3，使Na+沉淀到负极板表面增加导电性，从而提高蓄电池的充电接受能力，同时增加活性物质量、增加容量，胶体电解质中加入的0.01%-0.3%的柠檬酸三钠（NaC6H5O7）具有防止纳米级二氧化硅（SiO2）及其它物质沉淀的作用，同时还有保持水份参与凝胶的作用。

4.2 创新点

1）采用高分子聚合硅胶体电解质，高分子聚合硅胶体电解质的以下配方及配方比例为项目的创新点：0.3%～0.6%的纳米级二氧化硅（SiO2）；0.02%-0.7%的硅酸钠（Na2SiO3）；0.01%-0.3%的柠檬酸三钠（NaC6H5O7）。

由于此胶体的内阻小，充放电时温升极小，所以具有环保性能、大电流放电特性。小电流敏感性、快速充电特性、低温特性和耐温特性、使用寿命等综合性能价格比均优于目前国内外普遍使用的各种类型的铅酸蓄电池。

2）采用无酸雾内化成工艺；经过一系列的试验，该公司已找出了触变性聚合硅胶体电解质在胶体和溶液之间的临界点，因而可以轻而易举地将电解质以液态的形式灌注到电池槽，然后再化成，经过化成的电解质呈胶体状态，克服了传统化成工艺的空洞、酸雾外逸、气泡等种种缺陷，保证产品的比能量大。

该创新的蓄电池内化成完全模拟生极板的充放电特性导出的多级充放电工艺。初充电时，在第一阶段充分考虑生极板内生成硫酸铅的化学反应，以电流逐渐递增的方式对蓄电池生极板充电，使碱式硫酸铅耗尽，在中间阶段的3个小时时间段内，以高大电流充电，因此阶段槽压最高，正极电势变正约0.2V。当充电到某一定值后，再调整充电电流进行最后一阶段的充电，此阶段以递减电流充电。第二阶段至最后1小时充电前均进行去极化的1分钟放电，在充电过程中，使蓄电池的充电电流始终不超过蓄电池极板可接受的电流，蓄电池内部就不会有硫酸雾产生和排出。而常规充电一般采用三充两放的方法，在充电过程初期，没有考虑生极板的化学反应，使得充电电流不能被生极板完全接受，因而充电时间大大延长；内化成工艺的创新使蓄电池总化成时间缩短为（20±1）小时，充电电量为3.0～3.5C20，（现有的内化生产工艺一般需用100小时左右，充电电量为5.0～7.0C20）。

4.3 先进性

与国内外同类产品比较：质量比能量特性、大电流放电特性、快速充电特性、低温启动特性、耐温特性、深放电循环寿命、环保性能均由于采用各种类型的全密封免维护铅酸蓄电池而得到提高。

1）环保性能：高聚能胶体蓄电池采用触变性聚合硅胶体作为电解质，采用创新的密封内化成技术，生产全过程不产生腐蚀性气体，实现了制造过程无害化。这种电解液对人体无任何伤害，对厂房、建筑、设备、植物等无任何腐蚀和污染。废弃的高聚能胶体蓄电池对土地、河流、地下水也不存在污染问题。经华南理工大学有关部门，在废旧高聚能胶体蓄电池闲散的胶体中抽样检验结果，酸根的残留量仅为铅酸蓄电池的1/10，含氧、硅离子高达95%以上，能改善土壤的物理结构，是真正的环保型电池。

2）优异的质量比能量特性：高聚能胶体蓄电池质量比能量经检测为65Wh/kg。体积比能量为126Wh/L。而现有铅酸蓄电池的质量比能量小于37Wh/kg。用我们研究开发的高聚能胶体蓄电池取代现有铅酸蓄电池的优点：可节省制造成本；体积小，可提高燃油经济性；同时减轻了维修保养的工作量；也可以在恶劣的高低温工作环境下工作；在太阳能、风能储能使用上有着实际应用的现实和特殊意义。

3）现有铅酸蓄电池的质量比能量小于37Wh/kg，美国汽车工业协会制定的2015年蓄电池先进目标为50Wh/kg。而高聚能胶体蓄电池的质量比能量高达70Wh/kg，但其价格只是前者的1/3左右。

