发酵优化制备L-赖氨酸盐酸盐-13C6、15N2

采用北京棒杆菌（Corynebacterium pekinense）ZLD118（HS^-、AEC^r）发酵制备稳定同位素双标记的L-赖氨酸盐酸盐-¹³C₆、¹⁵N₂。对菌种的发酵培养条件和发酵培养基配方进行优化,采用优化后的发酵工艺制备高丰度稳定同位素¹³C、¹⁵N双标记L-赖氨酸,经离子交换树脂提纯、活性炭脱色精制后,产品的¹³C丰度达98.61%,¹⁵N丰度为98.15%,纯度为98.47%,产率为88.8%。结果表明,该工艺可进一步用于放大制备。     

D-半乳糖-1-13C的合成与表征

以硝基甲烷¹³C为原料合成D-半乳糖-1-¹³C。采用分离中间体硝基糖醇的方式,简便拆分差向异构体D-半乳糖和D-塔罗糖,合成产物的总产率为42.6%,¹³C丰度为99.1%,光学纯度为100%,化学纯度为99.7%。以高效液相色谱 蒸发散射光检测器（HPLC-ELSD）、液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）和核磁共振（¹H NMR）对所得产物进行结构表征,确定产物结构为D-半乳糖-1-¹³C。     

13C-甲醇的制备

采用自制的催化剂和自行设计的高效催化反应器,用催化加氢的方法,以Ba¹³CO₃为原料制备了¹³C-甲醇。所得甲醇水溶液在微型高效精馏反应器中进一步提纯后,得到的¹³C-甲醇化学纯度＞99.5%。实验设计的合成路线反应条件温和,同位素利用率＞90%。¹³C-甲醇经色质联用（GC-MS）和核磁（¹H NMR）检测,¹³C同位素丰度＞97%,¹³C-甲醇的同位素丰度与原料相比降低＜1%。以上结果表明,采用自制的催化剂和自行设计的高效催化反应器,成功地用催化加氢的方法,制备得到了¹³C-甲醇。     

13C呼吸试剂D-木糖-U-13C5的合成

以D-葡萄糖-U-¹³C₆为起始原料,采用减碳法经双丙酮保护、选择性酸水解、氧化、还原和碱水解五步合成D-木糖-U-¹³C₅,总产率为38.6%（以D-葡萄糖-U-¹³C₆计）。对每步产物使用相应的气相色谱（GC）、气质联用仪（GC-MS）、液相色谱（HPLC）和液质联用仪（LC-MS）进行表征。分析结果表明,每步反应中的产物均为目的产物,同位素丰度和纯度都符合要求,最后一步的产物为D-木糖-U-¹³C₅,其¹³C丰度为99.1 % ,化学纯度为99.9%,符合¹³C呼吸试验的要求。     

13C6-1,2:5,6-O-双异丙叉-α-D-呋喃葡萄糖的合成

采用浓硫酸为催化剂,以D-葡萄糖-¹³C₆和丙酮为原料合成了¹³C₆-1,2:5,6-O-双异丙叉-α-D-呋喃葡萄糖,并对其进行了气相色谱（GC）、质 谱（MS）分析。对合成条件进行了优化,优化后的合成条件为：葡萄糖与丙酮的摩尔比为1∶73.5,浓硫酸用量为10 mL,反应温度25 ℃,反应时间12 h,优化条件下合成的¹³C₆-1,2:5,6-O-双异丙叉-α-D-呋喃葡萄糖收率为75.6%,产品中¹³C丰度为99.2 %,纯度为98.7%。     

10C次级束的产生

在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器次级束流线上通过¹H(¹⁰B，¹⁰C)n反应产生了能量为(55.9±0.9)MeV的¹⁰C放射性次级束。经过磁刚度和速度选择，准直后的¹⁰C束流纯度达到90%以上，强度约为6s^-1•pnA^-1。     

稳定同位素15N标记水合肼的合成研究

¹⁵N标记水合肼是稳定同位素标记化合物合成过程中一种常用的强还原剂,广泛应用于同位素标记药类化合物的合成。本研究通过单因素实验考察了¹⁵N标记水合肼合成过程中各因素对其收率的影响。结果表明,¹⁵N标记水合肼的最佳合成条件为：次氯酸钠的有效氯含量为115~120 g/L,氯化反应时间为30~40 min,水解回流时间为7 min,催化剂与尿素用量为m(催化剂) ∶m(尿素) =1.0∶10.0。在此条件下,水合肼合成收率达76.1%,丰度为99.20%。     

