细菌易位（共4篇）
细菌易位 篇1
近年来,随着肠道细菌易位研究的不断深入,肠源性细菌及内毒素易位在重症急性胰腺炎(SAP)病程发展中的作用已备受关注。动物实验和临床研究表明,肠道细菌易位是胰腺炎发生感染的主要来源,而SAP并发感染常可促进全身炎症反应综合征(SIRS)和多器官功能障碍综合征(MODS),是导致SAP患者死亡的重要原因[1]。SAP时存在肠屏障损伤、细菌易位及肠源性内毒素血症,已被国内外学者所公认,但对其易位途径的认识尚未达成共识。为此,笔者复制SAP大鼠模型,以结扎大鼠乳糜管的方式阻断肠道淋巴通道,观察对SAP大鼠肠道细菌易位及内毒素血症的影响,旨在探讨肠道淋巴通道在SAP所致肠道细菌易位中的作用。
1 材料与方法
1.1 SAP大鼠模型的制备
大鼠术前禁食12 h,以3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉,严格无菌操作,取上腹正中切口进腹,顺胰腺找到胆胰管,在十二指肠开口处用无创金属夹将其夹闭,沿十二指肠开口方向将注射器针头插入胆胰管,以0.1 m L/min匀速向胆胰管内注入5%牛磺胆酸钠溶液(0.1 m L/100 g体重),注毕后5 min,观察大鼠胰腺组织出现水肿及出血,然后松开金属夹连续缝合关腹。假手术组仅作开关腹。
1.2 乳糜管结扎方法
于脊柱左侧约1 cm处打开后腹膜,找到腹主动脉,在其左后方见半透明薄壁管道为乳糜管腹段。将乳糜管与腹主动脉的间隙分开,分离出乳糜管,穿过“0”号丝线将乳糜管结扎,操作中要求无乳糜液外溢。
1.3 动物分组
选择成年Wistar雄性大鼠36只,体重200~300 g,所有大鼠购自中国科学院上海实验动物中心。均分为假手术组、SAP组、SAP+乳糜管结扎组(制作SAP模型的同时行乳糜管结扎),每组各12只。
1.4 观测指标及方法
1.4.1 标本采集方法
SAP模型制备后16 h,麻醉状态下无菌打开腹腔,自下腔静脉中抽取全血3m L,门静脉中抽取全血1 m L,离心得血浆,乳糜管中收集淋巴液1 m L,分装各试管留待行各项指标的测定,同时在无菌条件下取肺组织、肠系膜淋巴结、胰腺及末端回肠组织。
1.4.2 血浆内毒素(下腔静脉、门静脉)检测
采用鲎试剂偶氮基质显色法,药盒购自上海医学化验所。
1.4.3 外周血肿瘤坏死因子(TN F-α)、白细胞介素-6(IL-6)测定
采用双抗夹心ELISA法,试剂盒购自南京宇盛达科技有限公司。
1.4.4 细菌培养及菌落计数
无菌条件下取出肠系膜淋巴结、肺组织、胰腺组织经匀浆离心,取上清液,接种于琼脂平皿,培养3 d后,对培养皿中细菌进行菌落计数,光镜下观察细菌生长,以菌落数>100个/g组织作为细菌易位阳性结果。
1.4.5 肺水肿参数及病理学检查
取右上肺叶,石腊包埋切片,HE染色,光镜下观察并分级,余肺用滤纸吸干,称湿重(W),再置于75℃烤箱中72 h后称肺干重(D),计算肺湿、干重比(W/D)和肺含水量百分比即肺系数[(W-D)/W(%)]。
1.4.6 胰腺、末端回肠组织检查
胰腺、末端回肠组织行光镜检查。
1.5 统计学处理
所得数据以表示,应用单因素方差分析、确切概率法和秩和检验,所有统计学处理均用Stata 7.0软件完成,检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 血浆和淋巴液中内毒素含量的测定
SAP模型制备后16 h,SAP组、SAP+乳糜管结扎组腔静脉及门静血中内毒素含量均较假手术组明显升高,SAP+乳糜管结扎组腔静脉血及淋巴液中内毒素含量较SAP组显著降低,但门静脉血中内毒素含量与SAP组差异无显著性,见表1。
注:1)与假手术组比较,P<0.05;2)与SAP组比较,P<0.05
2.2 外周血TNF-α、IL-6含量的测定
SAP模型后16 h,SAP组、SAP+乳糜管结扎组外周血浆TNF-α、IL-6含量均较假手术组明显升高,SAP+乳糜管结扎组外周血浆TNF-α、IL-6含量较SAP组明显降低,见表2。
注:1)与假手术组比较,P<0.05;2)与SAP组比较,P<0.05
2.3 细菌学检查
假手术组细菌培养均为阴性,SAP组及SAP+乳糜管结扎组肠系膜淋巴结细菌培养的阳性率均为100%,但SAP+乳糜管结扎组肺组织、胰腺组织细菌培养的阳性率SAP组明显降低,见表3。
注:1)与假手术组比较,P<0.05;2)与SAP组比较,P<0.05
2.4 3组大鼠肺水肿参数、肺病理损害分级