4）研究高聚能胶体蓄电池的另一个特性是蓄电池电阻极小，蓄电池工作时的离子迁移速度加强，在太阳能、风能储能使用过程中可充分适应深度放电，无最低放电电压限制，可在任何时间充电，节省电能，且电力充沛，给使用者带来极大的方便。高聚能胶体蓄电池的活性物质性能十分稳定，受外界触发变性又活泼，所以高聚能胶体蓄电池具有良好的电恢复功能，具有低温启动特性和宽松的耐温特性；与国内同类产品比较具有更大的优越性，可广泛用于太阳能、风能储能。

5）生产成本低。该产品是传统铅酸蓄电池的换代产品。其优越的性能价格比，将会有着广阔的应用前景。

胶体化学在生活中的应用篇9

1.1分散聚合法。这一方法是在介质中把反应前单体、分散剂和引发剂进行溶解，从而形成均相体系，在反应进行的过程中，当聚合物链至临界链长的时候，在介质中会沉析出不溶解的聚合物，并在介质中利用分散剂稳定悬浮，从而形成稳定的分散体系。利用分散聚合法制备纳米水凝胶，不仅简单，而且产物的安全性能和药物负载能力比较高。

1.2乳液聚合法。这一方法是通过交联剂和乳化剂的作用，单体经聚合生成20～300nm粒径的纳米凝胶。有关的研究人员以聚丙烯酰胺用乳液聚合法，制备了治疗光敏的、载有间4-羟苯基氯的纳米水凝胶，而且在在650nm的可见光下，能够有效地把小鼠的神经胶质瘤细胞杀死。

1.3互穿聚合物网络法。互穿聚合物网络是指相互贯穿共混的两种聚合物分子链，并利用化学键的方式，各自交联而形成的网络结构纳米凝胶。利用这一方法能够引入生物兼容性、生物降解性和力学性能良好的组分，开发具有较好性能的、可通过生物降解的力学“智能纳米水凝胶”。

2智能纳米凝胶给药系统的应用

作为药物的载体，智能纳米水凝胶能够使用药的次数有效减少，根据温度、葡萄糖浓度和pH值等外界条件，能够实现药物的定时定量释放，而且药物疗效较高、用药成本较低、不良反应较小。智能纳米水凝胶目前主要应用于有较大的不良反应、容易被生物酶降解而半衰期短的药物给药系统。

2.1在蛋白类药物中的应用将蛋白类药物载入纳米水凝胶给药系统，能够有效地将蛋白类药物传递靶细胞且防止其失活，持续释放药物。CHP纳米水凝胶可以作用于多种疏水性蛋白。

2.2在核酸类药物中的应用作为一种新型的基因药物，SIRNA的应用前景十分广阔。但是，其稳定性和生物利用度均不理想，对于临床应用有一定的限制。在目前的药物研发中，设计和合成安全有效的SIR-NA传递载体是一个重要的方向。例如：李来胜等研究者利用PEI-聚乙二醇二丙烯酸酯制备的纳米水凝胶，含有丰富的活性反应性基团铵离子，能够进一步键连血管表面生长因子、转铁蛋白等一些生物靶向分子，从而实现SIRNA主动靶向传递。

2.3在化学药物中的应用普通化学药物因为靶向性缺乏，在把癌细胞杀死的同时，健康的正常细胞也不能幸免，从而导致一些严重的毒副作用产生。以纳米凝胶作为药物载体，能够有效地提高普通化学药物的靶向性，从而使不良反应减少、药物的疗效得以提高。

2.4在其他药物中的应用关节炎等软骨疾病会导致软骨严重损伤，从而引发疼痛、骨质侵蚀，更严重地可能导致瘫痪。由于人造软骨的自愈能力不强，治愈关节疾病的概率目前不高。软骨再生时，利用骨组织工程对于关节疾病进行治疗，需要一个关键关节，即选择组织支架，因为组织支架作为细胞载体，对于愈合软骨缺损至关重要。

3结论

作为一种药物运输载体，智能纳米凝胶的优点很多，纳米凝胶纳米特有的尺寸，以及表面积大、表面活性高、吸附能力强等特点，使其能够穿透极细的毛细血管，并经细胞摄取使药物最终富集在体内靶部位，从而使患者全身的不良反应得以减少。相比于传统的水凝胶，智能纳米水凝胶对于病灶部位的环境变化比较敏感，响应速率更快，因此研究者越来越重视对其的研究和应用。另外，纳米凝胶结构呈中空网状，能够包载阿霉素等亲水性抗癌药物，从而实现基因药物与化学药物的联合治疗，在治疗癌症的SIRNA，以及药物运输中应用前景良好。

