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关键词 壳层隔绝纳米粒子; 氰化物; 中毒血液样品; 在线裂解吹扫捕集; 表面增强拉曼光谱
1 引 言
氰化物是一种廉价、速杀的血液性毒剂,中毒事件屡有发生[1~3]。氰化物吸收入体后,氰根可迅速与细胞线粒体内高铁细胞色素氧化酶结合,生成氰化高铁细胞色素氧化酶,使其失去传递氧的作用,造成组织缺氧,最终导致机体窒息,甚至死亡[4]。氰化物属于剧毒物质,人体口服途径的急性中毒致死剂量为0.48~3.37 mg/kg体重(氰根)[5],在数分钟内即出现急性中毒症状。因此,尽早发现、及时干预是有效救治的基本原则,而血液氰化物含量的现场快速检测是指导中毒救治的首要前提。
目前,针对氰化物中毒生物样本常用的检测方法包括目视比色法[6,7]、分光光度法[8]、气相色谱法[9]、离子色谱法[10]及色谱质谱法[11]等。其中,目视比色法和分光光度法等多利用氰化物和@色物质间的定量反应,灵敏度在0.01~ 1 mg/L水平,特异性较差; 而色谱(质谱)等方法中,氰化物(氰根或氧化物)自身属于高极性小分子物质,除需衍生化或选择特殊类型的色谱柱外,中毒生物样品前处理过程复杂、耗时,使得上述方法仅适用于实验室检测。表面增强拉曼光谱(Surfaceenhanced Raman spectroscopy, SERS)技术具有灵敏度高、指纹谱准确识别、检测速度快、适用于现场快速检测等优点[12~16],本课题组前期亦发展了芥子气[17]、光气[18]、百草枯[19]等化学毒剂毒物的SERS现场快速检测方法。SERS技术在氰化物中毒现场检测方面具有较大潜力。
本研究基于有孔壳层隔绝纳米粒子(Pinhole shellisolated nanoparticles,pinSHINs),结合便携式拉曼光谱,建立了一种血液氰化物快速SERS检测新方法。PinSHINs极薄的有孔SiO2壳层能够有效保护金核,极大地削弱了Au-CN配位形成可溶性复合物Au(CN)所导致的“溶金”效应,使其具有比普通金纳米粒子(AuNPs)更优越的稳定性[20,21]。
但是考虑到与血细胞中细胞色素氧化酶结合的氰化物难以被直接检测,常用强酸使结合态氰化物释放产生HCN,再进行衍生化及分光光度法测定[8,22,23],较为复杂、耗时。本研究构建了血液中氰化物的在线裂解吹扫捕集方法,以浓H2SO4酸化全血样品,将结合态氰化物裂解,并转化为挥发性的HCN气体,经N2吹扫至碱液中形成NaCN,继而直接对碱液进行SERS检测,其灵敏度高、特异性强,操作方便快速,检出限达10 μg/L。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
所有SERS光谱于iRaman型便携式拉曼光谱仪(美国 B&W TEK公司)上测定(激光波长785 nm,分辨率4.5 cm)。紫外可见吸收光谱(UVVis)于Cary 300型紫外可见分光光度计上(美国Varian公司)获得。
