微生物研究方向范例(12篇)
微生物研究方向范文篇1
【摘要】微波萃取技术是一种新型高效分离技术，也是中药现代化的关键技术之一。文章简要介绍了微波萃取技术的基本原理、特点及其在中药有效成分提取中的应用。在此基础上，提出了今后微波萃取技术的主要研究方向。
【关键词】微波萃取；中药有效成分；研究方向
微波萃取技术是利用微波的热效应对样品及其有机溶剂进行加热，从而将目标组分从样品基体中分离出来的一种新型高效分离技术。与传统萃取技术相比，微波萃取技术具有许多独特的优点，被誉为“绿色萃取技术”，并已成为实现中药现代化的主要关键技术之一。本文简要介绍了微波萃取技术的基本原理、特点及其在中药有效成分提取中的应用。在此基础上，提出了今后微波萃取技术的主要研究方向。
1微波萃取技术的基本原理
微波萃取主要是利用微波强烈的热效应，但微波加热方式不同于传统的加热方式。在传统的加热方式中，容器壁大多由热的不良导体制成，热由器壁传导至溶液内部需要一定的时间；此外，液体表面气化而引起的对流传热将形成自内而外的温度梯度，因而仅一小部分液体与外界温度相当。而微波加热是一个内部加热过程，它不同于普通的外加热方式将热量由外向内传递，而是同时直接作用于内部和外部的介质分子，使整个物料被同时加热，即为“体加热”过程，从而可克服传统的传导式加热方式所存在的温度上升较慢的缺陷。
微波萃取离不开合适的溶剂，因此微波萃取可作为溶剂提取的辅助措施。溶剂提取法是根据中草药中各种成分在溶剂中的溶解性能差异，选用对有效成分溶解度大，而对无效成分溶解度小的溶剂，将有效成分从药材组织内提取出来。采用微波协助提取，可以使溶剂提取过程更为有效。
当被提取物和溶剂共处于快速振动的微波电磁场中时，目标组分的分子在高频电磁波的作用下，以每秒数十亿次的高速振动产生热能，使分子本身获得巨大的能量而得以挣脱周围环境的束缚。当环境存在一定的浓度差时，即可在非常短的时间内实现分子自内向外的迁移，这就是微波可在短时间内达到提取目的的原因。
微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24.5亿次/s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。
综上所述，微波能是一种能量形式，它在传输过程中可对许多由极性分子组成的物质产生作用，并使其中的极性分子产生瞬时极化，并迅速生成大量的热能，导致细胞破裂，其中的细胞液溢出并扩散至溶剂中。从原理上说，传统的溶剂提取法如浸渍法、渗漉法、回流提取法、连续回流提取法等均可加入微波进行辅助提取，从而成为高效的提取方法。
2微波萃取的特点
微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点。
2.1试剂用量少、节能、污染小。
2.2加热均匀，且热效率较高。传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量，而微波萃取是一种“体加热”过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃取。
2.3微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。
2.4微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资。
2.5微波萃取的处理批量较大，萃取效率高、省时。与传统的溶剂提取法相比，可节省50％～90％的时间。
2.6微波萃取的选择性较好。由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因而可使目标组分与基体直接分离开来，从而可提高萃取效率和产品纯度。
2.7微波萃取的结果不受物质含水量的影响，回收率较高。
基于以上特点，微波萃取常被誉为“绿色提取工艺”。
当然，微波萃取也存在一定的局限性。例如，微波萃取仅适用于热稳定性物质的提取，对于热敏性物质，微波加热可能使其变性或失活。又如，微波萃取要求药材具有良好的吸水性，否则细胞难以吸收足够的微波能而将自身击破，产物也就难以释放出来。再如，微波萃取过程中细胞因受热而破裂，一些不希望得到的组分也会溶解于溶剂中，从而使微波萃取的选择性显著降低。
3微波萃取技术在中药有效成分提取中的应用
3.1黄酮类物质的提取
黄酮类成分具有降压、降血脂和抑制血小板聚集等功能，在大部分中药中均存在。黄酮类化合物的传统提取方法主要有水煎煮法、浸提法或索氏提取法，但费时费力且收率较低。微波萃取在黄酮类物质的提取上具有良好的效果，在提取过程中具有反应高效性和强选择性等特点。刘忠英等［1］采用常压回流微波提取法提取刺五加叶中的总黄酮，结果表明提取率可达48.2mg/g，远高于索氏提取法的34.7mg/g，而提取时间却由索氏提取法的8h缩短至14min。刘志勇等［2］采用微波提取法萃取荆芥中的总黄酮，结果表明提取时间可由常规法的2h缩短至20min，且提取液中的总黄酮含量可由常规法的0.71％提高至1.11％。周谨等［3］以水为溶剂来提取银杏黄酮，考察了微波功率、微波作用时间、溶剂用量及水浴浸提时间等因素对黄酮提取率的影响，结果表明微波水提法的黄酮平均提取率为60.5%，比常规法高出40％，而提取时间为1h，比常规法缩短了50%。
3.2生物碱的提取
生物碱是生物体内一类含氮有机物的总称，多数生物碱具有较复杂的含氮杂环结构和特殊而显著的生理作用，是中草药中的重要成分之一。刘覃等［4］利用微波萃取技术从龙葵中提取总生物碱，结果表明提取时间可由回流提取法的6h缩短至8min，产率则由8.40μg/g增加至10.77μg/g。范志刚等［5］利用微波萃取技术从麻黄中提取麻黄碱，结果表明提取率可由常规煎煮法的0.183％提高至0.485％。查圣华等［6］利用微波萃取技术从千层塔中提取石杉碱甲和石杉碱乙，结果表明提取时间可由传统回流提取法的2h缩短至90s，而石杉碱甲和石杉碱乙的回收率分别达到94.3%和93.6%，比传统回流提取法高出10％以上。
3.3苷类物质的提取微波对某些化合物具有一定的降解作用，且在短时间内可使药材中的酶灭活，因而用于提取苷类等成分时具有更突出的优点。郭振库等［7］研究了黄芩中的黄芩苷微波提取工艺，并与超声提取法进行了对比，结果表明微波提取法具有提取时间短、工艺稳定等特点，提取率可达13.12%。黎海彬［8］对微波辅助水提取罗汉果皂苷的工艺进行了研究，结果表明该工艺的罗汉果皂苷平均提取率可达70.5％，比常规水提法高出45％，且提取时间可缩短50%。龚盛昭等［9］利用微波萃取技术提取黄芪皂苷，结果表明提取时间可由直接加热法的3h缩短至8min，而皂苷产率则由1.65％增加至2.42％。
3.4萜类和挥发油的提取萜类化合物是一类具有广泛生物活性的天然药物有效成分，植物中的挥发油大多富含单萜和倍半萜类化合物。挥发油的沸点较低，传统提取工艺具有提取温度高、提取时间长、易破坏有效成分的缺陷，致提取收率低。而微波提取可瞬间产生高温，具有提取时间短、提取效率高等优点。成玉怀等［10］利用微波萃取技术提取红景天叶中的挥发油，结果表明提取时间可由传统提取法的5h缩短至20min，而挥发油含量则由0.15％提高至0.40％。鲁建江等［11］利用微波萃取技术从佩兰中提取挥发油，结果表明提取时间可由传统提取法的5h缩短至20min，而挥发油的含量则由1.830%提高至2.106%。陈宏伟等［12］利用微波萃取技术从荆芥叶中提取挥发油，结果表明提取时间可由传统法的5h缩短至20min，而挥发油含量则由0.89%提高至1.10%。朱晓薇等［13］利用微波萃取技术从丹参中提取丹参酮IIA，结果表明提取率为1.815mg/g，与传统提取法的1.808mg/g相当，但提取时间则由传统提取法的7.6h缩短至30min。HaoJY等［14］利用微波萃取技术从黄花蒿中提取青蒿素，结果表明提取率可达92.1%，提取时间可由索氏提取法的几个小时缩短至12min。
3.5多糖类物质的提取
中药多糖是一类具有显著生物活性的生物大分子物质，许多多糖具有抗肿瘤、增强免疫力、抗衰老和抗病毒等作用，因而受到国内外研究者的重视。与常规提取法相比，微波萃取法在选择性与提取时间上都表现出无可比拟的优越性。王莉等［15］对黄芪多糖的微波萃取工艺进行了研究，结果表明提取时间仅为常规法的1/12，提取的多糖含量为6.55%。王莉等［16］还利用微波萃取技术从天花粉中提取天花粉多糖，结果表明提取时间仅为常规法的1/12，而多糖收率则由常规法的0.8409％提高至18.3012％。刘红等［17］利用微波萃取技术提取山楂多糖，结果表明提取率可由传统提取法的10.05％提高至16.07％，而提取时间则由3h缩短至20min。付志红等［18］利用微波萃取技术提取车前子多糖，并与水提法和超声提取法进行了对比，结果表明提取时间分别为65s、1h和30min，而提取率则分别为1.867％，1.243％，1.764％，可见微波萃取法的提取时间最短，提取率最高。
3.6其他物质的提取目前，微波萃取技术还用于中药中的其他物质如色素、蒽醌类、有机酸等物质的提取。黎彧等［19］利用微波萃取技术从紫荆花中提取色素，结果表明提取时间可由溶剂浸提法的24h缩短至30s，而提取率则从90.2％提高至92.1％。王巧娥等［20］利用微波萃取技术提取甘草中的甘草酸，并与超声提取法、室温冷浸提取法和索氏提取法进行了对比，结果表明微波萃取54min与室温冷浸44.3h、索氏提取4h的甘草酸得率相当。郝守祝等［21］以正交试验筛选出的较佳微波萃取方案为实验组，与常规煎煮法及95％乙醇回流提取法进行对比，结果表明微波萃取法对大黄游离蒽醌的提取效率要明显优于常规煎煮法，而与95％乙醇回流提取法的相同，但提取时间由回流提取法的2h缩短为20min。
4今后的主要研究方向
微波萃取技术是提取中药有效成分的有效手段，已成为实现中药现代化的关键技术之一。从中药现代化的角度，今后的研究方向主要应集中于以下两点。
4.1加强微波萃取的基础理论研究虽然许多研究者对微波萃取植物组织中的天然产物的机理进行了大量的研究，但由于基体物质和被萃取物质的复杂性，在萃取机理方面仍有许多工作要做。今后应特别注重微波作用下的传质机理研究，并建立描述微波萃取过程的热力学和动力学模型，这对微波萃取设备的开发和过程的优化设计是至关重要的。此外，迄今为止，有关微波萃取技术用于提高中药有效成分的含量或收率以及缩短提取时间方面的报道很多，但有关微波对中药有效成分的药理作用和药物疗效影响的研究则少有报道，这方面尚有许多工作要做。
4.2微波萃取过程的工程化研究有关微波萃取技术提取中药有效成分的报道很多，但大多数微波萃取过程还停留于实验室小样品的提取及分析，所用设备较为简陋，许多甚至还在使用家用微波炉，因而不能提供工业化生产所需的基础数据。今后应加强微波萃取过程的放大研究及其配套设备的开发，以推动微波萃取过程的工程化。
可以预见，随着研究的不断深入，微波萃取技术一定能为中药现代化作出更大的贡献。
【参考文献】
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［9］龚盛昭，杨卓如，曾海宇.微波提取黄芪皂苷的工艺研究［J］.中成药，2005，27(8)：889.
