自由基

　自由基（共12篇）

　自由基 篇1

按摩是祖国传统医学中的瑰宝, 它作为一种简便易行的纯自然恢复手段早已在运动训练和教学工作中得到广泛地应用。实践表明, 运动后进行适当地按摩可有效地促进疲劳的恢复。那么, 按摩能否通过调节运动后体内氧自由基的代谢水平, 而起到促进运动性疲劳恢复的作用呢?对此, 国内外尚未见系统报道。另外, 优异的运动成绩取决于良好的身体机能状态和科学的训练方法, 当前教练员在安排训练计划时, 很少考虑人体重要的保护防御机能——免疫系统对训练与比赛的影响, 从而影响实际训练效果。为此, 通过文献资料法和专家访谈法就按摩与自由基代谢以及机体免疫功能的影响等相关问题进行综述, 从而为按摩促进运动性疲劳恢复和有效改善机体免疫能力提供理论依据。

1 运动对机体免疫系统影响的机制

1.1 神经内分泌对机体免疫系统影响

在安静状态下该轴系统维持正常人体内分泌稳定, 它释放各种物质, 各种物质又反作用于它, 达到一种平衡状态。在应激状态下, 该轴系统发生了变化, 在一个新的水平上达到一种平衡。下丘释放促进腺垂体释放激素。生长素释放抑制激素、生长素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素等。这些促垂体因子, 有些在淋巴细胞表面有受体, 但其主要作用是作用于腺垂体调节的分泌。在各种内分泌中糖皮质激素、去甲肾上腺素、甲状腺激素等对免疫有重要影响。

1.2 糖皮质激素

一般认为, 血浆GC浓度的变化主要与运动时间有关。长时间大强度运动后都会导致血浆GC的升高, 而短时间的运动不会改变血浆GC的浓度, 已有工作证明, 生理浓度和应激浓度的GC对细胞免疫功能就有明显的抑制作用, 体内注射GC后, 迅速出现外周血淋巴细胞和单核细胞的减少以及中性粒细胞的增多, 并在4h左右达到高峰。这种现象与长时间运动后外周血象的变化相似, 推测长时间运动后这种血象的变化与同时期GC的过度分泌有关。

1.3 甲状腺激素

甲状腺素在体育运动中有着十分重要的地位, 它是能量代谢的物质, 同时也是情绪产生的物质基础。对免疫也有重大影响, 早期实验发现, 甲状腺切除后或服用甲状腺药物后, 使许多品系动物的胸腺及其淋巴器官重量减轻, 淋巴细胞数下降, 及对PHA反应降低, 抗体形成减少。而注射甲状腺素后可使免疫功能恢复。甲状腺为一种代谢物质, 在运动后会分泌增加, 这是一种人体适应现象, 对神经心理免疫有巨大作用, 一方面改善情绪, 降低应激;另一方面这种甲状腺还可间接作用于免疫系统, 提高免疫功能。有研究认为, 下丘脑—垂体—肾上腺轴和下丘脑—垂体—甲状腺轴, 在情感性精神病的发生机制中具有重要作用, 而这种情感性精神障碍显然对免疫抑制有较大作用。

1.4 生长激素

运动过程中, 外周血中生长激素变化明显, 长时间运动或者是短时间高强度运动都可促进生长激素释放, 但运动强度是影响生长激素释放更为敏感的因素。生长激素也积极参与运动过程中的免疫调节。

1.5 儿茶酚胺

儿茶酚胺主要是肾上腺素和去甲肾上腺素 (外周循环) 和多巴胺 (中枢神经系统) 。运动引起的即刻白细胞增多的幅度与循环的儿茶酚胺的水平关系密切。中等强度的运动, 白细胞增多主要与血浆去甲肾上腺素水平相关, 但如果运动到耗竭, 则血浆肾上腺素水平会产生更大的影响。这种不同可能是由于不同强度的运动使进入到外周循环的2种儿茶酚胺的相对比例不同。

1.6 神经介质对机体免疫系统影响

神经介质尤其是单胺类物质对免疫有较大影响, 一方面它通过中枢水平上调节来调节免疫;另一方面, 它又通过淋巴细胞上受体直接作用于免疫系统。有研究表明, 小鼠在腹腔注射6-OHDA破坏外周交感神经末梢后, 体液免疫应答增强, 这提示外周去甲肾上腺可能起免疫抑制作用。将6-OHDA注射入小鼠脑室, 48h后SRBC免疫, 免疫后第五天动物脾脏中的空斑成细胞 (PFC) 减少, 说明6-OHDA抑制了体液免疫反应。但有人认为中枢乙酰胆碱降低, 免疫应答增强, 乙酰胆碱增高, 免疫应答减弱, 而外周变化, 并不明显影响免疫反应。

1.7 神经肽途径

神经肽主要有β-内啡肽、强啡肽A1-13和脑啡肽。早期实验发现, 在含有SRBc的小鼠脾细胞培养液加入各种阿片肽, 15天后测体液免疫应答的程度, 发现α、β、γ内啡肽, 甲硫脑啡肽都可抑制免疫应答。其中以α内啡肽作用最强, 其次β-EP、γ-EP的作用最弱。β-EP可能通过加强T抑制细胞的活性, 从而抑制免疫功能。

1.8. 谷氨酰胺途径

谷氨酰胺是一种条件必需氨基酸, 通常情况下机体内可自身合成谷氨酰胺并供组织利用, 但在应激状态下, 比如运动训练, 容易出现谷氨酰胺的缺乏。由于免疫系统对谷氨酰胺的利用率很高, 它是免疫系统的重要能量来源, 并且从理论上推测, 运动后如发生血浆谷氨酰胺浓度下降, 则会继发影响机体免疫系统的功能。骨骼肌是体内合成谷氨酰胺的最主要场所, 其中含有丰富的支链氨基酸转氨酶、谷氨酰胺合成酶等与谷氨酰胺代谢相关的酶类, 已知支链氨基酸是肌细胞合成谷氨酰胺的重要氮源, 并影响肌细胞内谷氨酰胺向血液中释放, 由于肌肉收缩时大量支链氨基酸经葡萄糖-丙氨酸循环参与供能, 导致合成谷氨酰胺的原料不足, 导致运动尤其是过度训练时肌细胞谷氨酰胺输出减少, 血浆谷氨酰胺浓度下降, 导致免疫机能抑制。已有研究证实, 训练前提供含支链氨基酸丰富的膳食可预防运动性免疫机能低下。肌肉中糖原水平是否影响谷氨酰胺释放可能也很重要, 有关这方面的研究尚未见到。

1.9 免疫抑制因子途径

矫伟等研究发现, 大运动量训练期自行车运动员血清淋巴细胞转化有明显的抑制作用。经10天调整训练后此种抑制作用消失。进一步研究表明使血清产生免疫抑制的为一种140KD的大分子蛋白质免疫抑制因子, 这与以小鼠为实验对象的急性运动实验结果非常一致。因此他们认为, 在运动与免疫的调节中, 存在着不同于神经内分泌调节机制的另一途径:免疫抑制途径。

2 按摩促进疲劳恢复的作用机制

按摩是利用手、足或器械等进行各种手法操作, 刺激人体体表或穴位, 以提高或改善人体生理功能、消除疲劳和预防疾病的一种方法。将按摩运用于运动中, 以调整运动员的赛前状态、消除疲劳和预防运动伤病, 则称之为运动按摩。运动按摩作为一种良好的恢复手段早已在运动训练和教学工作中得到广泛应用。从现有研究结果来看, 按摩促进疲劳恢复的作用机制主要有以下几个方面:

2.1 通过清除乳酸、尿素氮等代谢产物来促进疲劳的恢复

曾有人给速度练习后的运动员进行按摩, 结果发现, 按摩后血浆中的CK活性以及血乳酸、尿素氮浓度的恢复速度比对照组快得多。其原因可能是, 按摩使紧张的肌肉放松, 而肌肉的放松可加快肌组织的血液循环, 血液循环的加快又可将组织中堆积的代谢产物更快运输出去, 并尽快将之清除。

2.2 通过加速能源物质的恢复来促进疲劳的恢复

有实验表明, 按摩可加快血糖和肌糖原的恢复, 并可使肌纤维中的琥珀酸脱氢酶 (SDH) 的含量增加。其原因目前还不清楚。

2.3 通过促进肌纤维结构的恢复来促进疲劳的恢复

国内外大量人体及动物实验的研究发现, 运动, 特别是离心运动可引起肌肉超微结构的异常变化, 这种异常变化必然导致收缩能力的下降, 造成骨骼肌疲劳。马玉河等人通过对兔运动后进行按摩的研究发现, 按摩能够有效地防止骨骼肌超微结构的紊乱, 对肌肉运动性损伤有明显的防治作用, 并且这种作用随着运动时间加长和按摩治疗的持续而更加明显, 另外他还发现, 这一作用主要是通过改善肌肉的血液循环来实现的。

2.4 通过促进心血管系统的恢复来促进疲劳的恢复

有实验表明, 适宜的按摩可使运动后的心率、血压较快恢复到安静时状态。实验中还发现按摩组中心电图的T波振幅要高于对照组。由于T波振幅对缺氧最敏感, 因此在运动过程中所欠的氧债会在T波上反映出来, T波升高就是心肌代谢恢复良好的表现。心率下降的原因可能是按摩手法的刺激调节了植物神经的功能而起到一种良性调节作用;血压下降可能是由于按摩手法的作用, 使肌组织中毛细血管扩张, 降低了大循环中的阻力, 所以能使血压更快的恢复到安静时水平。

2.5 按摩对运动后自由基代谢的影响

在医学研究中发现, 颈椎病、腰椎间盘突出症可使体内自由基的生成量增加, 抗氧化酶的活性下降。主要表现为血中MDA含量增加, SOD、CAT、GSH-px活性下降。患者经适宜的按摩治疗后, 血中MDA含量明显下降, SOD、CAT、GSH-px活力明显上升, 而尿中-SH和LPO含量也随之明显下降。说明, 按摩可对颈椎病、腰椎间盘突出症患者体内的自由基代谢起到一种良性的调节作用。

参考文献

[1]陈佩杰.运动后恢复期的免疫功能[J].中国运动医学杂志, 2000.