NaCN(纯度为99%,申领于军事医学科学院毒物药物研究所毒剂库); Na2SiO3(美国Sigma公司); NaOH(国药集团北京化学试剂公司); 3氨丙基三乙氧基硅烷(ATPMS,美国Alfa Aesar公司); 消泡剂为本课题组自制(主要成分为脂肪酸酯); 真空封泥(酒泉祁天特种油品有限公司); 15 mL离心管及96孔酶标板(美国Corning公司); 肝素化采血管(江苏宇力医疗器械有限公司)。除特殊说明外,所有化学试剂均为分析纯或以上。所有溶液均由超纯水(MilliQ A10,美国Millipore公司)配制。雄性SD大鼠(SPF级180~200 g,北京维通利华动物实验公司,许可证号:SCXK(京)20120001),饲养于军事医学科学院实验动物中心SPF级动物房。氰化物中毒患者全血样品由军事医学科学院附属医院中毒救治科提供。
2.2 实验方法
2.2.1 壳层隔绝金纳米粒子的制备 首先用Frens柠檬酸钠还原法[24]合成粒径约为55 nm的金纳米粒子(AuNPs),向制备好的55 nm AuNPs中加入1 mmol/L APTMS溶液,搅拌15 min,再加入Na2SiO3溶液 (0.54%, w/w) 并搅拌3 min,使AuNPs表面包覆生成SiO2壳层。控制Na2SiO3溶液的pH>11,即可生成1~2 nm厚的有孔SiO2壳层[25]。
2.2.2 NaCN标准溶液的配制 准确称量NaCN 10.00 mg,用0.01 mol/L NaOH溶液溶解并定容至10 mL, 得1.00 g/L NaCN对照品溶液,于4℃保存。使用时,以0.01 mol/L NaOH溶液稀释得到浓度为0.005、0.05、0.5、5和50 mg/L的工作溶液。
2.2.3 血液氰化物在线裂解吹扫捕集装置的构建 血液氰化物在线裂解吹扫捕集装置分为挥发装置(A)、吸收装置(B)和尾气吸收装置(C)三部分(图1),3只15 mL离心管经相同孔径导管相连,导管连接处均经真空泥密封,气密性检测表明装置无漏气。在装置(A)中加入浓H2SO4,使结合态氰化物酸化裂解,生成HCN气体,经氮气吹扫至装置(B),被其中的NaOH溶液充分吸收,形成NaCN,对吸收液进行SERS检测; 装置(C)连有一段活性炭管,以吸收多余的尾气。在优化条件下,装置(A)中添加1 mL待测样品、4 mL 12 mol/L H2SO4溶液和200 μL消泡剂(快速消除吹扫血样时产生的大量泡沫,防止堵塞管路),装置(B)和(C)中均加入1 mL 0.1 mol/L NaOH溶液。
2.2.4 SERS检测 取1 mL pinSHINs,5000 r/min离心5 min,去除上清液,与200 μL吸收液混合,移入96孔酶标板,进行SERS检测。便携式拉曼光谱仪参数为:激光功率90 mW,积分时间10 s。
2.2.5 NaCN染毒动物实验 依据口服常用染毒剂量[26]及预实验数据,按3 mg/kg(50%半数致死剂量LD50)的剂量向插管SD雄性大鼠灌胃染毒NaCN生理盐水溶液,在注射之前抽取血液,设为“零”时间点。在注射后5 min,15 min, 30 min, 60 min, 2 h, 4 h和6 h各抽取血液500 μL于肝素化采血管中,按2.2.3和2.2.4进行检测。
3 结果与讨论
3.1 PinSHINs的表征
以 UVVis 吸收光谱、TEM及 HRTEM 对 pinSHINs 进行表征(图2)。pinSHINs的最大紫外吸收峰位于536 nm处,半峰宽较窄,说明粒径分布较均匀,计算得到的粒径约为60 nm[27]; TEM表征下pinSHINs的粒径约为55 nm; HRTEM表征下其Au核外包裹了约为1 nm的SiO2 壳层,在此厚度下,壳层中分布有大量孔隙[25],氰根可通过孔隙与Au核表面直接接触[21],保持了对氰根响应信号的良好增强性能。