胶体化学在生活中的应用篇10

【关键词】 血管平滑肌细胞

关键词: 血管平滑肌细胞;三维培养;细胞培养/方法

摘 要:目的 观察兔血管平滑肌细胞（VSMCS ）在三维培养系统中的生物学特性. 方法 在兔主动脉中膜来源的VSM-CS 单层培养系统的基础上，将VSMCS 培养在胶原凝胶中，形成VSMCS 三维培养系统.并对细胞的形态结构、生长增殖及其影响因素进行研究. 结果 ①三维培养VSMCS 在凝胶形成后3～4h，形成多个细胞突起，呈星状.后继续伸展，呈梭形、纺锤形.②张力条件下，三维培养VSMCS 可呈一定的方向性排列.③三维培养VSMC

S 与经典的单层培养相比，细胞活力无统计学差异.但细胞增殖受到一定程度的抑制. 结论 运用VSMCS 三维培养系统不仅可以观察和研究细胞的形态结构、生长增殖等方面，还可研究在张力条件下的细胞生物学特征，对组织工程化血管的研究将产生积极的影响.

Keywords:vascular smooth muscle cell;three-dimensional culture;cell culture/methods

Abstract:AIM To study the biologic characteristics of rab-bit vascular smooth muscle cell（VSMCS ）cultured in“three-dimensional”cell culture system.METHODS Based on the monolayer cell culture system，we resuspended VSMCS de-rived from the media of arterial wall in a solution of polymer-izing collagen to develop a“three-dimensional”cell culture system.In this system，we studied the morphology，growth，proliferation and metabolism of VSMCS ，and the shape and arrangement of VSMC influenced by retraction of the substrate.RESULTS ①After VSMCS were cultured in“three-dimensional”cell culture system for3～4hours，they formed many cell prominences.With cells extending，the shape of the cells changed from star to shuttle or spindle.②Under the condition of tension，VSMCS cultured in“three-dimensional”cell culture system took on directionally specific arrange-ment.③In contrast to the monolayer cell culture system，the livingness of VSMCS cultured in“three-dimensional”cell cul-ture system had no statistical difference，but collagen re-strained cell proliferation.CONCLUSION VSMCS “three-di-mensional”culture system will have a positive effect on the study of tissue-engineering vessel.

0 引言

血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCS ）位于动脉壁中膜，它对管壁的完整性和调节血管的紧张性起着重要作用.在经典的单层培养系统中，VSMCS 离开了在体内与细胞外基质共同构成的三维立体生长环境，因而所表现出的生物学特性与在体状态存在较大的差异.我们在VSMCS 单层培养的基础上，将兔主动脉VSMCS 置于胶原凝胶中，使其在体外与细胞外基质形成一个整体，观察其在三维状态下的生物学特征，为构造结构和功能与在体血管中膜相似的中膜组织，最终形成组织工程化血管提供实验依据.

1 材料和方法

1.1 VSMCS 培养 VSMCS 来自新西兰大耳白雄性家兔，体质量2.0～2.5kg（由本校实验动物中心提供）.30～40mg・kg-1 戊巴比妥钠静脉麻醉后，在无菌条件下，迅速将主动脉自胸腔取出，放入盛有D-Hanks液的平皿中.清洗凝血块，剥除外膜，将血管翻转使内膜面朝外，用刀片自上而下刮1～2遍，去除血管内皮细胞.然后用显微镊撕下血管中膜的平滑肌层，用显微剪将其剪碎（0.5～1mm3 ），接种于培养瓶中，在950mL・L-1 空气，50mL・L-1 二氧化碳，37℃，饱和湿度条件下放置2.5～3h，使组织块较牢固地粘附于瓶壁，加入含200mL・L-1 新生牛血清（Hyclone公司）的DMEM（Dulbecco’s modified minimal essential medium，Gibco公司）培养液，3～4d更换含100mL・L-1 新生牛血清的DMEM培养液1次.细胞生长形成致密单层时，细胞呈典型的峰-谷样表现（Fig1）.此时可用1.25g・L-1 胰蛋白酶（Sigma公司）消化，按1∶2比例分种传代培养，5～6d可继续分种传代1次.VSMCS 行α-激动蛋白抗体（中山公司）SABC法免疫组化染色鉴定（Fig2）.实验采用第2～4代细胞进行研究.