[2]黄佳.吸氧对大强度运动后自由基代谢、红细胞抗氧化系统的影响[J].中国运动医学杂志, 2002.

[3]夏云健.芦丁和维生素C对大鼠力竭运动后自由基代谢的影响[J].中国运动医学杂志, 1999.

　自由基 篇2

从自由基反应角度探讨多环芳烃的形成机理

在参考大量国内外文献的基础上,从自由基反应角度探讨多环芳烃的.形成机理及反应途径,试图为从源头上减少多环芳烃的形成提供理论依据.

作 者：胡启秀 赵继俊 蒋锦锋 向兰康 冯茜 作者单位：郑州烟草研究院,河南,郑州,450001刊 名：四川省卫生管理干部学院学报英文刊名：JOURNAL OF SICHUAN CONTINUING EDUCATION COLLEGE OF MEDICAL SCIENCES年，卷(期)：200928(1)分类号：Q62关键词：多环芳烃(PAHs) 形成机理 自由基

对抗都市自由基 篇3

尾气排放、紫外线污染直逼肌肤最后一层抵御力。暗沉、粗糙、痘痘、油光让人烦心……污染之下，你知道会为肌肤种下哪些隐患吗？

隐患1：毛孔黑头危机

毛孔的重要功能之一就是排出皮脂分泌物，因此在污染颗粒弥漫的环境里，毛孔成了“风口浪尖”的“是非之地”，一旦毛孔阻塞，皮脂堆积，就会让毛孔粗大，增加黑头的成形速度和程度，如果是易致痘体质，这时也容易诱发痘痘。

隐患2：肌肤干燥危机

漂浮的颗粒物形成霾时，已经是很干燥的环境了，漂浮的颗粒物更有利干燥空气与肌肤争水。颗粒中有些有机化合物如二氧化硫会引起上皮细胞坏死，久而久之影响皮肤的屏障功能，这就使皮肤变得越来越干燥。

隐患3：肌肤炎症危机

空气污染对呼吸道和肺部的炎症影响很明显，对皮肤炎症影响相对比较小。但是人的肌肤并不时时刻刻处在健康状态，当肌肤因为偶然摩擦或是揉眼动作之后产生微创，空气污染就会恶化肌肤炎症。

隐患4：肌肤老化危机

污染颗粒会损害皮肤细胞，加速肌肤老化，雾霾空气中的氮氧类化合物是引发炎症的杀手之一，使细胞外基质和细胞膜损伤，加速皮肤的暗黄和衰老。

隐患5：斑点危机

空气污染导致肌肤老化与黑斑生成。有害污染因子会促使身体产生自由基，使肌肤细胞受损，因而产生过多的黑色素，形成斑点、肤色不均与黑色素沉淀等问题，更是肌肤老化的“隐形杀手”。

防患6：肌肤敏感危机

污染物中带有的动物植物或者化工排放物质，对于皮肤是一种潜在的过敏源，可以诱发皮肤的免疫反应，产生过敏现象。

为肌肤筑起“防护栏”

沙尘、雾霾、重金属颗粒物……面对糟糕的气候与严重污染的城市，面对这些城市中的污染危害，我们该如何面对，该为我们的肌肤寻找怎样的护肤屏障呢？以下这些妙招也有助于缓解污染环境对人体的伤害。

STRATEGY1温和零死角清洁

*DAY：早晨起床，只需简单温和地清洁肌肤即可。可以用温热的毛巾捂脸片刻，唤醒肌肤之后再用温水清洗全脸。倘若肌肤油腻，你可以在局部使用洁面乳加以清洁，或是用含有碳酸成分的洁面泡沫清除多余油分，并为肌肤带来更多活力。

*NIGHT：在接触了一整天尘埃、汽车尾气、空气悬浮颗粒等各种污染后，清洁必然是夜间护肤的重头戏，必须将残留于毛孔中的污垢与老废物彻底清除。建议选择乳或膏状的洁肤产品，产品具有强大的吸附能力，因而能更有效地将污染物带出毛孔。值得注意的是，应当先用起泡网搓揉出大量泡沫，用手指指腹蘸取泡沫，轻柔画圈按摩肌肤，时间必须控制在1分钟以内。过长时间的按摩不仅会对肌肤造成额外刺激，更有可能将已经揉出的各种污垢再次推进毛孔。之后，用流动的温水彻底冲洗全脸。切勿使用过热的水，那只会令清洁后的肌肤变得干燥紧绷。

STRATEGY2维持肌肤清爽润泽

*DAY：带有金属颗粒的风沙能够在瞬间将皮肤中的水分蒸发殆尽，导致肤质粗糙，肤色暗亚。这也是为什么在污染天气里，你总觉得即便涂抹了再多护肤品，没过多久肌肤就感到干燥紧绷。在选择日间保湿产品时，请选择质地清爽、含油量较少甚至不含油分的保湿乳。含大量油分的丰润保湿霜容易在室外环境中吸附灰尘、悬浮颗粒和花粉。

绝不要裸脸外出！具有抗污染功效的防晒隔离霜不可或缺，它如同肌肤的保护伞，避免空气中的有害物质直接接触肌肤。在涂抹完所有晨间护肤品与彩妆之后，可以在脸上薄薄地刷上一层保湿蜜粉，令妆面保持干爽透气，不易沾染污垢。

*NIGHT：在夜间护肤时，应选用兼具营养供给与维持肌肤水油平衡的多效保湿产品，减少层层叠叠大量涂抹，让在白天紧张对抗环境压力的肌肤在夜间得到松弛，畅快呼吸。含有植物修复成分的保湿霜能在补充水分的同时迅速舒缓受刺激的肌肤。而含有矿物成分的产品则有助于为肌肤补充大量微量元素，增强肌肤自身的抵抗力与修复力。

STRATEGY3内外兼顾，排毒抗敏

*DAY：倘若天气预报今日的污染状况特别严重，那么你在当日需要摄入的饮水量也应增加到平日的2倍。充足的饮水不仅有助于维持肌肤水润舒适，还能帮助呼吸器官的黏膜避免因缺水而变得干燥，防止有害物质渗入人体器官。

此外，每天午餐后，你需要为肌肤进行简单的舒缓排毒，加强肌肤的抗污染能力。选用含舒缓成分的保湿喷雾喷洒在办公环境中，或是在室内打开加湿器，淡化室内污染物的浓度，也有助于避免空气中的灰尘直接附着在肌肤上。

聚焦超声生成羟自由基的检测 篇4

1 实验部分

1.1 实验原理

亚甲基蓝(MB)属于噻嗪类试剂,分子中含有二苯并硫噻嗪环体系,其中的硫原子处于中间价态,对强氧化性的·OH具有很高的亲和力,与·OH反应后生成稳定的无色加合产物(MB-OH)。由于氧化后硫的价态升高,MB失去发色基团而褪色,MB水溶液的蓝色便会变浅甚至消失。根据Lambert-Beer定律,通过检测MB溶液在664 nm处吸光度的变化,便可以在一定程度上定量测定产生的羟自由基的浓度。

1.2 仪器与试剂

Ultrasonic PA型高频超声聚焦仪(换能器频率:1.1MHz;换能器有效直径:39 mm;焦距:90 mm;输出功率:0~200 w,连续可调),陕西博优超声科技研究所;

UV-3010紫外-可见光分光光度计,日立公司,日本;

F-4500荧光分光光度计,激发波长315 nm,日立公司,日本;

亚甲基蓝(MB)水溶液:13.37μmol/L(初始吸光度:A0=0.98);

对苯二甲酸碱水溶液:1.0×10-4 mol/L(p H=10);

试剂均为分析纯,水为二次蒸馏水。

1.3 实验方法

将一定体积(10 m L)的亚甲基蓝溶液(13.37μmol/L)于特定反应容器中,在聚焦超声焦点处进行超声辐照处理(图1)。通过检测不同时间亚甲基蓝溶液吸光度的下降值来表征聚焦超声产生的羟自由基,亚甲基蓝溶液吸光度的减少值一定程度上正比于羟自由基的生成量。

