生物医学信息学研究的进展及其应用

昙篓ＶＡ　曩　

生物吸附剂及其应用研究进展　

李峰李楠楠　

（辽宁碧海环境保护工程监理有限公司辽宁沈阳　ｉ１００３１）　

［摘要］针对生物吸附剂的研究情况进行综述，介绍生物吸附剂预处理方法及固定化方法，分析吸附机理及其影响因素，总结生物吸附剂的应用领域及发展　前景。　［关键词］生物吸附剂预处理固定化吸附机理　中图分类号：０５９５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—７５９７（２０１０）０１２ｏｏｏ４－ｏｌ　

现代工业的迅速发展产生了大量含重金属废水，对环境和人体健康造　

成严重危害。如何消除重金属的危害并有效地回收贵重金属是当今环境保　

护工作面临的突出问题。　

１生物吸附嗣处理方法　

１．１生物吸附剂的预处理。对生物吸附剂进行预处理的主要目的是：　①使吸附剂表面去质子化，活化吸附位点；②改善吸附剂化学性能。主　

要方法有酸碱处理、热反应、碎裂、无机盐活化等。酸碱处理适用于所有　

吸附剂，但处理活体生物吸附剂所用酸碱浓度不宜过高。一般而言，酸处　

理作用不明显，有时还会降低吸附性能；而碱处理主要使吸附剂表面去质　

子化，减小重金属离子与Ｈ　产生的斥力；热反应主要是改变吸附剂的化学　

性能，可使吸附剂的吸附量增加３—４倍；碎裂处理是为了使粒径较大的吸附　

剂通过外力破碎，使粒径大小适宜、均匀，提高吸附效率。　

１．２生物吸附剂的固定化。为了避免吸附剂流失和损耗，增加其寿命　

和稳定性，提高吸附剂处理效率和便于吸附后的固液分离，应用中常常对　

吸附剂进行固定化处理。在选择合适的细胞固定化载体时，应考虑载体具　

有微生物无毒，性质稳定，传质性能良好，强度高，寿命长，价格低廉等　

优点。目前，细胞固定化方法有三类：载体结合法，交联法，包埋法。广　

义上的固定化方法还包括以固膜或液膜等形式将游离态生物吸附剂封闭在　

容器中以不断反复使用的方法。其中较常用的载体有硅胶、６一氨基乙酸、　

ｌ，６一二氨基乙酸、ｉ，６－二氨基乙烷、乙二胺、纤维素、甲醛、戊二醛、　

第２０卷第５期　２００６年９月　天津化工　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖ０１．２０　Ｎｏ．５　Ｓｅｐ．２００６　

生物吸跗剂及其应用研究进展　

王岚’，王龙耀　

（１．江苏工业学院化工系，江苏常州　２１３０１６；　

２．南京工业大学化学化工学院，江苏南京２１０００９）　

摘要：本文针对生物吸附剂的研究情况进行了综述，介绍了生物吸附剂的种类、预处理方法及固定化方　法，分析总结了生物吸附剂的应用领域，并对今后的研究和开发提出了建议。　关键词：生物吸附剂；废水处理；有机污染物；重金属；回收　中圈分类号：Ｘ７０３；ＴＱ０２８．８文献标识码：Ａ文章编号：１００８—１２６７（２００６）０５－０００５－０４　

生物吸附剂（ｂｉｏｓｏｒｂｅｎｔ）是指具有选择性吸附　分离能力的生物体及其衍生物，它最早被用于水溶　液体系中重金属等无机物的分离　］。随着技术的发　

展，近来也被用于染料、杀虫剂等生物难降解和有　

毒害有机物的分离与富集　。由于具有来源丰富、成　

本低廉、选择性强、去除效率高等特点，生物吸附剂　及其应用领域得到了开发和拓展。　

１　生物吸附剂的种类　

自Ｒｕｃｈｈｏｆｔ［羽提出用生物吸附法（活性污泥）去　

除废水中的Ｐｕ瑚后，国内外研究者围绕生物吸附剂　

进行了广泛而深入的研究。早期的生物吸附剂主要　指微生物，如原核微生物中的细菌、放线菌，真核微　

生物中的酵母菌、霉菌等，以及藻类，以至有人定义　

生物吸附（ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ）为“利用微生物（活的，死的或　

它们的衍生物）分离水体系中金属离子的过程”『４ｌ５１。　

但目前生物吸附剂的研究范围已不仅限于微生物，　例如吸附剂可以是有机物，动植物碎片等死的生物　

物质，也可以是活的植物系统网，其详细的分类有　，７】：　

１．有机物，纤维素、淀粉、壳聚糖等；２．细菌，枯草杆　

菌、地衣型芽孢杆菌、氰基菌、生枝动胶菌；３．酵母，　啤酒酵母、假丝酵母、产朊酵母；４．霉菌，黄曲霉、米　

龙源期刊网

谈纳米生物技术的医学应用及研究进展

作者：高歌

来源：《求知导刊》2017年第26期

摘 要：纳米生物技术指的是利用纳米技术来研究相关生命现象，其中融合了纳米技术和生物学技术，并且涉及材料学、物理学、量子力学和化学方面的知识，属于综合性的交叉学科。如果微粒的直径低于一百纳米，物质的实际性能就会出现特别的变化，并且体现在宏观的参数上，比如高韧性、强吸波性能、高强度、高反应活性、高扩散率和低熔点等。近些年，人们在医学领域加强了对纳米技术的应用，并且促进了医学技术的发展。

