LB膜诱导下草酸钙晶体的生物矿化研究

草酸钙（CaC２O４）结石是生物体内异常矿化形成的产物，是泌尿系结石的主要组成部分犤１犦。它形成于泌尿系统中尿路表皮细胞上犤２犦。磷脂的Langmuir－Blodgett（LB）膜是生物细胞膜的简化模拟体系犤３犦。用磷脂LB膜作为模板来研究CaC２O４晶体的形成过程，比在水溶液中更能接近CaC２O４结石在生物体内细胞膜表面形成的真实情况，将有助于对尿路结石的形成及防治的研究犤４犦。尿大分子硫酸软骨素A（C４S）存在于尿液中，但不存在于CaC２O４结石中。在结石病人尿液中C４S的含量明显低于正常人尿液中的含量，因此推测其在体内…     

枸橼酸盐抑制泌尿系结石形成的化学基础

本文综述了防石药物枸橼酸及其盐对泌尿系结石形成、抑制和治疗的化学基础，重点讨论了其与钙离子的配位、封闭尿石矿物生长活性位点、抑制草酸钙的成核和生长、增加尿液中尿大分子和枸橼酸浓度、改变尿液pH以及诱导二水草酸钙和三水草酸钙形成，并讨论了抗衡阳离子对枸橼酸盐抑制能力的影响。     

阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在纳/微米草酸钙晶体上的吸附差异

目的：研究尺寸分别为50 nm和3 μm的一水草酸钙（COM）和二水草酸钙（COD）晶体对不同电荷表面活性剂的吸附差异,包括阴离子型表面活性剂磺基琥珀酸钠二辛酯（AOT）、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚（NP-40）,探究尿液中带不同电荷的分子对纳米、微米尿微晶的影响。方法：测定不同表面活性剂在纳/微米COM、COD晶体上的吸附量;采用ζ电位仪测定吸附不同表面活性剂后晶体表面的ζ电位;检测加入不同表面活性剂后悬浮液的沉降系数。结果：表面活性剂的吸附量大小为AOT > CTAB > NP-40,即阴离子型表面活性剂的吸附量最大,非离子型表面活性剂的吸附量最小;晶体尺寸相同时,COM的吸附能力稍大于COD;吸附表面活性剂后,晶体的ζ电位绝对值都增大,有利于抑制晶体的团聚和沉降。提出了晶体吸附不同表面活性剂的分子模型。结论：不同电荷表面活性剂与纳/微米COM、COD晶体之间存在不同的相互作用。表面活性剂吸附量越大,沉降越慢,对晶体悬浮液的稳定效果越明显。     

不同介质凝胶体系中草酸钙结晶的研究

研究了五种不同介质（水、氯化钠、合成尿、正常人尿液和尿石患者尿液）的凝胶体系中草酸钙（CaC2O4）晶体的生长,及各种体系中防石药物柠檬酸钾（K3cit）对CaC2O4生长的影响.没有加K3cit时,CaC2O4晶体以一水草酸钙（calcium oxalate monohydrate, COM）为主要物相,但在氯化钠和合成尿的凝胶体系中同时出现了二水草酸钙（calcium oxalate dihydrate, COD）和三水草酸钙（calcium oxalate trihydrate, COT）,肾结石患者尿液中出现COD,而正常人尿液中没有COD和COT生成.加入K3cit后,水、氯化钠和合成尿介质的凝胶体系中,COT的含量显著增加,患者尿液中产生大量COD,而正常人尿液中出现了少量的COD和极个别的COT.COT的增加与低温、体系中高的离子强度及金属离子等因素有关.K3cit具有诱导COD和COT的生成、减小COM晶体比表面积的作用,从而有利于防治草酸钙结石的形成.     

不同晶相的草酸钙晶体引起肾上皮细胞的毒性差异

采用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSM)、流式细胞仪、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等方法比较研究了尺寸约1.2μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体对非洲绿猴肾上皮细胞(Vero细胞)的损伤差异。COM和COD均能引起Vero细胞的细胞活力和超氧化物歧化酶(SOD)活力降低、丙二醛(MDA)含量升高以及碘化丙啶(PI)红染细胞数目增多,且均呈现浓度依赖性。在相同晶体浓度时,COM的细胞毒性明显比COD强,引起细胞表面表达的粘附分子透明质酸(HA)比COD多,粘附量也显著增加。相比于COM晶体,Vero细胞更容易内吞COD晶体。COM与COD晶体对肾上皮细胞的毒性差异与晶面的离子密度以及细胞与晶体间的静电作用等因素密切相关。本文结果将有助于从分子水平上和细胞水平上阐释草酸钙结石的形成机理。     