2 结果与讨论

(1)超声发生及功率调节仪(2)声透镜换能器(3)超声波束(4)焦斑(5)水浴(6)反应容器(7)乳胶膜(8)亚甲基蓝溶液

对既定的体系而言,Lambert-Beer(A=εbc)定律中的εb为一定值,可通过已知浓度的标准溶液计算得出(这里,εb计算值为0.0748)。在此基础上,测定超声作用后亚甲基蓝溶液吸光度在664 nm处的变化△A,得出MB和·OH反应所消耗的浓度△CMB,该浓度变化即为被亚甲基蓝捕捉的超声辐照产生的羟自由基的浓度C·OH,即:

图2显示了亚甲基蓝溶液紫外-可见光吸收曲线随聚焦超声辐照时间的变化(聚焦超声功率:200 w)。亚甲基蓝在664 nm处有最大吸收峰,随着超声时间的延长,亚甲基蓝的最大吸收逐渐下降。虽然频率越高,超声空化越难发生,但从该结果可以看出,1.1MHz的聚焦超声仍然产生了空化作用,并裂解了水分子产生了羟自由基,从而致使亚甲基蓝吸光度的降低。嵌入图为被亚甲基蓝捕捉的聚焦超声产生的羟自由基浓度与时间的关系。不难看出,在起初的一段时间,羟自由基的产生量与时间存在着良好的线性关系。只是随着时间延长到了后期,线性关系才逐渐失去。这里的原因可能与紫外-可见光分光光度计的检测极限以及亚甲基蓝在溶液中的相对含量有关。由于羟自由基的存在寿命和有效反应距离极短,当溶液体系中的亚甲基蓝分子相对含量较低时,羟自由基很难在有限的时间内和亚甲基蓝分子有效地碰撞,从而导致了谱图中偏离线性的现象。

为了更进一步确认羟自由基的产生,我们又选择了另外一种性质不同的羟自由基捕捉剂对苯二甲酸(TA)进行捕捉实验。对苯二甲酸溶于氢氧化钠溶液生成的对苯二甲酸钠,是一种无荧光效应的物质,而其一旦与羟自由基结合,便会生成强荧光性的稳定的羟基对苯二甲酸(HOTA)。如图3所示,随着聚焦超声时间的延长,荧光发射强度明显逐步增强,表明体系中羟化的对苯二甲酸的量随着超声时间逐渐增加(即羟自由基的量在逐渐增加)。

很多研究已经表明,空化是随着超声波频率的升高而降低。要引起空化,频率愈高,所需要的声强愈大。在水中产生空化,超声波频率在400 k Hz时所需要的功率要比在10 k Hz时大10倍左右。而羟自由基的产生量很大程度上决定于空化的强弱。在本实验中,也观察到了这一类似现象(图4)。减小聚焦超声的功率,在相同的超声辐照时间下,亚甲基蓝溶液吸光度的下降随着超声功率的减小而减小。这说明,采用的聚焦超声功率越小,产生的空化作用越弱,从而空化作用裂解水分子产生的羟自由基也越少。

图5是水浴温度对超声空化裂解水分子产生羟自由基的影响(聚焦超声功率:200 w)。对超声而言,温度是一个复杂的影响因素。一般地说,温度相对越高,对空化的产生越有利,但是当温度过高时,气泡中蒸汽压增大,因此气泡闭合时增强了缓冲作用从而又使得空化作用减弱。从图5也可以看出,亚甲基蓝溶液吸光度的下降值随着温度的升高,大体上呈现先增大后减小的趋势,说明由聚焦超声空化作用产生的羟自由基的量随着温度的升高先增多后减(下转第65页)(上接第48页)少,约在50℃达到最大值。

3 结论

上述实验结果表明,(1)聚焦超声在1.1 MHz的高频率下,仍能产生空化作用,并裂解水分子产生羟自由基;(2)羟自由基的产生量与聚焦超声辐照的时间和功率密切相关,功率越大,辐照的时间越长,产生的羟自由基越多;(3)温度对聚焦超声的空化作用具有双重性,过高和过低均不利于空化的发生。

摘要：以亚甲基蓝(MB)和对苯二甲酸(TA)为羟自由基捕捉剂,采用紫外-可见光分光光度法和荧光分析法间接检测了高强度聚焦超声空化作用产生的羟自由基,并初步研究了超声辐照时间、功率和温度等因素对羟自由基产生的影响。

关键词：聚焦超声,空化,亚甲基蓝,羟自由基

参考文献

[1]J.E.Kennedy,High-intensity focused ultrasound in the lreatment of solid tumouts[J].Nat.Rev.Cancer,2005,5(4):321-327.

[2]C.R.Thomas,C.H.Farny,C.C.Coussios,R.A.Roy,Dynamics and control of cavitation during high intensity focused ultrasound application[J].Acoust.Res.Lett,2005,6(3):182-187.

[3]Hong Chen,Xiaojing Li,Mingxi Wan.Spatial-temporal dynamics of cavitation bubble clouds in1.2MHz focused ultrasound field[J].Ultrasonics Sonochemistry,2006,13:480-486.

[4]C.P.Zhu,S.C.He,M.L.Shan,J.C.Chen,Study of a peak in cavitation activity from HIFU exposures using TA fluorescence[J].Ultrasonics,2006,44(20):e349-e351.

　自由基 篇5

电化学方法简便测定芬顿反应产生的羟基自由基

1 引言 由于羟基自由基的反应活性大、寿命短、存在浓度低,直接测定存在一定的难度.因此,建立快速、简便的`测定方法,对自由基理论研究和抗氧化药物筛选有重要意义.水杨酸、2-脱氧-D-核糖和DMSO是测定羟基自由基常用的分子探针.其中,DMSO与羟基自由基反应,主要的生成物有甲基亚磺酸(I)及甲醛(II)等.

作 者：邰超 邹洪 谷学新 郭启华 作者单位：首都师范大学化学系,北京,100037刊 名：分析化学 ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ANALYTICAL CHEMISTRY年，卷(期)：31(1)分类号：O65关键词：

自由基与人体健康 篇6

自由基可以使生物膜中不饱和脂肪酸产生过氧化脂质，破坏膜结构。如破坏红细胞膜导致溶血；破坏线粒体膜可导致能量(ATP)生成降低；破坏内质网膜可引起多聚核糖体解体，抑制蛋白质合成；破坏溶酶体膜，造成组织自溶。膜蛋：白及一些功能蛋白(包括酶)被氧化，可导致功能丧失。自由基或过氧化脂质还可使脱氧核糖核酸(DNA)结构遭受破坏、交联或变性，与肿瘤的发生发展有关。

大量自由基的生成可使吞噬细胞衰竭或死亡，与炎症的发展有关。

自由基可破坏血流中低密度脂蛋白(LDL)外表的载脂蛋白和磷脂，造成胆固醇转运障碍。多量胆固醇沉积在损伤的血管内膜，加速动脉粥样硬化的形成。

膜磷脂损伤产生的过氧化脂质或其降解产物，与蛋白质、氨基酸及磷脂等物质结合，形成一种难以降解的多聚物，叫作脂褐质，可沉积于心、肾等内脏组织。如沉积于脑组织，可导致智力衰退；沉积于皮肤，可形成老年斑。随着人们步入不惑之年，自由基和过氧化脂质的形成和蓄积，是人类渐趋衰老的重要原因之一。许多疾病，如氧中毒、免疫失调、营养障碍、致衰老、致癌、致突变、损伤以及心血管疾病，肝脏、泌尿系统等疾病，都与自由基有一定的关系。

为了防止自由基蓄积，影响机体健康，人体内形成了两个清除自由基的体系。

1．小分子抗氧化物清除及防御自由基。

维生素E：又名生育酚，是体内最重要的抗氧化剂。它能捕捉超氧阴离子自由基、过氧化物自由基及羟自由基等，生成生育酚自由基，进一步反应生成非自由基产物生育醌。1分子生育酚自由基可以清除2分子自由基。

微量元素硒：和维生素正在抗氧化过程中协同发挥作用。

维生素c：可使氧化型谷胱甘肽还原生成还原型的谷胱甘肽，后者能和过氧化脂质反应而清除之。还能与羟自由基或生育酚自由基直接作用使之清除。

胡萝卜素：通过捕捉自由基并与之结合，生成稳定的结合物而清除。β-胡萝卜素在抗癌、防辐射方面也有良好作用。

泛醌：正常含量的泛醌，是保证氧充分还原而不产生自由基的重要条件。临床用其制品治疗心绞痛、充血性心力衰竭等疾病取得良好效果。

2．酶催化的清除自由基。

超氧化物歧化酶(SOD)：是一组金属酶，以铜—锌为辅基的称铜—锌—SOD，主要存在于动植物组织的细胞液中。另外还有两种常见的，以锰为辅基的锰-SOD，以铁为辅基的铁-SOD。SOD虽然迅速清除自由基，但其产物过氧化氢仍有很强的氧化活性。