1.2 胶原制备［1］ 实验所用胶原溶液为可溶性鼠尾腱胶原，其主要成分为I型胶原.将体质量200～250g的SD大鼠尾部剪下，浸入70mL・L-1 乙醇溶液中，20min后在无菌条件下抽出尾腱并将其剪碎，置入0.5mL・L-1 的醋酸溶液中（约150mL/尾），在4℃条件下不时搅拌.48h后离心（10000r・min-1 ，11000g，LG10-2.4A，北京医用离心机厂）约1.5h，去渣.上清液用100g・L-1 NaCl溶液盐析，最后将沉淀的蛋白质溶于4℃1mmol・L-1 的HCl溶液中备用.Lowry法测定蛋白浓度为4g・L-1 .

1.3 VSMCS 三维培养系统的建立［2］ 将第2～4代指数生长期VSMCS 用1.25g・L-1 胰蛋白酶消化，调整细胞悬液浓度为5×109 个・L-1 .按细胞悬液2V∶新生牛血清1V∶5×DMEM液2V∶胶原溶液5V的比例，4℃条件下将四种成分快速混匀，加入数滴1mol・L-1 NaOH调pH值至中性（培养液中酚红指示），形成VSMCS -胶原混悬液，并立即将该混悬液移入6孔培养板（Nunc公司）内，0.5mL/孔，置37℃培养箱内10min，混悬液即形成凝胶状，即VSMCS 三维培养系统.每孔加入2mL含100mL・L-1 新生牛血清的DMEM液，3d换液1次.

1.4 观察指标 ①细胞形态学观察:在含VSMCS 凝胶块形成后4，12，24，48，72h和1wk时，在倒置显微镜下观察凝胶块中VSMCS 形态学的改变.将培养24h的凝胶块经30mL・L-1 戊二醛原位固定、脱水、干燥、喷金行S-2700型扫描电镜（HITACHI公司，西安交通大学电镜室）观察.②张力条件下的细胞形态学改变:在上述的VSMC

S 三维培养24h后，用无菌注射器针尖轻轻将凝胶块与培养皿的周边部分分离，使胶原收缩并漂浮在培养液中，保持凝胶块的中心部分在整个培养过程中都贴附在培养皿的底部.在倒置显微镜下观察张力条件下凝胶块中VSMC

S 形态学变化.③活细胞染色及细胞计数:将用MTT（四甲基偶氮唑，Gibco公司）配成的染液适 量滴入培养液中，4h后，MTT被细胞线粒体上的琥珀酸脱氢酶还原成难溶性的蓝紫色结晶物，沉积在细胞内或细胞周围，使活细胞显蓝黑色，而死亡细胞则不着色.在倒置显微镜下逐个计数细胞，并以活细胞的百分率表示细胞活力（即每视野100个细胞的活细胞数）.胶原凝块用细菌胶原酶（4g・L-1 ，Sigma公司）消化成细胞悬液，用血球计数板在镜下行细胞计数.④统计学分析:所得资料应用t检验进行比较分析.

2 结果

2.1 三维培养的VSMCS 形态 含VSMCS 的胶原网形成时呈透明状态，凝胶化后变得不透明，并形成可被握持的凝胶块，粘附在培养皿的底部及四壁上.在倒置相差显微镜下，可清楚地看到各个层次的细胞及其形态.VSMCS 在凝胶中的位置固定，并分布于不同的层次，说明此时VSMCS 已经粘附在胶原支架上.约3～4h，呈圆形的VSMCS 表面逐渐伸展延长，形成多个胞质突起，呈星状（Fig3），表明VSMCS 已开始与胶原纤维发生粘着.扫描电镜下可见VSMCS 的胞质突起粘附在呈无续网状分布的胶原丝上（Fig4）.随时间推移，胞质突起继续伸展，部分细胞呈现梭形、纺锤形（Fig5）.

2.2 张力作用下的细胞形态学改变 在凝胶与培养皿壁分离前，细胞生长无一定的方向性.当凝胶与培养皿壁分离时，凝胶块发生收缩，方向朝向中心部，在分离的瞬间，VSMCS 的胞质突起消失.随着时间的延长，细胞又逐渐出现胞质突起，但周边漂浮的凝胶块中的VSMCS 与贴附于器皿底的凝胶块中心中的细胞出现了不同的形态:周边部细胞以梭形、纺锤形，呈同心圆环状生长（Fig6）;中心部细胞生长与分离前无大的差异.伴随凝胶块的收缩，两部位的平滑肌细胞均变得愈加致密.有时互相交织呈网络.

