酶工程1(中国药科大学生物工程所有课件)

第三章酶工程酶工程简介酶工程（Enzymeengineering）是指通过化学方法、酶学方法和DNA重组技术改善自然酶的形成、结构和性质，提高酶的催化活性、降低成本并在大规模工业化生产中应用。主要内容：1酶的制备和酶与细胞的固定化2酶反应器的设计和放大3反应条件的控制和优化…….第一节概述酶工程的分类化学酶工程：通过对酶的化学修饰或固定化处理，改善酶的性质，提高酶的效率和降低成本，甚至通过化学合成法制造人工酶，也称为初级酶工程；生物酶工程：用基因工程技术生产酶以及对酶基因进行修饰或设计性能稳定、具有新的生物活性及催化效率更高的酶，也称为高级酶工程。一、酶的定义酶是由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂，按化学组成的不同主要分为核酸类酶（R酶）和蛋白质类酶（P酶）。二、酶的分类与命名法1习惯命名法底物名称：淀粉酶、蛋白酶催化反应性质：氧化酶、转氨酶底物结合催化反应性质：胆固醇氧化酶、醇脱氢酶来源：心肌黄酶、含铁酶缺点：无系统性，一酶数名或一名数酶。2系统命名法与分类国际生化联合会（IUB）酶学委会于1961年规定了酶的统一命名法及分类原则。系统命名法：酶的名称由底物及反应类型两部分组成。六大类：氧化-还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶。三、酶的结构和特性1酶的结构酶的组成成分单纯酶——仅由蛋白质组成的酶。结合酶——除蛋白质外，还有非蛋白质的成分。全酶=酶蛋白+辅因子辅因子有两种：辅酶和辅基根据酶的聚合状态，酶可以分为三类：单体酶寡聚酶多酶复合体酶的活性中心指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接相关的部位。组成：由一些氨基酸残基的侧链基团组成。这些基团在一级结构上可能相聚很远，甚至可能不在一条肽链上，但在蛋白质空间结构上彼此靠近，形成具有一定空间结构的区域。对于结合酶，辅因子常常是活性中心的组成部分。酶活性中心的特点：活性中心在酶分子总体积中只占相当小的部分（1-2%），相当于2-3个氨基酸。都是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小和形状，但不是刚性的，而具有一定的柔性。活性中心为非极性的微环境，有利于与底物结合。底物与酶通过形成较弱键力的次级相互作用并结合到酶的活性中心。酶的活性部位并不是和底物的几何图形正好吻合，而是在酶与底物结合的过程中，底物分子或酶分子或它们两者的构想同时发生一定变化后才能相互契合，这时催化基团的位置也正好处于所催化底物的敏感化学键部位。2酶的特性①催化效率高②专一性强③反应条件温和④催化活性受到调节和控制四、酶的来源酶作为生物催化剂普遍存在于动物、植物和微生物中，可直接从生物体中分离提纯。酶的生产方法可分为提取法﹑发酵法以及化学合成法。化学法仍在实验室阶段；提取法是最早采用且沿用至今的方法，如从动植物组织液中提取胰蛋白酶和菠萝蛋白酶；发酵法是50年代以来酶生产的主要方法，如生成葡萄糖异构酶和枯草芽孢杆菌蛋白酶等。五、酶促动力学六、酶的分离纯化与酶的活力测定1酶的分离纯化细胞外酶和细胞内酶在生物细胞内除了目标酶还有很多其他的酶，因此需要分离和纯化的步骤。基本步骤：破碎细胞膜抽提纯化比活力：纯度的量度，指每毫克质量的蛋白质中所含的某种酶的催化活力，一般用单位/毫克蛋白（U/mg蛋白质表示）。酶的比活力越高，酶的纯度也就越高。纯化倍数=每次比活力/第一次比活力产率%=每次总活力/第一次总活力2酶的活力测定1个酶活力国际单位是指在特定条件下，1min内生成1μmol产物的酶量（或转化1μmol底物的酶量）。第二节酶和细胞固定化酶固定化技术发展史20世纪60年代，以色列科学家发现酶的固定化现象。1969年，千畑一郎等将固定化氨基酰化酶应用于生产L-氨基酸，开创了固定化酶应用于工业生产的先例；1971年召开的第一届国际酶工程会议上，建议采用统一的英文名称ImmobilizedEnzyme；1973年，固定化大肠杆菌菌体中的天冬氨酸酶连续生产L-天冬氨酸。1986年，利用固定化原生质体发酵生产碱性磷酸酶和葡萄糖氧化酶等相继获得成功。一、固定化酶的制备