微生物研究方向范文
化疗是治疗恶性肿瘤的一种重要措施，但是抗肿瘤药在体内呈全身性分布，肿瘤组织内很难达到有效药物浓度，且自身又不具备辨别正常细胞与肿瘤细胞的能力，因此，在杀灭癌细胞的同时也损伤了正常细胞，造成全身毒性反应，如骨髓抑制等，常常导致化疗失败。近年来，抗肿瘤药物的靶向性传递研究越来越受到人们的重视。
靶向给药系统(targetingdrugdeliverysystems,tads)是指药物载体通过局部或全身血液循环而使药物选择性地浓集定位于靶组织、靶器官、靶细胞或细胞内结构并在该靶部位发挥治疗作用的给药系统，近年来靶向给药系统的研究已经成为国内外药剂学研究的重点之一。靶向制剂可以提高药物的溶出度和稳定性，增加药物对靶细胞的指向性，降低对正常细胞的毒性，使药物具有药理活性的专一性，减少剂量，提高药物制剂的生物利用度，适于临床运用[1]。近年来，提高抗癌药物的局部浓度及对癌细胞的选择性，减少全身的毒副反应方面的研究取得了明显的进展[2]。本文就近年来抗肿瘤靶向药物给药载体的体内分析研究作一简要综述。
1脂质体
脂质体(liposomes)是一种由磷脂双分子层构成的、具有类细胞结构的脂质囊泡，作为药物载体，可以改变被包封药物的体内分布、提高药物治疗指数、减少给药剂量和降低药物毒性，体内易降解、无毒、无免疫原性，已广泛用作包载各类药物尤其是抗肿瘤药物的载体。脂质体作为抗肿瘤药物载体具有免疫原性小、无毒、缓慢释放、持续时间长、无免疫原性定向分布的靶向等特点，可提高治疗指数，降低毒副作用[3]。
将单克隆抗体与脂质体一起可构建成免疫脂质体，经单抗与靶细胞抗原?抗体特异性结合，可将脂质体靶向到特定细胞和器官。但免疫脂质体表面单抗应达到一定数目，并且保持足够的导靶活性才能发挥作用。yanagie等[4]将抗癌胚抗原(cea)单抗制备成免疫脂质体，可与细胞表面带有cea的人胰腺癌细胞选择性结合，应用这种免疫脂质体携带药物向瘤内注射，其抑瘤效果较普通脂质体明显增强，且能破坏正常组织与癌组织交界处的恶性细胞。
goren等[5]将叶酸通过酰胺键连接在阿霉素长循环脂质体中peg链的末端制备了主动靶向脂质体，静脉注射到患有m109?hifr肿瘤的balb/c小鼠体内。检测结果表明：与阿霉素相比，叶酸阿霉素长循环脂质体靶向性明显，治疗组与对照组的复发率分别为10%和65%。
saul等[6]制备了叶酸和mab225(表皮生长因子受体的单克隆抗体)联合介导的主动靶向长循环脂质体，并以kb细胞(同时表达叶酸受体和表皮生长因子受体)为模型进行体外细胞毒性实验。将kb细胞、封闭叶酸受体的kb细胞、封闭表皮生长因子受体的kb细胞、两受体均被封闭的kb细胞培养在96孔板中，24h后分别加入阿霉素长循环脂质体、叶酸阿霉素长循环脂质体，mab225阿霉素长循环脂质体及叶酸与mab225联合介导的长循环脂质体。结果表明:与单一介导的脂质体相比，联合介导的主动靶向长循环脂质体保留了相近的细胞毒作用，同时其选择性增强，能明显降低不良反应。
抗肿瘤药物脂质体制剂对肿瘤组织具有靶向性和缓释性，在肿瘤组织能保持较高的药物浓度，持续作用时间长，全身分布药量较少，减少了抗肿瘤药物的不良反应，显示了其特有的优越性。但由于脂质体的制备和质量控制工艺要求较高，导致其较难实现产业化生产，大多研究尚停留在实验室阶段，所以如何实现脂质体制剂的产业化生产应成为今后研究的方向。
2微球
微球(microsphere,ms)是指药物溶解或分散在高分子材料基质中形成的微小球状实体，属于基质型骨架微粒。微球的粒径可小至几微米大到几百微米，有成孔性微球、双层微球等各种结构形式。通过将具有较大副作用的药物(如抗肿瘤药物)置于微球内，在靶器官局部释放可达到保护药物、延缓药物的释放、减少给药次数、减小剂量和增加疗效的目的[7]。药物制成微球后，因其对特定器官和组织的靶向性及微粒中药物释放的缓释性，已经成为近年来靶向制剂和缓控释制剂研究的热点。
alexiou等[8]使氧化铁核包覆一层淀粉聚合物壳，通过淀粉衍生物的磷酸基团结合米托蒽醌药物，成功用于左后肢vx?2鳞状上皮细胞患有癌症的雌性新西兰白兔的治疗。结果表明：利用磁靶向给药系统，仅需全身剂量的20%，经历16d后，即可完全消除该肿瘤，且未发现任何不良反应;但若将米托蒽醌用传统的股动脉给药方式治疗，至少需75%的全身剂量才能完全消除肿瘤，且不良反应大，如出现左后肢萎缩、脱毛、溃疡及皮肤发炎等不良症状。同时该工作组也指出铁磁流体不仅可以汇聚于癌症组织，而且还能进入肿瘤细胞内发挥作用。
goodwin等[9]研究了阿霉素磁性微球肝动脉栓塞和药物抗肿瘤疗法的毒性，建立了猪的肝癌模型。结果显示肝癌细胞的坏死程度与栓塞程度成正比，阿霉素不能在全身自由循环而成功地被控制在靶区。
但当微球作为靶向载体时，则希望制备的微球在到达靶器官前没有药物释出，而到达靶器官后，有一定的释药速度并保持一定时间，此时明显的突释效应或者达不到缓释效果则会严重影响这类制剂的使用效果。可以通过如下方法来增强微球的控释能力：改变聚合物的相对分子质量、种类或改变制备方法以调节释药速度;将水溶性药物制成前药或先加工成微粉，以减少水溶性药物突释;另外在热固化及化学固化过程中，增加固化温度、固化时间及骨架交联度以减慢释药;添加附加剂，如在外水相中加入盐、糖、l?精氨酸等或在内水相中加入吐温等以降低突释[10,11]。
3纳米粒
纳米粒(nanoparticles)是由高分子材料组成的骨架实体，药物溶解、包裹于其中或者吸附在实体上。纳米粒具有靶向性，能直接向靶器官、靶细胞或细胞内靶结构输送药物，同时具有缓释、保护药物、提高疗效、降低毒副作用等优点，对治疗各种肿瘤疾病具有特殊意义。
shen等[12]研究了不同粒径阿霉素聚氰基丙烯酸正丁酯纳米粒的肝靶向效应，其中粒径为100～150nm的纳米粒有良好的肝靶向性和缓释药物的作用。阿霉素在制成纳米粒子后，对肝脾表现出明显的靶向性，而血液、心、肺、肾的药物分布减少，在体外及体内的试验研究中，其对肝癌的抑制效应都显著增强[13]。
刘海等[14]将叶酸与牛血清白蛋白偶联制备得包裹有药物的叶酸偶联白蛋白纳米粒，实验结果表明，叶酸偶联白蛋白纳米粒在肝癌小鼠体内可立即到达癌组织部位，并且峰浓度明显高于其他组，证明其具有肿瘤靶向性。包裹有砒霜的叶酸偶联白蛋白纳米粒组小鼠生存期较包裹有砒霜的白蛋白纳米粒显著延长，也从侧面证实叶酸偶联白蛋白纳米粒对肿瘤组织的靶向性可能是通过叶酸介导的。也有研究表明，叶酸偶联米托蒽醌白蛋白纳米粒是一种有潜力的抗肿瘤药物的载体，可靶向于高表达叶酸受体的肿瘤[15]。
4微囊
微型包囊技术(microencapsulation)是近30年来应用于药物的新工艺、新技术。成囊的制备过程称为微型包囊术，简称微囊化，系利用天然的或合成的高分子材料为囊材作为囊膜，将固体药物或液体药物做囊心物包裹而成药库型微小胶囊称微囊(microcapsule)。药物微囊化后可达到缓控释目的，使药物浓集于靶器官,制备靶向制剂。
周孙英等[16]以5?氟尿嘧啶为抗肿瘤药物模型，壳聚糖为药物载体，fe3o4为磁性核，通过荷阴离子的三聚磷酸钠和壳聚糖离子凝胶化反应，制备了具有磁响应性、缓释、可控等性能的5?氟尿嘧啶?壳聚糖纳米微囊。结果表明，5?氟尿嘧啶?壳聚糖纳米微囊具有较好的缓释和靶向作用，有希望作为新型药物载体用于靶向给药系统。
5微乳
微乳(microemulsion,me)是由乳化剂、助乳化剂、油相和水相组成的澄明或带乳光的热力学稳定体系，其粒径多在10～100nm之间。微乳是一种理想的靶向缓释药物的载体，将药物制备成微乳制剂，可减少药物在正常组织中的不必要分布，同时提高病变部位血药浓度，减小药物毒性，提高生物利用度。微乳的这种分布方式有利于药物在体内的利用，并具有靶向性[17]。
去甲斑蝥素被制成微乳之后，具有较强的肝靶向性，同时还可明显减少去甲斑蝥素在肾脏中的分布，从而降低其对肾脏的毒性作用。体外细胞毒性试验结果表明，微乳对肝脏肿瘤细胞具有较强的亲和性和靶向释药性[18]。
valduga等[19]用连有低密度脂蛋白的富含胆固醇的微乳(lde)作为抗肿瘤药物依托泊苷的载体。因肿瘤细胞表面过量表达低密度脂蛋白受体，所以lde-依托泊苷油酸盐可被肿瘤细胞选择性的摄取。因依托泊苷油酸盐的连接牢固，药物的毒性很小，而不影响药物抑制细胞增生的活性。即lde可以降低毒性和将依托泊苷靶向输送到肿瘤组织。
6聚合物胶束
聚合物胶束(polymermicelle)是由两亲性聚合物在水溶液中自发形成的一种自组装结构，粒径一般小于100nm，具有载药量高、载药范围广、稳定性好、体内滞留时间长等特点，可提高药物稳定性和生物利用度，减轻不良反应，还可在表面连接具有特异性识别功能的靶向分子，实现主动靶向给药[20,21]。
yoo等[22]采用对酸敏感的接头将阿霉素连接在聚合物胶束上，制备了ph值敏感的聚合物胶束复合物。利用肿瘤组织局部微环境偏酸的生理特点，当药物复合物到达肿瘤部位，阿霉素便从聚合物胶束中水解下来，从而提高阿霉素在肿瘤细胞中的浓度，增加其疗效。许向阳等[23]对壳聚糖的活性氨基进行修饰，制备了两亲性的n?正辛基?n′?琥珀酰基壳聚糖(osc)，体外抗肿瘤活性实验表明，osc载药胶束对k562及hepg2肿瘤细胞的细胞毒作用均强于阿霉素，这是由于阿霉素是以扩散的方式进入细胞，而osc载药胶束则是通过内吞的方式进入细胞，为进一步开发osc载药胶束及其临床研究奠定了基础。
另外，you等[24]将ptx包裹在一种由硬脂酸修饰的壳聚糖低聚体(cssc)胶束中，这种胶束能提高ptx包封率和载药量，并使其缓慢释放。肿瘤细胞和耐药细胞对载药胶束的内吞作用和胞内滞留作用，使ptx在细胞内浓度增加，毒性提高，耐药性被逆转。
7结语
目前，各种靶向给药载体的研究已经取得了很大进展，发展靶向给药系统是当前药学发展的一个重要领域。通过peg长循环、物理靶向、ph敏感材料、免疫靶向等手段达到组织靶向及细胞靶向特别时抗肿瘤靶向方面已有较多且确切的研究成果，并在整体动物水平得到了较好的验证。微粒给药系统的兴起与发展，为攻克肿瘤带来了新的希望，特别是在肝癌治疗中，微粒具有很好的肝脏靶向性、缓释性及本身的可修饰性，可以使药物在肝脏的浓度明显提高，疗效显著增强，药物的毒副作用也明显减轻。相信在不久的将来，微粒给药系统会成为抗肿瘤靶向研究的热点，为靶向制剂的深入研究和应用开辟一个新的时代。
微生物研究方向范文篇3
【关键词】微生物群落宏基因组时间序列
高通量测序方法的改进使得关于各种环境下微生物群落随时间变化情况的纵向研究大大增加。这些时间序列研究可以提供对于微生物群落稳定性的独特生态见解，同时也能了解无法以其他方式获得的微生物群落应对扰动的响应。
1通过时间序列数据了解微生物
在近期的纵向研究中，大约一半的微生物群落有负斜率时间衰减曲线，也就是说，这些微生物群落间的不同随时间增加为增加。此外，微生物群落多样性随时间变化的情况与环境有关，在相同的环境下，其多样性差异不大，在不同的环境中，微生物群落多样性差异很大。例如，土壤和酿酒厂废水中微生物多样性最低，然而人类手掌和婴儿肠道的微生物多样性最高。对海洋微生物进行的长期研究表明，相对与其他因素，微生物群落中的个别成员会受到季节变化的强烈影响。同时，另一些微生物群落在定殖后会经过一系列的可预测状态，例如在牙斑的形成过程中，耐氧菌的生存为厌氧菌提供环境。在某些情况下，例如婴儿肠道菌群的定植，虽然微生物群落在初始阶段变化连续变化，但最终会稳定在类似的状态。
微生物群落往往演变成一个稳定的组合状态，这一状态会受到外界因素的变化而变化，例如抗生素或益生菌治疗会影响肠道微生物群落的组合状态。微生物彼此之间及微生物与环境之间的复杂相互作用是影响微生物生态的主要贡献者，目前探索上述关系的方法主要是网络推断技术。
2微生物时间序列网络
近期的研究提供了许多可以从时间序列数据构建共生网络的方法，从结合置换检验的相关性分析[1]到基于超几何分布的相似性评估[2]，以及分析影响类群丰度多因素的多元回归分析[3]。这些静态网络推断技术可应用于构造动态模型。例如，微生物群落的动态变化在数学上往往符合广义的Lotka-Volterra方程，其将微生物丰度的变化作为分类群生长率和微生物间相互作用强度的函数。方程中的参数可以利用对时间序列数据进行多元回归确定。
然而，上述方法忽略了时间序列提供的时间点排序和依赖性的附加信息。这些特性只能通过动态的方式加以利用。
局部相似性分析（LSA）采用动态规划算法，在最大限度上确定两个序列的相似性得分，以判断两个序列的相似关系，同时LSA还可以检测两个时间序列之间关系的滞后。例如，LSA被用于预测噬菌体和他们的宿主之间的关系。动态贝叶斯网络在模型中将每个变量的当前值作为其父变量之前时间点的函数。因此，动态贝叶斯网络可检测包括循环在内的动态相关性，相比标准贝叶斯网络，动态贝叶斯提供了更强大的建模框架，尽管它增加了计算成本，可扩展性有限，然而在识别正确模型时其对数据的解释良好。另一组的动态网络推断技术基于交叉预测，它对如何通过同一系统内的其它时间序列预测某一的时间序列的将来这一问题进行量化，这类方法包括Granger因果关系[4]和新型聚合杂交映射。
上面提到的所有方法在推断物种相互作用时都从整个时间序列出发构造单一网络。然而，物种之间的相互作用可能随时间改变，因此其网络结构也会随之变化。时变网络推断技术的目的就是研究变化发展的网络结构，非平稳和随时间变化的动态贝叶斯网络，可用于推断在网络结构随时间发生的变化。
3结语
在微生物时间序列分析中，时间间隔的长短会影响微生物关联关系，纵向分析中的许多方法需要短期和定期采样间隔长的时间序列，目前可用的宏基因组时间序列往往很短（几个时间点），跳空（失踪的时间点），稀疏（零富）和嘈杂，因此需要进行预处理，包括：规范，插值和去趋势，使时间点等距等方法。因此如何更好的选取取样间隔是一个需要解决的问题。网络结构对状态转换的影响的研究尚处于起步阶段。未来的研究方向是探索随时间变化的网络是否有“预警”的属性，即网络结构可以预测某种转变是否发生。
尽管面临挑战，微生物时间序列的研究已经提供了一套丰富的分析工具，有助于了解系统动力学和应对扰动，构建预测模型。应用这些强大的技术于微生物学和宏基因组学，在解决遇到的纵向时间序列和相关建模难题上时有很大的帮助。
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微生物研究方向范文篇4
关键词:微生物检验;研究进展;发展趋势;
在诸多领域的工作中都涉及微生物检验环节，如食品、药品等的检验，对保障相关产品的质量具有重要作用。微生物检验也是实验室检测的重要手段，根据检测需要和实际情况采取相应的微生物检验手段能更好地提升微生物检验效果与水平，这就需要相关人员不断深入研究微生物检验技术，把握好微生物检验的发展趋势，使其在相关工作中得到更好的应用。
1、微生物检验技术概述
微生物检验主要是对部分产品（一般是口服的食品、药品）中的微生物污染开展定性或者定量检验的技术。该技术涉及诸多领域与行业，如食品、饮用水、外用或口服的药品、需灭菌的产品和化妆品等，此类产品卫生标准有明确的规定，通过微生物检验技术对其微生物污染实现严格控制，避免各类有害病原微生物侵入人体而对广大消费者的健康造成危害。在微生物的常规检验中，主要的测定内容有需氧菌的总数、霉菌的总数、肠道的致病菌、化脓性的致病菌、食物的中毒菌、破伤风的厌氧菌、活螨虫和螨虫卵以及大肠菌群等。在微生物检验中，一定要严格执行检验的程序，在样品检验前一定要对操作的环境提前采取灭菌处理，操作期间谨防出现二次污染[1]。
