纳米气泡物理特性及其生物麻醉机制的研究

发布时间：2017-10-30 18:15

  本文关键词：纳米气泡物理特性及其生物麻醉机制的研究

  更多相关文章： 纳米气泡 氮气 电偶极矩 稳定 氙气 麻醉

【摘要】：纳米气泡的研究已经有20多年历史,研究发现,其在生物、物理、化学等领域都有很重要的影响和应用。目前,对其在固／液界面上的超长稳定性的解释都没有统一的定论,理论方面的研究尤其的匮乏。实验发现,基底的湿润性对纳米气泡的稳定性具有很大的影响。为了深入理解纳米气泡在不同基底表面的稳定性,本文利用分子动力学模拟的手段提供了两种固定纳米气泡的方法：(1)通过电荷及电荷电偶极矩的特殊排列来改变石墨烯表面的亲疏水特性,使石墨烯中心变成一个亲水区域包围疏水区域的特殊表面,从而氮气纳米气泡很容易固定在疏水的区域；(2)在石墨烯表面的中心修饰一个用一定的电荷和特殊的电偶极矩方式排列的区域,这个特殊的区域中心的亲疏水特性和没有修饰的石墨烯表面相似,由于其外面有一圈比较窄的边界非常亲水和预先放置的氮气分子作为成核点的影响,氮气纳米气泡也很容易固定在修饰的区域。这两种不同修饰方式为我们提供了两种固定纳米气泡的新思路,也为研究纳米气泡的稳定性和探讨其在微观液体流中的应用提供了一定的帮助。Xe是一种对人体没有任何负面效应的麻醉气体,其在临床上面的效果也是很令人欣慰的。Xe是惰性气体,进入人体不会发生任何化学反应,因而关于其麻醉机理至今没有非常合理的解释。而纳米气泡的提出给了我们一个新的思路,原因是如果Xe分子能够在人体蛋白分子的某一个位点上面聚集成为气泡那么这个区域将会失去其功能,从而可以产生麻醉的效果。基于这一思想,我们通过上海光源BL15U1和BL14W1两个线站的同步辐射X射线荧光吸收谱和荧光成像技术对Xe在胃蛋白酶表面的吸附情况进行了研究。初步结果显示,Xe在蛋白酶溶液中的吸附含量明显比不含蛋白酶的水溶液高。也就是说,Xe可能以微／纳米气泡在胃蛋白酶表面吸附。这些研究将有助于揭示Xe麻醉的微观机制。
【关键词】：纳米气泡 氮气 电偶极矩 稳定 氙气 麻醉
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 引言10-27
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 固/液界面微米气泡的发现10-11
• 1.2.1 纳米气泡由来10-11
• 1.3 纳米气泡存在的探讨11-15
• 1.3.1 基底之间相互作用力的测量11-12
• 1.3.2 脱气对比12-13
• 1.3.3 温度的影响13
• 1.3.4 AFM(原子力显微镜)的观测13-14
• 1.3.5 电解质溶液14
• 1.3.6 光谱的测量14-15
• 1.4 纳米气泡的生成方法15-16
• 1.4.1 醇水替换法15
• 1.4.2 温差法15-16
• 1.4.3 电化学方法16
• 1.4.4 STXM(扫描透射X射线显微技术)法16
• 1.5 纳米气泡的存在理论16-19
• 1.5.1 自发性形成理论17
• 1.5.2 线张力理论17
• 1.5.3 动态平衡理论17-18
• 1.5.4 杂质覆盖理论18
• 1.5.5 气体内部高密度理论18
• 1.5.6 电荷密度和范德华相互作用理论18-19
• 1.5.7 气液三相线理论19
• 1.6 纳米气泡研究存在的问题19-22
• 1.6.1 纳米气泡的稳定问题19
• 1.6.2 纳米气层的基本物理性质问题19-20
• 1.6.3 裂缝、空洞及台阶对纳米气泡成核的影响问题20-21
• 1.6.4 纳米气泡的融合和移动问题21-22
• 1.7 纳米气泡对多个学科产生的影响22-25
• 1.7.1 在物理学方面的作用和应用22-23
• 1.7.2 在化学方面的作用和应用23-25
• 1.7.3 在生物方面的作用和应用25
• 1.8 论文的研究方法、内容和目的25-27
• 1.8.1 研究方法25-26
• 1.8.2 论文内容的安排26
• 1.8.3 论文的研究目的26-27
• 2 修饰的石墨烯表面纳米气泡成核控制27-41
• 2.1 分子动力学方法27-33
• 2.1.1 基本原理介绍27-29
• 2.1.2 力场的简述29
• 2.1.3 分子动力学中相互作用的介绍29-31
• 2.1.4 周期边界条件31-32
• 2.1.5 热力学系综32-33
• 2.2 纳米气泡控制的背景33-34
• 2.3 理论模型的构建和参数的设置34-35
• 2.4 模拟结果35-38
• 2.4.1 纳米气泡在普通石墨烯上的吸附35-36
• 2.4.2 纳米气泡在同时具有亲/疏水性的石墨烯表面上的固定36
• 2.4.3 纳米气泡在有成核点的石墨烯表面上的固定36-37
• 2.4.4 纳米气泡成核点的变化37-38
• 2.5 结果的理论分析38-40
• 2.6 本章小结40-41
• 3 氙气微/纳米气泡的生物麻醉机制41-52
• 3.1 上海光源介绍41-43
• 3.1.1 BL15U1(硬X射线微聚焦及应用线站)42-43
• 3.1.2 BL14W1(X射线吸收精细结构谱线站)43
• 3.2 研究背景及意义43-44
• 3.3 气体麻醉剂研究机理的探讨44-47
• 3.3.1 气体麻醉剂的脂质学说44-45
• 3.3.2 气体麻醉剂的全蛋白学说45-47
• 3.4 实验材料、试剂和方法47-48
• 3.4.1 实验试剂、材料及仪器47
• 3.4.2 实验方法步骤47-48
• 3.4.3 试验取样48
• 3.5 实验结果48-51
• 3.5.1 BL14W1线站的结果48-49
• 3.5.2 BL15U1线站的实验结果49-51
• 3.5.3 后续实验51
• 3.6 本章小结51-52
• 4 总结与展望52-54
• 4.1 论文总结52
• 4.2 展望52-54
• 参考文献54-64
• 攻读学位期间的主要学术成果64-66
• 致谢66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵卫娟,张佐光,王景明;气泡穿出织物层的实验分析[J];复合材料学报;2005年04期