⒈固定化酶的定义：固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。广义的固定化酶包括：固定化辅酶；固定化细胞；固定化细胞器为了减少从微生物或者其他生物体中提取酶的麻烦，有时为了充分利用生物细胞的多酶系统，开发另外一种固定化催化剂的形式，固定化细胞。⒉固定化酶的特点具有生物催化剂的功能，又有固相催化剂的功能。①可重复使用，降低成本；②反应后，酶底物产物易分开，产物中无残留酶，易纯化，产品质量高。③稳定性提高，反复使用多次后，酶的活力无明显下降；④反应条件易于控制，可以自动控制，节约劳动力。固定化酶的制备原则（1）必须注意维持酶的构象，特别是活性中心的构象。（2）酶与载体必须有一定的结合程度。酶的固定化既不影响酶的原有构象，又能使固定化酶能有效回收贮藏，利于反复使用。（3）固定化应有利于自动化、机械化操作。这要求用于固定化的载体必须有一定的机械强度，才能使之在制备过程中不易破坏或受损。（4）固定化酶应有最小的空间位阻。（5）固定化酶应有最大的稳定性。在应用过程中，所选载体应不和底物、产物或反应液发生化学反应。（6）固定化酶的成本适中。⒊酶和细胞固定化方法

酶和细胞固定化方法

载体结合法交联法包埋法

网格型微囊型物理吸附法离子结合法共价结合法热处理（细胞）酶和细胞固定化模式结晶法使酶结晶从而实现固定化的方法。载体是酶蛋白本身。对于活性低的酶，可以提高酶浓度和单位体积的活力。局限性：在重复使用中，酶有损耗。（1）吸附法通过载体表面和酶分子表面间的次级键相互作用而达到固定目的的方法，是固定化中最简单的方法。吸附法又可分为物理吸附法和离子吸附法。

物理吸附法物理吸附法(physicaladsorption)是通过非特异性物理吸附作用将酶直接吸附在水不溶性载体表面上而使酶固定化的方法。包括范德华力、疏水相互作用、氢键。物理吸附法常用的载体：有机载体：纤维素、胶原、淀粉及面筋等；无机载体：活性炭、氧化铝、皂土、多孔玻璃、硅胶、二氧化钛、羟基磷灰石等。离子吸附法离子吸附法(ionadsorption)是通过离子键使酶与含有离子交换基团的水不溶性载体相结合的固定化方法。阴离子交换剂：DEAE-纤维素，DEAE-葡萄糖凝胶等阳离子交换剂：羧甲基纤维素等此法固定的酶有葡萄糖异构酶、糖化酶、β-淀粉酶、纤维素酶等，在工业上用途较广。1969年最早用于工业化生产的固定化氨基酰化酶：使用多糖类阴离子交换剂DEAE-葡萄糖凝胶固定化。吸附法的优点：操作简单，条件温和，吸附剂可再生反复使用。吸附法的缺点：酶和载体的吸附力比较弱，容易在不适宜的pH、高盐浓度、高底物浓度或高温条件下解析脱落，易导致催化活力的丧失和污染反应产物等后果。（2）包埋法包埋法（entrapment）是将酶包埋在高聚物的细微凝胶网格中或高分子半透膜内的固定化方法。前者又称为凝胶包埋法，酶被包埋成网格型；后者又称为微胶囊包埋法，酶被包埋成微胶囊型。基本原理：单体和酶溶液混合，再借助引发剂进行聚合反应，将酶固定于载体材料的网格或微囊中。网格型：包埋在高分子凝胶细微网格中。将块状聚合形成的凝胶切成小块，或直接包埋在珠状聚合物中，后者可以使固定化酶机械强度提高10倍，并改进酶的脱落的情况。常用的材料：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光敏树脂等合成高分子物质淀粉、明胶、胶原、海藻酸和角叉胶等天然高分子物质。微囊型：包埋在高分子半透膜中。膜既能形成类似细胞内的环境，又能阻止酶的脱落或直接与微囊外的环境接触；小分子底物能迅速通过膜与酶作用，产物也能扩散出来。制备方法：1界面沉淀法：利用高聚物在水相和有机相的界面上溶解度极低而形成膜将酶包埋。2界面聚合法：将亲水性单体和疏水性单体利用界面聚合的原理包埋酶的方法。3纤维包埋法（二级乳化法）：酶溶液先在高聚物有机相中乳化分散，乳化液再在水相中分散形成次级乳化液，当有机高聚物溶液固化后，每个固体球内包含多滴酶液。包埋法的优点反应条件温和，不需要与酶的氨基酸残基进行反应，不改变酶的结构；酶回收率高；缺点：包埋时发生化学聚合反应，酶容易失活（微囊型），要要巧妙设计反应条件。由于高分子网格的扩散阻力，会改变固定化酶的动力学行为，降低酶活力。仅适用于小分子底物和产物的酶。（3）交联法交联法（cross-linking）是使用双功能或多功能试剂使酶分子之间相互交联呈网状结构的固定化方法。常用的双功能试剂有戊二醛、己二胺、异氰酸衍生物等。戊二醛和酶蛋白中的游离氨基发生Schiff反应，形成薛夫碱，从而使酶分子之间相互交联形成固定化酶。