在微生物检验中，基本操作有接种、分离纯化、培养、鉴定和保存等。在接种方面，常用的方法有划线接种、三点接种、穿刺接种、浇混接种、涂布接种、液体接种、注射接种、活体接种等。对培养基完成高压灭菌后，通过已灭菌处理的工具在无菌条件下进行含菌材料向培养基上接种。在分离纯化方面，若一个菌落内的所有细胞都来自一个亲代细胞，此菌落就被称作纯培养。在鉴定菌种时，用到的微生物要求是纯培养物，而纯培养物的获取就是分离纯化的过程，方法也有很多，如倾注平板、涂布平板、平板划线、富集培养、厌氧处理、单细胞分离等。在培养方面，以培养时对氧气的需求情况为标准，可以分为好氧培养、厌氧培养；以培养基的物理状态为标准，可以分为固体培养、液体培养。在鉴定方面，主要涉及形态学的观察、生理生化的试验、化学成分的分析、基因型的分析、系统发育的分析等内容。在保存方面，基本原理是挑选优良的纯培养物，使其处于休眠状态，然后人为创造有利于其休眠的环境，使其在长期保存后依然具备菌种原有的优良特性[2]。比较常用的方法有定期移植方法、液体石蜡方法、真空冷冻干燥法、低温冻结方法等。
2、基因检测在微生物鉴定中的应用进展
在微生物鉴定中，基因检测是一种新技术，目前已经研究出下一代测序（NextGenerationSequencing,NGS），此方法主要是对大量DNA的小片段进行检测，通过特定算法对个体检测的数据与参考基因的序列实施对比，发现可能存在的变异情况。以医学临床中的微生物检验为例，NGS可以用于感染性疾病病原体的鉴定。对病原微生物的传统鉴定方法主要包括涂片镜检处理、分离培养、质谱和生化反应等，但此类方法呈现出周期长、灵敏度低和过程复杂等缺点，对分枝杆菌的菌种鉴定用时需30～40d，对苛养菌、病毒等的培养条件也极为苛刻，大大增加了培养的难度。分子诊断基于聚合酶链反应（PolymeraseChainReaction,PCR）有效解决了上述病原体的鉴定问题，但不能解决未知的微生物检验难题，因为未知的微生物核酸序列也未知，无法设计引物，这也成为该技术最大的难题[3]。在NGS检测中，不需要对病原体实施分离培养处理，也不依赖已知的核酸序列，能直接实现标本的测序、鉴别，有效节省了检测时间、提升了诊断效率，在对未知物种和难培养病原体的鉴定中具有显着的优势。在对病原体的鉴定中，NGS的应用主要包括两种方法，分别是rRNA基因测序、全基因组测序（WholeGenomeSequencing,WGS）。其中，rRNA基因测序法在临床上主要用于细菌和真菌等鉴定，也是菌群分析环节的基础；WGS和rRNA基因测序方法相比，WGS能获取更加全面的信息，适合在病毒的鉴定中使用。大部分的病毒是不可培养的，且存在高度变异的情况，NGS和基因芯片、Sanger测序法等相比，NGS具有更高的效率，也不需要设计特定探针，适用于复杂的临床标本病毒鉴定。
3、微生物鉴定技术的研究进展
微生物鉴定的定义是以现有的分类系统对未知微生物的特征实施测定，以对其实施细菌、霉菌和酵母菌等大类区分，或对属、种和菌株水平进行确定的过程。在鉴定污染微生物时，一般结合鉴定的水平合理选择鉴定的方法。在微生物的鉴定中，传统方法（经典的生化反应、革兰氏染色的显微镜鉴别等）一般适用于大多数非无菌类药品的生产以及部分无菌生产环境中的风险评估。但在药品的微生物污染相关事件中，通过传统的方法并不能满足快速分型、准确鉴定和溯源分析等需求，所以，研究分子生物学时产生的基因型鉴定法逐渐得到应用[4]。
采用传统技术鉴定表型主要包括菌落形态的观察、染色、生化鉴定、显微镜检查等环节，呈现出成本低和便于操作等优点。但微生物表型存在一定的可变性，不同的生长环境会对其表观形态产生影响，如不同培养基内的微生物可能有不同的颜色。同时，传统表型鉴定技术对人员经验和培养条件较为依赖，在一些生长缓慢、培养难度大、需特殊营养的微生物鉴定中具有很大的局限性。随着社会的发展，现代化的微生物鉴定技术逐渐在药品污染的微生物鉴定、溯源分析以及污染调查等方面得到广泛运用，此类技术实现了对传统表型鉴定的拓展与丰富，如生化鉴定系统（如VITEK和API的系统）、FTIR（傅里叶红外光谱）、MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）、以碳源分析为基础的全自动化微生物鉴定系统、脂肪酸鉴定系统等，有效提升了微生物的鉴定效率和药品质量的控制水平。
随着鉴定技术的发展，基因型鉴定技术被研发出来，这是一种以微生物的基因序列为基础，对其分子实施生物学鉴定的技术，不依赖微生物的培养，是一种现代化的鉴定技术类型。基因型鉴定技术和表型鉴定技术存在很大不同，其数据库较为完善，能以微生物的遗传物质为基础，通过差异分析对微生物进行鉴定，呈现出高效率、高准确度和高通量等特点。在自然环境中，约有10%的物种能以分离培养的方法获取，以微生物的培养为基础的传统表型鉴定具有很大的应用局限性，而采用基因型鉴定，以16SrRNA的高通量式测序法获取的微生物群落信息就十分全面。当然，基因型鉴定也有一定的缺陷，使用16SrRNA法时，不能对某些亲缘较近、不明显的特征序列类微生物进行准确鉴定；采用高通量的测序分析混合样本时，不能有效排除已死亡的微生物干扰因素等[5]。
4、微生物检验技术的发展趋势
在微生物检验技术的发展过程中，逐渐产生了很多技术类型，各有优缺点。为了有效地弥补各检验方式的缺陷，可以对多种方式实现联合运用。在选择检验方式时，需要综合考虑相应条件，特别是检验中对灵敏度的要求。因此，提升灵敏度、消除假阳性是检验技术研究过程中的重要关注内容。在计算机技术迅速发展的背景下，微生物检验技术朝着高度自动化以及简便快速的方向发展。目前，分子生物学相关技术在自动化的仪器联合中，已经被运用于病原菌的诊断和鉴定、耐药基因的检测等方面。要想实现高质、高效和价格低廉等有效统一，就要改变临床中病原菌的检验现状以及传统观念，在各学科的交叉发展中，新型检验技术也会越来越多。
近年来，新型技术得到了迅速发展，如电化学和比浊法等技术，可以对药品内的活微生物实现直接测定；固相细胞的计数法以及流式细胞的计数法等，能分析微生物细胞内的特定成分。上述技术能提高药品检测的准确性，也能保证检测人员的安全，因此，应用前景十分广阔。基于技术的迅速发展，要想实现药品中微生物检验的进步，还要完善检验标准，提升相关检验人员的综合素质和专业水平。因为药品检验期间需要人工操作，操作人员的技术水平会对检测结果产生直接影响。为了提升操作人员的技术水平，要对检测人员开展定期培训。目前，在药品微生物的检验中，软硬件设备都得到了显着改善，且药品的微生物检验技术也朝着标准化方向发展，特别是对无菌制剂的研究已取得显着成就，推动着检验项目和方法、药典制定的依据等朝着更科学的方向发展[6]。
5、结语
微生物的检验在诸多领域得到了应用，也逐渐产生了很多检验技术和方法，各有优点与不足。为了促进相关技术作用的充分发挥，还需要对检验技术不断进行研究，把握好检验技术的发展趋势，推动检验技术的现代化发展。
参考文献
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[4]郑小玲,王银环,陈君豪,等药品微生物检验替代方法国内外研究进展[]药物分析杂志,2022(4):8-13.
微生物研究方向范文1篇5
关键词：药物传输系统脉冲式给药系统结肠定位给药系统受体型与免疫型靶向制剂
药物传输系统(drugdeliverysystems,dds)系指人们在防治疾病的过程中所采用的各种治疗药物的不同给药形式，在60年代以前的药剂学中称为剂型。如注射剂、片剂、胶囊剂、贴片、气雾剂等。随着科学的进步，剂型的发展已远远超越其原有的内涵，需要用药物传输系统或给药器(device)这类术语加以表述，即原由药物与辅料制成的各种剂型已满足不了临床治疗的需要，有的将药物制成输注系统供用，有的则采用钛合金制成给药器植入体内应用，使临床用药更理想化。为克服普通制剂的有效血浓维持时间短的缺陷，出现了长效注射剂，口服长效给药系统或缓/控释制剂、经皮给药系统等一系列新的制剂。由于缓/控释制剂的特点，它的市场前景看好。缓释制剂通常是指口服给药后能在机体内缓慢释放药物，使达有效血浓，并能维持相当长时间的制剂。控释制剂系指释药速度仅受给药系统本身的控制，而不受外界条件，如ph、酶、离子、胃肠蠕动等因素的影响［1］，是按设计好的程序控制释药的制剂，如零级释药的渗透泵，脉冲释药的微丸，结肠定位释药的片剂或胶囊以及自动调节释药的胰岛素给药器等等。亦有些文献对缓释、控释制剂不加严格区分，统称为缓/控释制剂。
国外现有规格不同的缓/控释制剂商品达数百种以上，其剂型亦有片剂、胶囊、栓剂、渗透泵、透皮贴片、药条、植入剂、粘膜粘附剂及注射剂等多种形式，其中以口服缓/控释制剂发展最快。缓释微丸胶囊剂与缓释片相比，具有安全系数高的特点，一个胶囊是由上百粒缓释微丸组成，若有个别小丸进入胃肠道后发生迅速崩解释药的现象，其影响是微小的，而缓释片若有崩释现象，因其单次剂量比普通制剂大，其后果是不言而喻的了；而且缓释微丸胶囊不易对胃空速率慢的患者发生叠加释放的现象，以及不易受胃液ph值变化的个体差异的影响。因此，缓释微丸胶囊比缓释片更具有发展前景。
我国早在1977年版的中国药典就收载了防治血吸虫病的没食子酸锑钠缓释片，但在这方面的研究直到80年代才被广泛重视。1995年我国批准的缓/控释制剂就有7个，脂质体、微球、毫微粒等亚微粒分散给药系统以及结肠定位给药系统这类口服靶向给药制剂国内研究也很活跃(目前脂质体已有批准生产的品种)。今就以下几个侧面进行概述。
1新型缓/控释制剂研究概况
1.1胃内滞留型控释给药系统［2，3］可参阅有关文献。
1.2脉冲式给药系统根据时辰药理学研究，药物的治疗作用、不良反应和体内过程均有时间节律，这已成为设计定时释药这类控释制剂的重要依据。释药方式符合人体昼夜节律变化的规律，这是近代药剂学研究的一种新型释药模式。国外有多家制药企业正在研究开发这类脉冲式给药系统，国内亦已开始研究。
脉冲释药系统(pulsatilereleasesystem)口服时将以时控的方式在胃肠道内特定部位释放药物。这类给药系统特别适用于夜间或醒后马上需要有一个血浓峰值的疾病(如失眠、哮喘、关节炎、局部缺血性心脏病等)，也适用于在肠道较下部位处释药和吸收的那些疾病(如结肠癌、溃疡性结肠炎、口服肽类等)。目前国外投入这类研究的主要有平喘药、心血管药和h2受体阻断剂及胰岛素等。引入注目的是alza公司和searle公司共同开发的维拉帕米昼夜节律脉冲释药系统商品名为calan-oros。治疗实践证明：高血压患者最佳给药时间为清晨3点左右，此时患者体内儿茶酚胺水平增高，心脏、血管收缩加强，因而最可能出问题，该给药系统晚上临睡前服用，次日清晨可释放脉冲剂量的药物，十分符合该病节律变化的需要，预计该剂型很快即可上市。
1.2.1脉冲释药片按时控崩解机制(time-controlleddisintegrationmechanism)设计的一种干压包衣片可达脉冲释药之目的。其片芯由药物与崩解剂组成，其外壳是由水渗透性小的复合材料组成。调节外壳厚度与水渗透性即可控制其脉冲释药时间。例如：以盐酸硫氮?nfda1?酮为模型药物(在较宽的胃肠道内可被吸收)，选用羧甲基纤维素钙(ecg-505)作崩解剂，硬脂酸镁为剂压制成片芯。外壳由氢化蓖麻油(hco)、聚氯乙烯(pvc)和聚乙二醇(peg6000)混合组成，采用90～94℃熔融法制粒，取20目颗粒，以干压包衣法制片，调节peg用量及外壳厚度即可控制水的渗透速率。这种系统的平均时滞为(7±1)h，此时药物在15min内释放完毕。
1.2.2脉冲释药微丸［4］亦称时控爆裂系统(time-controlledexplosionsystem，tes)。这种球形微丸的结构可分4层，从里到外分丸芯、药物层、膨胀剂层及水不溶性聚合物外层衣膜，见图1。当水份通过外层衣膜向系统内渗透，接触膨胀剂，一旦水化膨胀剂的膨胀力超过外层衣膜的抗张强度时，膜开始破裂，触发药物释放。可通过改变外层衣膜的厚度来控制释放药物的时间。例如，丸芯用糖丸(nonpareil)，其外层依次包上药物层、膨胀层(l-hpc)及外层ec膜，当膨胀层厚度(180μm)固定时，ec膜层的厚度可影响释药的时滞(tl)，如胃复安tes，ec膜厚为20μm时，tl为1h；ec膜厚为25μm时，tl为2h；ec膜厚为30μm时，tl为3h。若ec膜(25μm)厚固定，则调节l-hpc层的厚度亦可调节释药时间，如tiapridehydrochloridetes,在l-hpc为120μm厚时，经历1h的时滞后释药，但衣膜6h也未破；若l-hpc为180μm时，2h后衣膜开始破裂，6h内全破，药物释放同步进行。
tes可适用于各种理化性质不同的药物。这类给药系统国内亦已开始研究。
图1多层微丸时控爆裂系统的横切面扫描电镜图
1.3结肠定位给药系统［5～11］结肠部位疾病如溃疡性结肠炎、结肠癌等要求能在结肠部位释药；此外，随着生物工程的发展，多肽类、蛋白类药物增多，这类药物通常要注射给药，因它们在胃肠道上段稳定性及吸收利用差，故不宜口服，可是在结肠段降解蛋白的酶类较少，往往吸收利用较好，若能制成结肠定位给药系统，则多肽类、蛋白类药物口服给药就有希望，因而国内外均致力于研制开发这类新型给药系统。这类给药系统通常可由下列几种材料制成。
1.3.1ph敏感的肠溶材料采用双层衣膜控制药物在结肠部位释放。如：将消炎痛(25%w/w)、乳糖(62%w/w)、淀粉(10%w/w)混匀，以10%(w/v)pvp水溶液湿润制粒，55℃干燥，整粒后加1%m.s，以φ4.5mm凹冲压片后包hpmc缓释衣层(增重35.7%，配方为：methocelk155.0,peg4001.0,talc2.0,pvp2.5，乙醇84.0，水5.5)，再包肠衣层(增重5%，配方为：8%(w/v)eudragitl,2%dep)。这类材料易受肠道ph值变化的影响。
1.3.2时控型材料通常食物在胃及小肠分别滞留约3h左右，所以食物运行至结肠约需5～7h。若能控制在5～7h释药者即可达结肠给药之效。前述时控型脉冲释药系统即属此类，这类给药系统因各人胃排空速率不同，所以个体差异较大。
1.3.3酶消化型材料利用结肠部位特有的微生物所产生的酶，以降解高分子材料而释药，例如，偶氮聚合物、果胶等可被结肠有的微生物酶降解而释药。这类材料结肠定位的专属性较前两类强。
1.3.4其他采用高频胶囊，在胶壳上装一个微型线圈，在高频磁场作用下线圈产生电流，引发胶壳破裂而释药。
1.4自动调节给药系统［12，13］可参阅有关文献。
2靶向给药系统研究现状
在临床治疗疾病的过程中往往需要提高药物的靶向性，以期最大限度地增强药物的疗效，同时使药物的不良反应降至最低，因此靶向给药系统(tdds)已成为现代药剂学的重要内容。通常可将控释制剂分成两大类：一类专门研究如何控制制剂中药物释放的速度，即零级、一级还是脉冲式释药，抑或自调式释药等等(已在前述内容中讨论)；另一类专门研究如何控制制剂中药物释放的去向，这是一类要求更高、难度更大的新制剂，因而将其归属于靶向制剂进行单列讨论。