一、纳米生物技术的概念分析

当前关于纳米生物技术的研究还集中在纳米生物器件方面。纳米材料主要包含纳米生物高分子材料、无极生物材料和纳米复合生物材料。这些纳米材料在结构方面比较特别，所以可以发挥特别的效果，主要体现在小尺寸表面方面，其界面效应可以发挥特别的作用。纳米生物材料可以分成两种，第一是使用生物分子特点制造的纳米材料；第二是适用于生物体的材料。当前人们比较熟知的就是使用纳米材料制作的人工组织器官，其中包括特性化生物分子材料、分离生物分子功能膜、人工角膜、人工骨和人工牙齿等。中国虽然在应用纳米生物技术方面起步比较晚，但是最近几年的发展速度比较惊人，在纳米中药、纳米生物材料、纳米诊断技术和纳米药物载体领域获得了喜人的成果，为我国的医疗事业发展贡献了特别的力量，起到了助推作用。

二、纳米生物技术在医学领域方面的运用

1.在医疗诊断方面的应用

在当前的医疗诊断中，纳米生物技术的应用比较广泛。第一，用来观察人体正常细胞和组织的超微形态学扫描探针就是比较突出的例子。这种显微镜的探针可以逐点扫描样品的表面，而且针尖是随着样品进行高低起伏的，利用光学的方法可以追踪针尖的运动，进而获得关于分子的图像，这样可以在纳米水平上体现肿瘤细胞的实际形态特点，所以可以快速地发现人体中存在的异常结构，这样可以有效解决医学在肿瘤方面的问题[1]。第二，纳米生物技术可以被用作解决DNA的检测问题。如果在基因芯片中使用碳纳米管，对检测样品的数量要求并不高，和以往的PCR技术相比较，最终的结果比较精确，而后具有一定的操作重复性，其过程更为简单。同时，在免疫层析中应用碳米晶生物探针，可以进行碳性纳米晶的合成，可以实现免疫层析技术，并且提升在磁性纳米晶溶胶方面的生产能力。同时，纳米微粒靶向诊断技术也有着良好的效果，在临床中获得了良好的试验效果，利用纳米级别的四氧化三铁蛋白微粒，可以有效地标记患者体内的骨肿瘤细胞，获得了良好效果[2]。

魔芋葡甘聚糖在医学中的研究进展如何？KGM在生物医学材料方面的应用有哪些？ ...

魔芋葡甘聚糖（ konjac glucomanan，KGM）是从魔芋（amorphophallus konjac）块茎中提取的多糖，是一种低热量、难消化的膳食纤维，具有降血糖、降血脂、减肥、抗肿瘤、增强免疫和润肠通便等特殊作用。魔芋葡甘聚糖具有良好的膨胀性、乳化性、生物降解性、凝胶特性及pH敏感性，在食品工业及生物医学材料方面有着广泛的应用，本文就魔芋葡甘聚糖的药理作用及生物医学材料方面的应用作一综述。

l KCM的结构

KGM是由D．葡萄糖和D．甘露糖通过β-1，4糖苷键以1:1.4-1:1.6摩尔比连接组成的复合多糖（图1），其分子结构中，在甘露糖C3的位置上存在一些支链结构，主链上存在着5%。10%以酯键结合的乙酰基乙酰基团与魔芋胶有着密切联系，在碱性条件下KCM会发生脱乙酰反应，利于分子间氢键的形成，使KGM部分结晶，形成具有三维结构的凝胶。因此，通过改变pH可调控KGM凝胶促发时间和凝胶程度，利用这种性能可以改变KGM的生物降解性、机械强度。KCM不同的结构使其具有不同的生物功能和活性，广泛应用于生物医学材料的研发制备。

2 KGM在生物医学材料方面的应用

2.1药物缓释

用魔芋葡甘聚糖/海藻酸钠/氧化石墨烯（ KGM/SA/GO）制备的一种pH敏感的水凝胶，利用氧化石墨烯作为抗癌药物负载和释放的药物结合效应器，抗癌药物5-氟尿嘧啶（5-FU）复合KGM/SA/GO-3水凝胶后，药物释放量为38.02%（ pH=1.2，>6h）、84.19%（pH=6.8，>12h），该水凝胶能够较好地控制5-FU的释放。另外κ-卡拉胶与魔芋胶混合作为骨科支架材料，并且能够缓释药物，对水溶性药物盐酸青藤碱具有良好的体外缓释特性。在不同的溶液介质中，药物的释放速度不同（0.lmmol/L盐酸溶液>纯水>