3.2 血液氰化物在线裂解吹扫捕集与SERS检测
目前已报道的氰化物SERS检测方法中,多存在“溶金”效应,检测信号仅可稳定存在5 min[28]; 且目前尚无血液中氰化物的SERS检测报道。其难点在于,血液中的氰化物大部分与血细胞内细胞色素氧化酶生成结合态[29],难以直接检测。构建的在线裂解吹扫捕集装置,以浓H2SO4酸化样品,可将细胞中结合态氰化物裂解并转化为挥发性的HCN气体,经N2吹扫至碱液中,形成NaCN,无需任何复杂反应,后续采用pinSHINs为基底,可对碱性吸收液直接进行SERS检测,即可得到灵敏且稳定的氰根指纹谱信号(图3A)。
经优化后确定,浓H2SO4浓度12 mol/L、NaOH吸收液浓度0.1 mol/L、N2吹扫时间20 min为结合态氰化物裂解捕集最佳条件。将本方法与本课题组已报道的氰化物在线氢化产气吹扫方法进行比较[19],捕集效率提高了10倍(约为77%~81%)(图3B)。
不同浓度NaCN(100~2000 μg/L)染毒全血实验结果表明,2135 cm处SERS峰强度与NaCN浓度存在良好线性响应(y=17x+4393; R2=0.997)(图4A),定量下限低于临床上发生中毒反应时血液氰化物浓度(200 μg/L)[9]。低、中、高浓度(200、1000和1500 μg/L)下,本方法相对回收率为91%、106%和108%,RSD值为4.9%、7.6%和4.8%,表明方法可靠性和稳定性较好。本方法的检出限为10 μg/L,低于人血液氰化物致死浓度(LD100)1000 μg/L[27]两个数量级,即可检测到0.01 LD100,适合于检测各种程度的氰化物中毒血液样品。
常用的AuNPs易与氰化物发生“溶金”效应,且在强碱性条件下会过度团聚,导致检测信号迅速衰减,而pinSHINs由于其外层包裹的SiO2壳层,有效削弱了“溶金”效应,且能耐受较宽的pH范围,因此稳定性得到了有效改善,SERS检测信号1 h后依然可保持80%以上,如图4B所示。5个批次pinSHINs的稳定性采用低、中、高(200、1000和1500 μg/L)3个浓度NaCN加标全血样品进行评估,氰根信号强度的相对标准偏差(RSD)分别为 6.2%、8.1%和7.7%,表明制备的pinSHINs具有良好的重复性。
3.3 染毒大鼠全血及临床样品氰化物浓度的检测应用实例
利用本方法检测了50% LD50的NaCN灌胃染毒大鼠不同时间点的全血样品中氰化物浓度。如图5A所示, NaCN灌胃10 min后,全血氰化物浓度迅速增加至最大值(2613 μg/L),血液中氰化物半衰期为56 min,与文献\[24\]报道基本相符; 10~30 min氰化物在体内的代谢迅速下降; 30~100 min氰化物代谢缓慢降低; 6 h后,氰化物浓度趋于本底值。未染毒大鼠全血中检测到少量内源性氰化物(经浓缩富集估算约30 μg/L),可通过随行标准曲线排除其干扰。
将本方法用于临床快速筛查氰化物中毒。分析了3份氰化物中毒患者全血样品,一份为口服KAl(CN)4药片39 h后的采集血样(1#),另两份为注射网购含氰化钾或氯化琥珀胆碱的“捕狗药”后的采集血样(2#,3#),患者送医时均深度昏迷,多脏器功能损伤,严重者呼吸心跳已经停止。按照本方法进行测定,1#和2#测得氰化物的浓度分别为910和530 μg/L,3#未检出氰化物(考虑为氯化琥珀胆碱)(图5B)。 为临床及时救治提供了参考。