2.1靶向给药制剂的分类
2.1.1按给药途径分全身作用靶向给药制剂，即通过口服或注射等方式给药后，能使药物导向所需发挥作用的部位；非全身作用的靶向给药制剂，即局部用药后，药物就在该部位发挥治疗作用。
2.1.2按作用方式分主动靶向(activetargeting)给药制剂具有识别靶组织或靶细胞的大分子，以其为载体的能力；被动靶向(passivetargeting)给药制剂，像脂质体、微球、毫微粒、乳剂或复乳等微粒载体制剂，对靶细胞并无识别能力，但可经血循环到达它们不能通过的毛细血管床，并在该部位释药。
2.1.3按药物作用水平分一级靶向，如微粒载体制剂只能将药物输送至特定的器官；二级靶向，系指能将药物输送至某器官的特定部位；三级靶向，系指能将药物输送至特定部位的病变细胞内。如若能将药物制成三级靶向制剂，则可使药物在细胞水平上发挥作用，药物可专门攻击病变细胞，对正常细胞没有或几乎没有不良的影响，可使药物的疗效达到最理想的程度。
2.1.4按物理形态分水不溶性制剂指脂质体、微球、毫微粒、乳剂或复乳等水不溶性微粒载体制剂；另一类是水溶性的特异或非特异性大分子载体制剂，包括合成大分子与天然的生物大分子(如聚多糖、抗体、核糖、核酸等)载体制剂，药物的靶向主要凭借载体系统来实现，故又可称为药物载体系统(drug-carriersystems)。
文献资料经常采用主动靶向与被动靶向给药制剂的分类法。
在以往研究中，被动靶向给药研究较多，如脂质体等微粒载体制剂，进入机体后，可按其粒径大小分布于不同的脏器：静脉注射7～12μm的微粒，可被肺部机械性截滤而摄取；动脉注射大于12μm的微粒，可阻滞于毛细血管床而到达肝、肾荷瘤器官中；静脉、动脉或腹腔注射0.1～0.2μm的微粒，很快被网状内皮系统(res)的巨噬细胞吞噬最终到达肝脏枯否氏细胞的溶酶体中。
2.2靶向给药系统发展趋势为进一步提高药物的靶向性［14，15］，科学家们又将能识别靶细胞的大分子连接于药物载体的表面(或与药物分子直接相联)，如：将单克隆抗体连接于含药脂质体(或毫微粒)的表面，可提高药物对肿瘤细胞的靶向性，但因实体瘤内血供差，它向瘤体内部靶向的效果亦差；进而研制人鼠嵌合抗肿瘤细胞核单克隆抗体(chtnt)脂质体，使其靶向实体瘤内的效果比单抗脂质体大为提高，这种免疫型脂质体作为药物传输系统的研究报道虽为数不多，但目前已受国内外学者的普遍关注。
研究表明多数肿瘤细胞表面上的叶酸受体，在数量和活性上均比正常细胞大得多，因而可制备叶酸脂质体，它以叶酸受体为介导，提高了脂质体对肿瘤细胞的靶向性。
叶酸脂质体易导向“健康”肿瘤细胞膜，故为非晚期肿瘤治疗药物的优良传输系统；chtnt-脂质体易穿透“不健康”肿瘤细胞膜而靶向细胞核，故为晚期肿瘤治疗药物的优良传输系统，这样两种不同的靶向脂质体可用于治疗不同生长期的广谱肿瘤。
1966年morell等发现哺乳动物的肝实质细胞膜表面存在去唾液酸糖蛋白受体(asialoglycoproteinreceptor,asgpr)，该受体能专一性地识别以半乳糖为端基的糖蛋白，因而以这样的糖蛋白为载体，可将药物导向肝实质细胞(肝非实质细胞(枯否氏细胞和内皮细胞)的表面有甘露糖受体)，并主动向肝细胞的溶酶体转运，而受体本身又能重新回到细胞膜。
目前国内外对受体型与免疫型靶向制剂研究报道较多，通过这两种介导方式以提高药物的靶向性，使药效发挥得最好，不良反应降至最小。
还可将药物制成磁性制剂，以提高药物的靶向性，如含超微磁粒的盐酸阿霉素蛋白微球，动脉注射后，在靶区体外磁场的引导下，其靶区药物浓度比静脉注射同剂量的游离阿霉素高出100倍。临床试验表明，磁性制剂中的磁性超微粒子可以定期安全地被排出体外。但尚存在磁场的强度、梯度与“聚焦”问题，磁场是否会改变红细胞的机能和改变血流的方式等问题，均有待进一步研究。
低密度脂蛋白(ldl)［16］是存在于哺乳动物血浆中的脂蛋白。人血浆中ldl可携带血浆胆固醇总量的2/3，是细胞外源性胆固醇的主要来源。ldl体内代谢主要经由细胞膜表面的特异性ldl受体识别，从而进入细胞内被利用，在细胞内的内源性胆固醇不能满足需要时，通过调节细胞膜上ldl受体的数目和活性，以增加对ldl的吸收而增加对外源性胆固醇的利用。ldl主要经肝内特定的ldl受体清除。癌细胞常具有内源性胆固醇合成障碍，且由于其大量增殖复制，细胞膜对胆固醇的大量需求，细胞表面ldl受体的活性及数量在某些癌细胞中高出正常细胞20倍以上，因此，采用ldl荷载抗癌药物，可大大提高对某些癌细胞的靶向性。ldl是内源性脂蛋白，将它作为药物载体，即可避免脂质体、单克隆抗体等在体循环中被网状内皮系统迅速清除的问题，又可弥补一般载体存在的靶向性差的不足，这对解决当前抗癌药物化疗中存在的靶向性差、不良反应大的问题具有重要意义。
在细小的药物载体微粒进入体循环时易被res的巨噬细胞吞噬，从而影响药物到达所需治疗的靶区，故此，回避res的吞噬作用已成为药物载体靶向性的重点课题之一［17，18］。若将空白载体先用res饱和，然后再给含药载体，即可直达靶区，但此举会使机体免疫功能受损，并伴发其他疾病，故此法不可取；若以机体内源性物质如ldl为载体，则可回避res的吞噬。近年来研究较多的是回避res的免疫脂质体(res-avoidingimmunoliposomes)，即在含药脂质体的表面既有igg免疫抗体，又裹以peg，见图2。这样既回避了巨噬细胞的吞噬，又可将药物导向靶细胞。peg可回避res吞噬的机制虽未完全搞清，但这与peg分子具独特结构有关，即与其强亲水性和有一定的鞣革刃性有关，推测pge具有模仿白细胞、红细胞表面存在的多糖基因的功能。又如回避res的非离子表面活性剂囊泡(nonionicsurfactantvesicles,nsvs即niosomes)，由peg2000-胆固醇衍生物(peg-ch)制成的长循环阿霉素非离子表面活性剂囊泡(longcirculationadriamycinnsvs,l-adm-nsvs)，其表面上的peg层增强了该囊泡的亲水性，从而减少res的吞噬，延长血中循环时间，提高靶向性和抑瘤活性。
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微生物研究方向范文篇6
关键词：微藻污水净化生物柴油
引言
在化石燃料日益枯竭、环境污染逐渐威胁人类生存的今天，清洁的可再生能源开发成为各国研究的重点。生物质能是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，它是世界各国都在重点研究开发的可再生能源之一。生物柴油作为较成功的替代型燃油，目前在世界各国得到了大力发展，已成为国际上发展最快、应用最广的环保型可再生能源。然而，制约生物柴油产业化生产的主要问题是成本高，据统计生物质柴油制备成本中75％是原料成本。因此，寻求充足而廉价的原料供应及提高转化率从而降低生产成本是生物质柴油能否实用化的关键。微藻作为最低等的、自养的放氧植物，种类繁多、分布广泛。研究发现，部分微藻中含有相当可观的油脂类物质，可以直接提取微藻油，可用来生产生物柴油。与其他油料作物相比，利用微藻培养生产生物柴油占地面积最小，还可利用滩涂地、荒废地等非耕地，不会对粮食作物的生产造成威胁。因此，利用污水培养能源微藻，在净化水质的同时实现清洁能源生产，缓解人类面临的水资源短缺和环境污染问题具有重要的现实意义。
1
微藻生物柴油研究现状
1.1国外微藻生物柴油研究现状
世界上以发展生物柴油产业为目的进行大规模利用微藻制取生物柴油的研究始于20世纪70年代末。1978年，美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)启动了利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划项目(AquaticSpicesProgram，简称ASP项目)，进行从微藻筛选、微藻生化机理分析、工程微藻制备到中试研究。该项目持续到1996年，研究人员经过多年的研究，从美国西部地区和夏威夷采集、分离到了3000株微藻，并从中筛选出300余株具备潜力的产油藻种，对其中生长速度快、油含量高的微藻，进行了中试放大，获得工程微藻，含油量达到40％～60％。从1990年～2000年，日本国际贸易和工业部启动了“地球研究更新技术计划”的项目，利用微藻进行二氧化碳生物固定，并着力开发密闭光合生物反应器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源，筛选出多株耐受高二氧化碳浓度、生长速度快、能形成高细胞密度的藻种，建立了光合生物反应器的技术平台以及微藻生物质能源开发的技术方案，提出了利用绿藻将二氧化碳转化为石油的设想。
进入21世纪，石油价格的大幅上扬极大的刺激了微藻生物柴油技术的研究。2006年，美国绿色能源科技公司在亚利桑那州建立了可与1040兆瓦电厂烟道气相联接的商业化系统，成功地利用烟道气的二氧化碳，大规模利用光合成培养微藻，并将微藻转化为生物柴油，其产率达到5000～10000加仑／年・英亩。2007年，由美国能源部圣地亚国家实验室联合美国国内多家实验室宣布了由国家能源局支持的“微型曼哈顿计划”，计划在2010年实现微藻制备生物柴油的工业化。同年，Shell公司与美国从事生物燃料业务的HRBiopetroleum公司组建Cellena合资公司，投资70亿美元开展微藻生物柴油技术的研究。美国第二大石油公司Chevron与美国能源部可再生能源实验室协作研究微藻生物柴油技术。美国PetroSunDrilling公司不断完善其开放池系统，计划到2010年达到年产生物柴油500万吨。美国能源局计划在各项技术全面进展的前提下，将微藻产油的成本于2015年降至2～3美元／加仑。2007年，荷兰AlgaeLink公司成功开发出了新型微藻光生物反应器系统。
1.2国内微藻生物柴油研究现状
随着生物柴油开发的兴起，我国一些科研机构及企业也开始关注产油微藻的研究和开发，在利用微藻制备生物燃料的研究上也取得了很大进展。2004年，清华大学生物技术研究所缪晓玲教授利用异养生长(利用外加的葡萄糖生长)的产油小球藻进行了密闭培养、提油和生物柴油加工研究，在技术上证明是可行的。通过异养转化细胞工程技术获得了高脂含量的异养小球藻细胞，其脂含量高达细胞干重的55％(质量分数)，是自养藻细胞的4倍，并利用酸催化醋交换技术一步得到符合ASTM的相关标准的生物柴油。清华大学还开发了微藻异养发酵生产生物柴油技术。通过细胞控制技术获得异养小球藻，其细胞中油脂类化合物大量增加，蛋白质含量下降。实验室研究结果表明与常规制备技术相比，成本下降5～8倍，油脂质量分数达99％以上。
中国科学院所属相关单位承担过多项国家及省部级微藻育种和生产的研究，培养了一支经验丰富的微藻生物技术研发队伍。在产油微藻的研究方面，目前已有水生生物所、武汉植物园、过程工程研究所、南海海洋所、青岛海洋所等单位开展了选种、育种、大量培养、收集和提油等研究，并积极开展与我国大型石油化工企业的合作，试图开辟适合我国国情的微藻生物柴油产业化道路。目前微藻生物柴油生产正由实验室转向小规模工厂化生产。中国水产科学研究院、中科院海洋研究所等单位于2005年以来，经过2年来的努力，建立了化学法和脂肪酶法生产生物柴油关键技术与工艺路线，生物柴油的纯度达到98％以上，并对海藻油脂的制备进行了研究。此外，山东海洋工程研究院、抚顺石化研究院均已开展微藻利用的探索，在微藻筛选和培育方面进行了深入研究，目前都已取得一定的成果。闵恩泽院士近年来进人绿色化学领域，积极倡导开展微藻生物质燃料的研究，2009年，中石化与中科院的合作项目“微藻生物柴油成套技术”正式启动。阂恩泽院士指出：从微藻转化为生物柴油的过程中，微藻是基础，光反应器是转化关键，要自始至终加强战略研究。中国科学院与中国石化合作开发的微藻生物柴油技术，近期内将要完成小试研究，预计到2015年前后将要实现户外中试装置研发，远期计划将要建设万吨级工业示范装置。
2利用污水大规模培养微藻生产生物柴油关键技术和方法
2.1关键技术环节及流程
利用污水大规模培养微藻生产生物柴油技术是一个复杂的系统工程，主要包括能源微藻的筛选与培养技术、藻细胞富集分离与采收技术、藻细胞破碎与油脂提取技术和微藻油脂生物柴油转化技术等四个关键技术环节。
其技术流程如下图所示：
2.2藻株分离与纯化
培养微藻，首先要从天然水体中分离出所需要的“单种”或“克隆”，研究人员根据各自的经验和习惯，创造了各式各样的藻种分离、筛选的方法，最常用的方法有微吸管分离法、水滴分离法、微细吸管法、固体培养基分离法、样品系列稀释法等。
2.2.1微细吸管法
原理：在无菌操作条件下，用极细的微吸管，在显微镜下把目标藻样从一个玻片移到另一个玻片，采用同样的方法反复操作，直到镜检水滴中只有目标单种为止。微吸管分离法容易找到特定的藻种，设备比较简单，但操作技术难度较大，适于分离个体较大或丝状的藻类，如螺旋藻、骨条藻等。
操作过程：在微吸管的顶端套一条长约8cm的医用乳胶管，分离操作时，用手指压紧乳胶管以控制吸取动作。将分离的水样置于载玻片上，在显微镜下把微吸管口对准要分离的藻细胞，放松手指，藻细胞被吸入微吸管；接着把吸出的水滴放在另一载玻片上，显微镜检查水滴中是否只吸到藻细胞，经过如此再反复操作，直至达到单种分离的目的。然后把分离出的藻细胞冲入预先装有培养液的试管内，放在适宜的光照下培养，试管有藻色后镜检，培养为单种的试管，其他不合格的弃掉。
2.2.2水滴分离法
原理：在无菌操作的条件下，把要分离的藻样用微吸管在玻片上滴成大小合适的小水滴，镜检水滴中只有一个要分离的单种，即可冲入试管培养。该分离法的关键是藻样稀释要适宜(稀释至每个水滴约有1―2藻细胞)，水滴大小适宜，以在低倍镜下能看到水滴全部或大部分为宜，并且观察要准确、迅速。
操作过程：用小烧杯装稀释的藻样，将微吸管插入藻样中，提取微吸管，让多余的藻液滴出，然后把管口与消毒过的载玻片接触，即有一个小水滴留在载玻片上。一个载玻片滴3―4滴，间隔一定距离，然后在显微镜下观察。若一个水滴中只有一个需要分离的藻细胞(无其他生物混杂)，即用移液管吸取培养液把该水滴冲入试管中，试管口塞上棉塞，放在适宜的条件下培养。
2.2.3平板分离法
平板分离法也就是固体培养基分离法，作为微藻分离用的固体培养基，是在常规的液体培养基中加入一定量的琼脂(1.0％-2.0％)，并且使其溶解和高温高压灭菌后，通过适当的方法，把要分离的藻样接种在培养基上，通过一定时间的培养，在培养基上长出单个的藻落而达到分离的目的。用琼脂做的固体培养基的分离方法并不适合所有的微藻，大多数的绿藻都可以在这种培养基上生长，从而达到单种分离的目的，但有的微藻在琼脂培养基上生长较差，甚至不能生长。固体培养基分离法工作较繁琐，工作量大，但分离单种成功的几率较高。