不同晶相的草酸钙晶体引起肾上皮细胞的毒性差异

采用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSM)、流式细胞仪、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等方法比较研究了尺寸约1.2 μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体对非洲绿猴肾上皮细胞(Vero细胞)的损伤差异.COM和COD均能引起Vero细胞的细胞活力和超氧化物歧化酶(SOD)活力降低、丙二醛(MDA)含量升高以及碘化丙啶(PI)红染细胞数目增多,且均呈现浓度依赖性.在相同晶体浓度时,COM的细胞毒性明显比COD强,引起细胞表面表达的粘附分子透明质酸(HA)比COD多,粘附量也显著增加.相比于COM晶体,Vero细胞更容易内吞COD晶体.COM与COD晶体对肾上皮细胞的毒性差异与晶面的离子密度以及细胞与晶体间的静电作用等因素密切相关.本文结果将有助于从分子水平上和细胞水平上阐释草酸钙结石的形成机理.     

水溶液体系中钐离子(III)对草酸钙结晶过程影响效应的研究

进行了水溶液体系中三价稀土离子(Sm3 )对草酸钙(CaC2O4)结晶过程影响效应的研究.采用微量热法、X射线衍射(XRD)以及扫描电镜(SEM)法,研究了Sm3 对草酸钙结晶过程动力学的影响效应及对草酸钙晶体晶型、形貌、尺寸的调控作用.微量热研究结果表明,Sm3 对草酸钙结晶过程的影响包括对晶体初期成核以及晶体生长过程的影响,在适宜的浓度(约2.50×10-5mol?L-1)下达到对晶体成核与生长的最佳抑制效果;XRD研究结果表明,Sm3 的加入有利于草酸钙二水合物(COD)的生成;SEM形貌研究表明,Sm3 对草酸钙晶体的形态、尺寸产生非常显著的调控作用.     

酒石酸及其盐抑制泌尿系结石的化学基础

本文探讨了酒石酸及其盐对泌尿系结石形成、抑制和治疗的化学基础,重点讨论了其与钙离子的螯合,诱导二水草酸钙和三水草酸钙形成、减少晶体滞留,影响CaOxa晶体的晶面与形貌,抑制尿石矿物的成核、生长和聚集,调节新陈代谢、减小尿石形成的几率,并讨论了抗衡阳离子对其抑制能力的影响。     

阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在纳/微米草酸钙晶体上的吸附差异

研究了尺寸分别为50 nm和3μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体对不同电荷表面活性剂的吸附差异,包括阴离子型表面活性剂磺基琥珀酸钠二辛酯(AOT)、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(NP-40),探究了尿液中带不同电荷的分子对纳米、微米尿微晶的影响。结果表明,表面活性剂的吸附量大小为AOTCTABNP-40,即阴离子型表面活性剂的吸附量最大,非离子型表面活性剂的吸附量最小;晶体尺寸相同时,COM的吸附能力稍大于COD;吸附表面活性剂后,晶体表面的ζ电位绝对值都增大,有利于抑制晶体的团聚和沉降。提出了晶体吸附不同表面活性剂的分子模型。不同电荷表面活性剂与纳/微米COM、COD晶体之间存在不同的相互作用。表面活性剂吸附量越大,沉降越慢,对晶体悬浮液的稳定效果越明显。     

土家族药物天葵化石汤提取液抑制草酸钙结石形成的化学模拟

采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射法(XRD)研究了土家族药物天葵化石汤(Tiankui)的提取液对尿石晶体草酸钙(CaOxa)成核、生长的抑制作用及其对二水草酸钙(COD)的稳定作用. 当Tiankui浓度小于30 mg/mL时, 主要生成一水草酸钙(COM), 但可使COM晶体棱角圆钝. 随着Tiankui浓度增加至45和75 mg/mL, 可分别诱导95%和100%的COD晶体生成. Tiankui还可以稳定COD在水溶液中的存在, 没有Tiankui存在时, COD在48 h内全部转化为COM晶体, 而在12 mg/mL Tiankui存在下, COD仅有20%转化. 从Tiankui提取液的活性组分、与草酸钙不同晶相间的吸附差异、化学配位等角度讨论了其抑制CaOxa生长和诱导稳定COD的化学基础.     