交联法的特点反应条件比较激烈，固定化的酶回收率比较低，但是降低交联剂的浓度和缩短反应的时间有利于固定化酶比活力的提高。交联剂一般价格昂贵，所得到的固定化酶活力较低，不易成型，一般作为其他固定方法的辅助手段，如与吸附法和包埋法联合使用，起到加固结合的作用。（4）共价键结合法共价键结合法(covalentbinding）是将酶与聚合物载体以共价键结合的固定化方法。常用方法归纳起来有两类：1将载体有关基团活化，然后与酶有关基团发生偶联反应；2在载体上连上一个双功能试剂，然后将酶偶联上去。酶蛋白上可供载体结合的功能基团（1）酶蛋白N末端的α-氨基或赖氨酸残基的ε-氨基。（2）酶蛋白C末端的α-羧基、天门冬氨酸残基的β-羧基以及谷氨酸残基的γ-羧基。（3）苯丙氨酸和酪氨酸残基的苯环。（4）其他：半胱氨酸残基的巯基；丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基的羟基；组氨酸残基的咪唑基；色氨酸残基的吲哚基。参加和载体共价结合的基团必须不是活性中心的基团，也不是维持酶蛋白空间结构必须的基团。共价结合载体的特点1可以在温和条件下与酶蛋白发生偶联反应；2具有一定的机械强度和较大的表面积。常用的载体有：天然的高分子物质：纤维素、葡聚糖凝胶、琼脂糖、淀粉及其他衍生物；无机物：陶瓷、玻璃等；人工合成的高聚物：甲基丙烯酸共聚物、顺丁烯二酸酐和乙烯的共聚物、氨基酸共聚物及聚苯乙烯等。载体活化的主要反应重氮法叠氮法溴化氰法芳香烃化法重氮法重氮法是将酶蛋白与水不溶性载体的重氮基团通过共价键相连接而固定化的方法，是共价键法中使用最多的一种。常用的载体有多糖类的芳族氨基衍生物、氨基酸的共聚体和聚丙烯酰胺衍生物等。具有芳香族的水不溶性载体在稀盐酸和亚硝酸钠中进行反应，成为重氮盐化合物，然后再与酶发生偶合反应，得到固定化酶。