过氧化氢酶：可催化过氧化氢生成水。

过氧化物酶：以谷胱甘肽过氧化物酶为代表，具有高效抗氧化作用，对保护细胞膜和巯基蛋白或酶不受自由基或过氧物氧化起重要作用。

　自由基 篇7

聚合物合成的控制主要是指聚合物结构的控制和聚合物分子量的控制。活性聚合可以得到分子量分布极窄的聚合物,是控制聚合物分子量最理想的方法。通过活性聚合还能容易地获得预定结构和序列的嵌段共聚物和接枝共聚物。因此,活性聚合的研究受到高度的重视。自从1956年Szwarc等[1]报道了一种没有链转移和链终止的负离子聚合技术以来,活性聚合的研究得到了巨大的发展,并一直是高分子学术界高度重视的领域。1982年Otsu等[2]提出了用引发-转移-终止剂(Initiator-transfer-terminator,Iniferter)法实现活性自由基聚合,但由于效果不理想而未引起足够重视。直到1993年,Georges等[3]提出了用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(2,2,6,6-tetramethyl-piperidinyl-1-oxyl radical,TEMPO)实现活性自由基聚合,并得到了很好的实验结果。由此活性自由基聚合引起了人们的高度重视并很快成为研究热点。1995年Matyjaszewski等[4]和Sawamoto等[5]几乎同时提出了用ATRP实现活性自由基聚合。ATRP由于适用单体广,得到的聚合物分子量分布窄,成本相对低廉,最有可能实现工业化,因此引起了轰动。

1 原子转移自由基聚合(ATRP)

ATRP反应是以烷基卤代烃(RX)为引发剂,过渡金属卤化物为催化剂,联二吡啶为配位剂,在60~130℃引发乙烯基单体的聚合[4]。该技术可合成相对分子质量高达105、相对分子质量分布为1.03~1.50的聚合物,聚合物的相对分子质量可根据需要由反应体系中RX的浓度决定,特别要指出的是,由于活性种是自由基,因此ATRP就不仅仅局限于本体和溶液法,而可以扩展到诸如悬浮、乳液甚至在超临界CO2中进行,提供了聚合方式的多样性。而该技术的真正意义在于它具有成为一种高分子结构设计的重要工具的潜力。其反应机理如图1所示。

ATRP的发明就是应用此原理,在已成功运用的有机小分子合成方法——原子转移自由基加成反应(ATRA)的基础上发展起来的。ATRA与ATRP的主要区别在于:在正常的ATRA如降级转移条件下,大多数的转移反应是不可逆的;而在ATRP中,为了达到具有预测相对分子质量、分散性小和结构清晰的聚合物的目的,则要求具有快速而可逆的原子转移[6]。

由于这种聚合反应中的可逆转移包含着卤原子从卤化物到金属络合物,再从金属络合物转移到自由基的原子转移过程,所以称之为原子转移聚合;同时,由于其反应活性种为自由基,所以称之为原子转移自由基聚合。

可进行ATRP反应的单体非常广泛,几乎包括了所有适用于其他活性聚合的单体和一些目前无法进行活性聚合的单体,并能制备出各种不同性能、不同功能的新型聚合物材料,即所谓的“量体裁衣”[7]。它可以通过分子设计制得多种具有不同拓扑结构(线型、梳状、网状、星型、树枝状大分子等)、不同组成和不同功能化的结构确定的聚合物及有机/无机杂化材料。与离子聚合等传统活性聚合技术相比,它具有单体覆盖面广、聚合条件温和、易于实现工业化等显著优点。其产品在高性能粘合剂、分散剂、表面活性剂、高分子合金增溶剂和加工助剂、热塑性弹性体、绿色化学品、电子信息材料及新型含氟材料等高技术领域都具有广阔的应用前景[8]。

由于动力学原因,在自由基聚合中完全消除终止反应是不可能的。准确地说,原子转移自由基聚合方法应称为活性或受控自由基聚合。虽然不同活性自由基聚合采用的引发体系不同,但基本特征都是由活性种与某种媒介物可逆反应生成比较稳定的休眠种。两者之间存在动态平衡,此平衡必须大大倾向于休眠种一端,使自由基平衡浓度很低,从而大大抑制了双基终止反应。活性种与休眠种之间相互转变速率和增长速率之比是控制分子量分布的重要因素,这一比值越大,分子量分布越窄[9]。

但ATRP引发体系也存在不少缺点,例如其引发体系是由卤化物(引发剂)、低价过渡金属和合适的配体组成的络合物(催化剂),由于卤化物存在毒性,低价过渡金属易被空气中的氧气氧化,催化剂的使用过量对环境造成一定的影响,这一系列的问题都有待解决。针对ATRP的缺点,又开发出一系列新的引发体系。

2 新型ATRP引发体系

常规ATRP 反应需要大量的低价态过渡金属催化剂((1000~10000)×10-6),不仅对聚合系统要求严格,而且脱除催化剂的后处理工艺复杂,因此限制了其推广使用。为克服此问题,采用三(2-甲基胺基) 乙胺(Me6TREN)、五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、4, 4′-二(5-壬基)-2,2′-联吡啶(dNbpy) 或三(2-吡啶) 甲基胺(TPMA) 等配位能力更强的多齿胺类配体代替传统的联吡啶配体,使得ATRP 催化剂的活性提高了103~105倍,然而催化剂的用量却不能相应减少,否则会对聚合反应失去控制。

后来人们致力研究ATRP反应的引发-活化-失活过程,从而开发出一系列新型引发体系,逐渐克服了上述问题,使之成为一种适合工业化大生产的活性聚合技术。

2.1 RATRP引发体系

针对ATRP的缺点,Matyjaszewski等[10,11]提出了新的引发体系——反向ATRP(RATRP)。RATRP 用传统引发剂(如偶氮双异丁腈、AIBN) 代替卤化物,用高价过渡金属络合物代替原来的催化体系,从而避免了上述两个缺点。其反应机理如图2所示。

RATRP 体系克服了常规ATRP 体系中低价态过渡金属催化剂容易氧化的问题,更适合工业化大生产的需要。后来人们又发现在RATRP 体系中使用碳-碳类引发剂(如2,3-二氰基-2,3-二苯基丁二酸二乙酯,简称DCDPS) 可产生浓度适中的有机自由基,因此较偶氮类或过氧化物类引发剂更有利于对聚合反应的控制。目前,已经成功利用RATRP 方法合成出多种聚合物[12,13],然而RATRP体系没有减少过渡金属催化剂的用量,适用的聚合温度范围较窄,而且高活性催化体系(如CuBr2/Me6-TREN) 不适用这种体系,无法合成嵌段类聚合物。

2.2 AGET ATRP体系

通过电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合(Activator generated by electron transfer ATRP,简称AGET ATRP) 的聚合体系可克服ATRP和RATRP聚合体系的缺陷[14],因为这种聚合体系采用稳定的还原剂(如维生素C (Vc)) 与高价过渡金属的络合物作为催化体系[15,16]。在该体系中不再需要添加其他有机配体,可使甲基丙烯酸甲酯较快地发生聚合反应,反应不但有良好的可控性而且还可在有氧环境中进行,其反应机理如图3所示。

还原剂是用来减少高氧化态过渡金属络合物的用量,而不是用来引发新的增长链(并非有机自由基),用AGET ATRP制备嵌段共聚物时没有产生均聚物,理论上很多还原剂都可以使用。从早期的报道中得知,在正常的ATRP聚合体系中加入适量的铜粉,CuⅡ通过与Cu0之间的电子转移再生为CuⅠ ,增加聚合的速率[17]。后来又陆续发现2-乙基己酸亚锡(Sn(EH)2)[15]、抗坏血酸[14]、三乙胺[18]等都可显著提高ATRP 反应速率,反应原理与零价铜类似,即CuⅡ与还原剂反应生成CuⅠ。AGET ATRP 体系显著降低过渡金属络合物的用量,而且由于还原剂的存在,微量的氧对反应不会造成影响,因此这种方法特别适合在水相和微乳液体系中进行[19,20]。

AGET ATRP 体系显著降低了过渡金属化合物的用量,然而残留在聚合产物中的金属离子含量仍然较高。Matyjaszewski 研究组设想:如果在ATRP 体系中存在将高价态过渡金属不断转化为低价态的物质,则初始加入的过渡金属化合物的用量可大大减少。基于如上设想,Matyjaszewski于2006 年提出ARGET ATRP 这种新型引发体系[19]。

2.3 ARGET ATRP体系

ARGET ATRP体系是在AGET ATRP的基础上发展而来的,理论上适合AGET ATRP的还原剂同样适用ARGET ATRP,包括有机联氨的衍生物、酚、单糖、抗坏血酸以及无机的SnⅡ、Cu0等,在条件理想的状态下,一些含氮的配体也可作为还原剂,近期这种还原剂是研究的热点[21,22]。良好控制下,丙烯酸酯聚合时需要50×10-6的过渡金属络合物,而苯乙烯聚合时仅需要10×10-6[23,24]。由于ARGET ATRP体系中含有过量还原剂,因此少量氧气的存在不会影响聚合反应的可控进行,这两点对于实现ATRP 方法的工业化生产尤其有利,其反应机理如图4所示。

ARGET ATRP体系用微量氧化态金属络合物和过量的还原剂迅速产生低价态的金属络合物,一些能影响聚合物分子量和链末端功能的副反应也减少了[25]。 然而,过量的还原剂不会产生新的自由基,使AGET ATRP体系更适合制备嵌段共聚物,且微量的氧对聚合反应不会产生影响,使ATRP体系的工业化成为可能,成为活性可控自由基聚合工业化的重要突破[26]。