4 结 论
基于壳层隔绝纳米粒子的强碱耐受性和能够有效克服“溶金”效应的优势,以及所构建的在线裂解吹扫捕集装置,建立了一种氰化物快速检测SERS新方法,实现中毒全血结合态氰化物的有效解离、挥发及吸收,达到了快速、高灵敏定量检测中毒血液中氰化物的目的。本方法已应用于氰化物灌胃染毒大鼠及临床氰化物中毒血液样本检测,且所有SERS检测均于便携式拉曼光谱仪上完成,显示出在氰化物中毒现场快速检测良好的应用前景。预期除血液样品外,本方法亦可适用于食品、环境复杂基质中的氰化物检测。
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就电影市场而言,近段时间有部很红的作品叫做《北京遇上西雅图》。影片里的女主角文佳佳因为一部电影《西雅图夜未眠》而来到自己向往的城市西雅图待产,从而发生一系列的故事。都说故事源于生活,现实生活中,像文佳佳这样因为一部电影就只身到异国他乡的境遇也不在少数,且不只有小人物,国内很多已经成名的电影大腕,他们都愿意从代表着中国电影产业的横店,飞往心目中向往的电影圣地好莱坞,哪怕只是演个小角色,哪怕露脸很短暂,哪怕播出时发现删减版里没有自己了――也同样能告诉自己,没关系,我最初的梦想只是想来打个酱油而已。
那些散落在外的“国产酱油瓶”
李冰冰 《生化危机5:惩罚》
角色:艾达・王
《生化危机》的角色分化很两级,要么就是美女,要么就是丧尸。李冰冰这次出演了片中的旗袍女王艾达・王,无疑是个美女,跟游戏角色的还原度也很高,可是在一个早就被女主角米拉・乔沃维奇统治的系列中,李冰冰只在开头打丧尸的部分秀了一下花拳绣腿,最终难免沦为跟班。不过李冰冰的团队一直宣称着自己的重要性,侃侃而谈好莱坞的工作团队如何为冰冰量身定做戏服、如何定制假发,简言之就是好莱坞很重视她。
周迅 《云图》
角色:酒店男经理、尤娜939、罗斯
前段时间有个很火的手机游戏叫“找你妹”,那么对于中国观众,《云图》这部大牌云集的科幻大作在看不太懂之余,最能引发他们兴趣的一个游戏就叫做“找周迅”。在影片中,周迅一人分饰三个不同时空不同类型的角色,饰演一个男人、一个女人、一个克隆人,尽管全部是颠覆性的造型,身边站的也都是汉克斯这样的大牌,但可惜的是每个角色都仍是标准龙套。
许晴 《环形使者》
角色:老布的女友
在《环形使者》里,许晴分到了不少动作戏――除了跟老布的感情戏,还大发脾气摔东西……她在这部英语片的预告片中说了一句地道的中文普通话,只可惜从表情到念白到动作,就像在演《雷雨》之类的话剧,强烈的戏剧腔与老外的自然风反差明显。到在内地上映的时候,我们还可以看到她5分钟的戏份,还有台词;而在北美版,许晴的台词干脆全部被删掉。
李小璐 《异能》
角色:有预见未来能力的女孩
就国内观众而言,李小璐的形象是个清纯、任性、受气包的小媳妇形象。但是到了好莱坞,她成了一个走阴险路线的大反派,以往甜美的笑容换成了努力地扭曲面部肌肉,未免显得过于狰狞。在《异能》里,李小璐说了两种语言――英语和粤语,就是没有普通话,看得人憋屈死了。不过在与达寇塔・范宁的对戏中我们终于可以确定一件事,就是李小璐的眼睛更大。
黄圣依 《巫山历险记》
角色:COSPLAY女孩
出现在一部智商6岁的儿童片里不算什么,只是来打个酱油也不算什么,但是在《巫山历险记》里露了一下脸的黄圣依,短短5秒的出场时间恐怕还不够化妆费得劲多:白色假发、银色胸罩、别着一把宝剑……十足的非主流扮相,目送女主角出电梯,嘴巴微张,好像要说点什么,但最终什么也没说,于是,这个酱油瓶真的就华丽丽地被观众无视了。