酶蛋白中的游离氨基、组氨酸的咪唑基、酪氨酸中的酚基参与此反应。叠氮法即载体活化生成叠氮化合物，再与酶分子上的相应基团偶联成固定化酶。含有羟基、羧基、羧甲基等基团的载体都可用此法活化。如CMC、CM-sephadex（交联葡聚糖）、聚天冬氨酸、乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物等都可用此法来固定化酶。其中使用最多的是羧甲基纤维素叠氮法。溴化氰法即用溴化氰将含有羟基的载体，如纤维素、葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶等，活化生成亚氨基碳酸酯衍生物，然后再与酶分子上的氨基偶联，制成固定化酶。任何具有连位羟基的高聚物都可用溴化氰法来活化。烷基化和芳基化法以卤素为功能团的载体可与酶蛋白分子上的氨基、巯基、酚基等发生烷基化或芳基化反应而使酶固定化。此法常用的载体有卤乙酰、三嗪基或卤异丁烯基的衍生物。对于无机载体，可用直接法和涂层法（用活化物的聚合物如白蛋白或葡聚糖涂层）。共价结合法的优缺点优点：共价键的键能高，酶和载体之间的结合相当牢固，即使用高浓度底物溶液或盐溶液，也不会使酶分子从载体上脱落下来，具有酶稳定性好、可连续使用较长时间的优点。缺点：载体活化的难度较大，操作复杂，反应条件较剧烈，制备过程中酶直接参与化学反应，易引起酶蛋白空间构象变化。二辅酶和辅基的固定化辅酶固定化原因1）辅酶因子中特殊化学基团参与催化反应；2）辅酶因子流失，且不能再生；3）辅酶因子价格昂贵；——工业上应用全酶的关键是有机辅因子的保留和再生。辅酶固定化的方法：1.固定化方法与酶相似，一般采用溴化氰法，碳二亚胺法以及重氮偶联法等共价偶联，或将其进行适当的化学修饰后固定在超滤器中。2.辅酶固定化必须解决辅酶在多个酶之间传递的障碍。

需要辅酶的酶反应体系：1辅酶与酶均不固定化；2辅酶不固定而酶固定；3辅酶固定而酶不固定；4辅酶和酶分别固定；5辅酶和酶共固定；6辅酶与酶分子偶联形成辅酶-酶复合物的反应系统（辅酶分子量小，难以截留）反应的扩散阻力大辅酶固定化的形式：三固定化细胞的制备⒈固定化细胞的定义将细胞限制或定位于特定空间位置的方法称为细胞固定化技术。固定化细胞就是被限制自由移动的细胞，即细胞受到物理化学因素的约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并具有能被反复或连续使用的活力。⒉固定化细胞的特点有细胞特性，生物催化剂功能，固相催化剂特点。优点：①无须进行酶的分离纯化②保持酶的原始状态，酶回收率高③比固定化酶稳定性高④细胞内酶辅助因子可再生⑤细胞本身含多酶体系⑥抗污染能力强3固定化细胞生理学特性如上图所示：第一类一般只适用于一种酶催化的反应。第二类由一种辅酶或少数几种酶催化的反应。第三类适用与多酶反应，特别是需要辅酶的反应。4固定化细胞的制备技术理想的固定化细胞的制备方法，应该具有如下特点：

1.能够控制固定化细胞的大小和孔隙度。

2.方法简单、易行，应尽可能少损伤细胞。

3.具有良好的机械稳定性和化学稳定性。

4.单位体积的固定化细胞应该拥有尽可能多的细胞。

⑴载体结合法是将细胞悬液直接与水不溶性的载体相结合的固定化方法。涉及到酶或细胞的化学修饰，可能引起细胞破坏，应尽量在温和的条件下进行反应。由于在使用中细胞间、细胞和载体之间的键不容易被破坏，所以操作的稳定性高。