结果表明SAP+乳糜管结扎组肺水肿程度及肺病理损害程度均较SAP组明显减轻,见表4、5。
注:1)与假手术组比较,P<0.05;2)与SAP组比较,P<0.05
注:SAP组、SAP+乳糜结扎组比较,P<0.05
2.5 胰腺组织病理检查及胰腺组织病理学评分
光镜观察发现,假手术组胰腺组织未见明显异常,SAP组表现为大片状出血,凝固性坏死及脂肪坏死,血管壁纤维样坏死且周边大量红细胞漏出,坏死区见大量中性粒细胞及单核细胞浸润,呈出血坏死性胰腺炎表现;SAP+乳糜管结扎组表现为散在点状出血、凝固性坏死及脂肪坏死灶,大部分以充血水肿为主,伴有少量炎性细胞浸润,胰管及血管病变均较SAP组明显减轻,胰腺组织病理学评分结果(7.43±0.94)较SAP组(11.50±1.98)明显降低(P<0.05)。
2.6 小肠组织病理学检查
光镜观察发现,假手术组小肠黏膜及黏膜下组织未见明显异常,SAP组及SAP+乳糜管结扎组均表现为肠黏膜萎缩变薄,绒毛水肿,顶端糜烂,部分上皮细胞脱落,两组的小肠病理损害程度无明显差别。
3 讨论
重症急性胰腺炎(SAP)是临床上常见的危急重症,而胰腺和胰周感染是SAP的主要死因[2],肠道是人体最大的细菌及内毒素储存库,SAP时肠黏膜屏障受到损害,肠道通透性明显增加,致肠道细菌易位及肠源性内毒素血症[3],引起SIRS和MODS,是SAP后期感染和败血症的主要原因,即SAP的“二次打击”理论[4],目前大量文献均集中在研究并证实有关SAP存在肠道细菌易位及内毒素血症的理念,而SAP时肠道细菌易位的确切途径却研究甚少。新近,国内外学者从肠道细菌易位途径的角度探讨肠道细菌易位和内毒素血症的机制,发现在休克、创伤等情况下,肠道细菌可能首先通过肠道淋巴回流,通过淋巴通道易位入血,经肺循环影响肺,进而经体循环影响全身脏器[5,6],即肠系膜淋巴结-胸导管-体循环轴途径。而有关此通道在SAP中作用及阻断该通道对SAP机体的影响国内尚未见文献报道。
本实验通过结扎乳糜管阻断淋巴通道,从易位途径的角度探讨SAP时肠道细菌易位的作用机制,结果显示SAP组外周静脉血、乳糜管中淋巴液及门静脉内毒素水平均明显升高,乳糜管结扎虽不能降低门静脉血内毒素含量,但可显著降低外周静脉血及淋巴液中内毒素含量,表明SAP时存在肠道细菌易位、内毒素血症,循门静脉途径易位的肠源性内毒素仍可基本在肝脏被吞噬和灭活,而进入体循环中的内毒素主要是由肠道淋巴回流通道易位所致,显然肠道淋巴通道在SAP所致肠道细菌易位中发挥重要作用,乳糜管结扎阻断淋巴通道可显著降低外周静脉血和淋巴液中内毒素含量。
随着SAP时内毒素血症的加剧,可引起细胞因子及炎症介质的大量释放,进一步引发全身炎症反应综合征(SIRS)。本研究结果显示SAP组外周血TNF-α、IL-6含量明显升高,同时肠系膜淋巴结、肺组织、胰腺组织细菌培养阳性率均达75%以上,肺水肿参数、肺系数及肺病理损害程度、胰腺组织病理损害程度均较假手术组显著升高,表明肠道细菌易位是导致SAP病程中高内毒血症、炎症因子过表达,肺损伤及胰腺病理损害加重的重要原因。
本研究结果还显示,乳糜管结扎组在小肠黏膜病理损害、肠系膜淋巴结细菌易位率方面与SAP组无明显差异,但在外周血内毒素、TNF-α、IL-6含量,肺及胰组织细菌易位率、肺水肿参数、肺组织病理损害程度及胰腺组织病理改变等方面较SAP组均有不同程度的降低或减轻,表明通过乳糜管结扎的方式阻断淋巴通道虽不能阻止SAP所致的肠屏障功能的损害及由此的引起的肠系膜淋巴结细菌易位率,但可显著降低外周血内毒素、TNF-α、IL-6含量,明显减轻肺及胰细菌易位率、肺水肿程度及肺组织的病理损害程度,明显减轻胰腺组织的病理改变,提示阻断淋巴通道可降低SAP时肠道细菌易位所致的高内毒血症及炎症因子的过表达,减轻肺水肿程度及胰腺组织的病理损害,从而阻止SAP后期感染及败血症的发生,不同程度的减轻SAP并发SIRS、ARDS及MODS的发生。鉴于目前临床上对SAP肠源性内毒素血症尚缺乏确切有效的防治措施,针对肠道细菌、内毒素易位途径的胸导管结扎或引流技术作为一种防治SAP肠源性内毒素血症的新方法,值得进一步深入研究。
参考文献
[1]SCHWARZ M,THOMSEN J,MEYER H,et al.Frequency and time course of pancreatic and extrapancreatic bacterial infection in erperimental acute pancreatitis in rats[J].Surgery,2000,127(4):427-432.