3 表面引发ATRP反应的应用

与传统的自由基聚合接枝相比,对无机微粒表面进行ATRP接枝聚合有诸多的优点,成为目前制备高性能有机/无机杂化微粒最受人瞩目的方法。其主要优点在于:(1)可通过分子设计制得具有多种不同结构(线型、梳状、网状、星型、树状大分子等)、不同组成(均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物等)和不同功能化结构的聚合物改性无机粒子。(2)可克服自由基聚合接枝存在的显著缺点,即一旦接枝聚合终止后,就不能再继续聚合,而经ATRP接枝后,聚合链仍具有活性末端,仍可与其它单体再聚合,故可制得嵌段共聚物。Bottcher等[27]在SiO2表面引入1,1-二氯甲基硅烷基-2-氯-2-苯基乙酸酯ATRP引发剂,引发苯乙烯原子转移自由基聚合后,利用聚合物的活性端基,又继续引发进行第二段聚合。(3)接枝聚合物的长度可控,即包覆无机微粒的聚合物层厚度可以人为控制,充分发挥其可控/活性的优势。

表面引发ATRP反应能改善材料的表面特性,同时具有接枝链分子量及分布可控和高接枝率的优点,使其在很多方面都获得了广泛的应用[28]。

3.1 使材料表面图案化

通过一定的方法,只在材料表面的某些地方接上引发剂,并进行表面引发ATRP反应,就能达到材料表面图案化的目的。图案化的聚合物刷在许多领域都有突出的应用,如微电子、细胞生长调节、生物传感器、药物传递、微量反应器等。接图案化引发剂的方法有好多种,通常有低能电子束衍射[29]、紫外光照射[30]、微接触印刷等。一般通过这些方法得到的图案的尺寸是微米级的,而Hawker等[31]通过纳米接触成型技术和表面引发原子自由基聚合得到了小于100nm的表面图案,Hatzor等[32]通过“Molecular ruler”的方法得到了小于30nm的表面图案。这些纳米尺寸的图案将在分子电子学上发挥很大的作用。

3.2 提高材料表面的生物相容性

对一些需接触血液的医疗器械,用ATRP技术在仪器表面聚合上一层生物相容性好的物质,能有效地减少蛋白质吸附和血栓的形成。Yung等[33]将大分子单体甲基丙烯酸聚乙二醇(PEGMA)通过表面引发ATRP反应聚合到硅片上,使细胞粘附量大为减少,通过这一方法改性,可作为生物医用上的微型装置的反粘附表面。Iwasaki等[30] 将单体磷酸胆碱(MPC)通过表面引发ATRP反应聚合到硅片上,只要聚合物刷厚度超过5nm,就能使血清蛋白吸附量大大减少。同时,通过紫外照射的方法在材料表面形成聚合物图案,通过控制表面图案的尺寸,就能很好地控制材料表面的细胞吸附量,从而达到生物材料表面的最优化。

3.3 制备梳型的聚合物刷

合成梳型聚合物刷是为了提高接枝聚合物的密度,进一步提高薄膜表面亲水性,并揭示接枝聚合物刷结构与形态的关系。刘冬梅等[34]用表面引发原子转移自由基聚合技术对聚偏氟乙烯薄膜表面进行修饰,制备亲水性梳型聚合物刷。他们先用化学方法对PVDF薄膜表面处理使其表面羟基化,表面羟基与2-溴异丁基酰溴反应引入原子转移自由基聚合所需要的表面引发基团;表面引发原子转移自由基聚合在PVDF薄膜表面接枝聚合甲基丙烯酸三甲基硅氧乙酯(HEMA-TMS);2-溴异丁基酰溴(BiBB)与三甲基硅氧基团反应,在聚甲基丙烯酸羟乙酯侧链引入引发剂,引发甲基丙烯酸甲氧基聚(乙二醇)酯(PEGMA)原子转移自由基接枝聚合,制备高亲水性梳型聚合物刷。

3.4 在纳米磁铁矿上进行表面引发ATRP反应

在纳米磁铁矿上进行表面引发ATRP活性聚合,可得到高接枝率、低分子量指数分布的聚合物。Eizo Marutani[35] 研究了在二苯醚溶剂中,催化剂CuBr/Sp(金雀花碱)、自由基引发剂对甲苯磺酰氯下纳米磁铁矿MP 表面引发MMA(甲基丙烯酸甲酯)的ATRP 反应,通过自组装单层吸附固定了硅烷偶联剂CTCS。接枝物PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的PDI=1.2(分子量指数分布),Mn(数均分子量)与理论值几乎相等。他们将原始纳米MP、硅烷化MP-CTCS、ATRP 表面改性的纳米MP-PMMA同时放入有机溶剂氯仿中进行沉降试验测定,15h后前两者几乎沉淀完全,MP-PMMA 分散性仍很好。

3.5 在真丝上进行表面引发ATRP反应

真丝是一种天然蛋白质纤维,具有光泽、手感、染色性能优等特点,但真丝也有不少缺点,为了进一步完善真丝性能,增加新的功能,扩大其应用领域,最有效的方法是对真丝进行化学改性。接枝技术是一种最有效的改变真丝性能的方法,但常规自由基接枝时聚合物分子量难以控制。与传统改性方法相比,原子转移自由基接枝共聚改性真丝具有以下优点:(1)可以避免真丝在化学改性过程中由于使用过硫酸铵等引发剂带来的纤维氧化黄变和强力损伤等缺陷;(2)可避免传统改性方法得到的改性真丝接枝侧链分布不均匀带来的手感差、纤维表面光泽差、染色不均匀的缺点;(3)可控制接枝聚合物的分子量及其分布,得到结构可控真丝,从而获得最佳功能性[36]。王海江等[37]已成功利用ATRP表面接枝技术制备了具有抗菌性的真丝。

4 结束语

　自由基 篇8

1自由基维护正常细胞功能的生化基础

细胞能否正常发挥作用, 取决于被选择性激活的基因能否正常开放。基因激活的基础是对应转录因子被激活, 转录因子的活性依赖于巯基, 巯基是细胞中最强的电子供体, 对氧化还原电位十分敏感, 但不同的转录因子, 由于其结构不同, 对氧化还原电位的敏感程度也不同, 这正是不同浓度的自由基能够激活不同基因的生化基础, 也是细胞分化的基础。当细胞中自由基的浓度确定后, 一些转录因子的巯基以还原态为主, 它便激活所对应的基因;另一些转录因子的巯基以氧化态为主, 它所对应的基因处于灭活状态。改变自由基浓度, 也就改变转录因子还原态与氧化态的比例, 从而会改变基因的表达, 因此稳定的自由基浓度是维持正常细胞功能的生化基础。

还原态的转录因子之所以能激活相应的基因, 是因为它与对应的基因发生氧化还原反应, 使基因上的脱氧核糖核酸转变为核糖核酸, 使胸腺嘧啶转变为尿嘧啶, 在这种情况下RAN聚合酶才能识别, 转录才能被启动, 这样模板DNA自然被转录成RAN。

2细胞将氧转化为自由基的严密系统

在生物细胞中, 氧究竟是如何接受电子的, 这是至今没有解决的一个重要问题, 人们只是推断:细胞色素a3通过铁离子或铜离子的变价, 把电子直接传递给氧, 但是细胞色素a3至今也未能分离和提纯, 至于如何活化氧和传递电子, 从未有人做过具体研究。有一点是肯定的, 氧不可能直接接受电子, 如果是那样的话, 我们就会被燃烧。美国生物学家圣乔-其就曾指出:氧必须由两价电子受体转变为单电子受体, 尔后才能发挥作用[4]。

在植物和动物细胞中, 都曾发现一种复合物, 这种复合物能迅速与氧发生反应形成加氧复合物, 这种加氧复合物属于双自由基, 它与氧分子之间形成一种自动催化反应。当双自由基复合物接受电子后, 在复合物中将电子传递给被活化的氧, 从而使氧完成了接受电子的使命。由于双自由基复合物与氧分子之间是自动催化反应, 因此它也可以视为是氧的一种自由基。Daniel I.Arnon在检验多巴胺-乙二醛复合物催化光合磷酸化作用时发现:在假环状光合磷酸化作用中, 该复合物从受照的叶绿体接受电子, 并把它们顺利输送给氧[5], 后来发现氧实际上已和该复合物形成双自由基复合物。美国生物学家圣乔其对生物胺类与二羰基化合物形成的复合物进行详细研究[4], 也证实该复合物属于双自由基, 与氧形成自动催化反应, 而且能从蛋白质中接受电子, 并把电子传递给氧。他的实验还证实:只有那些具有生物活性的胺类化合物才具有这样的反应, 非活性的酪胺、色胺、与多巴胺、血清素虽然只相差一个OH, 但却没有这样的生理效应。双自由基复合物实质是生物胺, 二羰基化合物与氧形成的大复合物, 细胞色素a3以它为依托, 氧化反应才能顺利进行。

曾有报道:胺能直接催化糖发生裂解反应生成甲基乙二醛[6,7]。笔者对这个反应过程及条件进行了深入研究, 发现此反应只有在双自由基复合物存在的条件下才能进行, 如果失去双自由基复合物, 这个反应不会自动进行。该反应生成的甲基乙二醛会与胺反应生成双自由基复合物, 这样双自由基复合物的生成, 就变成了一个十分严密的自动催化过程。