⑵包埋法将细胞定位于凝胶网格内的技术。实际使用中限制酶活力的因素较多，且只适合于小分子底物。适合用于固定活细胞。

⑶交联法用多功能试剂对细胞进行交联的固定化方法。没有良好的机械强度，不合适实际使用，细胞浓度较高。

⑷无载体法靠细胞自身的絮凝作用制备固定化细胞的技术。⑸选择性热变性法专用于细胞固定化。是将细胞在适当的温度下处理使细胞膜蛋白变性，但不使酶变性而使酶固定于细胞内的方法。5固定化活细胞将活细胞限制或定位于特定空间位置的方法。无需进行酶的分离和纯化，减少酶的活力损失，同时大大降低了成本；保持了酶的原始状态，比固定化酶的稳定性更高，对污染的抵抗力更强；细胞本身含多酶系统，可催化一系列反应，且不需添加辅助因子；细胞生长停滞时间短，细胞多，反应快等。固定化活细胞的优越性缺点必须保持菌体的完整，需防止菌体的自溶，否则影响产物的纯度；必须抑制细胞内蛋白酶对目的酶的分解；胞内多酶的存在，会形成副产物；载体、细胞膜或细胞壁会造成底物渗透与扩散的障碍等。制备方法固定化完整细胞的方法很多，但是没有一种理想的通用方法；对于特定的应用，必须找到价格低廉、简便的方法，高活力保留和操作稳定性是评价固定化生物催化剂的先决条件。四、固定化酶的形状与性质⒈固定化酶的形状固定化酶的形式多样，依不同用途有颗粒状、纤维状、酶膜和酶管等形状。其中颗粒占绝大多数，它和纤维状主要用于工业发酵生产，如装成酶柱用于连续生产，或在反应器中进行批式搅拌反应。⒉固定化酶的性质⑴酶活力的变化固定化酶的活力在多数情况下比天然酶的活力低，其原因可能是：酶活性中心的重要氨基酸残基被载体结合；高级结构和空间构象的改变；空间位阻的影响；内扩散阻力；半透膜的隔离。个别情况下，酶经固定化后其活力升高。⑵酶稳定性的变化操作稳定性：体内半衰期贮藏稳定性：低温放置热稳定性：耐热性提高对蛋白酶的稳定性：空间位阻其他：对有机溶剂、pH、酶抑制剂等的稳定性均有提高。⑶酶学特性的变化底物特异性：对高分子底物的活性明显下降；最适pH：最适pH和pH曲线常会发生偏移；最适温度：多数较游离酶高；动力学常数：Km均增大，增大幅度视情况而定；最大反应速度：与游离酶大多数是相同或相近。五评价固定化酶生物催化剂的指标1固定化酶(细胞）的活力定义：----固定化酶细胞催化策一特定化学反应的能力，其大小可用在一定条件下它所催化的某一反应的反应的速度来表示。固定化酶（细胞）的单位可定义为每毫克干重固定化酶（细胞）每分钟转化底物（或生产产物）的量。μmol.min-1