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[3]AMMORI BJ,FITZGERALD P,HAWKEY P,et al.The early increase in intestinal permeability and systemic endotoxin expo-sure in patients is not associated with systemic bacterial translo-cation molecular investigntion of mocrobial DNA in the blood[J].Pancreas,2003,26(1):18-22.
[4]OGAWA M.Acute panereatitis and cytokines:“second attack"by septic complication lead to organ failure[J].Pancreas,1998,16(3):312-315.
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细菌易位 篇2
1 材料与方法
1.1 实验动物及主要试剂
昆明系清洁级小鼠, 6~8周, 雌雄各半, 体重18~22g, 购于大连医科大学实验动物中心[许可证号:SCXK (辽) 2008-0002]。EMB琼脂培养基由北京奥博星生物技术责任有限公司提供。药物硫酸葡聚糖钠 (DSS, 分子量5000) 购于广州齐云生物科技有限公司;中药马齿笕由佳木斯大学药店提供。马齿笕多糖制备:方法见参考文献[2]。使用的主要仪器:岛津GC-14C气相色谱仪, 厌氧培养箱。
1.2 实验动物分组及药物治疗
1.2.1 动物分组及模型制备:
清洁级昆明种小鼠50只, 随机分成2组, 正常对照组20只, 模型组30只。模型组饮用5%葡聚糖硫酸钠 (DSS) 蒸馏水7d, 正常对照组饮用蒸馏水。造模第7d结肠炎小鼠模型明显地出现体重减轻、从糊状便到液态血便、懒动等症状, 证明造模成功, 处死正常对照组小鼠10只、模型组小鼠10只, 取标本进行各种指标检测。把造模后的模型组小鼠分为2组:自然恢复组 (阴性对照组) 、马齿笕多糖治疗组, 每组各10只小鼠。
1.2.2中药治疗:
模型制备后, 自然恢复组小鼠、正常对照组灌胃等量的生理盐水。马齿笕多糖治疗组灌胃0.5g/m L的马齿笕溶液0.3m L, 每天2次, 连续7d。7d后处死小鼠, 取标本进行相应指标检测。
1.2.3 气相色谱法检测肠内容物挥发性脂肪酸:
方法见参考文献[3]。
1.2.4 小鼠肝脏细菌易位检测:
方法见参考文献[4,5]。
1.3 统计学方法
采用SPSS17.0软件进行统计分析, 用平均值±标准差表示, P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 各组小鼠肠内容物挥发性脂肪酸检测
2.1.1造模后, 检测了小鼠肠内容物挥发性脂肪酸, 模型组小鼠与正常对照组比, 肠内容物挥发性脂肪酸含量降低 (P<0.05) , 见表1。
注:*与正常对照组比P<0.01。
2.1.2应用马齿笕多糖治疗后, 小鼠肠内容物挥发性脂肪酸发生明显改变, 与自然恢复组比, 差异具有统计学意义 (P<0.05) , 见表2。
注:*与正常对照组比P<0.05, #与自然恢复组比P<0.05。
2.2 各组小鼠肝脏细菌易位检测
2.2.1饮用DSS后, 模型组小鼠与正常对照组比, 肝脏肠杆菌数量增加, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。见表3。
2.2.2马齿笕多糖治疗组小鼠肝脏肠杆菌数量发生明显改变, 与自然恢复组比, 差异具有统计学意义 (P<0.05) , 见表4。
注:*与正常对照组比P<0.01。
注:*与正常对照组比P<0.01, #与自然恢复组比P<0.05。