3分化细胞走向衰老的必然性

细胞分化是以衰老为代价的, 但是人们还没有探明这一必然现象的真正原因。衰老的细胞中自由基浓度总是升高的[8], 人们把原因归结为氧化代谢积累的结果, 其实自由基浓度和时间越来越高, 是由双自由基复合物的自动催化反应性质决定的。所谓自动催化反应, 即反应的产物是反应的催化剂, 随着时间推移, 反应速度越来越快, 产物也就越来越多, 这是不以人的意志为转移的。因此细胞内自由基浓度随时间升高是一种必然现象。

细胞内自由基浓度升高之后, 一部分还原状态下的转录因子就将被转化为氧化态, 基因的开放是靠还原态的转录因子来维持的, 当它的浓度下降后, 基因的激活就变得缓慢和困难, 对外则表现为功能下降或走向衰老。随着自由基浓度进一步升高, 功能基因开始灭活, 对个体来讲就意味着死亡。自由基浓度越高, 被激活的基因就越少, 功能就越特化。

4衰老产生肿瘤的必然性

肿瘤是衰老的另一种表现形式, 衰老必然产生肿瘤, 假如能活的很久, 最终都将死于癌。

肿瘤与衰老相反, 它是细胞内自由基浓度下降的结果。当自由基浓度下降到一定程度时, 所有基因的转录因子都可能被激活, 全部基因开始转录, 其实就是DNA的复制, 细胞由分化状态转为分裂状态。由于双自由基复合物浓度下降, 氧的活化机制受损, 这时即使有正常的氧供应, 呼吸链也不能正常地传递电子, 必然产生有氧酵解, 结果使细胞内酸的负荷加大, 用核磁共振波谱检测肿瘤细胞外液的PH值, 结果显示比正常细胞平均低0.5个PH单位[9]。胺催化糖裂解反应, 以及生物胺与二羰基生成复合物的反应, 都需要中性或弱碱性的反应条件, 在酸性条件下, 生成双自由基复合物的自动催化反应, 根本不可能重新启动, 细胞一旦丧失双自由基复合物, 在没有外力的帮助下, 就永远不可能重新生成。这样细胞将陷入分裂和不分化的周期而不能自拔。双自由基复合物不能生成, 生物胺只能游离在细胞中, 已发现各种不同的癌细胞中都有胺类化合物浓度升高的现象[10]:膀胱癌和消化道肿瘤中5-羟色胺含量会高出正常水平20倍, 已被作为一种诊断指标;神经组织恶性肿瘤中, 儿茶酚胺及代谢产物通常也增高;肝癌、脑癌等多种肿瘤中的多胺化合物增高, 如腐胺、精胺增高。

衰老产生肿瘤主要与氧的供应能力下降有关。当氧供应不足时, 生成双自由基复合物的自动催化反应就会受到影响, 直接后果是自由基浓度下降。Goldblatt和G.Gameron使培养的细胞暂时性缺氧, 结果使细胞发生恶性转化[11], 从而证实缺氧是产生肿瘤的直接原因。衰老的个体由于血液粘度增高, 血管壁增厚, 特别是血细胞功能下降, 这样对组织细胞氧的供应能力就会下降, 如果这个过程是缓慢的, 最终必然会产生肿瘤, 如果这个过程是急速的, 来不及产生肿瘤个体就会死亡, 大部分情况属于后者, 因此肿瘤与衰老相伴随。致癌物的作用主要是干扰生物胺与二羰基形成复合物, 因此它不是比二羰基强的电子受体, 就是比生物胺强的电子供体。肿瘤的最终结果都是氧的利用率下降。

5在肿瘤与衰老对立统一中理解健康

肿瘤与衰老是对立的, 一个双自由基浓度降低的结果, 一个是双自由基浓度升高造成的;一个是永生的, 另一个却是面临死亡;二者又是相互统一的, 都是双自由基浓度改变的结果, 都会引起个体死亡。衰老会引起肿瘤, 肿瘤反过来又进促衰老, 二者是相互依存的关系, 只不过多数情况下, 还没有来得及形成肿瘤, 个体就会死亡。明确二者关系是非常重要的, 过度的抗衰老会引起肿瘤, 过度的防癌又会加速衰老, 维护细胞中自由基浓度的相对稳定, 是防癌与抗衰老的统一点。

对于衰老的个体来讲, 适当降低自由基的浓度是必要的, 也确实能起到抗衰老的作用。正因为如此, 目前市场上一些抗衰老的药物, 基本上都是抗氧化剂。但是仅靠抗氧化剂是不够的, 还必须从双自由基复合物形成的条件上去探究。首先双自由基复合物形成是一种自动催化反应, 反应的产物越多, 反应进行的越快, 这就要少食, 特别要少食高能量的物质, 从而降低氧化代谢的速度。长期剧烈运动会加速氧化代谢, 因而也会加速衰老。其次双自由基复合物的形成速度与温度和酸度有关, 高温和中性酸度会加速双自由基的形成, 因此低温和偏碱性具有自然抗衰老的作用。再次双自由基复合物的形成速度与二羰基和生物胺的浓度有关, 适当降低二者的浓度, 将是抗衰老带有根本性的一个新领域。

　自由基 篇9

关键词：甲基丙烯酸甲酯,沉淀聚合,电子活化再生原子转移自由基聚合

0 引言

1995年王锦山和Matyjaszewski等首先报道了一种新型自由基活性聚合(或叫可控聚合)方法[1,2],其以卤代化合物为引发剂,用过渡金属化合物配以适当的配体作为催化剂, 使可进行自由基聚合的单体进行具有活性特征的聚合。由于这种原子转移自由基聚合的催化体系用的是过渡金属的较低氧化态,这种过渡金属体系容易被氧化为较高的氧化态,因此整个操作过程必须保证无氧,纯化好的催化剂必须保存在惰性气氛中。为了克服这种操作的不便,2005年Jakubowski和Matyjaszewski等[3]提出了通过电子转移反应产生催化剂来进行的原子转移自由基聚合,即AGET ATRP。此种原子转移自由基聚合以烷基卤化物P-X为引发剂,以氧化态的过渡金属络合物(如CuBr2/L)为催化剂前体。它与反向原子转移自由基聚合不同的是加入的引发剂不是常规自由基聚合所使用的引发剂,而是通过还原剂(如抗坏血酸)与氧化态的过渡金属反应来产生ATRP所需催化剂(如CuBr/L), 反应原理如图1所示。AGET ATRP具有催化剂容易制备和贮存,以及在聚合过程中操作容易控制的特点,并且可以合成嵌段共聚物,因此通过电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合具有传统ATRP和反ATRP的优点,并且体系允许少量空气的存在。ATRP法研究的内容非常广泛,从新的引发体系[4,5]及催化体系[6]、新的单体[7,8]、聚合物结构[9,10,11,12,13]到聚合机理及动力学研究[14],但是从聚合方法上看大部分还是采用本体聚合和溶液聚合,原子转移自由基沉淀聚合的研究则很少有报道,溶液聚合由于聚合体系在中、后期粘度很高,搅拌困难, 不利于聚合热扩散,因而单体浓度不宜太高,溶剂的影响也给分子量的提高带来困难。ATRP广泛采用过渡金属离子作为催化剂,其残留在反应体系中会对聚合物的性能产生许多不利影响,沉淀聚合可以实现产物和催化剂的分离,降低催化剂在聚合物中的残留量,对于提高产物的性能具有很重要的意义。

结合以上情况,本实验以乙醇为溶剂,溴乙酸乙酯为引发剂,氯化铜/抗坏血酸/PMDETA为催化体系进行了甲基丙烯酸甲酯的AGET ATRP沉淀聚合,获得了分子量分布较窄的聚合物,聚合过程具有一定的可控特征。

1 实验

1.1 原料与试剂

甲基丙烯酸甲酯(MMA)(分析纯,含量不低于98.0%,国药集团化学试剂有限公司),使用前减压蒸馏脱除阻聚剂;氯化铜(CuCl2·2H2O)(分析纯,上海振欣试剂厂);溴乙酸乙酯(C4H7BrO2)(含量不低于98%,上海晶纯试剂有限公司);PMDETA(C9H23N3)(分析纯,含量不低于99%);抗坏血酸(C6H8O6)(分析纯,广东光华化学厂有限公司);无水乙醇(CH3CH2OH)(分析纯,广州化学试剂厂)。

1.2 实验方法

在100 mL单口烧瓶中按计量加入无水乙醇、氯化铜、抗坏血酸、PMDETA、MMA、溴乙酸乙酯。装上冷凝装置、吸氧装置和温度计。开动磁力搅拌,将烧瓶置于油浴中加热,改变抗坏血酸用量、配体浓度及反应时间,相同条件下重复试验3次,反应至所需时间结束反应,待反应物冷却后将其在玻璃棒搅拌下慢慢加入到适量蒸馏水中,静置、抽滤、干燥称重以计算转化率。

1.3 聚合物的表征

单体转化率用称重法测定。聚合物的分子量及分子量分布由Waters凝胶色谱仪测定,柱温为45 ℃,以四氢呋喃(THF)为流动相,流速为1.0 mL/min,柱子填料为聚苯乙烯。

