铵离子载体

环境指标测定河流、湖泊和其他水体中铵离子（NH4+）浓度有两种基本方法。铵离子浓度是一个重要的环境指标，因为高浓度的铵（通常由工业污染或从农田中冲洗出来的过量肥料引起）会导致有毒有害的藻华。第一种选择是使用离子色谱法分析水样，通常与简单的电导检测器结合使用。第二种选择是使用电位测定法分析样品，在电位测定法中，离子选择电极（ISE）上的铵离子产生电压。离子选择电极通常由一个玻璃碳电极组成，该电极覆盖在一个膜上，膜上含有一个优先与特定离子结合的分子，称为离子载体，当遇到该离子时，离子选择电极可以产生电压。正如所料，这两种选择各有优缺点。带有电导检测的离子色谱法快速简便，但不如电位法灵敏，难以测定低浓度的铵离子。但离子选择电极电位滴定法可能会受到水样中其他离子的干扰。尽管离子载体（如无活性菌素）优先与铵离子结合，但它也会对水中的其他离子（尤其是钾离子和钠离子）产生反应，从而导致铵离子浓度的测量不准确。流动池因此，由斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的玛丽亚库特罗（Maria Cuartero）领导的瑞典和葡萄牙研究团队决定尝试将这两种选择结合起来。他们希望这种组合型的仪器具有电位滴定法的灵敏度，并能够区分离子色谱法中的不同阳离子。为了将它们结合起来，库特罗和她的同事们创造了一个流动池，其中有三个离子选择电极的空间，然后将其简单地耦合到离子色谱柱上。来自色谱柱的洗脱液首先流经电导检测器，然后流经流动池，在流动池中它可以与离子交换膜相互作用。研究者们自己制作了这个模型。像往常一样，这些离子交换电极是基于玻碳电极，但研究人员用碳纳米管覆盖了这一点，以增强离子电荷向可检测电压的转化。在此基础上，他们涂覆了一种膜混合物，该混合物由聚合物基质、增塑剂、阳离子交换剂和溶解在四氢呋喃中的离子载体组成。最初，库特罗和她的团队将三个相同的离子交换电极插入流动细胞，每个电极都以非活性蛋白作为离子载体。这种设置提供了最可靠的测量，因为可以比较三个离子选择电极的响应。作为组合系统的首次测试，他们尝试使用它来分析一种特殊制备的锂、钾、钠和铵阳离子溶液。除了使他们能够优化各种分离参数外，这些试验还证实，所有四种阳离子都可以通过离子色谱法进行清晰分离，从而可以通过电导检测器和流动池中的离子交换检测器进行检测。多离子测定当溶液中所有阳离子的浓度相同时，它们从电导检测器中产生相似的响应，在得到的色谱图中显示出四个大小相似的峰。但是，由于非活性蛋白对铵离子的反应最好，因此离子交换电极对铵离子的反应比其他阳离子更强，产生的峰值要小得多。然而，离子选择电极仍然检测到了其他阳离子，尤其是钾，这表明如果单独使用流动池，它会高估铵离子浓度。正如研究人员在《ACS测量科学》（ACS Measurement Science Au）的一篇论文中所报告的那样，这些测试也证实了离子选择电极比电导检测器更灵敏，能够检测微摩尔浓度下的铵离子。最后，库特罗和她的团队表明，这种组合与实际水样的效果一样好，离子选择电极能够区分铵离子，并准确测定瑞典、西班牙和葡萄牙10个环境水样中的铵离子浓度。但这可能只是一个开始，因为有多种方法可以改善这种组合。首先，库特罗和她的团队表明，通过简单地插入含有优先与不同离子结合的离子载体的离子，电位流动池可以同时测量多个离子。此外，流动池应该很容易缩小，因为它是基于电极的，可能允许组合系统安装在单个芯片上。作者简介——乔恩埃文斯（Jon Evans）乔恩埃文斯是一位科学作家、编辑和作家。他为《新科学家》、《化学世界》和《今日材料》等出版物撰写了广泛的科学主题。他的最新著作《科学中的伟大思想》（2020）由约翰默里出版社出版。他还是一家名为JES Editical的编辑出版公司的创始人，该公司为科技型公司和组织制作广泛的书面材料，包括杂志、技术简报和新闻稿。JES社论最近出版了一本名为《实验室之谈：分析》的新杂志，刊登了对分析领域鼓舞人心的科学家的采访。符斌 供稿