糖基化生长抑素99Tcm标记及生物学评价

以天然生长抑素(Somatostatin，SMS)、葡聚糖-10(Dextran¹⁰，Dx¹⁰)及巯基乙胺（Cysteamine）为原料，合成糖基化生长抑素配体化合物SMS-Dx¹⁰-Cysteamine；以¹²⁵I-奥曲肽（¹²⁵I-Tyr₃-Octreotide）为放射性配基，进行受体竞争结合实验，测定SMS-Dx¹⁰-Cysteamine的IC₅₀值；利用葡庚糖转换络合进行SMS-Dx¹⁰-Cysteamine 的⁹⁹Tc^m标记，重点探讨⁹⁹Tc^m标记条件及标记物体外稳定性；并用⁹⁹Tc^m-Cysteamine-Dx¹⁰-SMS进行正常SD大鼠体内分布、血浆清除及肿瘤模型动物显像实验。结果表明：配体化合物SMS-Dx¹⁰-Cysteamine保持了对生长抑素2型受体高亲和力，其IC₅₀值与SMS相近；在最佳标记条件：0.3 g/L SnCl₂，5 g/L SMS-Dx¹⁰-Cysteamine，标记介质pH=6.0，室温下反应30 min，⁹⁹Tc^m-Cysteamine-Dx¹⁰-SMS标记率约为85%，经分离纯化后，其放射化学纯度大于99%，标记物体外稳定；⁹⁹Tc^m-Cysteamine-Dx¹⁰-SMS在正常大鼠体内血浆半衰期为2.38 h，主要浓聚于肝、脾脏并经肾排泄；荷胰腺癌裸鼠显像表明，注射后6 h，肿瘤组织具有明显的放射性摄取，⁹⁹Tc^m-Cysteamine-Dx¹⁰-SMS有望成为一种生长抑素受体阳性肿瘤显像剂。     

新型多肽示踪剂131I-RRL肿瘤分子显像研究

研究能与肿瘤血管内皮细胞特异结合的小分子多肽显像剂精氨酸-精氨酸-亮氨酸（RRL）对黑色素瘤小鼠模型的肿瘤分子显像应用价值。采用氯胺-T法对小分子多肽RRL进行¹³¹I标记,并对标记条件进行了优化;最佳标记条件为：RRL用量50 μg,Na¹³¹I用量10 μL（74 MBq）,氯胺-T用量90 μg,反应总体积100 μL,振荡反应 3 min。标记率＞69%。用Sephadex G25柱对标记产物进行纯化,纯化后放化纯度＞95%。采用绿色荧光素（FITC）标记RRL,并进行体外细胞结合实验,通过荧光信号的强弱观察RRL在不同细胞中的结合能力。体外细胞结合实验结果显示,RRL不仅能够特异性结合于肿瘤来源的血管内皮细胞,而且能够与肿瘤实质细胞结合;¹³¹I-RRL对黑色素瘤动物模型进行SPECT显像结果显示,¹³¹I-RRL能够特异性浓聚于肿瘤组织,24 h后放射性浓聚灶清晰可见。以上结果表明,小分子多肽RRL是一种很有潜力的肿瘤放射性核素分子显像与治疗的载体。     

13C3-三硬脂酸甘油酯的合成与表征

以¹³C₃-甘油和硬脂酸为原料,在无溶剂的条件下,采用Lipozyme酶为催化剂,直接酯化合成¹³C₃-三硬脂酸甘油酯,产率为80%,产物无需纯化。经差示扫描量热分析（DSC）、红外光谱（FT-IR）、核磁共振（H NMR）、质谱（MS）分析表征,结果表明,产物为目标产物¹³C₃-三硬脂酸甘油酯,化学纯度＞98%,同位素丰度＞99%,产物可作为同位素内标物使用。     

~(15)N标记L-亮氨酸

采用生物发酵法制备15N标记的L-亮氨酸。以实验室选育获得的突变株黄色短杆菌TLU53-8为出发菌株,研究适用于15N标记L-亮氨酸生产的实验配方、发酵工艺、提纯工艺。结果表明,菌株发酵产酸量18 g/L。产品中15N同位素丰度98%,15N纯度99%。此工艺适用于制备高品质15N标记L-亮氨酸,具有较高的经济价值。     

80 MeV/u C-12离子诱变选育PHB高产菌株

用80MeV/u12C6+离子对一株积累聚β-羟基丁酸酯(PHB)的芽孢杆菌(BacillusP-9)进行诱变选育,最终获得PHB高产株菌G15,其PHB产量达2.93g/L,与出发菌株相比较,PHB积累量提高了1.5倍。研究结果表明,本试验辐照最佳剂量为15Gy。重离子辐照诱变育种效果显著,具有广阔的发展应用前景。     