根据接种方法的不同又可分成划线法、喷雾法。划线法是把接种环在酒精灯上灭菌后，蘸取藻样轻轻在培养基平面上做第一次划线3-4条，把培养皿转动约70°角，并把接种环在酒精灯上灭菌，通过第一次划线区做第二次划线。用同样的方法做第三、第四次划线。由于第一次划线接种环上的藻细胞比较多，在第一划区藻细胞可能密集不能分离开，但通过后面的划线可能分离出单独的藻类群落。喷雾法是首先用把要分离的藻样进行适当的稀释，然后装入消毒过的医用喉头喷雾器中，打开培养皿盖，把藻样喷射到培养基平面上，使藻样在培养基表面上形成分散均匀的一层薄水珠。培养基上接种好之后，放在适宜的光照、温度下进行培养，经过一段时间的培养，在培养基上长出藻类群落，通过显微镜检查后，用纤细的解剖针把单个的目标藻落连同一小块培养基取出，移入装有培养液的试管中培养，待试管中有藻色后镜检，如无其他生物混杂，达到了单种分离的目的。
2.2微藻的规模化培养
2.2.1影响因素
微藻能源利用是以大量的微藻原料的获得为前提的。高密度、高效率、低成本、易放大的培养系统是微藻能源领域的研究重点之一。微藻生长受到非生物因素(包括营养、O2浓度、CO2浓度、光照、温度、pH、盐分、培养液中的有毒成分等)、生物因素(包括真菌、细菌、病毒、及其他生物等的污染)以及操作因素(包括搅拌产生的剪切力、收获方式等)的影响。因此，微藻培养系统的设计，需要充分考虑微藻的生长条件、气候条件(光照、温度、湿度等)、资源情况(土地、水等)、投资成本、运行成本等各种因素。
2.2.2培养方式
目前藻类培养主要包括自养和异养两种方式。微藻的自养培养系统大致可分为两种：即利用开放式户外池塘或封闭式光生物反应器。这两种培养方式的比较如表1所示。开放式户外池塘可以分为跑道式、圆池式和斜坡式等。封闭式光生物反应器包括柱式、管式、板式及一些其它特殊类型。循环跑道式户外池塘是当前微藻商业化养殖最主要的培养系统。
微藻异养培养，可采用传统的发酵装置进行培养，不需要光照，生长速度快，可缩短培养周期。但异养培养微藻不仅不能固定CO2，反而会排放出CO2，还需要外加有机碳源，培养成本高，失去了自养培养的优点，难以在实际生产中获得竞争优势。
2.3微藻的分离采收
微藻采收是微藻规模化培养和工业化应用的重要环节，然而，由于微藻及其培养液的特殊性，传统的固液分离技术都无法直接用于微藻采收。因此，国内外针对微藻的采收一般都先对藻液进行预处理，而后再进行富集分离。
2.3.1藻液预处理
微生物研究方向范文1篇7
【关键词】：微生物絮凝剂；污水处理；应用；发展
目前，工业的不断发展对环境造成的威胁日益加剧，特别是对水环境恶化的影响，因此，越来越多的化工和矿业等领域使用絮凝剂，它可以使固体悬浮物凝聚并且下沉，使污水变清，但是传统絮凝剂的效果不佳且耗费财力，随着生物技术的发展，研发出一种新型的天然高分子絮凝剂-微生物絮凝剂，其使用所产生的效果显著，受到国内外一致好评。
1、微生物絮凝剂的特点
絮凝剂是能够让液体中悬浮的固体颗粒凝聚并达到沉降目的的一种物质。微生物絮凝剂是天然高分子有机物的一种，具有以下几种特点：第一，高效性。在使用同等用量的情况下，微生物絮凝剂的效率较常规絮凝剂的效率高。第二，安全无毒性。经过试验，微生物絮凝剂可以使用在食品和医药行业中，并且经过微生物絮凝剂处理的食品废水，其中的有用成分是可以回收重新再利用的，而且排污量能得到有效控制，在食品和医药行业废水处理中都起着重要作用。第三，无二次污染。由不同种类微生物生成的不同絮凝剂，其中的成分也都不同，比较复杂。现在絮凝剂大多是由糖蛋白、纤维素等高分子物质生成的，有较强的自行降解的能力，因此微生物絮凝剂的使用不会造成二次污染。第四，用途广泛。对于建材废水、染料废水、畜产废水处理中都收到良好的效果。
2、微生物絮凝剂在污水处理中的应用
2.1煤泥废水的处理
湿法选煤加工的方式会产生煤泥水，即工业废水。经过微生物絮凝剂的处理受到良好的效果，在价格上较高分子絮凝剂便宜，而且不会产生二次污染，将有机污染物有效降解。外国研究微生物絮凝剂对煤泥水的絮凝效果比中国早，在20世纪60年代外国就已使用草分枝杆菌对煤泥废水进行絮凝处理，也收到良好结果，在我国，对煤泥废水絮凝剂进行研究第一人是刘志勇，经试验得出原始、驯化、紫外和化学诱变的微生物絮凝剂产生菌对煤泥废水的处理效果明显。
2.1.1城市生活废水的处理
在城市生活废水中可以分离出高效混合菌群，用于生活废水的絮凝和降解，可以使污水中的化学需氧量（COD）、五天生化需氧量（BOD5）被大量去除。利用微生物絮凝剂TH6对生活污水进行处理，对化学需氧量（COD）的去除率达到68%，对于悬浮物（SS）的去除率达到91%。
2.1.2食品工业废水的处理
在食品工业废水的处理中使用微生物絮凝剂，可到达预期的效果。味精生产废水可以使用微生物絮凝剂普鲁兰处理，其化学需氧量（COD）和悬浮物（SS）两项指标的去除率皆可以达40%，浊度的去除率也可以达99%，邓述波等人对淀粉废水的处理使用菌株A-9，其中，化学需氧量（COD）的去除率可达68.5%，悬浮物（SS）的去除率可达85.5%，处理效果比化学絮凝剂明显，并且，可以将其蛋白质成分回收制成饲料。
2.1.3印染废水的脱色处理
目前，废水处理技术使五天生化需氧量（BOD5）指标降低，可是对于可溶性色素溶液来说，其脱色效果不是十分明显，但是利用微生物絮凝剂进行处理后，达到了预想的效果。胡筱敏等人利用该特点开发出处理硫化染料废水的微生物絮凝剂MBFA-9，其投加0.01%的体积的量，助凝剂是不需要再投加的，处理前后D590指标分别为1.89、0.015，达到99.2%的脱色率。
2.2畜产废水的处理
畜产废水中五天生化需氧量（BOD5）很高，是有机废水中难以处理的一类。利用微生物絮凝剂可以使总有机碳（TOC）和总氮（TN）的含量降低，使用微生物絮凝剂NOC-1处理畜产废水，待处理十分钟后，其总有机碳（TOC）的去除率为70%，总氮（TN）的去除率为40%，浊度去除率为94.5%，处理之后，废水基本可以达到无色且澄清的效果。
2.3建材和焦化废水处理
为了使废水中絮凝体快速有效地沉淀去除，可以在固体悬浮颗粒含量较大的废水中加入某种发酵微生物絮凝剂的液体。如Alcaligenueslatus培养液加入在焦化悬浊废水中，待沉降之后，其清液达到了78%的颗粒去除率。
3、微生物絮凝剂的发展方向
微生物絮凝剂在多种废水处理中都能达到预期的效果，因此，应该将微生物絮凝剂开发和研究作为重点。首先，建立和完善筛选絮凝剂的方法。目前，对絮凝剂的初、复筛都是使用高岭悬浊液，存在误差且效率低，因此，要提高工作的效率，快速找到有效筛选絮凝剂产生菌的方式方法是关键。其次，对于微生物絮凝剂的絮凝机理进行深入研究。微生物絮凝剂的絮凝机理研究应不仅仅从生物角度，也要从物理和化学等方面多层次、多角度进行，根据以往的絮凝机理对不同废水处理作用和效果，寻其规律，有针对性地开发出不同水质所对应的不同微生物絮凝剂，就可以达到减少絮凝剂的使用量也能取得良好效果的目的，从而使处理废水的成本降到最低。因此对絮凝机理的研究可以从根本上实现废水处理的预期效果。最后，构建工程菌。如果絮凝剂的产生都依靠自然环境，那么规模化的生产和使用是有很大难度的，因此可以利用高科技技术构建工程菌。絮凝的基因可以利用分子生物学技术取得，再根据转基因技术将其菌诱变育种，产生有絮凝功能的工程菌。
结语
微生物絮凝剂的开发与研究应用正朝低成本、高效益、无污染的方向发展，其中，一方面是因为人们对生态环境的保护意识增强，另一方面则是因为微生物絮凝剂的应用给人类的生产生活环境有现实利益，这是一项服务当前、利于未来的持久工程。微生物絮凝剂在污水处理方面的应用和研究，不仅开拓了水处理技术的应用范畴，而且使污水的处理效果大大提升。因此，微生物絮凝剂在污水处理的应用中会有长足的发展。
【参考文献】：
[1]熊学文，张宏伟.浅谈污水处理中微生物絮凝剂的应用[J].江西建材，2014（19）.
[2]李楠.微生物絮凝剂及其在污水处理上的应用[J].地球，2015（08）.
微生物研究方向范文篇8
【关键词】油田开发后期地质研究流动单元划分余油分布
虽然油田开发技术得到了很大的提高，但我国的石油开发仍面临着严重的挑战，主要体现在可勘测资源与开发技术有限。所以提高老油田的采收率并不断改善其开发效果成为了油田开发技术的一个重要课题。这一课题主要分为油气藏、注水开发、热力采油与化学驱采油配套技术四个方面。主要包含了以下内容。
1流动单元在油田开发后期的划分
在油田开发后期，我们可从四方面对其流动单元进行划分：层内夹层的研究与小层的细分；沉积微相的研究；取心井流动单元的识别与划分；非取心井流动单元的确定与分布特征。
1.1层内夹层的研究与小层的细分
夹层主要是阻挡着油水进行的纵向运动，夹层的研究对小层进行细分的一个前提。主要是研究夹层各个层面的成分，是否会对油水所进行的纵向运动存在障碍。
1.2沉积微相的研究
通过研究沉积微相可以了解到底层的岩相，从而判断流动单元的类型，但因为同一微相可以发育成几种岩性，所以同一微相可能存在几个不同的流动单元。
1.3取心井流动单元的识别与划分
取心井内主要通过研究孔隙度、渗透率、存储性与渗透性来识别与划分不同的流动单元。
1.4非取心井流动单元的确定与分布特征
通过测井解释图版解释非取心井中各个流动单元的渗透率和孔隙度。并通过取心井的划分结果来确定每一个细单层内的流动单元的类型。最后对这四个方面的结果进行分析，并结合沉积微相的平面展示图在单层的平面图上标出每个井的流动单元的类型。因为不同类型的流动单元的产液能力和吸水能力差异比较大，所以水淹的程度也存在着很大的差异。流动性能差的流动单元的吸水性也比较差，所以水淹得比较慢。
2流体势原理的应用
油田的注水遵循由高势区运聚到低势区的流体势原理。也就是在开发过程中有一部分的油气从一个势区向相对更低的势区运聚从而被采出，但处于无井控制状态下的低势闭合区却因在开发中无法被取出而成为潜力区。
潜力区的形成与地质构造、储物变化、水动力和动态水势有关。从而使可动油（气）的滞留和采出受到这些因素的制约。流体势原理运用在注水油田开发中可改变动态流体势的格局，从而实现老油田潜力区油（气）的采出。
3微构造研究在油田开发中的应用
油田开发后期中有关微构造的研究主要采用高分辨率三维技术进行。首先，确定相应的信噪比，使有限频带得到拓宽从而实现对相对应的高分辨率的处理。并运用全三维构造进行精密细致的解释，从而使地质构造的特征得到全面且有效的认识。
了解了油田的微构造后，便可针对性地对调整油田、稳定产量、增加产量提出更加完善的方案。微构造的研究主要在油田的开发与调整、高效加密调整井的部署和对强化提液井进行选择时提供指导。
4储层研究中关于地层学的运用
在储层的研究中，较多地使用了旋回地层学与高分辨率地层学来进行精细划分与对比。从而对储层进行横向的预测和建模，并精细地对开发阶段的储层参数进行评估，总结出储层的非均质性特点、推测出储层物性的变化和敏感性。4.1旋回地层学
以米兰柯维奇的理论为基础，利用离散测井数据中的富氏变换来分辨高频旋回信息并据此特点进行自动分层的比对。
4.2高分辨层序地层学
以成因地层学为基础，精细而且等时地对比井间储层。在油气藏或油田范围内，识别界面并对此进行对比是研究的关键。
在油田开发的后期，喉道结构、孔隙结构、孔隙度、渗透率、相对渗透率、润湿性、和储层非均质性等储层物性都会有所变化。为了方便了解油田开发后期的余油分布特征，从而可以采用到既能提高采收率的同时又能稳油控水的合理的工艺措施。我们应该深入地研究储层物性的特点和变化规律。包括粘土矿物敏感性、流体性质、注入水质、矿物组成、胶结物含量和成岩作用等方面的影响。
5地球化学研究的应用
在地球化学迅猛发展的几十年间，地球化学却仅仅在石油工业用于勘探油气，从而使其未能得到最大化的使用。不过，地球化学在油田开发中已得到了大面积的应用，并成功地解决了油气开发过程中的一些相关问题。例如，确定混采油气藏在生产层中的位置，研究垂向和纵向流体的连通性，预测高分子烃和非烃在油气藏中的表征等。使其指导作用在油田开发中日益重要。
其实，在上世纪的80年代中期。研究地球化学的科学家就已经开始研究油田开发的相关问题。开始研究开采的过程中的非均质性、油气藏内流体的组成特征、石油成分的变化、石油衍生物的形成、石油生物降解、围岩矿物和石油的相互作用等问题。这对管理油田和改进余油的挖掘方法都有着指导意义。
6余油分布的研究
在开采过程中剩余的石油的规模直接影响到人们接下来开采的计划。因为余油在不同的规模中采用不同的方法进行研究。我们可以把其分为宏、大、小、微四种规模，从而使余油分为宏观分布与微观分布两种研究来进行。
在余油宏观分布的研究中所使用的方法和研究内容有驱油效率和波及系数的计算、观察井与检查井、沉积相、动态分析、三维地震、对油气藏进行模拟等方法。余油微观分布的研究特别注重研究余油的饱和度，主要通过对余油的化学性质和组分、物理性质、微观的物理模型、孔隙结构和微观的驱替机理等进行研究。
在油田开发的后期，研究余油分布规律对改善开发的效果和增加采收率至关重要。同时，在余油分布规律的监察中油气藏动态的检测技术也日益重要。总而言之，不断探索的精神给余油的检测和研究提供了源源不断的新理论、新方法、新技术。为我们深入地了解余油的分布规律创造了条件。
7结束语
人类的需求在不断增加，可资源却是有限的。特别是对石油的需求，所以在有限的资源条件下，通过提高开采效果来满足人类的需求日益重要。所以，本文希望能通过对开发后期关于流动单元划分、流体势原理、地球化学、微构造与储层研究的陈述给读者提供帮助。
参考文献
[1]高世伟，蒋瑜，张爱军.油田开发过程中剩余油的形成[J].科技致富向导，2012（35）
微生物研究方向范文篇9
与微软亚洲研究院的研究员相比，Moshe的工作显得有些“另类”和特别――他大部分时间都与一个特制大相机，呆在为放置这个“大家伙”而专门辟出的暗室里，然后再把拍出的图片进行数字化还原，夸张的说，那是一个接近于对微观世界的窥视。“我希望能把这些古老的杰作带给未来，不仅仅是保存，更是一种近乎身临其境的细节和冲击。”
为了“抢救”那些濒临损毁和消失的孤品、珍品，微软亚洲研究院来自网络图形组、视觉计算组、自然语言组、语音组、无线通讯组等研究员们与Moshe有着同样的愿望。研究员们针对文化遗产保护和展示提出了有参考价值的研究课题，并联合亚太地区的高校进行了探索性的研究工作。
“我们的技术可以对社会，包括对人类有更多的贡献和更多的帮助，所以我们才决定做这个事情。”微软高校关系项目部经理马歆说。世界文化遗产内容丰富，主要有物质文化遗产和非物质文化遗产。微软所涉及开展的研究项目不仅涉及世界遗产地和文物的保护与保存工作，比如，表面质感建模技术、同心拼图兵马俑虚拟漫游、数字化保存吴哥窟，还包含了很多非物质文化遗产。为了未来，微软亚洲研究院选择，回到过去。
追寻遗失的美好
敦煌研究院现任院长樊锦诗曾经说过，“科学和技术是做好文化遗产保护的基础。”微软亚洲研究院作为企业级研究院，和开展数字化保护工作的高校等研究机构一样，在努力寻求科技服务于文化遗产保护。
2008年，微软亚洲研究院高校关系部于正式启动“文化遗产数字化研究”主题研究计划。不仅将前沿的计算技术和研究成果应用于文化遗产的保护上，更利用计算技术探究文化遗产的渊源、形成和发展过程。
在这个过程中，微软亚洲研究院除了将无线和传感技术，自然语言处理，搜索，计算机视觉舆图形，多媒体等技术用于文化遗产保护。如何将成熟的技术应用于发展中国家的遗产保护工作，比如研制一系列技术可以具有降低保护成本和易于操作的特性也列入研究员们思考的课题。