2 结果与讨论

2.1 抗坏血酸的用量对聚合的影响

在78 ℃进行了MMA的AGET ATRP沉淀聚合,单体与引发剂的物质的量比为200∶1,单体与溶剂的体积比为1∶3。改变抗坏血酸的用量,反应进行至5 h终止反应,所得聚合物的GPC图谱如图2所示,每条曲线所对应的数均分子量及分子量分布指数列于表1(图2和表1中的比值为单体/引发剂/催化剂/配体/抗坏血酸的物质的量比,并记为X)。

由表1可以看出,所得聚合物的分子量分布随抗坏血酸用量的增加而变大,当X为200∶1∶1∶2∶1时聚合物产率最高,作为还原剂的抗坏血酸用量过大会导致聚合反应的可控性变差。此聚合体系所得聚合物分子量分布较窄,具有活性聚合的特征。

2.2 单体转化率与聚合物分子量之间的关系

X为200∶1∶2∶2∶1时,在其他反应条件同2.1所述的情况下进行实验,在不同反应时间结束反应,测定不同转化率下所得聚合物的GPC图谱,如图3所示,每条曲线所对应的数均分子量、分子量分布及产率如图4所示。

从图4可以看出随着转化率的增加,聚合物的数均分子量基本呈线性增长趋势,聚合物分子量分布在1.29～1.50,聚合物的分子量分布比常规聚合所得聚合物分子量分布(不小于2)窄,因此在此聚合体系中甲基丙烯酸甲酯的聚合具有活性聚合特征。这进一步表明,本实验研究的聚合反应符合原子转移自由基聚合的特征。

2.3 ln([M]0/[M])与反应时间的关系

在反应体系中,聚合反应速率为Rp=-d[M]/dt=kp[M·][M],当活性中心浓度[M·]为常数时,ln[M]0/[M]=kp[M·]t。式中:[M]0为起始单体浓度,[M]为t时刻的单体浓度,t为反应时间,kp为链增长速率常数。当ln([M]0/[M])与反应时间t成线性关系时,即可说明聚合过程中活性中心的浓度保持恒定。以反应时间为横坐标,ln([M]0/[M])和转化率为纵坐标作图,如图5所示,可以看出ln([M]0/[M])与聚合时间t之间呈线性关系,这表明聚合反应为一级反应,聚合过程中活性中心即增长自由基的浓度保持恒定,自由基发生双基终止反应和不可逆链转移反应可以忽略不计,充分显示出活性聚合特征,同时转化率随反应时间的延长而增大。

2.4 配体浓度对聚合反应的影响

在相同的反应条件下,改变配体浓度进行实验,GPC 测定结果如表2所示。由表2可以看出当X为200∶1∶2∶4∶2时聚合物的分子量分布较窄,但是聚合物产率较低;当X为200∶1∶0.5∶1∶0.5时所得聚合物产率较高,但分子量分布较宽。2种条件下所得数据均不理想。

3 结论

　自由基 篇10

1 仪器与材料

HY - 3A多功能振荡器,江苏金坛市金南仪器厂; UV -2550PC紫外可见分光光度计,日本。

绞股蓝,产自浙江丽水。将绞股蓝60 ℃ 烘干,粉碎过40 目筛,样品密闭避光保存,备用。芦丁对照品,二苯基苦基苯肼( DPPH) ,其他试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2. 1 绞股蓝中黄酮类物质的提取

参考文献[6 - 8]的提取方法。准确称取1. 0 g的绞股蓝样品,于250 m L锥形瓶中,分别加入30 m L 80 ℃ 的蒸馏水和30 m L 25 ℃ 50% 的乙醇溶液( 固液比1 ∶30) ,设置一定温度浸取10 min,置于多功能振荡器上振荡30 min,抽滤得提取液,密闭、避光储存,备用。

2. 2 芦丁标准曲线的制作

准确吸取不同体积的芦丁标准溶液于7 支25. 00 m L比色管中,加入5% 亚硝酸钠溶液1. 0 m L,10% 硝酸铝溶液1. 0 m L混匀,室温静置6 min,最后加入4% 氢氧化钠溶液10 m L,蒸馏水定容至25. 00 m L,室温静置15 min,510 nm波长处测得其吸光度,绘制A - C标准曲线。

如图1 所示,得线性回归方程: y = 12. 162x + 0. 0002,R =0. 9993。

2. 3 提取液中黄酮类物质含量的测定

参考文献[9]测定提取液中总黄酮含量。分别用吸量管准确吸取50% 乙醇绞股蓝提取液和80 ℃ 水绞股蓝提取液各1 m L于25 m L比色管中,加入5% 亚硝酸钠溶液1 m L混匀,室温静置6 min,然后加入10% 硝酸铝溶液1 m L混匀,室温静置6 min,最后加入4% 氢氧化钠溶液10 m L,加蒸馏水定容至25. 00 m L,室温静置15 min,510 nm波长处测得其吸光度分别为0. 1473 和0. 4390。由线性回归方程知,25 ℃ 50% 乙醇绞股蓝提取液和80 ℃ 水绞股蓝提取液中黄酮类物质的浓度分别为0. 012 mg / m L和0. 036 mg / m L。计算得到两种不同绞股蓝提取液中黄酮的含量分别为0. 6% 和1. 8% ,即6. 00 mg/g和18. 0 mg / g。

2. 4提取液清除DPPH自由基的能力与黄酮类物质量效关系

在1 号试管中依次加入2. 5 m L 6. 5 × 10- 5mol / L DPPH溶液和1. 5 m L体积分数为50% 的乙醇溶液,纯水稀释至10. 00m L,混匀,室温静置20 min,于517 nm处测定其吸光度记为A0,在2 号和3 号试管中分别加入2. 5 m L 6. 5 × 10- 5mol / L的DPPH溶液和相同体积的两种绞股蓝提取液,纯水稀释至10. 00m L混匀,室温静置20 min后,于517 nm处测定其吸光度记为As1和As2; 在4 号和5 号试管中分别加入2. 5 m L 50% 的乙醇溶液和等体积的两种绞股蓝提取液,纯水稀释至10. 00 m L混匀,室温静置20 min,于517 nm处测定其吸光度记为Ar1和As2。

按以下公式计算提取液对DPPH自由基的清除率,结果见表1,表2。

从表1 可以看出: 80 ℃ 水绞股蓝提取液对DPPH自由基有清除效果,且效果很明显。测定液中黄酮类物质含量在0. 09 ~0. 27 mg /10 m L范围内对DPPH清除率随浓度上升明显提高。但当测定液中黄酮类物质浓度达到0. 36 mg/10 m L时,清除率逐渐降低。这与有关报道相符[10,11],一些天然抗氧化剂在高浓度时会表现促氧化作用,对自由基清除能力下降。

从表2 可以看出: 25 ℃ 50% 乙醇绞股蓝提取液对DPPH自由基有清除效果,测定液中黄酮类物质浓度0. 15 mg/10 m L时,清除率可达40. 70%。测定液中黄酮浓度在0. 03 ~ 0. 15 mg/10 m L范围内对DPPH清除率随浓度上升而提高。比较表1 和表2 可以看出,80 ℃ 水绞股蓝提取液比50% 乙醇绞股蓝提取液对DPPH自由基的清除效果明显要好。说明提取液温度对提取效果影响明显; 随着提取液温度升高,绞股蓝中水溶性黄酮类物质含量较多。

3 结论

以80 ℃ 纯水和25 ℃ 50% 的乙醇溶液为提取溶剂,以普通震荡法提取绞股蓝中黄酮类( 包括儿茶素、原花青素) 物质,80 ℃ 纯水提取液中黄酮类物质含量较25 ℃ 50% 的乙醇溶液高得多,说明提取液温度对黄酮类物质提取效果影响较大。固液比均为1∶30 的80 ℃ 纯水绞股蓝提取液比25 ℃ 50% 的乙醇溶液绞股蓝提取液,清除DPPH自由基能力明显要好。说明80 ℃水绞股蓝提取液中水溶性黄酮类物质含量较多,符合人们平时喝茶保健习惯。清除自由基能力与提取物中黄酮类物质含量并不完全呈正比。因此,食品工业生产过程提取绞股蓝中黄酮类物质,可以用75 ~ 80 ℃ 普通纯水作为提取溶剂,既节约提取成本也便于规模化生产。

摘要：分别以80℃水和25℃50%的乙醇溶液为提取溶剂,固液比1∶30,以普通震荡法提取绞股蓝中黄酮类(包括儿茶素、原花青素)物质,紫外显色法测定两种提取液中黄酮类物质含量。结果表明:提取液中黄酮类物质含量分别为18.0 mg/g和6.00 mg/g,提取液温度对绞股蓝中黄酮类物质的提取效果影响较大。80℃水提取液比25℃50%的乙醇提取液清除DPPH自由基的能力更强;清除自由基能力与提取物中黄酮类物质含量并不完全呈正比。

延缓衰老　向自由基宣战 篇11

要说自由基的罪状，还真的是罄竹难书。医学研究指出，与自由基有关的疾病有100多种，动脉硬化、脑中风、心脏病、白内障、肺气肿、糖尿病、多种癌症都是常被提及的。自由基也与衰老有关，能消除自由基的营养素及化学物质也常被认为可“防衰抗老”。更有人认为处理好了自由基的问题，健康与长寿即唾手可得。

自由基是随时随地都会产生的。身体要运行，就必须由氧化产生能量，这时就会有自由基产生。许多外界因素，如紫外线、X射线、电磁波、香烟、致癌物质、药物、污染物质及情绪紧张等，也都是产生自由基的要素。以上所述不乏现代工业社会的产物。也就是说，现代社会中人们所承受的自由基损害甚于以往。因此，对于自由基的防护就越发重要。人体有一套抗氧化的酵素系统可以消除自由基，但是，人到中老年自身清除自由基的能力会持续下降。那么应该怎样采取措施延缓衰老、清除自由基呢?