2.3 细胞的活力与增殖 VSMCS 在胶原形成的基质中培养10d后，观察细胞的形态学改变和细胞计数结果表明:胶原凝胶中细胞数无增加.说明在三维培养系统中，VSMCS 并未出现增殖现象.同时MTT染色结果表明:三维培养的VSMCS 能够保持足够的活力（86±5，n=10）.与10d前接种当日（90±3，n=10）相比较，细胞活力无显著性差异.

3 讨论

VSMCS 的体外培养始于20世纪70年代［3］ .它将血管中膜的VSMCS 从体内复杂的影响因素中分离，并置于一定控制因素的直接作用下，连续、直接地观察和研究活细胞的形态结构、细胞活动、生长增殖、物质代谢及其影响因素.然而，单层培养系统中的细胞呈二维方式生长，VSMCS 脱离了在活体状态下与细胞外基质共同构成的连续整体.近年来，大量研究表明，细胞外基质不仅在维持组织结构方面发挥重要作用，而且具有重要的生物学特性.细胞与细胞外基质相互依存，相互作用，才能维持细胞的正常形态，进行正常的代谢，增殖、分化、迁移及信号传递［4］ .因此，将VSMCS 培养在胶原这种细胞外基质成分中，使之构成一个整体，在模拟活体血管组织的环境中表达各种生物学特性，使体外研究结果能更加真实地反映体内情况，结果也必定具有更为重要的参考价值.

图1 －图6 略

胶原是细胞外基质最基本的结构，它以支架形式为细胞和其他细胞外基质成分提供结合部位.鼠尾腱胶原在结构和抗原性方面与人体组织的I型胶原基本相同，它的来源广泛，成分较为单一，制备较方便，VSMCS 在该基质中能长时间地保持活力，故被选用作为培养基质.

VSMCS 的形态学变化充分反应了细胞与胶原纤维相互作用的过程.在早期，由于纤维排列的多向性，VSMC

S 的胞质沿纤维运动并产生多向性突起，使细胞呈星状.随着两者的相互作用，纤维发生改构，其排列逐渐由多向性转变为单向性，VSMCS 的胞质突起也随之表现为双极性，细胞呈梭形，较单层培养系统中的细胞更具立体感.同时，在三维系统中，尽管存在血清的刺激作用，但因VSMCS 受到胶原基质的抑制作用，所以生长增殖为相对静息状态.

含VSMCS 的胶原网架在一定浓度血清存在时可发生收缩反应［5-7］ .我们利用凝胶块的周边部分漂浮并发生收缩，使周围游离开的部分向中心聚集，产生张力作用.结果VSMCS 排列方向与此张力作用的方向垂直，表明细胞外基质的收缩影响了VSMCS 的形状和排列;VSMCS 的形状和排列与其所受的张力的方向存在密切关系.

国内有关三维培养系统的研究，多运用成纤维细胞，而国外细胞外基质多采用纯化Ⅰ型胶原，关于以鼠尾胶为支架的VSMCS 三维培养研究未见报道.应用三维细胞培养系统研究VSMCS 生物学行为具有良好的临床应用价值.由于这一系统可以将细胞、细胞外基质以及参与血管形成过程的一些调控因素如激素、生长因子、各种药物等构成一个有机整体，从而使实验结果能更加真实地反映活体血管组织中膜的生物学特性，所以这一培养系统的应用和发展对组织工程化血管的研究将产生积极的影响.

参考文献

［1］Montesano R，Orci L.Tumor promoting phorbol esters induce angiogenesis in vitro ［J］.Cell，1985;42（2）:469-477.

［2］Yang L，Lu KH，Wang Q，Ai YF，Wang SC.Three-dimensionculture of scar-derived fibroblasts in human skin collagen ［J］.Di-si Junyi Daxue Xuebao（J Fourth Mil Med Univ），1998;19（5）:588-589.

［3］Wang H，Liu B，Fu M.Primary-explant method of culturing human arterial smooth muscle cells ［J］.Hua Hsi I Ko Ta Hsueh Hsueh Pao，1995;26（1）:105-108.

［4］Friedl P，Brocker EB.The biology of cell locomotion within three-dimensional extracellular matrix ［review］［J］.Cell Mol Life Sci，2000;57（1）:41-64.

［5］Stadler E，Campbell JH，Campbell GR.Do cultured vascular smooth muscle cells resemble those of the artery wall?If not，Why not ［J］?J Cardiovasc Pharmacol，1989;14（Suppl）:1-8.