李连杰 《敢死队2》
角色:阴阳
在《敢死队》第一集就一直叨叨着想要退休的“阴阳”李,终于在《敢死队2》里达成心愿,被编剧在10分钟内写出局,成功办了“内退”。不过看得出来,史泰龙对咱们这位动作明星很是厚道,在他潇洒展示完招牌的中国功夫后,安排他跳伞回到了祖国的怀抱――这无论是比坐飞机还是坐高铁,都要快得多啊。
陈冠希 《蝙蝠侠:黑暗骑士》
角色:接机男
传说冠希哥是因为英文极佳才可以出演《黑暗骑士》,可惜导演分给他的台词简单得就像初一英语课本里李雷问候韩梅梅“How are you?”“Fine,Thank You,And you?”一样简单,让人大跌眼镜,沦为“男花瓶”。
周润发 《加勒比海盗3》
角色:海盗邵峰
这个系列一直有糟蹋演员的臭名声,发哥也不幸中枪,化了个好像被烫伤的脸妆,留着八字胡,慈禧老佛爷的长指甲,除了一拳打断万人迷德普的鼻子,其余时间都在凹造型。而且,影片中的发哥好像嫌自己还不够高大,一定要仰着头说台词,以表现角色的趾高气扬,就像费玉清在唱歌。可惜遇上不解风情的广电总局,把发哥在开场的表演给删光了。
大明星为何热衷西游“打酱油”
也许是因为语言毕竟不同,也许是因为好莱坞对中国影星的印象还仅仅停留在“中国功夫”,即使在国内再大牌的“腕儿”,到了好莱坞都难免沦为龙套、跟班、酱油瓶。可为什么即便如此,还是有一众明星挤破了头也想去好莱坞“西游”一圈呢?
首先,作为一个庞大的电影城,好莱坞早就无形中成为美国电影,甚至是全球音乐电影产业中心地带的代名词,这里的时尚与科技互相牵制发展,是不造作的,拥有着深厚的时尚底蕴和雄壮的科技做支持,一直被全球各地争相模仿,自然也是众家明星向往之地。
其次,好莱坞影片的剧本和当中精彩的元素都吸引着演员去挑战。就像周迅解读自己参演《云图》的意图时曾说:“参演这个电影是因为我对角色和故事很感兴趣,我也喜欢做一些有挑战性的工作。”
除了荣耀之外,对于明星们而言,能在一部全球放映的好莱坞电影中有良好的表现,就意味着有更多宣传自己的机会,名气扩大,甚至会因此接到更多的代言。一般女星的经纪方都会跟好莱坞片方商量,是否能让这个女星领衔该片在亚洲地区的宣传。这种事既赚面子又赚钱,当然要尽力争取。
好莱坞为何需要中国“酱油瓶”
而作为好莱坞方面,为什么也乐意敞开胸怀,频频接受大批中国明星前来“打酱油”呢?在《生化危机5》宣传时,作为走进好莱坞的中国女星之一,李冰冰方面也表示,“中国火热的电影市场确实吸引了很多制片商,中国元素也成为他们选择的一个因素。”当越来越多的中国明星亮相好莱坞电影,就意味着好莱坞影片更容易进入中国市场。而中国票房不断走高,市场看好,好莱坞自然不会漠视。
还有一种观点,就是认为好莱坞影片加入大量的中国元素,实际上是在钻“合拍片”的空子。国家广电总局副局长张丕民就在央视电影频道举办的研讨会上,提出今后要严格审查中美合拍片。原来,继去年广电总局出台了限制“美国大片”播出时间和分成的一系列政策后,一些进口大片因为加入了中国元素,便借此以“合拍”标签躲过政策。张丕民说,“投点小钱,甚至有的连钱都不投,一个美国故事加上点中国元素,带上一个中国演员,这就叫合拍片了,这是非常可怕的。还理所当然以中国影片的身份在最好的档期占了最长的时间。”不过,这种观点未免有些小人之心度君子之腹,毕竟,能看到国内的明星大腕儿们走进好莱坞,也是一种中国式骄傲。
横店遇上好莱坞