3 讨论
本实验用5%葡聚糖硫酸钠造模后, 模型组小鼠出现从糊状便到液态血便、懒动、体重减轻等症状, 这些改变证明UC模型造模成功。小鼠肠内容物挥发性脂肪酸含量明显下降, 肝脏有肠杆菌易位, 证实UC同时存在肠道菌群失调[7]。UC小鼠存在肠道细菌易位, 肠道黏膜的改变促进细菌易位。目前研究认为, UC的发病主要与遗传因素、环境因素和免疫因素有关, 且三种因素相互影响, 相互作用。而肠道内致病菌与正常菌群比例失调是触发UC发病的关键因素。肠道内致病菌、条件致病菌增多, 增多的细菌分泌的肠毒素使肠上皮细胞通透性增高, 并形成大量的氧自由基, 其在肠黏膜的损害中起重要作用。病菌分泌免疫抑制性蛋白, 导致局部肠黏膜免疫耐受失衡, 肠上皮细胞更易受到致病菌的侵袭而损伤。并且, 某些过度生长的细菌导致上皮细胞受损伤, 诱发肠道炎症的发生[8]。肠内容物挥发性脂肪酸主要来源于厌氧菌对碳水化合物和未消化蛋白质的发酵[9]。厌氧菌是肠道挥发性脂肪酸的主要产生菌。模型组小鼠肠内容物挥发性脂肪酸降低, 说明厌氧菌减少, 小鼠出现菌群失调。UC小鼠应用中药马齿笕多糖治疗后小鼠基本状态恢复良好:粪便性状正常、体重增加;肠内容物挥发性脂肪酸增加, 肝脏肠杆菌数量下降;肠道菌群失调得到改善。总之, 马齿笕多糖作为微生态调节剂可以增加小鼠肠内容物挥发性脂肪酸及降低肝脏肠杆菌数量、调整肠道菌群失调, 通过促进双歧杆菌的生长达到抗炎作用, 对UC有一定的治疗效果[6]。中药是祖国医学之瑰宝, 用马齿笕多糖协助治疗UC, 有利于疾病的治愈[10]。
参考文献
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[8]王志祥, 王自恒, 刘岭, 等.三颗针提取物对仔猪生长及肠道菌群和挥发性脂肪酸的影响[J].西北农林科技大学学报 (自然科学版) , 2008, 36 (6) :34-38
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师生说——师生易位,理解万岁 篇3
由于我扮演着教师兼学生的双重角色, 因而有关老师与学生的换位思考我最有发言权。英语Put your foot into other’s shoes, and then you can be considerate.道出了移情的重要性。做人徒、为人师, 我甘苦两相知;养内气、练外力, 我两翼附一体;论学习, 谈老师, 我师生矛盾得统一。下面笔者将从六个方面展开《师生说》。
1. 希望说
作为学生, 我希望老师知识渊博、为人幽默、举止洒脱;我讨厌老师尖酸刻薄、对人冷漠、不求开拓;一向勤奋刻苦、喜欢表现自我, 当然不堪忍受老师对我不公正的冷落!
作为老师, 我希望学生朝气蓬勃、机智活泼、热爱生活;我不喜欢学生故意逃课、缺乏配合、反感严格;我最难接受学生评价老师只顾感情不顾公平。
“远离家乡心惆怅, 老师学生都一样, 世道难行互体谅, 人生苦短情意长!”课上是师生, 私下是朋友。情商是教学的一个不可忽视的因素, 和谐的师生关系有助于教学的顺利进行。俗话说“爱屋及乌”, 一旦学生喜欢上你, 即使无心向学者也会喜欢上你的课。
不论是当老师还是做学生都要有人情味, 不能只要智商不要情商。爱是相互的, 老师只有真心关爱学生, 学生才会爱戴老师;反之亦然。
2. 境界说
国学大师王国维在《人间词话》中认为古今之成大事业、大学问者, 必经过三种之境界:“昨夜西风凋碧树, 独上高楼, 望尽天涯路。”此第一境也。“衣带渐宽终不悔, 为伊消得人憔悴。”此第二境也。“众里寻她千百度, 蓦然回首, 那人却在灯火阑珊处。”此第三境也。
笔者认为教与学也有三境界说:
(Ss) 要我学 (passively) →我要学 (initiatively) →要学我 (example to follow) ;
(Ts) 我要教 (secure job) →要教我 (learn from senior) →要我教 (very popular with Ss) (TS) 无论老师还是学生, 对于学问都有“知之、好之、乐之”三个境界 (“知之者不如