2 顾汉洋;郭烈锦;陈斌;王智伟;张西民;;水平与微倾斜管内间歇流中长气泡的形态特征[J];化工学报;2006年09期

3 于磊;林勇;孙晓东;;对切片产生气泡的分析[J];济南纺织化纤科技;2005年03期

4 周云龙;宋连壮;周红娟;;基于图像处理的气固流化床中气泡行为的分析[J];化工自动化及仪表;2011年01期

5 刘辉义;钢塑管涂塑时产生气泡的原因及解决方法[J];电镀与精饰;2003年05期

6 赵卫娟;张佐光;孙志杰;王景明;;不同通道中气泡的形态变化及运动条件分析[J];北京航空航天大学学报;2006年03期

7 倪冰;罗志国;邹宗树;;固壁上液体内气泡附着的热力学分析[J];过程工程学报;2008年S1期

8 丁顺德;刘红晓;;TP2管产生气泡原因浅析[J];铜加工;2006年02期

9 丁顺德;;TP2管气泡原因浅析[J];有色金属加工;2007年06期

10 西城基;董守O);;关于铝中的氢气和气泡(2)[J];轻金属;1978年03期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 王海民;戴韧;蒋旭平;马建敏;张文;;血液中蛋白质气泡的动力学特性研究[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年

2 昌念;朱哲民;;含气泡水中气泡浓度与互作用的关系讨论[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 李大勇;固液界面纳米气泡及其对流体边界滑移影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

2 王含;气泡行为的数值研究[D];复旦大学;2010年

3 张文娟;声空化发光特性及多气泡稳定性研究[D];清华大学;2014年

4 谢建;微小槽道内微孔壁面逸出气泡动力学行为及特性[D];重庆大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马旺国;纳米气泡物理特性及其生物麻醉机制的研究[D];中南林业科技大学;2015年

2 郭容;黏性流体中气泡的运动特性[D];北京化工大学;2009年

3 王惠;旋转脉冲吹气法精炼过程气泡的形成及分布[D];哈尔滨工业大学;2012年

4 靳明伟;超微细气泡水体修复技术研究[D];江苏大学;2008年

5 刘柳;垂直上升管中气泡动力学特性实验研究[D];中南大学;2013年

6 关奔;激波作用下R_(22)气泡射流现象研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

7 陈思超;浮选气泡在矿浆中运动的数值模拟研究[D];中南大学;2013年

8 郭文;固液界面纳米气泡生成及性质研究[D];上海师范大学;2012年

9 管e，

本文编号：1118749