⒈分批测定法

⒉连续测定法2偶联率及相对活力的测定固定化酶的活力回收是指固定化后固定化酶（细胞）所显示的活力占被固定的等当量游离酶(细胞）总活力的百分数。偶联率＝1时．表示反应控制好，固定化酶失活不明显；偶联率＜１时，扩散限制对酶活力有影响；偶联率＞1时．有细胞分裂或从载体排除抑制剂等原因。3固定化酶（细胞）的半衰期操作稳定性是影响固定化酶（细胞)实用的关键因素．半衰期----在连续测定条件下，固定化酶（细胞）的活力下降为最初活力一半所经历时间，以t1/2表示。半衰期是衡量稳定性的指标．固定化酶（细胞）活力随时间成指数关系，半衰期：KD=-2.303/t×lg(E/E0)E/E0是时间t后酶活力残留的百分数一酶反应器各种反应器的示意图酶反应器的类型间歇式搅拌罐反应器连续流动搅拌罐反应器填充床反应器流化床反应器连续搅拌罐-超滤膜反应器，连续流动搅拌罐反应器/连续搅拌罐循环式反应器这类反应器结构简单，造价较低，传质阻力很小，反应能迅速达到稳态，主要应用在饮料和食品工业中。其缺点是操作麻烦，在反复回收过程中固定化酶容易损失，所以工业规模的固定化酶很少采用。常用于游离酶。间歇式搅拌罐反应器间歇式搅拌罐反应器这种反应器在运转过程中，底物以恒定的流速流入反应器，与此同时，反应液则以同样的流速流出反应器。反应桶内装有搅拌器，使反应组分与固定化酶颗粒混合均一，出口处有过滤膜，可使不断补充新鲜底物与反应液流量维持动态平衡。连续流动搅拌罐反应器连续流动搅拌罐反应器优点：反应液混合良好，各部位的成分相同，并与流出液的组成也一致。连续流动搅拌罐反应器的开放结构使得调换固定化酶比较容易，而且有利于控制温度和调节pH，还能够处理胶态或不溶性底物，受底物抑制的固定化酶采用连续流动搅拌罐反应器有较高的转化率。缺点：由搅拌产生的剪切力较大，易打碎磨损固定化酶颗粒。需改良的连续流动搅拌罐反应器。填充床反应器填充床反应器又称固定床反应器。可填充多向异性半透性中空纤维制成管状，内部填充酶膜、酶片等。在填充床反应器内，底物在一定方向上以恒定的速度通过固定化酶柱，以近似活塞式流动反应器（PlugFlowReactor，PFR）运转。流化床反应器流化床反应器流化床反应器—种装有较小颗粒的垂直塔式反应器。反应时，底物溶液以足够大的流速，从反应器底部向上通过固定化酶柱床，便能使固定化酶颗粒始终处于流化状态。其混合程度介于连续流动搅拌罐反应器的全混型和填充床的平推流型之间。由于反应器内混合程度高，因此，传热、传质情况良好，可处理粘性大、含有固体颗粒的底物。连续搅拌罐-超滤膜反应器，连续流动搅拌罐反应器连续流动搅拌罐反应器连续流动搅拌罐反应器／UF结构是连续流动搅拌罐反应器与超滤装置联用的酶膜反应器。在连续流动搅拌罐反应器出口处设置一个超滤装置，通过超滤装置，酶可以循环使用。该超滤器中的半透性超滤膜只允许小分子产物通过，不允许大分子酶和底物通过。该反应器适用于颗粒较细的固定化酶、游离酶和细胞以及小分子产物与大分子底物。循环式反应器外循环反应器内循环反应器循环操作仍能为底物与酶提供足够的接触机会，以达到所需的转化率。这种反应器可用于难溶或者不溶性底物的转化反应。酶反应器的选择依据根据固定化酶的形状：溶液酶：间歇式搅拌罐反应器颗粒状和片状：连续流动搅拌罐反应器、填充床反应器膜状和纤维状：填充床反应器容易变形、易粘结、颗粒细小：流化床反应器根据底物的物理性质溶解性和浊液性底物：任何类型颗粒状和胶状底物：连续流动搅拌罐反应器、流化床反应器、循环式反应器二酶固定化对其动力学特性的影响酶固定后，酶本身的结构必然受到扰动，同时酶固定后，由于扩散限制效应、空间位阻作用以及载体性质等因素必然对酶的性质产生影响。１、固定化酶的活力酶活力表现率一般降低(Km)EnzymeAgentofimmobiliztionsubstrateKm/(mol/L)CreatinekinaseFreeEATP6.5×10-4AminobenzoiccelluloseATP8.0×10-4LactatedehydrogenaseFreeENADH7.8×10-6Propionyl-glassNADH5.5×10-5αchymotrypsinFreeEATEE1.0×10-3Soluble-aldehydeglucoseATEE1.3×10-3FicusproteinaseFreeEBAEE2.0×10-2CMC-70BAEE2.0×10-2TrypaseFreeEBAA6.8×10-3Maleate/ethylideneBAA2.0×10-4Tab1M-constantoffreeEandimmobilizedE２、固定化酶的稳定性热稳定性普遍提高保存期t1/2增1倍;热稳定性比溶液Ｅ提高10倍以上(空间结构坚固，加热不易变型)二、影响固定化酶动力学的因素1、空间效应（包括构象和屏蔽）酶，三维空间结构；固定化，由于E与载体的相互作用，引起酶活性部位发生扭曲变形，改变活性部三维结构，减弱了结合力，称构象效应。载体的存在使酶分子不易与酶活性部位接触，对酶活性部位造成空间障碍，使酶活下降，称屏蔽效应（位阻效应）1、空间效应（包括构象和屏蔽）图、固定化酶的结构改变和屏蔽效应2、分配效应含固定化酶的多种载体示意图几个概念◆构成多相体系；◆微环境（固酶附近）◆主体溶液◆分配效应(S\P浓度不同的现象)3、扩散效应几个概念◆酶固定→酶浓度不均匀,S均匀→S向活性扩散,反应后P向溶液扩散