补充“三剑客”：研究发现维生素C、维生素E、β－胡萝卜素(通过肝脏功能转化成维生素A)具有非常奇妙的协同作用，可清除自由基，被称为清除自由基的“三剑客”。维生素C负责在身体里的水分中消除有害物质，防止氧化形成；而维生素E负责消除脂肪中的有害物质，防止过氧化脂质的形成。然而，维生素C和维生素E无法在人体内长期“作战”，β－胡萝卜素在此刻就可大显身手。它可以提高人体对维生素C和维生素E的吸收率。

补充抗氧化矿物质：锌、铁等矿物质都是抗氧化酵素的核心元素，可有效对抗自由基。

生活忙碌的现代人，饮食较不均衡，所以上述抗氧化营养素可能会摄取不足，特别是中老年人因抗氧化能力下降更需要补充，但是如果补充不当又会产生不良后果。如果在补充时将磷、铜、锌同补，铜过量会引起肝硬化、中毒及锌的流失，而磷过量会引起钙的流失(中国政府已经取消了含磷化肥的生产)。所以，建议选用一些配方科学的营养补充品。比如服用由中国营养学会研制的“黄金搭档”复合维生素等，专门针对吃中餐的中国人设计，不含磷、铜，能一次性均衡补充维生素C、维生素E、β－胡萝卜素以及锌、铁等抗氧化矿物质，清除自由基，延缓衰老。

　自由基 篇12

Devaux等[3]利用Langmuir-Blodgett技术将氮氧自由基锚固在无机材料表面, 用相同的方法制备出了高接枝密度的聚合物刷。发现引发剂的可控分解在接枝密度的增长过程中起到了关键作用。他们还研究了接枝聚合物的数均分子量 (Mn) 和分子量分布, 发现接枝聚合物具有比较低的分子量分布, 说明聚合过程是可控的, 同时GPC数据显示, 接枝聚合物的重均分子量 (Mw) 比在溶液中形成的聚合物的Mw高出25%。

Bartholome等[4]分两步成功制得分子量可控, 窄分子量分布的有机无机杂化材料。首先用2, 2, 5, 5-四甲基-4-二乙基磷酸基-3-杂氮乙烷-3-硝基氧 (DEPN) Ⅳ的衍生物共价修饰纳米二氧化硅粒子, 之后表面引发苯乙烯聚合。发现超过40%的表面锚固的氮氧引发剂参与到链增长反应中, 最后得到高接枝密度的聚苯乙烯刷。Bonilla-Cruz等[5]用TEMPO的溴盐修饰纳米二氧化硅表面, 形成纳米二氧化硅负载的过氧引发剂, 在126℃时引发马来酸酐和苯乙烯聚合, 由于马来酸酐很大的空间位阻, 所以在聚合初期, 发生的是马来酸酐和苯乙烯的交替共聚, 当马来酸酐消耗完以后才发生苯乙烯聚合, 最后得到了结构可控的接枝共聚物。

Weimer等[6]首次报道了利用表面引发氮氧调控自由基聚合技术制备聚合物/粘土杂化材料, 首先合成出季铵盐型烷氧基胺Ⅴ, 利用阳离子交换反应使其锚固在蒙脱土层间, 引发苯乙烯聚合, 得到剥离型聚苯乙烯/蒙脱土杂化材料。为了证明聚合过程的活性特征, 通过与Li Br的四氢呋喃溶液的反向离子交换反应解离了接枝到蒙脱土表面的聚苯乙烯, GPC结果显示, 接枝聚合物具有比较窄的分子量分布, 而且重均分子量与理论值非常接近, 说明通过Ⅴ调控的接枝聚合过程是可控的。之后, Konn等[7]利用含有DEPN基团的季铵盐Ⅵ修饰锂藻土表面, 同时加入苯乙烯封端的DEPN调控苯乙烯接枝聚合, 最终得到了剥离型聚苯乙烯/锂藻土杂化材料。通过热重分析, 发现聚合物接枝密度要高于层间引发剂的接枝密度, 表明经过充分的抽提以后, 仍有一些聚合物吸附在粘土表面, 它们应该是通过聚合物末端基团和粘土表面羟基的氢键结合的。由于聚合物的包覆, 使粘土表面的亲水性变为亲油性, 所以能更好的分散到有机溶剂中。

Kasseh等[8]将过氧引发剂锚固在纳米硅表面, 通过DEPN调控, 引发丙烯酸丁酯和苯乙烯聚合。得到了链长和分子量分布都可控的接枝共聚物。同时发现接枝密度随聚合物分子量的增大而减小, 符合“grafting from”方法引发聚合的特征。通过调控得到共聚物的接枝率在12到88wt%之间。而且所有的杂化材料都能在甲苯和四氢呋喃溶液中良好分散。

Mulfort等[9]采用2, 2, 6, 6-四甲基-1-哌啶氮氧自由基 (TEMPO) 与自组装单层上端基双键官能团反应, 在引发剂单层中引入氮氧自由基基团, 通过表面引发原位聚合制得聚苯乙烯层;并对经磺化处理后在基底表面形成的聚苯乙烯磺化膜的导电性进行了研究。

Matsuno等[10]用含有磷酸基团的烷氧基胺Ⅶ修饰纳米四氧化三铁表面, 进一步引发3-乙烯基吡啶和苯乙烯聚合, 得到链长和分子量可控的接枝聚合物, 从而使纳米四氧化三铁粒子可以稳定的分散到单体苯乙烯和3-乙烯基吡啶中。另外, 通过对3-乙烯基吡啶接枝聚合物的质子化作用, 其所包覆的纳米四氧化三铁粒子还可以分散到酸性溶液中。

Li等[11]用TEMPO封端的硅烷偶联剂Ⅷ修饰硅片基底, 利用表面引发气相沉积氮氧自由基聚合制备出了各种均聚物和嵌段共聚物刷, 厚度在10～200nm之间, 发现在制备诸如聚羟丙甲烯酸甲酯, 聚丙烯酸和聚丙烯酸嵌段共聚物等刷子的时候, 这种新的表面引发气相沉积氮氧自由基聚合要比传统的液相聚合具有更高的效率。

L i等[12]制备出了含有末端溴和TEMPO的硅烷偶联剂Ⅸ, 将其锚固在纳米二氧化硅表面, 首先利用原子转移自由基聚合引发丙烯酸特丁酯聚合, 之后再利用氮氧调控自由基聚合引发苯乙烯聚合, 最后得到了环境敏感型的“多毛状”纳米粒子。动力学分析表明聚合过程是可控的, GPC测试发现解离后得到的接枝的聚丙烯酸特丁酯和聚苯乙烯与在溶液中形成的聚合物的分子量基本相同。通过水解接枝的聚丙烯酸特丁酯可得到两亲性的聚丙烯酸/聚苯乙烯包覆的纳米粒子。同时发现这些粒子能够很好的分散在三氯甲烷、甲醇以及对聚苯乙烯和聚丙烯酸具有选择性的溶剂中。说明这些纳米粒子能够改变链的结构来适应环境的变化。

Zhao等[13]先将TEMPO共价接枝到碳纳米管表面, 之后引发4-乙烯基吡啶和4-乙烯基苯磺酸纳聚合, 得到聚合物包覆的碳纳米管杂化材料。研究发现, 当碳纳米管被碱性的吡啶基团包覆以后, 能够很好的分散到酸性水溶液中, 可是在中性或碱性溶液中容易团聚;相比之下, 聚4-乙烯基苯磺酸纳/碳纳米管杂化材料能够很好的分散在PH值在1～14的溶液中。

结束语

表面引发氮氧调控自由基聚合反应作为一种新兴的聚合反应, 能够在不同固体基底表面形成高度取向、结合牢固、高密度的聚合物表面, 在材料表面的修饰与改性中发挥着越来越重要的作用, 正日益引起高分子化学界和表面工程等行业的重视。但是因反应自身的一些特殊性, 使得实验过程较为繁琐, 限制了其广泛应用。在今后的研究中应在对现有的表面引发聚合方法实施改进, 实现对更广泛单体的聚合及更多基底表面的修饰。由于进行表面引发聚合反应的关键是在基底表面形成聚合反应的引发点, 进一步探索将引发基团引入基底表面的新方法, 广泛拓展表面引发聚合的研究范围和应用领域, 也是广大科学工作者下一步研究的重点之一。

摘要：表面引发氮氧调控自由基聚合反应作为一种新的聚合反应可广泛应用于固体基底的表面修饰与改性, 制备限制于表面的具有高接枝密度的聚合物刷。本文对不同基底的表面引发氮氧调控自由基聚合反应的研究进展进行了综述。