“一个稀世珍宝或者尺寸特异的文物，如果因为客观条件，不允许移动或者触碰它，而又要对其进行可能是要全方位350度的数据采集，甚至是从里到外的每一个细节。这就需要特殊的采集设备。”马歆简单向记者描述了对文物的数字化过程，包括数据采集、数据处理，数字显示三个过程。而这第一步就已经是一个几乎不可能完成的任务。
为了这个任务，Moshe给记者介绍着在几个月前刚刚“完工”的特制相机，这就像一双通向历史的天使的眼睛，可以看到每一个笔触甚至是油彩凸凹的痕迹。
天使之眼
在进入微软亚洲研究院面试时，Moshe就谈到了研发一部特殊相机的想法。而这些创意的产生比Moshe加入微软的时间早得多，早在哥伦比亚大学，Moshe就在这个领域里研究了2年多。在微软亚洲研究院，他终于有机会把梦想变成现实。
Moshe和同事们专门为博物馆的数码艺术文件以及电子文化遗产设计并制造了一部相机。这是历史上首部成功结合超大尺寸镜头的相机，超大尺寸镜头通过和数码感应器结合的设计原先是用于影片拍摄。这个相机可以捕捉高于1000兆像素的图片，现在的商业数码相机最多只能制造不超过160兆像素的图片。最重要的是，无需移动镜头。因此，它更适合于拍摄拥有三维立体质感表面的物体。在不同光线照射情况下，相机拍摄照片，然后通过电脑合成计算，获得图像的立体感。
“图片大小并不是唯一测量一部相机好坏的标准，这部相机的对比度高于1：3000000，这是目前市面上最好相机的300倍。它的清晰度可以让我们在一米远的地方看清一个针尖上的30条线，这是普通人类视觉的6倍。”Moshe对记者说。
硬件的强大同样在微软更强大的软件平台上得以淋漓尽致的发挥。通过电脑软件，可以轻松获取那些使用常规相机而无法或者非常困难得到的数据。
穿越时空的对话
除了帮助对文化遗产进行保存和研究，微软亚洲研究院也希望让神秘的历史展现更容易接近和有趣的一面。
在尊重历史、重现真实历史的原则下，微软亚洲研究院一方面与研究机构合作，将最前沿的计算技术和研究应用于对遗产、文化、历史、考古等方面的确认、保护、保存和传承。另一方面，还让平时深藏在博物馆文物走近寻常百姓的视野，从神秘到实现古今的对话。
微软亚洲研究院正在与北大和故宫共同合作的“清明上河图”画音展示系统就是一个把文化遗产保护应用到寓教于乐层面的应用。“对于老百姓来说，故宫是一个神秘的地方，一方面是因为它的宫殿建筑、一方面是数量众多的藏品。我们希望和故宫博物院一起研究如何更好的将珍宝展示给世人。”马歆对记者说。
微软亚洲研究院通过与文物专家沟通并从资料上去分析和了解，把历史赋予了生命力。
微生物研究方向范文篇10
生物化工学科作为一门交叉学科，其大力发展，将为解决人类面临的能源、食品、健康，环境等重大问题起到积极作用。生物工程与医药产业更是知识经济时代的主导产业之一。早在2002年，北京市政府就出台了《北京生物工程与医药产业发展振兴纲要》，明确提出要促进生物制药产业化。2003年，生物工程和新医药产业被列为北京“率先基本实现现代化”的四大支柱产业之一。其中，天然活性药物的提取分离技术，新型制剂技术、中成药控缓释技术、现代给药技术等更是生物医药发展的重中之重。
北京联合大学(简称联大)重点学科――生物化工学科，以及制药工程研究所的建设，正是联大抓住北京发展生物医药产业的机遇，自主调整学科专业的成功范例。其中功不可没的，是联大生物化工学院副院长、生物化工学科专业带头人、制药工程研究所所长林强教授。林强教授和他的研究团队瞄准北京生物医药发展的重点领域，注重利用高新技术开展中药现代化研究，着力于制药技术产业化，在生物制药及天然药物工业化，尤其是新型分离技术和制剂技术应用研究方面卓有成效。
学科特色：中药现代化
联大生物化工学院的前身是化学工程学院。20世纪90年代，林强教授作为联大生物化工学科带头人，提出将化工相关专业向处于朝阳产业的生物工程和新医药方向转化。他认为，北京正处于生物工程和新医药产业蓬勃发展的上升期，学院应抓住这个机遇，形成以生物化工技术为主的发展方向，打造特色学科专业。
明确了发展思路，林强教授白手起家，创立了制药工程专业，逐步形成了以现代中药生产工艺为特色的技术应用性本科专业。在此基础上，他还创建了制药工程实验室、药剂实训室、生物分离实训室，经批准成立了制药工程研究所，逐步形成了生物化工学科的雏形。
2004年，生物化工学科成为联大首批校级重点建设学科。2006年，制药工程研究所成为联大校级研究所。林强教授作为生物化工学科和制药工程专业带头人，和其他教师一起完成了学科专业规划，确立了学科发展方向。制药研究所依托生物化工学科，以天然药物的提取分离及中药新型制剂为主要研究内容，结合中药应用研究，将高新技术用于中药现代化研究，逐渐形成以中药制剂工程为特色的研究所。
目前，研究所已形成了三大特色研究方向。
首先是天然药物活性物质分离工程
当前，我国天然药物活性成分的提取分离工业化程度低，基本上处于实验室阶段，没有实现产业化应用。分离技术的落后是阻碍天然药物活性成分提取的主要因素。
该研究方向以中草药、农副产品等天然物质为原料，利用不同提取分离技术的耦合，研究天然活性成分的大规模提取分离过程，解决天然活性成分提取分离过程中的传质、传热及过程控制等工程技术问题，研究开发出一系列高效、低能耗、低成本的提取分离工艺及装置。
研究人员利用双水相分离、超临界萃取、大孔吸附树脂，膜分离、酶降解生物技术等现代提取分离技术的组合使用，在中药有效成分提取分离、真菌多糖分离纯化、壳寡糖制备工艺等方面做了大量卓有成效的研究，旨在解决天然中草药中活性物质提取分离工业化生产过程中的关键性技术问题，促进新型提取分离技术的工业化应用。
林强教授等人提出采用复合酶结合氧化法与酶催化法，制备出低聚壳聚糖，反应时间缩短25％，分子量分布大大变窄。用于中药材的种植、生长，可将有效成分含量提高75％左右。在此基础上实现了反应与分离一体化，使反应程度超过95％，低聚壳聚糖纯度大于95％。采用复合酶比传统的单一性酶技术生产成本降低了50％。在壳寡糖的应用研究方面也取得较大进展，特别是促进农作物生长和提高抗逆性等方面取得较好效果。该发明于2009年5月6日获得专利授权。
利用膜分离技术，研究人员还分离纯化姬松茸多糖、虫草多糖等食用菌多糖。设计出新的分离膜结构，实现了不同分子量区段的精确切割，将不同分子量段的产物用于不同疾病的治疗。
其次，药物载体与生物材料
新型药物给药系统和相关药物载体材料的研究，有助于推动药物、生物制剂、功能性食品、新型添加剂等人类健康重大相关物质的理论发展和实际应用，具有极高的价值。
该研究方向以缓控释及靶向给药系统的载体及材料为研究对象，研究、设计、制备微胶囊、脂质体、微乳等载药系统及材料，研究新型药物载体的结构与药物释放、生物相容性等的关系，以提高药物的稳定性、生物利用度，达到高效长效、降低毒副作用、改善病人用药顺应性等目的。
该研究方向采用溶剂蒸发相分离法，成功制备了SOD微胶囊、免疫球蛋白微胶囊、蜂胶微胶囊、番茄红素微胶囊、蜂花粉微胶囊、阿莫西林微胶囊、盐酸酚苄明微胶囊等。对各类物质微囊化的最佳配方、反应时间、温度，搅拌速率等重要工艺参数，实现了优化。
该研究采用逆向蒸发结合高压均质的新工艺制备了高稳定性的纳米级脂质体，并设计了新型脂质体中试设备。采用不同合成方法制备的热敏水凝胶不仅可用于缓释材料，也可以用于活性物质的分离，为进一步开发及应用奠定了研究基础。
最后，基因与酶工程
该研究方向以基因技术和基因工程为手段，研究核糖核酸酶及其他天然活性酶的基因表达、重组蛋白和基因改造等，以提高酶的活性，并研究酶在生物转化、生物医药及其他工业方面的应用。
三大研究方向鼎足而立，支撑起了生物化工学科与制药研究所。研究团队侧重于天然药物生产的下游技术，重在解决生物制药、天然药物由实验室小试到工业化放大过程中的关键技术问题，尤其是新型分离技术和制剂技术在中药现代化生产中的应用研究，这是基于林强教授等人理论与应用并重的科研理念。生物化工学科本身就在生物技术产业化过程中起着关键作用，而林强教授从促进首都生物工程与新医药产业发展的高度出发，一向强调科研成果产业化，在科技成果转化与校企合作等方面做出了很好的示范。
成果转化：多领域应用
林强教授长期从事天然产物分离工程与技术的研究，并注重将科技成果产业化，最典型的莫过于壳聚糖及壳寡糖的研究开发与应用。
壳聚糖及壳寡糖对普通人而言是极其陌生的概念。但事实上，作为近年来国际上迅速发展的高科技产品，已被国外科学家誉为与蛋白质，脂肪、糖类、维生素、矿物质并列誉为人体第六生命要素。壳聚糖是用虾壳、蟹壳等原料制备的天然无毒高分子材料，经过酶降解后可以制备低分子量壳寡糖。壳聚糖可广泛应用于农业、医药、造纸、日
化，食品，保健等领域，还可用于生产膜材料、吸附剂、水处理剂、纺织助剂等。壳寡糖更被誉为“软黄金”和“人体清道夫”，可以降血脂、降血压、抗癌，排除体内自由基，提高机体免疫力，减肥美肤，延缓衰老，对现代文明病有着惊人的防治作用。
林强教授长期从事壳聚糖及其衍生物的研究制备，发明了纤维素酶一双氧水法制备低聚壳聚糖及纤维素酶降解结合膜法制备低聚壳寡糖工艺，已获得两项国家发明专利。目前，该项研究已进入产业化阶段，被列为北京市教委科技成果转化专项――壳寡糖生产工艺中试及应用推广，将重点在保健食品和植物生长促进剂方面进行应用推广。这一项目符合首都生物新医药产业发展规划，可以促进首都高科技农业和环保型绿化的需求，发展前景广阔。
以分离工程与技术为中心，林强教授并没有固步自封，而是以开阔的研究视野，在相关领域取得了一系列成就，并最终落实到应用推广和产业化过程中，取得了良好的经济效益和社会效益。
2008年，林强教授主持的另一项目――可生物降解的绿色复合缓蚀阻垢水处理剂及制备方法再次被列为北京市教委产业化支持项目。水处理剂用于石油、化工、电力等部门大量使用的循环冷却水系统中，但传统的含氮、磷水处理剂存在着严重的结垢、腐蚀等问题，不仅效率低下，而且造成水体富营养化和水环境的极大破坏。因此，推广使用无磷、无氮或低磷、低氮的绿色水处理剂是必然趋势。林强教授主持的该项目在原有发明专利“一种可生物降解的绿色复合缓蚀阻垢水处理剂及其制备方法”的基础上，进一步优化水处理剂的制备工艺，促进项目推广应用，不仅对节水、节能降耗、保证工业生产安全发挥了重要作用，有着显著的经济效益而且为建设绿色北京、和谐环境做出了重要贡献，具有良好的社会效益。
近几年来，林强教授还主持了北京市教委“利用分子蒸馏技术从大豆脚油中分离纯化植物甾醇”、彩虹工程“停车保护用绿色缓蚀剂研究”等项目，参与“十一五”国家科技支撑计划重点项目――“全生物分解塑料的产业化关键技术”课题五――“食品包装用生物分解塑料的成型加工和应用技术”的开发研究。
特别需要指出的是，林强教授将科研与人才培养结合起来。在北京市教委倡导的高校人才强教计划――创新人才建设项目中，林强教授通过两个重点科研项目――“乌头总碱脂质体的制备及其稳定性研究”与“壳聚糖对中草药次生代谢过程的影响”，很好地锻炼了青年骨干教师，为建设梯队合理的师资队伍、培养青年科研人员做出了重要贡献。
加强校企合作，也是生物化工学科建立伊始就确立的产业化传统。多年来，林强教授带领研究所先后与河北九派药业公司、河北天下康药业有限公司、武警总医院、天势生物波研究所等企业密切合作开展多种新药及工艺研究。研究所与河北九派药业公司合作开发了钆喷酸葡胺新制剂项目的研究；与河北天下康药业有限公司合作，改进附桂骨痛片的生产工艺，开展了绿原酸提取纯化及中药材指纹图谱标准化的研究；与武警总医院中西医结合科、天势生物波研究所等研究单位合作，开展新型治疗糖尿病、新型抗癌天然药物研究等。
林强教授领导下的生物化工学科，注重理论与应用的紧密结合，形成了一些具有较大应用价值的发明专利。目前，除壳寡糖及绿色水处理剂制备工艺外，已经获得的授权发明专利还有：外科用液体敷料、峰胶微囊的制备方法、牛初乳免疫球蛋白微囊化的制备方法、低甲醛释放量脲醛树脂制备方法，另有盐酸酚苄明-乙基纤维素缓释微囊制备方法、超氧化物歧化酶微胶囊制备方法等发明专利处于公告期。
多年来，林强教授还完成了“NIPA/SPAPS共聚水凝胶的合成与性能”、“多孔性热敏水凝胶P(NIPA-co-SMA)的合成及性质”，“玉米须多糖提取方法的比较研究”、“SP825大孔吸附树脂分离提取苦参碱研究”、“熊果苷脂质体制备研究”、“无机陶瓷微滤膜处理虫草菌丝体粗多糖溶液研究”等科研项目，这些成果多是与生产中亟需解决的重大问题相关。
林强教授对科研成果产业化的重视不仅体现在研究过程中，更体现在对学生的培养中，期望在更广远的层次上贯彻理论与应用并重的科研理念，可谓用心良苦。
体制创新：立体式教学
多年来，林强教授不仅在科研领域取得了卓越的成绩，还多次获得“三育人”先进教师、北京市优秀青年骨干教师等称号。在多年的教学实践中，形成了独特的教学理念。根据制药工程专业的特点，在理论教学中，他注重采用启发式教学方法，培养学生独立思考问题和解决问题的能力；在实践教学中，他制定了一套中药制药工艺实训教学方案，并编写了部分实训教材及教学大纲，开创了具有一定创新性的制药工程专业教学模式――立体式教学。
这一教学模式的建立，既是林强教授自身理论与应用并重的科研理念的体现，也与北京联合大学的办学宗旨――“发展应用性教育、培养应用性人才、创办应用型大学”相一致。作为立体式教学支撑的，是联大的两大教学改革亮点工程――“百草园”与生物化工实践教学中心。
林强教授认为，要培养技术应用型人才，就要突出学生实践能力的培养，因此需要加大各种实践课程的比例。他积极倡导建立了与教学相结合的中药“百草园”，为教师的教学提供了中药材实物照片和标本，为学生提供了野外中药实习机会，使学生在实践中掌握专业知识，使课堂教学生动形象。如今，“百草园”已成为融校园绿化、教学、科研和生产于一体的综合性园地，成为著名的联大一景。
“百草园”是制药工程专业的校内实习基地，同时，林强教授还联系建立了五个校外野外实习基地一天津蓟县九山顶、北京雾灵山、河北安国中药材种植场，安国长安药行、安国中药材GMP提取车间。实习基地的建立融教学，科研、交流、实验、实训于一体，并在此基础上建立了教学互动网络数据库，尤其是其中的实践教学图片库，使制药工程专业的教与学进入了一个全新的模式。
“百草园”是制药工程专业的校内实习基地，同时，林强教授还联系建立了五个校外野外实习基地――天津蓟县九山顶、北京雾灵山、河北安国中药材种植场、安国长安药行、安国中药材GMP提取车间。实习基地的建立融教学、科研、交流、实验、实训于一体，并在此基础上建立了教学互动网络数据库，尤其是其中的实践教学图片库，使制药工程专业的教与学进入了一个全新的模式。
生物化工实践教学中心是联大生物化工学院的另亮点。近年来，先后建成制药工程实验室、生物工程实验室、化学与分析实验室和中试实训基地。其中，实训基地包括精细化工柔性系统、制药工艺系统、药物提取系统、仿真中心等，能部分满足首都八个行业――生化、制药、石油、化工、冶金、轻工、日化、食品――的培训要求。集教学、科研为一体的GMP固体制剂车间与“百草园”齐名，给学生创造了良好的实训、实验条件，同时还吸引了北京化工大学、首都医科大学、北京中医药大学等学校制药工程专业的学生到该车间进行实习，在北京地区产生了较大的影响。