好之者, 好之者不如乐之者。”)
3. 转型说
关于学生和老师, 据我所知, 有三个有趣的变化。
3.1 变“学会”为“会学”。
从幼儿园到研究生院, 学生对老师的依赖越来越少, 学生的自学 (self-taught) 能力越来越强;能学的不如会学的, 学得多不如用得活, 学会毕竟不是终极目的。包天仁的四位一体金字塔上知识属于最底层。“把你在学校里所学的知识忘光了, 剩下的便是素质”, 素质能使你放下包袱, 开动机器, 轻装上阵, 应付自如。真正的学者读书应遵循3C原则:carefully认真→critically挑剔→creatively创新。
3.2 变“教会”为“会教”。
从小学到大学, 表面看来老师越来越“轻松”。不会教的费了九牛二虎之力却收效甚微。教书育人不是力气活, 而是一门艺术。魏书生远在千里之外开研讨会, 学生自主学习高考成绩竟然能夺魁。真是“能者多劳, 忙而不乱”!教会一届学生不是目的, 如何轻松高效地较好下一届才是从教资本。
3.3 变“以老师为中心”为“以学生为中心”。
传统教学模式为:老师一言堂、满堂灌、填鸭式教学, 好像总理给全国人大作报告, 又好像明星在开演唱会。现代教学模式为师生互动、情感共鸣、师为编导、学生表演, 还给学生应有的教学主体地位。为此, 老师要“讲台让出一点, 身份降低一点, 心态年轻一点。”如果说教室是维也纳音乐大厅, 那么全体学生就是庞大的乐队, 老师就是指挥, 教鞭就是多情的指挥棒而不是无情的冷戒尺。
4. 和谐说
做学生苦, 寂寞十年为读书;当老师难, 清贫一世为教书。老师与学生之间要互相体谅而不是互相刁难;走到一起就是缘分, 要彼此珍惜命运的安排, 而不能互相拆台;与对方共创成功的理由, 不在对方渴求自己失败的借口。师生之间不要兼并要兼容, 不要对抗要对话。即使是相貌平平、智力欠佳的学生也会苛刻地说:“这位老师讲课没有吸引力, 连我这么聪明的学生也教不会!”面对“上帝”的责难, 当老师的应该坚信:“世上只有不会教的老师而没有教不会的学生!”还应该自责反思:“我怎么这么笨, 连这么聪明的学生也教不会?”而不能象有些老师抱怨的那样:“有的学生启而不发, 简直是对牛弹琴!母鸡再有能力也不可能让石头里孵出小鸡来!”
5. 志向说
无论是学生还是老师, 都应该胸怀大志、锐意进取。学生, 意气风发, 无限生机;老师, 老骥伏枥, 志在千里。
作为循循善诱、诲人不倦的一线教师, 我盼铁成钢。早在2001年我教高中时, 我献给中小学生一副对联:“立志、立大志、立鸿鹄大志;考学、考大学、考名牌大学。横批:成人、成才、成器。”
作为积极向上、学而不厌的终身学生, 我望己成龙。我写给自己一幅自勉的对联:“学生、大学生、超大龄学生;老师、好老师、硕士生导师。横批:学士、硕士、博士。”它将会成为我一生真实的写照!我不会仅仅满足于做一个庸庸碌碌的的“教书匠”, 我要以陶行知为榜样, 成为一名光荣的教育家, 成为孔子般的一代宗师。为了名垂千古, 何妨清苦一世!
6. 竞赛说
“学我者生, 似我者死。”徐悲鸿如是说。北京工业大学力学博士后流动站主任隋允康曾写一首名为《赠有志者》的诗鼓励博士生们:“自古人才非天降, 有无运化玄机藏。妙哉拟贤不泥贤, 抖擞全依自飞扬。”
我们尊敬老师, 我们更应超过老师, “师不必贤于弟子, 弟子不必不如师”、“吾爱吾师, 吾更爱真理”, “青出于蓝而胜于蓝”, 不想当将军的士兵不是好士兵, 超不过老师的学生不是老师的好学生。“人生难得一知己, 学子至幸遇良师, 知己良师最难觅, 伯乐良马自相吸。”这首打油诗表达了我对恩师马红军教授由衷的敬意!外秀而中慧的马老师令我崇拜, 但是我有志向世人展示自己毫不逊色于师的风采!一方面, 我甘为人梯, 希望自己的学生比自己有出息, 另一方面我也不甘心自己的学识比优秀的学生低。“当学生的好老师, 做名师的好弟子。”兼顾两面, 我矢志不移, 自强不息!