Inhibition of the crystal growth and aggregation of calcium oxalate by elemental selenium nanoparticles

Chemical modulation of calcium oxalate (CaC₂O₄) crystals morphologies by elemental selenium nanoparticles (nanoSe⁰) was investigated with scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray analysis (EDX), Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), and X-ray diffraction (XRD) analysis. The coordination between nanoSe⁰ and C₂O₄²⁻ had great effect on the formation of CaC₂O₄ crystals. NanoSe⁰ inhibited the growth of calcium oxalate monohydrate (COM) crystals, prevented the aggregation of COM crystals and induced the formation of the spherical calcium oxalate dihydrate (COD) crystals containing selenium, which are the thermodynamically less stable phase and has a weaker affinity to the cell membranes than COM crystals. The inhibition of the crystal growth and aggregation of CaC₂O₄ crystals by nanoSe⁰ displayed concentration effects.     

Effect of Concentration of Structurally-Different Carboxylic Acids on Growth and Aggregation of Calcium Oxalate in Gel Systems

The effect of concentration of structurally-different carboxylic acids such as ethylene diamine tetraacetic acid （H4edta）, citric acid （H3cit）, tartaric acid （H2tart）, and acetic acid （HOAc） on growth and aggregation of calcium oxalate （CaOxa） in gel systems was comparatively investigated. H2tart and H3cit could change the morphology of cal- cium oxalate monohydrate （COM） and induce the formation of calcium oxalate dihydrate （COD）. H4edta could induce the formation of COD at a lower concentration of 0.33 mmol/L and have the strongest ability to inhibit aggregation of COM. HOAc inhibited COM aggregation only at a higher concentration than 500 mmol/L. With increasing the number of carboxylic groups in an acid or increasing the concentration of carboxylic acid, the capacity of this acid to induce COD formation and to inhibit growth and aggregation of COM crystals increased. That is, this capacity followed the order： H4edta〉H3cit〉H2tart〉 〉HOAc. The result in this work suggested that the presence of H3cit and H2tart in urine played a role in the natural defense against stone formation.     

不同结构的磷酸盐对凝胶体系中草酸钙晶体物相和相组成的影响

泌尿系结石的形成是一种病理性生物矿化过程，不同地区的结石发病率在3％～15％之间。且50％(美国)至80％(中国)的人会复发。结石中约70％以上为草酸钙(CaC2O4)结石。CaC2O4结石的形成与其热力学(过饱和度)和动力学(成核、生长和聚集)因素有关。由于结石患者尿液和正常人尿液中     

沙苑子提取液对不同体系中草酸钙晶体生长影响的研究

通过与水、氯化钠、正常人尿液体系的比较,重点研究了结石患者尿液体系中加入中药沙苑子提取液对草酸钙晶体生长的的影响,利用SEM,FTIR和XRD等测试手段对所得晶体进行表征。结果发现:在结石患者尿液体系中形成的草酸钙晶体为一水草酸钙(COM)晶体,而在这4种体系中加入沙苑子提取液后,只形成二水草酸钙(COD)晶体,表明沙苑子提取液能抑制COM晶体生长,并且随着沙苑子提取液浓度增大,抑制作用增强。沙苑子抑制草酸钙晶体生长的可能机理进行了探讨。     

乌梅提取液对草酸钙晶体生长的抑制作用研究

本文研究了水体系中加入乌梅提取液对草酸钙晶体生长的抑制作用,通过FTIR、SEM及XRD等测试方法对所得晶体进行表征。结果表明,不加乌梅提取液的体系中形成的晶体为一水合草酸钙(COM)晶体,加入乌梅提取液后,形成的是二水合草酸钙(COD)晶体,而且COD晶体的尺寸随着乌梅提取液浓度的增大而减小,直至消失,这说明乌梅提取液具有抑制草酸钙晶体生长的作用,且这种抑制作用随乌梅浓度的增大而增大。本文还通过电导率法研究了草酸钙晶体生长的动力学过程,发现乌梅提取液主要能抑制草酸钙晶体的成核过程。     

Biogenic synthesis of calcium oxalate crystal by reaction of calcium ions with spinach lixivium

In this paper, we report a biogenic synthesis protocol for preparation of calcium oxalate (CaC₂O₄, CaOx) crystal at room temperature by a simple protein-mediated reaction of aqueous Ca²⁺ ions with the C₂O₄²⁻ ions spontaneously released from spinach. The aggregation of calcium oxalate monohydrate (COM) and calcium oxalate dihydrate (COD) with a rod-like morphology was mainly formed in the spinach root lixivium, and the proportion of COM crystal in the aggregation increased with the concentration of Ca²⁺ ions increasing, however, spindle-shaped crystal was mainly obtained in the spinach leaf lixivium and the content of COM in the product was higher than that obtained in the root lixivium with the similar concentration of Ca²⁺ ions. COM phase disappeared and only COD crystal with morphology of tetragonal bipyramidal prisms presented in the product when the leaf lixivium was replaced by the leaf broth. The biomolecules such as proteins with molecular weight of 31 kDa liberated from the spinach root are negative-charged, which played important roles for the control of CaOx crystal growth in the root lixivium corresponding to the changes of protein secondary structures after reaction with Ca²⁺ ions. This research was potentially important for unraveling the biomineralization mechanism of CaOx crystal.     