可以说，林强教授开创的立体式教学模式创造性地完成了三个教学走向――从封闭走向开放、从单科走向综合、从校内走向校外，突出了制药工程专业的实践性、应用性，使学生具有较强的超前适应能力，已发展成为一门系统，独立的实践性教学体系。这一模式对于我国高等教育具有一定的借鉴意义和很好的示范作用。
微生物研究方向范文篇11
1光镊基本原理
光是一种电磁波,在与物质相互作用时不仅会发生能量的传递,也会发生动量的传递,也就是说光会对该物质施加一定的力,即产生光的力学效应。1970年,A.Ashkin首次提出光辐射压力(光压)可以操纵微小微粒[14]。1986年,A.Ashkin和Chu等实验发现,只需要一束高度聚集的激光,就可形成稳定的三维光学势阱以稳定俘获微粒[15],由于只使用了一束激光,所以称之为单光束梯度力光阱,简称光镊。光镊是基于光的辐射力建立的。如图2所示,在折射率为n2的介质中存在一个折射率为n1的微粒(n1>n2),当一束带有动量P1的激光穿过该微粒时,经两次折射后,激光的动量变为P2。根据动量守恒定律,微粒将产生与激光的动量变化大小相等、方向相反的动量,即Δp。由动量与冲量的关系和牛顿第二定律可知,微粒会受到一等于动量变化率的作用力,因此,当我们采用高数值孔径(NA>1)[15]的物镜将激光聚焦到一个焦点f(捕获中心)时,不论微粒上、下、左、右、前、后偏离激光焦点f,微粒都会受到一个指向焦点的作用力。这个焦点就如同一个“陷阱”可以捕获该微粒,因此在光镊实验中,我们通过调节激光的位置就可以像一把无形的“镊子”达到操控微粒的目的。同时,微粒偏离捕获中心的距离和其受到的回复力成正比[16],这决定了光镊对微粒的操控不是刚性的,而是类似于“弹簧”,并符合胡克定律F=–kΔx。其中,F是拉力,k是光镊的刚度系数(stiffness),Δx是微粒偏离激光中心的位移。通过微粒产生位移和激光的刚度系数即可计算出拉力F。因此,在操作过程中,我们可以通过实时测量微粒的位移得到微粒间的相互作用力,从而得到与微粒相连的生物分子上所受的作用力。
2光镊实验设计
光镊技术的实验环境一般为接近于生理环境的水溶液,可减少对样品的损伤,同时实现在生物分子具有生理活性的条件下实时监测分子动态行为的目的。此外,如何对样品进行处理是光镊实验设计中的另一个关键问题。由于生物分子,例如DNA、蛋白质等,往往在几纳米到几十纳米之间,光镊的刚度一般不能稳定地捕获和操控生物分子,因此需要借助一个表面修饰的微米量级的小球(微球)作为“手柄”,将生物样品通过化学偶联黏附在微球上,通过直接操控微球达到间接操控生物分子的目的[17]。生物大分子尤其是蛋白分子,通常尺寸较小,因此会在生物分子的一端或两端通过化学方法交联上一段或两段DNAHandle[18],使得生物分子两侧的微球间有足够的空间距离,方便对单个生物分子进行力的测量并且减少微球间不必要的相互作用;选用的DNAHandle分子长度一般大于500bp[8]。图2是双光镊技术研究生物样品的经典单分子实验体系[19]示意图(以DNAHairpin为例),两个聚苯乙烯小球表面分别免疫修饰了Streptavidin和anti-Digoxigenin,DNAHairpin一端被标记biotin与Streptavidin修饰的微球相连,另一端则通过巯基与DNAHandle共价交联;DNAHandle则通过Digoxigenin与修饰anti-Digoxi-genin的微球相连。因此,当我们利用两束激光分别捕获两个微球时,就可以对微球间的conjugates进行操作,通过移动光阱的位置,微球间的距离和力都会发生改变,我们通过测量这些数据就可以得到相关的动力学信息。
3光镊技术在生命科学中的应用
近年来,基于光镊技术的应用研究,证实了该技术独到的应用价值。光镊的应用基本分为四类,即光镊与细胞生物学、光镊与单分子生物学、光镊与软物质胶体科学和光镊与物理学四个领域。在这些领域中,科学家们利用光镊技术解决了许多重要的科学问题。结合我们实验室的研究方向,我们将主要对光镊在单分子生物学的应用加以介绍。光镊亚纳米级的空间分辨率和飞牛顿的力分辨率使其在研究一些生物大分子(如DNA/RNA双链特性[20-22]、分子马达的分子机制和生物学功能[17,23-24]、蛋白质折叠[25-27]以及染色质重塑[28]等)的动态运动细节(中间态、能量、折叠速率、作用力、距离等)方面成为一项不可或缺的单分子技术,并展示出巨大的发展前景。以下我们将对一些代表性的研究成果进行简要介绍。
3.1研究DNA力学性质
现代生物学中一个最基本的生物学定律就是中心法则:即遗传信息可由DNA流向DNA,完成DNA的自我复制过程;也可由DNA流向RNA再进一步流向蛋白质,完成转录翻译过程。这是构成现代生物学的理论基石,因此,DNA、RNA与蛋白质的特性以及它们之间的相互作用无疑是整个生物学研究的核心。Bustamante等[29]首先利用单分子磁镊技术操纵长约16μm的dsDNA分子,测量了DNA的拉伸特性:在0.1~10pN范围内,DNA的拉伸行为符合蠕虫链模型(worm-likechain,WLC),持久长度为50nm;而当力增加到65pN时,DNA的结构由B型变成S型[30-31];人们用同样的方法研究了ssDNA的力学性质,发现与dsDNA的拉伸曲线截然不同,ssDNA的持久长度仅有1nm。基于这些实验结论,科学家们就可以通过研究蛋白质对DNA拉伸特性的改变来研究DNA相关蛋白(如RNA聚合酶、核糖体、DNA异位酶等)的工作机制。细胞分裂时,DNA会发生凝缩形成高度聚集结构以维持遗传信息的稳定性。之前人们对DNA如何形成核小体结构已经有了一定的认识,但是对更高级的染色体结构形成缺乏了解。Case等[32]利用光镊技术将参与高级染色体结构形成的凝聚蛋白MuK-BEF作为研究对象解析了这一动态凝聚过程。Case等发现,与nakedDNA的力–延伸曲线(force-extensioncurve,FEC)相比,MuKBEF-DNA复合体表现出更大变化率的力–延伸曲线(FEC),并且当拉力达到17pN时,MuKBEF-DNA复合体会经历一个锯齿状振荡的平坦曲线,说明MuKBEF-DNA复合体经历了个别凝聚事件(MuKBEF结合到DNA上时利用“夹子”这种张合的方式来凝聚DNA)。而当力被撤回时,MuKBEF-DNA复合体重新回到原始的凝聚态,Case等根据这一现象提出了MuKBEF复合物凝缩DNA的“夹子”模型,这一研究为DNA凝缩机制的研究提供了重要的科学依据。
3.2研究分子马达的运动机制
生物机体的一切活动,从DNA的复制和转录、细胞分裂、肌肉收缩到细胞内物质转运,最终都归结为分子马达做功的结果。分子马达通过运动可以快速高效地将化学能转化为动能,执行各种生物功能,因此,分子马达的动力学机制成为研究者们关注的焦点。科学家利用光镊观察了分子马达运动过程,发现分子马达是以步进形式运动的,并测量了蛋白的运动步长,证明了单个驱动分子的力和运动速度与ATP浓度相关[17,23,33-34]。这些研究使得光镊成为研究单酶动力学的重要手段,促使科学家利用光镊技术研究表观遗传调控机制,尤其是ATP依赖的染色体重塑复合物的运动机制[35]。基因组DNA通常以染色质的形式存在于细胞中,以维持遗传信息的稳定性。然而很多细胞生命活动(比如基因转录、DNA复制、DNA修复、DNA重组等)的正常进行都需要不同的DNA结合蛋白或者反式作用因子结合到特定的DNA区域(如启动子、增强子等顺式作用元件),进而发挥功能,因此需要染色质重塑蛋白复合物移动、驱逐和重组核小体使得染色质DNA从核小体上暴露出来。目前,光镊研究染色体重塑复合物的工作已经取得了一定的进展。Bustamante实验室利用光镊成功操作单个核小体并研究核小体动态行为,发现在2~3pN的力作用下,核小体上DNA与组蛋白八聚体的相互作用会被打破,而内部DNA与组蛋白的相互作用被打破则需要20pN以上的力[36]。Zhang等[37]则利用光镊在核小体水平实时监测了RSC复合物的作用,测定了RSC转移速率等动力学参数,证实了RSC是依赖核小体的转移酶。Hall等[38]发现,核小体中DNA-组蛋白相互作用并不是均匀的,在空间上存在约5bp的周期,有3个强的作用区域,其中dyad区域的作用最强,另两个较强的作用区域在离dyad约±40bp处,而核小体的进出端的相互作用较弱,这些强弱不同的相互作用形成了不同的能垒。这些能垒可能对染色体重塑复合物有着重要的影响,因为染色体重塑时可能需要克服核小体上的能垒,这些参数为以后染色体重塑复合物具体工作机制的研究提供了很好的参考。
3.3研究蛋白质折叠的动力学机制
光镊在单分子生物学的另一个重要应用就是研究蛋白质折叠的动力学过程。在蛋白质折叠研究中,人们往往最关心的问题就是一维的氨基酸序列以何种方式折叠而变成稳定的有功能的三维结构的。众所周知,蛋白质的折叠态、去折叠态及错误折叠态在生物体系中都同时存在。这些态与态之间的相互转换和生物体系的功能直接相关,同时也和疾病的形成有着密切的关系[8]。尽管人们已经利用各种传统的生物化学方法对蛋白质反折叠过程进行了几十年的深入研究,但对蛋白质折叠过程中的具体动力学细节仍知之甚少。光镊技术可以对操控单个蛋白分子并实施观测整个折叠和去折叠的动力学过程,因此被越来越多地应用到研究生物物理的精细过程研究。最近,Gao等[26]利用双光镊技术对突触SNARE蛋白的组装机制进行了深入研究。在神经细胞分泌过程中,SNARE蛋白介导突触小泡与突触前膜的融合。SNARE蛋白包括定位在靶细胞膜上的t-SNARE(syntaxin和SNAP-25)和囊泡膜上的v-SNARE,只有当t-SNARE和v-SNARE通过组装形成“拉链式”复合物时才能驱动膜融合。尽管过去的二十年已经做了大量研究,但是“拉链式”假说、装配中间体、动力学和能量仍然不明。Gao等通过实时观测单个SNARE复合体的组装/去组装过程,发现了SNARE复合体的“拉链式”结构和关键的“半拉链式”装配中间体(t-SNARE和v-SNARE部分折叠到“离子层”),提出了一种效率高的“拉链式”组装模型,即:SNARE复合体N末端的“拉链式”组装是缓慢的,从而SNARE装配中间体可以充当调节蛋白(如Munc18和Complexin)的结合平台,然后在调节模式下,进一步稳定地装配中间体快速及强有力地进行“拉链式”组装直到C末端,最终在跨膜区驱动膜融合。此外,Zhang实验室还研究了SNARE突变体、Munc18和Complexin对SNARE组装/去组装动力学过程的影响[39]。该研究成果从分子水平上加深了人们对神经分泌过程中SNARE蛋白复合体驱动融合机制的深入了解,同时为我们探索更多疾病相关性蛋白的动力学机制提供了很好的模式基础,相信我们可以通过光镊技术从生物物理层面解释某些蛋白与疾病形成的关联,为开发抗癌药物提供更精确的结构水平的信息。
4光镊与其他技术相结合
以上关于光镊技术应用在生命科学领域的研究仅仅是冰山一角,但已经向我们展示了光镊在单分子水平研究生物大分子动力学的优越性,它的应用极大地推动了生命科学尤其是生物物理学的发展,加速了人们从单分子水平解析DNA、蛋白质以及各种酶反应的动力学过程。然而每项实验技术都有其一定的局限性,这就需要相关技术手段结合,克服彼此的劣势,达到最理想的功效。光镊也常常与其他光学技术相结合,成为性能更优越的技术手段。
4.1光镊与smFRET技术结合
生物大分子尤其是蛋白质往往是三维结构,但目前光镊仅能在一维空间研究它们结构动力学(沿光阱移动方向),存在一定的局限性。例如,马达蛋白沿底物移动时会经历复杂的分子内构象改变,超高分辨率光镊仅能研究马达蛋白沿底物移动的步长等动力学信息,而无法获知蛋白的具体构象变化过程。smFRET技术即单分子荧光共振能量转移检测技术,则可通过给生物分子的不同结构域,或者相互作用的分子,比如受体与配体上分别标记donor和acceptor的染料分子,实时地观测分子构象的变化过程,但其空间分辨率不高。因此,为实现在亚纳米级的空间尺度上研究生物分子构象变化的目的,科学家们采用交错分时的方法(interlacingandtimesharingmethod)将smFRET与光镊技术相结合,并利用ssDNA与其互补序列的杂交过程证明了该方法的可行性[40]。相信随着这种整合仪器设备的进一步完善,科学工作者将会通过荧光信号和成像技术在单分子、亚纳米级空间尺度上多角度监测生物分子的构象改变,尤其是一些蛋白复合物和大分子机器,得到更多的动力学信息。
4.2光镊与拉曼光谱结合
当一束单色光通过振动的分子时会发生非弹性散射,入射光的能量变化与分子内部分子键(molecularbond)的振动能量相一致,收集分子对入射光的拉曼散射光谱,就可以判断分子的生物化学组成[41]。传统共聚焦显微拉曼光谱的后向散射横切面很小,散射强度十分微弱,因此所得到的拉曼信号很弱,同时拉曼光谱探测技术通常使用化学修饰将研究对象固定在机制上,这种配置非常不利于生物分子维持其天然的生理状态,也不利于背景噪声的去除。而结合光镊技术的激光光镊拉曼光谱系统(lasertweezersRamanspectroscopy,LTRS)则可以利用激光形成的光阱捕获生物分子,实现在溶液中将其固定并同时得到光谱信号的目的,保证了生物分子天然的微环境,大大提升了光谱的信噪比[41]。近年来,激光光镊拉曼光谱系统已广泛应用于不同细胞类型的分选[42]、细菌孢子[43]、囊泡等研究。不同于荧光技术,拉曼光谱的非弹性散射使其避开了光学漂白,可以实现实时、连续监测单细胞的动态过程。Moritz等[44-45]利用激光光镊拉曼光谱控制单个大肠杆菌细胞,研究其对抗菌药物的敏感性。首先在无药状态下测定大肠杆菌在生长周期的不同阶段与DNA、RNA及蛋白质相关的不同拉曼振动谱带,然后在加药(盘尼西林/链霉素、头孢唑林)状态下测定729cm–1、1245cm–1和1660cm–1的光谱谱带并与无药状态下的拉曼光谱相比较,发现大肠杆菌对头孢唑林更加敏感。激光光镊拉曼技术无需样品预处理,对样品无损害,是临床研究一个很好的切入点,相信随着该技术的进一步发展,其在细胞分选、癌细胞检测及细胞动力学单细胞水平研究上会越来越有发展空间。
5发展前景及展望
微生物研究方向范文
0引言
常规剂型的药物经静脉、口服或局部注射后，药物分布于全身，真正到达治疗靶区的药物量仅为给药量的小部分，而大部分药物在非靶区的分布不仅无治疗作用，还会带来毒副作用.因此，药物新剂型的开发已成为现代药剂学发展的一个方向，其中靶向给药系统（Targeteddrugdeliverysystem,TDDS）的研究已经成为药剂学研究热点［1］.TDDS指一类能使药物浓集定位于病变组织、器官、细胞或细胞内的新型给药系统.靶向制剂具有疗效高、药物用量少.毒副作用小等优点.理想的TDDS应在靶器官或作用部位释药，同时全身摄取很少，这样，既可提高疗效，又可降低药物的毒副作用.TDDS要求药物能到达靶器官、靶细胞，甚至细胞内的结构，并要求有一定浓度的药物停留相当长的时间，以便发挥药效.成功的TDDS应具备3个要素：定位蓄积、控制释药、无毒可生物降解.靶向制剂包括被动靶向制剂、主动靶向制剂和物理化学靶向制剂3大类.目前，实现靶向给药的主要方法有载体介导、受体介导、前药、化学传递系统等.现就靶向给药方法研究进展作一介绍.