结语
生者, 问道、学业、有惑也。师者, 传道、授业、解惑也。达者, 悟道、乐业、无惑也。师者, 曾为生;生者, 可为师。佛是过来人, 人是未来佛。圣人无常师, 闻道有先后, 达者方为师, 无论是老师还是学生, 成为达人是人生共同的目标。老师与学生, 是“我中有你, 你中有我”!笔者以为, 教与学之间富有做人的哲理, 师与生之间蕴含人生的美丽。画龙如文, 点睛如诗:
美即真
千学万学学做人,
千教万教教慧根。
师生互爱惜缘分,
开环易位聚合研究进展 篇4
目前开环易位聚合(ring-opening metathesis polymerization)已经成为一种常规的聚合方法，广泛应用于环烯烃可控活性聚合，合成遥爪聚合物、嵌段共聚物、接枝共聚物和液晶聚合物等材料。现在从开环易位聚合简介、催化剂研究进展、聚合反应研究应用和今后发展方向等方面进行阐述。
1 开环易位聚合简介
1.1 开环易位聚合单体
开环易位聚合的单体主要是环状烯烃单体，如环丁烯、环戊烯(CPE)、环庚烯、环辛烯(COE)、1,4-环辛二烯(COD)、环辛四烯、双环[3,2,0]庚-6-烯、双环戊二烯(DCPD)、降冰片烯(NBE)及其衍生物(图1)。其中，降冰片烯及其衍生物由于较高的反应活性是目前研究最多和应用最广的环烯烃单体。
1.2 开环易位聚合催化剂
高效催化剂是开环易位聚合发展的关键，新型聚合催化剂不仅可以提高催化聚合效率，同时可以提高开环易位聚合的选择性和扩展开环易位聚合的应用范围。开环易位聚合催化剂主要经历了上世纪早期多组分催化剂、以Shrock催化剂为代表的Mo、W系催化剂，和90年代以来的Ru系催化剂三个阶段。
早期的开环易位聚合催化剂大都建立在Ziegler-Natta催化剂基础上，以过渡金属盐与主族金属烷基化合物(助催化剂)组成的多组分体系，如WCl6/EtAlCl2、MoO3/SiO2、WCl6/Bu4Sn和Re2O7/A12O3等。此外，早期的催化剂往往还需要加入第三种组分进行活化，如Calderon催化剂(WCl6/EtAlCl2/EtOH)[7]。由于这种催化剂成本低，易于制备合成，已成功应用于降冰片烯开环易位聚合生产(Norsorex)、聚双环戊二烯(Telene)和聚环戊烯(Vestenamer)等产品的工业化生产。但这些催化剂往往需要较长的引发诱导期，催化剂寿命较短且易产生副反应，活性物种产生不均匀，聚合反应往往难以控制。
随后，化学家们致力于研发高活性高效单组分催化剂。20世纪70年代后期，化学家们首先研发出基于Ti、Ta和W的单组分催化剂[8,9,10,11,12]。随后，Shrock等人开发出结构确定(Well-Defined)的Mo催化剂(图2)，该催化剂具有超高的催化活性，适用底物范围广泛，不受空间和电子效应影响[13,14,15,16]。尽管这些前过渡金属催化剂具有超高的催化活性，可以催化多种环烯烃开环易位聚合，但是催化剂对官能团的耐受性有限，对氧气和水的高度敏感且不易储存限制了其在环烯烃开环聚合中的应用[17,18]。
为提高催化剂对官能团的耐受性，Grubbs等研发出了对空气和氧气不敏感的Ru系催化剂Grubbs I-III(图3)。其中Grubbs I催化剂在水、醇或酚的存在下，也具有良好的催化活性[19,20]。Grubbs II、III催化剂利用饱和N-杂环卡宾、吡啶等配体取代Grubbs I催化剂的三环己基膦(PCy3)，其催化活性提高了两个数量级以上，对底物的使用范围更加广泛同时催化剂用量大大降低[21,22]。利用异丙氧基苯基醚替代Grubbs I和Grubbs II催化剂中的PCy3,Hoveyda等得到催化活性和稳定性大幅度提高的Grubbs-Hoveyda I和Grubbs-Hoveyda II催化剂[23]。
2 开环易位聚合催化剂最新进展
2.1 Mo、W系催化剂新进展
Shrock等人通过调节Mo、W系催化剂的空间结构(图4)，得到可制备等规聚冰片烯的催化剂Biphen和间规聚冰片烯催化剂MAP[24,25,26]。通过控制降冰片烯类单体与金属催化剂的加成方式，可得到顺式等规聚合物和间规聚合物。但上述研究主要停留在室内研究阶段，聚合条件苛刻，难以应用于工业化生产。
2.2 交替共聚催化剂