Promotion on Nucleation and Aggregation of Calcium Oxalate Crystals by Injured African Green Monkey Renal Epithelial Cells

The purpose of this work was to detect the properties of African green monkey renal epithelial cells (Vero) after oxidative injury and to study the mediation of the injured Vero on aggregation and formation of calcium oxalate crystals. This injury model was induced by 0.15 mmol/L H₂O₂ according to the pretest evaluation. The results suggested that H₂O₂ could injure Vero significantly and decrease cell viability in a time‐dependent manner for exposure time of 0.5–2 h. After cell injury, the indexes connected with oxidative injury changed. The malondialdehyde (MDA) content and osteopontin (OPN) expression increased, while superoxide dismutase (SOD) level decreased. It resulted in the increase of both the amount of CaOxa crystals and the degree of crystal aggregation on the injured cells. This work indicated that injured cells promoted the formation of calcium oxalate monohydrate (COM) crystals, thus increased the risk of formation of urinary stone.     

水溶液体系中钐离子(III)对草酸钙结晶过程影响效应的研究

进行了水溶液体系中三价稀土离子(Sm^3＋)对草酸钙(CaC₂O₄)结晶过程影响效应的研究. 采用微量热法、X射线衍射(XRD)以及扫描电镜(SEM)法, 研究了Sm^3＋对草酸钙结晶过程动力学的影响效应及对草酸钙晶体晶型、形貌、尺寸的调控作用. 微量热研究结果表明, Sm^3＋对草酸钙结晶过程的影响包括对晶体初期成核以及晶体生长过程的影响, 在适宜的浓度(约2.50×10^－5 mol•L^－1)下达到对晶体成核与生长的最佳抑制效果; XRD研究结果表明, Sm^3＋的加入有利于草酸钙二水合物(COD)的生成; SEM形貌研究表明, Sm^3＋对草酸钙晶体的形态、尺寸产生非常显著的调控作用.     

二水草酸钙的热力学转化及海藻多糖的稳定作用

草酸钙结石的形成与尿液中草酸钙的存在形式密切相关，一水草酸钙(COM)促进尿石症形成，而二水草酸钙(COD)易随尿液排出体外。本文采用体外模拟方法，比较研究了COD晶体在水溶液、正常人尿液和结石患者尿液3个不同体系中的稳定性及海藻龙须菜多糖(SPS)对COD的稳定作用。在水溶液和患者尿液中，不但COD转化率高，而且得到的转化产物COM晶体聚集程度大；而在正常人尿液中，COD转化率低，转化产物聚集程度较小。COD在不同体系中转化的速度依次为：水溶液＞患者尿液＞正常人尿液。从海藻龙须菜中提取的硫酸多糖可以稳定COD的存在并减小COM的聚集，这有利于阻止草酸钙结石的形成，因此，海藻龙须菜多糖有可能用于防止草酸钙结石形成。     

玉米须提取液对尿液中草酸钙晶体形成的影响

本文采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了玉米须提取液对正常人尿液中草酸钙晶体形成的影响,通过电导率法研究了草酸钙晶体生长的动力学过程,以及从生物矿化的角度对玉米须提取液影响尿液中草酸钙晶体的可能机理进行了探讨。由于玉米须提取液中有机酸或多糖的羟基、羰基等通过配位作用与Ca²⁺结合形成可溶性配位化合物,减少了Ca²⁺与Oxa^2-的结合能力,从而抑制了CaOxa的成核和生长。同时,可能由于玉米须提取液中有效成分与二水草酸钙(COD)的吸附点键合,增强了COD晶体在溶液中的热力学稳定性,进而抑制了COD晶体向热力学更稳定态的一水草酸钙(COM)晶体转变。结果显示,这种抑制作用随玉米须浓度增大而增大,且COD晶体尺寸随着玉米须浓度的增大而减小。玉米须抑制COD晶体向COM晶体转变的作用为开发预防和治疗尿结石的药物提供了启示。