1载体介导的靶向给药
常用的靶向给药载体是各种微粒.微粒给药系统具有被动靶向的性能.有机药物经微粒化可提高其生物利用度及制剂的均匀性、分散性和吸收性，改变其体内分布.微粒给药系统包括脂质体(LS)，纳米粒(NP)或纳米囊(NC)，微球(MS)或微囊(MC)，细胞和乳剂等.微粒靶向于各器官的机制在于网状内皮系统(RES)具有丰富的吞噬细胞，可将一定大小的微粒(0.1~3.0μm)作为异物摄取于肝、脾；较大的微粒(7~30μm)不能滤过毛细血管床，被机械截留于肺部；而小于50nm的微粒可通过毛细血管末梢进入骨髓.
肝癌、肝炎等肝脏疾病是常见病和多发病，但目前药物治疗效果很不理想，其原因除药物本身药理作用尚不够理想外，不能将药物有效地输送至肝脏的病变部位也是一重要原因.将一些抗肿瘤、抗肝炎药物制备成微粒，给药后可增加药物的肝靶向性.米托蒽醌白蛋白微球（DHAQBSAMS）的体内分布研究发现，给药20min时，DHAQBSAMS和米托蒽醌（DHAQ）在小鼠体内分布有显著差异，DHAQBSAMS约有80%的药物集中在肝脏，而85.9%以上的DHAQ存在于血液中［2］.张莉等［3］考察去甲斑蝥素（NCTD）微乳的形态、粒径分布及生物安全性，研究NCTD微乳及其注射液在小鼠体内的组织分布，结果表明，NCTD微乳较NCTD注射液增强了药物的肝靶向性，降低了肾脏分布，在一定程度上延长药物在小鼠体内的循环时间.纳米粒和纳米囊肝靶向制剂的研究报道较多，如氟尿嘧啶、阿霉素、羟基喜树碱、狼毒乙素、环孢素等抗癌药物都被制成了纳米靶向制剂［4］.王剑红等［5］采用二步法制备米托蒽醌明胶微球，粒径在5.1~25.0μm范围的占总数87.36%，体外释药与原药相比延长了4倍.经小鼠体内分布试验表明具有明显的肺靶向性，靶向效率增加了3~35倍，肺中药代动力学行为可用一室开放模型描述，平均滞留时间延长10h.在纳米粒表面上包封亲水性表面活性剂，或通过化学方法连接上聚乙二醇或其衍生物，可以减少与网状内皮细胞膜的亲和性，从而避免网状内皮细胞的吞噬，提高毫微粒对脑组织的靶向性.Gulyaev等［6］以生物降解材料聚氰基丙烯酸丁酯为载体，以吐温80为包封材料制备了阿霉素毫微粒，研究结果表明脑中阿霉素浓度是对照组的60倍.一些易于分解的多肽或不能通过血脑屏障的药物（如达拉根、洛哌丁胺、筒箭毒碱）通过制成包有吐温80的生物降解毫微粒在动物身上已取得一定的靶向治疗效果［7］.研究表明粒径是影响微粒进入骨髓的关键因素，粒径越小越容易进入骨髓.彭应旭等［8］制得不同粒径的柔红霉素聚氰基丙烯酸正丁酯毫微粒，小鼠尾静脉给药，小粒径组（70±24）nm骨髓内柔红霉素浓度是大粒径组（425±75）nm的1.58倍.骨髓会因肿瘤浸润、化疗药物或严重感染受到抑制.研究表明，多种生长因子，如人粒细胞集落刺激因子（GCSF），粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GMCSF）可促使骨髓细胞自我更新、分裂增殖，并提高其活性.利用骨髓靶向载体可提高药物在骨髓内分布，并避免血象中的不良反应.Gibaud等［9］以聚氰基丙烯酸异丁酯、异己酯毫微粒为载体携带GCSF，提高了其在骨髓内的分布.
基因治疗是一种专一性的靶向治疗.基因治疗就是利用基因转移技术将外源重组基因或核酸导入人体靶细胞内，以纠正基因缺陷或其表达异常.纳米颗粒作为基因载体具有一些显著的优点.纳米颗粒能包裹、浓缩、保护核苷酸，使其免遭核酸酶的降解；比表面积大，具有生物亲和性，易于在其表面耦联特异性的靶向分子，实现基因治疗的特异性；在循环系统中的循环时间较普通颗粒明显延长，在一定时间内不会像普通颗粒那样迅速地被吞噬细胞清除；让核苷酸缓慢释放，有效地延长作用时间，并维持有效的产物浓度，提高转染效率和转染产物的生物利用度；代谢产物少，副作用小，无免疫排斥反应等.
2受体介导的靶向给药
利用细胞表面的受体设计靶向给药系统是最常见的主动靶向给药系统.去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR）是一种跨膜糖蛋白，它存在于哺乳动物的肝实质细胞上.其主要功能是去除唾液酸糖蛋白和凋亡细胞、清除脂蛋白.研究发现，ASGPR能特异性地识别N乙酰氨基半乳糖、半乳糖和乳糖，利用这些特性可以将一些外源的功能性物质经过半乳糖等修饰后，定向地转入到肝细胞中发挥作用.Lee等合成了三分枝N乙酰氨基半乳糖糖簇YEE，它与肝细胞的结合能力为乙酰氨基半乳糖单糖的1万倍.我们考察了半乳糖苷修饰的十六酸拉米夫定酯固体脂质纳米粒（LAPGSLN）的肝靶向性，其靶向效率为4.66，比未修饰纳米粒的靶向效率高3.7倍［10］.药物通过与大分子载体连接，再对载体进行半乳糖化，可以产生较好的肝靶向效果.若能使药物直接半乳糖化，则可以简化耦联环节，提高靶向效率.这一思路对蛋白类药物而言，较易实现.蛋白质或多肽(分子质量在一定范围)在连接上半乳糖后，都有可能成为受体结合的肝靶向性物质.小分子物质经类似途径能否靶向于肝，取决于糖和药物密度、分子质量、摄取屏障等多方面因素.小分子药物共价连接乳糖或半乳糖，初步揭示其靶向性并不好，有关机制和可行性尚待进一步探讨.
半乳糖基化壳聚糖（GC）与质粒pEGFPN1混和制备成纳米微囊复合物，体外转染SMMC7721细胞.将含1mg质粒的纳米微囊经肝动脉和门静脉注射入犬体内，实验结果表明半乳糖基化壳聚糖在体外有较高的转染率，在犬体内有肝靶向性，可用作肝靶向基因治疗的载体［11］.大多数肿瘤细胞表面的叶酸受体数目和活性明显高于正常细胞.以叶酸作为导向淋巴系统或肿瘤细胞的放射性核素的载体，同时将叶酸作为靶向肿瘤细胞的抗肿瘤药物的载体已做了广泛的研究［12］.
表皮生长因子受体（EGFR）是一种跨膜糖蛋白，由原癌基因cerbB1所编码，是erbB受体家族之一，在多种肿瘤中观察到EGFR高水平的表达，如神经胶质细胞瘤、前列腺癌、乳腺癌、胃癌、结直肠癌、卵巢癌和胸腺上皮癌等.针对富集EGFR的恶性肿瘤，方华圣等［13］成功地建立了EGFR富集的恶性肿瘤的靶向基因治疗方法.
3抗体介导的靶向给药
mAb是药物良好的靶向性载体，将其通过共价交联或吸附到药物载体(如脂质体、毫微粒、微球、磁性载体等)或药物具有自身抗体(如红细胞)或抗体与细胞毒分子形成结合物，避免其对正常组织毒性，选择性发挥抗肿瘤作用.徐凤华等［14］利用己二酰肼制备腙键连接的聚谷氨酸表阿霉素，然后使其与单抗交联制得偶合物.偶合物较好地保留了抗体活性，体外细胞毒性较游离药物略有下降，但表现出单抗介导的靶细胞选择性杀伤作用，为其进一步制备细胞靶向的肿瘤化疗药物奠定了基础.
用于治疗白血病的CMA676是由一种人源化的mAbhp67.6与新型的抗肿瘤抗生素calicheamicin的N乙酰γ衍生物偶联而成的［15］，当CMA676与CD33抗原相结合，抗原抗体复合物迅速内在化，进入胞内后，calicheamicin衍生物被水解释放，通过序列特异性方式与DNA双螺旋的小沟结合，使脱氧核糖环中的氢原子发生转移，从而使DNA双链断裂，诱导细胞死亡［16］.EGFRmAb可直接作用于EGFR的细胞外配体结合区，阻滞配体的结合，如IMCC225,ABXEGFR和EMD55900等，能抑制细胞生长和存活率，诱导细胞凋亡和抑制血管生成，曲妥珠单抗(Trasruzumab)作用于erbB2的细胞外区域，该药已获美国FDA批准用于转移性的乳腺癌的治疗［17］.IMCC225具有增强细胞毒性药物和放射治疗效应的作用，IMCC225与拓扑特肯(TPT)的联合用于荷有人类结肠癌移植体的裸鼠，能提高其生存率［18］.由第四军医大学和成都华神集团股份有限公司联合研制的治疗肝癌新药碘［13lI］美妥昔单抗注射液，日前获得国家食品药品监督管理局颁发的生产文号，即将上市.这是全球第一个专门用于治疗原发性肝癌的单抗导向同位素药物.
4制成前体药物
一些药物与适当的载体反应制备成前体药物，给药后药物就会在特定部位释放，达到靶向给药的目的.脑是人高级神经活动的指挥中枢，也是神经系统最复杂的部分.但由于血脑屏障（bloodbrainbarrier,BBB）的存在，使得大部分治疗药物不能有效透过BBB.含OH,NH2,COOH结构的脂溶性差的药物可通过酯化、酰胺化、氨甲基化、醚化、环化等化学反应制成脂溶性大的前体药物，进入CNS后，其亲脂性基团通过生物转化而释放出活性药物.张志荣等［19］合成了3′,5′二辛酰基氟苷，并制备了其药质体，给小鼠静脉注射后用HPLC法测定药物在体内各组织的分布，结果表明，氟苷酯化后的前体药物的药质体有良好的脑靶向性.
结肠内有大量的细菌，能产生许多独特的酶系，许多高分子材料在结肠被这些酶所降解，而这些高分子材料作为药物载体在胃、小肠由于相应酶的缺乏不能被降解，这就保证药物在胃和小肠不释放.如多糖、果胶、瓜耳胶、偶氮类聚合物和α,β,γ环糊精均可成为结肠给药体系的载体材料.常利用结肠内厌氧环境，使偶氮键还原的特点制成偶氮前体药物.柳氮磺胺吡啶是由5氨基水杨酸（5ASA）与磺胺吡啶用偶氮键连接而成.口服后在结肠释药，发挥5ASA治疗溃疡性结肠炎的作用,减少其胃肠吸收产生的全身不良反应.5ASA也与非生理活性的高分子聚合物通过偶氮双键制成前体药物［20］.糖皮质激素共价连接于多糖［21］，环糊精［22］制成的前药，口服后在结肠部位可释放出药物，可用于结肠炎的治疗.我们［23，24］合成了果胶酮洛芬（PTKP）前药，进行了体内外评价.结果表明，此前药在不同pH环境下结构稳定，只能被结肠果胶酶特异性降解，释放出KP，发挥治疗作用.也可以利用结肠pH差异和时滞效应设计结肠靶向给药系统［25］.
5化学传递系统
化学传递系统（chemicaldeliverysystem,CDS）是一种输送药物透过生理屏障到达靶部位，再经生物转化释放药物的药物传递系统.CDS通常是将含OH,NH2,COOH结构的药物共价连接于二氢吡啶载体（Q），药物（D）与靶向剂二氢吡啶结合为DQ结合物，建立了二氢吡啶―二氢吡啶钅翁盐氧化还原脑内定向转释递药系统.Chen等［26］设计了TyrLys的脑靶向CDS，并评价它的药效.Lys的C末端接亲脂性胆甾烯酯，N末端通过一种L氨基酸桥接靶向剂1，4二氢葫芦巴碱（含吡啶结构）制成TyrLysCDS，全身给药后，通过被动扩散机制透过BBB，且经酶催化1，4二氢葫芦巴碱变为季铵盐型使其存留于脑内.通过小鼠甩尾间隔期实验证明，TyrLysCDS作用时间明显延长.Mahmoud等［27］将吸电子羧甲基连接到氮原子构建了一种新的二氢吡啶载体介导的脑定向转释系统(N羧甲基1,4二氢吡啶3,5二酰胺),该载体稳定,具有良好的脑定向转释能力.
靶向给药的研究还面临许多实质性的挑战.提高药物在靶组织的生物利用度；提高TDDS对靶组织、靶细胞作用的特异性；使生物大分子更有效地在作用靶点释放，并进入靶细胞内；体内代谢动力学模型；质量评价项目和标准，体内生理作用等问题都是研究的重点.随着靶向给药系统研究的深入，新的靶向给药途径、新的载药方法将会不断出现，遇到的问题会逐步解决.靶向给药的研究不仅具有理论意义，而且会产生明显的经济和社会效益.
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