由于降冰片烯聚合物具有比较强的刚性骨架，尽管工业上存在大量的需求，但是受制于加工困难其应用一直受到限制。在聚合过程中引入柔性共聚单体可有效提高降冰片烯聚合物的加工性能。Chen等利用手性[P,O]配体对传统Grubbs催化剂进行改良，成功得到可催化不同环烯烃交替共聚的催化剂(图5)[27,28,29,30]。此类经改良的催化剂可高效催化降冰片烯与环辛烯的交替共聚，所得到的聚合物交替共聚率最高可达97%。Buchmeiser等将不对称的N-杂环卡宾前体引入催化剂的制备，得到新型钌系催化剂[31,32]。该催化剂室温下即可催化降冰片烯与环辛烯、环戊烯和降冰片烯衍生物交替共聚，所得到的聚合物交替共聚率最高可达97%。尽管环烯烃交替共聚催化剂近几年取得突破，但环烯烃交替共聚物的应用研究依旧处于探索阶段，但随着环烯烃交替共聚物特有的物理性能逐渐被开发，必将推动该类型催化剂的研发。
2.3 扩环复分解聚合催化剂
Grubbs等利用边臂含有双键的N-杂环卡宾配体，通过催化剂自身复分解制备出环状催化剂(图6)[33,34,35]。该催化剂催化环辛烯开环易位聚合得到环状聚合物，进一步通过氢化则可以得到环状的聚乙烯。该催化剂具有广泛的适用性，各种环辛烯的衍生物均可以得到相应的环状聚烯烃。最近，Grubbs等利用该催化剂催化大分子量降冰片烯单体，成功制备出具有超高分子量的环状分子刷，分子量可达到10[7]，分子量分布只有1.1～1.5。通过AFM电镜，可以清晰的看到分子刷的环形纳米结构[36]。与传统加成聚合相比，扩环复分解聚合受空间影响较小，适用于大分子量环烯烃单体的均聚和共聚，通过进一步氢化即可制备超大分子量聚烯烃。
2.4 负载型催化剂
由于结构确定钌系催化剂价格昂贵且在催化结束后会产生大量的钌残余物掺杂在聚合物中且难以除去。因此，研发可回收再利用的负载催化剂成为Ru系催化剂研究的热点。N-杂环卡宾配体可提高催化剂的催化活性、稳定性和扩大适用反应条件和底物种类，且具有出色的协调性[37,38]。利用N-杂环卡宾配体骨架或N-取代物可分别将催化剂负载到固体聚合物、硅胶和可溶性聚合物中(图7)[39,40,41]。虽然这类催化能够多次重复利用，但催化活性往往低于普通Ru催化剂，且重复利用次数还有待进一步的提高。利用载体的比表面积效应和可回收特点，可提高聚合反应的催化效率和提高聚合物的纯度，但负载型催化剂在开环易位聚合工业研究应用方面并未取得预期的效果。
2.5 其他催化剂
尽管钌系结构确定催化剂引起了人们更多的关注[42,43,44]，但是其热稳定性比较差并且成本高昂制约了其工业应用。近年来，人们致力于开发新型热稳定性高、成本低廉、制备简单，可满足工业储存和运输要求的结构不确定催化剂。与结构确定催化剂含有Ru C双键相比，钌系结构不确定催化剂通常为18电子结构的Ru化合物，需要原位加入引发剂或光照引发活化。所加入的引发剂为可以原位产生Ru C双键的重氮化合物和端炔。其中，Ru-Cymene体系是近年来钌系结构不确定催化剂的典型代表(图8)[45]。将膦配体、水杨醛席夫碱配体、N-杂环卡宾配体引入Ru-Cymene的催化体系[46,47,48,49,50,51,52]，加入三甲硅基重氮甲烷和苯乙炔等引发剂，即可以高效地催化降冰片烯衍生物和环辛烯聚合，上述催化体系的转化数(TON)可以达到2 000以上。
利用光照同样可以引发Ru-Cymene的催化体系。Ru-Cymene的膦配合物(L=PBu3,PCy3)在紫外灯照射激发活化后，可以室温下催化降冰片烯ROMP,5 min单体转化率即可达到80%[53]。此外，Ru-Cymene的N-杂环卡宾配合物在可见灯照射下，还可以催化降冰片烯和环辛烯的聚合[54]。Buchmeiser等在前人工作的启发下，开发了离子型催化剂，紫外灯照射引发后，可催化降冰片烯及其衍生物、双环戊二烯和1,4-环辛二烯的开环易位聚合[55]。其中，308 nm汞灯照射催化剂和单体的氯仿溶液，催化剂得到活化，254 nm汞灯照射，则催化活性进一步提高。
笔者等通过将邻酚氧基N-杂环卡宾配体引入Ru-Cymene催化体系，成功开发出新型Ru催化剂[56,57,58,59,60]，该催化剂不需加入引发剂或光照引发即可高效快速地催化降冰片烯开环易位聚合，制得的聚合物具有超高分子量(>10[6])，且分子量分布窄。该催化剂还可以催化降冰片烯与环辛烯单体的共聚反应，交替共聚率达到50%以上。
由于结构不确定催化剂具有成本低、热稳定性高和便于储存运输的特点，一直受到工业方面的关注，但由于催化活性低，应用单体范围一直受到限制。近年来新型结构不确定催化剂和光引发催化剂的发现，不仅提高了催化活性同时可得到选择性交替共聚产物，而且具有成本低、易于聚合控制的特点，具有良好的工业应用前景。
3 开环易位聚合应用研究