肝癌是最常见的致命癌症之一。目前临床上主要采用手术切除癌变肝组织，同时以化疗、放疗等方式阻止正常肝细胞被感染恶化来治疗肝癌；但是，化疗会滥杀滥伤各组织的正常细胞，并产生极大的副作用，而且在肝癌细胞发生转移或再生后也难以治愈。因此，设计与制造出更好的用于肝癌治疗的药物，是医药研究人员亟待解决的难题。如何提高药物疗效，不仅可以从药物结构本身出发，而且可以从药物载体入手。选择新型药物载体或靶向基团，可以使有效药物分子直接作用于癌症患处，提高药物靶向性，减少药物对正常组织的伤害，减轻患者的疼痛。近日，辽宁新药研发重点实验室李丽教授课题组成功构建并制备了两种甘草次酸修饰的金属有机框架药物载体，并通过组织分布和活体成像实验，验证载体具有明显的肝靶向性。该成果已发表在纳米技术与精密工程领域国际权威期刊《Nanotechnology》。1. 甘草次酸（GA）甘草次酸（Glycyrrhetininc Acid，GA）是从中草药甘草中提取分离出来的具有抗炎、抗病毒、抗溃疡等多种药理活性的甘草酸苷元。近期研究发现，在肝细胞膜上镶嵌着许多GA特异性受体，可与GA特异性结合，因此，GA作为药物靶向分子进行修饰的药物载体已经成为研究热点和一种新的靶向性治疗肝癌的有效途径。2. 金属有机框架（MOFs）金属有机框架材料（Metal-organic Frameworks，MOFs），是一类通过组装无机金属离子与有机配体形成的具有多孔隙、高比表面积的新型材料。它的最大的优点是具有良好的生物相容性，而且会在体内特定环境中自行分解，减少药物在体内的副作用，降低耐药性，提高药物治疗效率。通过在MOFs表面修饰GA，可以实现MOFs的肝靶向性，并且MOFs的孔隙率高，具有超大比表面积，可以有效装载药物，提高载药能力。两种MOFs载体：Uio-66-COOH-1,4-丁二胺-GA与UiO-66-NH2-GA。3. 小鼠体内靶向性研究DiR荧光染料，DiR＠Uio-66-COOH-1,4-丁二胺-GA和DiR＠Uio-66-ＮＨ2-GA 在小鼠体内不同时间段的荧光成像图DiR荧光染料，DiR＠Uio-66-COOH-1,4-丁二胺-GA和DiR＠Uio-66-ＮＨ2-GA 在心、肝、脾、肺、肾的荧光成像图关于多模式动物活体成像系统AniView100多模式动物活体成像系统是广州博鹭腾生物科技有限公司全新推出的高灵敏度、多模式动物活体成像系统。其采用一级背部薄化、背部感光超低温CCD相机，具有极高的检测灵敏度。大功率全波长卤素灯激发光源配合精密复杂的全局光源和万向鹅颈管点状光源光路系统，再加上顶级的光谱转换能力和多组滤光片组合，极大的提高了荧光信号的特异性，并大大缩短曝光时间。

在纳米材料应用于癌症诊疗的研究中，金纳米材料因其可调控的光学响应和较好的生物相容性获得了广泛关注。国家纳米科学中心陈春英和吴晓春两个课题组近几年密切合作，致力于开展金纳米棒生物效应与安全性方面的研究，并推动其在生物医学领域中的应用。 　　金纳米棒在近红外区可调控的表面等离子共振吸收赋予了其一系列优异的光学响应，展示了金纳米棒在生物成像及肿瘤热疗方面的巨大应用前景。但金纳米棒自身表面积较小，不利于药物的携带。针对金纳米棒的不足，研究人员设计了金纳米棒核/介孔二氧化硅壳的杂化纳米结构Au@SiO2，利用后者的高比表面积成功实现了化疗药物的高效载带。更为重要的是，该研究工作在肿瘤细胞实验中实现了光控释药，向个性化治疗的方向迈进了一步。 　　该研究利用介孔二氧化硅的包被解决了金纳米棒不易携载药物的难题，是首例关于Au@SiO2用作药物载体的报道。Au@SiO2在细胞内的定位可以通过双光子成像技术方便地实现。在包载了典型的抗癌药物-阿霉素之后，通过激光照射，Au@SiO2实现了两种癌症治疗模式：低功率激光诱导阿霉素释放而产生的化疗模式，高功率激光通过光热转化效应而直接实现的化疗和热疗双重模式。而且，这两种治疗模式可以通过改变激光的功率而进行精确的远程调控。也就是说，新型Au@SiO2载体不仅保留了介孔二氧化硅纳米粒子和金纳米棒各自的独特性能，而且还创生出了激光控制药物释放这个新功能(图2)。 　　由于介孔二氧化硅纳米粒子和金纳米棒各自都具有独特的性质和功能，兼具两种成分的Au@SiO2载体在癌症的诊断和治疗中有着很大的应用潜力。这种集多种功能于一身，并且各项功能可以协调增效作用的复合型纳米载体是纳米药物的一个重要研究方向，对其性质和生物医学应用的研究将获得兼具理论意义和应用价值的发现。发展这种多功能集成的纳米载体，也会为未来的按需给药和个性化药物发展提供新的思路。 　　相关研究成果已发表在《先进材料》(Advanced Materials)上，并被选为2012年第24卷第11期的封面文章。《先进材料》杂志审稿人认为：“将介孔二氧化硅纳米结构载药特性和金纳米棒独特的光热响应有效结合，为发展新一代的多模式的治疗技术提供了新契机”。 　　该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持。 　　论文链接 图1 Advanced Materials 2012年第24卷第11期杂志封面。一束激光通过Au@SiO2纳米载体可实现成像、化疗和热疗等三种功能。　 图2 (A) Au@SiO2多功能癌症诊疗载体示意图，激光照射细胞中的Au@SiO2载体实现了成像、化疗和热疗等三项功能。(B) 金纳米棒与 (C) Au@SiO2的透射电子显微镜照片。(D) 激光控制的药物释放。(E，F) Au@SiO2–DOX在细胞内的定位。