低能离子注入在花生四烯酸(AA)高产菌株选育中的研究

利用低能离子束生物技术对花生四烯酸产生菌(Mortierella alpina)进行诱变选育。研究表明,在离子注入(10keV,3×1014N+/cm2)条件下,后代菌株离散程度明显高于自然分离。经连续诱变处理,最终获得一株花生四烯酸高产菌I49-N18,该菌每升培养液可得生物量26.3g,干菌体中油脂含量为33.8％,其中花生四烯酸的含量占总脂的52.36％。而其AA产量高达4.66g/L,比对照N7菌株产量提高126.2％,且继代遗传功能稳定,表明I49-N18是一株极具工业化前景的高产菌,同时证明离子注入是一种有效的诱变手段。     

~(60)Co γ射线对糖多孢红霉菌的重复诱变研究

糖多孢红霉菌963是60Co γ射线对糖多孢红霉菌M诱变筛选获得的具有抑菌活性的突变株。本实验采用60Co γ射线对糖多孢红霉菌963进行诱变,研究了重复诱变效应。结果表明,各个辐照剂量下,突变株963的致死率均低于出发菌株M。重复诱变后,菌株的形态变异率达24.1‰,比以M菌株作为出发菌株的单次诱变提高了4.8倍。实验获得了1株产物抑菌活性增强的突变株,其抑菌活性比菌株963提高了40%,正突变率为2.01‰,比单次诱变提高了20.36%。采用重复诱变的方法,总体变异丰富,菌株的形态变异率和正突变率显著提高,有利于提高诱变育种工作的筛选效率。     

两种气体离子源氮离子注入细菌的诱变效应比较

低能离子注入作为一种新的诱变育种手段已经得到广泛的应用.对考夫曼气体离子源和双潘宁气体离子源氮离子注入凝结芽孢杆菌的效果进行比较.经研究发现,在相同的引出电压下,考夫曼气体离子源注入的菌体到第三代的遗传稳定性要比双潘宁气体离子源注入的菌体高30%,但突变平均幅度要低2%,以此为依据可以根据不同诱变需要选择合适的离子源.     

离心法生产131Xe同位素技术研究

为利用离心分离方法将¹³¹Xe同位素丰度浓缩到90%以上,本研究采用多组分矩形级联算法进行级联计算,分析中间组分的分离特性,研究级联长度、供料位置、级联分流比等参数对分离效果的影响。对分离¹³¹Xe同位素的矩形级联分离方案进行优化,制定生产丰度为90%以上的¹³¹Xe运行方案,通过解决¹³¹Xe同位素分离过程中的级联工况调整与稳定、中间组分浓缩等关键技术,最终经8遍分离获得丰度为93.786%的公斤级¹³¹Xe产品,证明级联生产高丰度¹³¹Xe产品的可行性。     

同位素标记原儿茶酸-(13COOH)的合成研究

设计了以3,4-二甲氧基溴苯为原料,经格利雅反应制备得到格式试剂,通入¹³C标记的¹³CO₂气体,制备得中间体3,4-二甲氧基苯甲酸-（¹³COOH）。将中间体用BBr₃脱除甲基后得到粗产品,粗产品再经过活性炭脱色,冷却结晶得到原儿茶酸-（¹³COOH）。设计的合成路线操作简单,工艺流程短,副产物少,收率可达45%,¹³C同位素丰度稀释低。产物经HPLC、MS、¹H-NMR 和¹³C NMR表征,结果表明：制备的原儿茶酸-（¹³COOH）化学纯度＞99%,¹³C同位素丰度＞98%,作为重要的示踪剂,可为医药和化工领域研究提供基础。     

低能氮离子注入和紫外线复合诱变选育高产酿酒酵母

通过离子注入联合紫外线辐射诱变选育高产酿酒酵母菌株,根据存活率及突变率确定离子注入的诱变条件为电荷18 ke V,剂量400×10~(14) cm~(-2),紫外线辐射60 s。在该条件下,诱变获得的菌株正突变率和致死率都最高,诱变效果最好。在该条件下进行研究后获得目标菌株SC-N9015,酒精产量从14.65%提升到15.53%。多次传代实验结果显示遗传性状稳定。研究表明,通过低能氮离子注入和紫外线联合诱变选育高产酒精酵母效果显著。