开环易位聚合由于具有活性聚合特点，制备的聚合物分子量可控且分子量分布较窄，特别是不受单体空间位阻影响，因此在新型聚合物合成研究方面受到普遍关注，已成功应用于合成遥爪聚合物、嵌段共聚物、接枝共聚物和液晶聚合物等材料。
3.1 遥爪型聚合物
在开环易位聚合过程中，加入小分子链转移剂或反应结束后对端基双键进行功能化，可在分子链的末端引入酯基、羧基、羟基或卤素等功能基团，得到含有一个或多个反应活性官能团的遥爪型聚合物[61,62,63,64,65]。Grubbs等以环辛烯或环辛二烯为单体，以顺丁烯二醇衍生物为链转移剂，通过链转移复分解得到一系列遥爪型的聚丁二稀(图9)[66]。
Weck等报道了一种基于氢键的超分子共聚物(图10)[67]。首先利用功能化引发剂引发降冰片烯单体聚合进一步通过链转移剂进行端基功能化得到遥爪型聚合物，在水溶液中加入另外两个组分聚合物通过氢键作用形成超分子聚合物。
3.2 嵌段聚合物
嵌段聚合物由于含有多种官能团片段能够在一定条件下通过自组装得到胶束、液晶、半结晶性的超分子结构材料[68,69]。由于ROMP具有反应快速和活性聚合的特点，近年来被应用于制备多嵌段聚合物研究。可通过加入多种聚合单体，通过控制加入单体的比例和顺序，选择适合ROM体系合成嵌段共聚物;此外还可以与其他聚合方法联用，利用多种单体合成多嵌段共聚物。如:Fox等利用降冰片烯衍生物开环易位聚合得到ABCD型的四嵌段共聚物[70];Nomura等利用含糖侧基单体开环易位聚合得到ABAB及ABCD四嵌段共聚物，进一步反应合成出ABCBA型五嵌段共聚物[71];Xie等利用环辛烯和聚乙二醇二丙烯酸醋单体开环易位聚合制备出分子量较高、分子量分布适中的多嵌段聚合物[72]。
Swager等以降冰片烯与氧杂降冰片烯醚等单体开环易位聚合，得到一种有机光电嵌段共聚物材料(图11)[73]。首先通过开环易位聚合得到含有苯基呋喃和苯基噻吩官能团的聚合物，进一步通过电环化反应进一步交联得到导电网络结构。利用嵌段共聚物相分离变换可构建导电高分子聚合物。
3.3 接枝共聚物
在ROMP聚合过程中采用两种或两种以上单体，或与其他聚合方法联用，可制备具有规整、确切结构和特异微观形态的接枝共聚物[74,75,76,77]。Kiessling以含有马来酸酐官能团的降冰片烯衍生物为单体，首先以Grubbs III催化剂引发单体的齐聚，低聚物进一步通过与环戊烯Diels-Alder反应，生成可进一步发聚合反应的大分子降冰片烯单体[78]。进一步与α-氯乙酰胺基降冰片烯单体在Grubbs III催化剂引发开环易位聚合反应，可得到接枝率达到26%的聚合物(图12)。
Xie等以双官能团的降冰片烯为单体，通过利用降冰片烯单体的羟基引发己内酯开环聚合，进一步通过Grubbs催化剂引发降冰片烯单体的开环易位聚合，最后加入丙烯酸酯类单体，利用侧臂上的2-溴异丁酯官能团引发ATRP聚合(图13)[79]。为提高单体的转化率，需要加大引发剂的用量，得到聚合物分子量分布往往较宽。
3.4 液晶聚合物
Shrock等以双金属Mo催化剂催化降冰片烯衍生物单体开环易位聚合反应，成功得到基于ABA三嵌段的侧链液晶聚合物(SCLC)[80]。烷基链与聚氧乙烯链间隔在骨架和液晶元之间。外面非结晶相由交联剂甲基四环十二烯制备。最近，Grubbs等将ROMP与点击化学相结合，制备出液晶聚合物(图14)[81]。将1～2个腈基联苯液晶基团通过短的烷基链与环辛烯单体相连，得到可自由弯曲的烷基链骨架，在最终的应用中这种结构有利于快速动态变换。为了控制聚合物的空间网状结构的稳定性，交联反应采用遥爪链转移剂在聚合物中引入溴原子。聚合反应完成后，聚合物进一步与叠氮化物反应，进一步交联得到最终的液晶聚合物。
4 结论
开环易位聚合经过半个多世纪的研究与应用，已成为一种通用聚合方法。近年来，在新型催化剂研发和聚合物研究与应用方面均取得了重大的进展。但与其它聚合方法相比，开环易位聚合的研究与应用均有待进一步加大。结合开环易位聚合的研究与应用情况，今后开环易位聚合的研究与应用应主要集中在以下几点。
(1)新型催化剂的研究与开发。由于目前催化剂在成本、稳定性和选择性等方面还存在一定的不足，有待于开发适合特殊条件下的聚合催化剂，特别是高选择性(规整性)催化剂、水相催化剂、可回收负载催化剂、高活性低成本结构不确定催化剂等。
(2)新型聚合单体拓展。目前应用于研究的聚合单体主要基于降冰片烯、环辛烯、双环戊二烯等单体，聚合单体的种类较少，有必要通过Diels-alder、偶联等反应合成新型的聚合单体，探索新型单体引入对聚合物性能的影响。