；◆内扩散（固酶内表面向微孔内酶活性中心）◆外扩散(溶液主体向固定化酶表面)◆反应和扩散的关系内扩散效应和外扩散效应?固定化酶与液相反应物系相接触的反应过程为:第一步：底物由液相主体扩散到载体的外表面第二步：底物在载体的外表面进行反应第三步：产物由外表面扩散到液相主体传质过程反应过程第五节

固定化技术的应用微主物细胞固定化后,受载体影响，只用于生产各种能够分泌到胞外产物。一、利用固定化微生物生产各种产物（1）酒精、酒类。生产酒精、啤酒、葡萄酒。（2）氨基酸。谷氨酸、赖氨酸、精氨酸等。（3）有机酸。苹果酸，柠檬酸．葡萄糖酸．衣康酸。（4）酶和辅酶。淀粉酶．糖化酶；蛋白酶等。（5）抗生素。二、利用固定化微生物细胞(酶)制造生物传感器生物传感器是由固定化生物细胞或酶与各种能量转换器，密切结合而成的传感装置．通常由感受器；换能器和电子线路三部分组成。当待测物质通过传感器时固定在感受器上亲和配基与待测生物分子相互作用的瞬间发生能量的转栘。经过换能器，以电或光等物理讯号,方式输出，经过电子系统放大处理显示,就可以测出物质的量.生物传感器的发展应用生物传感器的理论研究近几年才取得突破性进展产生一些新的分析检测装置．目前市售有:葡萄糖检测仪，免疫分析检测早孕；乙肝和尿糖试纸等。三、药物控释载体新的药物不断问世，但应用于临床却不顺利,其可能原因:（1）很多药物尤其是蛋白类药物，口服很容易被胃酸破坏或沉淀。（2）单纯注射后瞬时血药浓度升高，但马上被肝脏及血液中的酶系统所清除。（3）蛋白质类药物容易引起免疫反应。（4）很多药物稳定性差，不耐贮存。药物的新剂型药物的新剂型特点---合理给药体系，即是从时间和空间分布上控制药物的释放。药物的新剂型包括：聚合的修饰、凝胶包埋、微球、脂质体及免疫导向等；控释体系将药物与聚合物载体偶联或固定于某种聚合物载体上，称为载体药物。1．聚合物修饰多用于蛋白质类药物；这类药物半衰期短,免疫原性强,可用适当水溶性高分子聚合物加以改善其性能。例如，用甲基壳聚糖对天冬酰胺酶的修饰及聚乙二醇对原核表达重组人血小板生成素分子的修饰等，均可起到降低毒性；延长半衰期的作用2、凝胶包埋希望药物能够较长时间维持一个稳定的血药浓度,可采用凝胶包埋法，即用生物相容性好的高分子聚合物与药物混合制正含有药物的凝胶.植入体内特定部位以达到缓释给药的效果．3微球制剂用高聚物微球包埋或比学偶联药物可制成微球制剂，它具有靶向性．缓冲性及减少抗药性等特点；微球与靶细咆接触，可以通过胞饮进入胞内发生作用不影响细胞膜通透性.不会产生产生抗药性，早期使用的微球制剂不被生物降解，多为口服制剂．4．脂质体脂质体是磷脂双分子层在水溶液中,自发形成超微中空小泡，它同微球制剂一样都有靶向性；长效性．并且可以通过胞饮作用向胞内释放药物从而避免抗药性.5．导向药物导间药物具有主动靶向性；将针对肿瘤细胞的单克隆抗体与化疗药物交联，直接作用于肿瘤细胞产生杀伤作用，并且降低全身毒性但是抗体药物复合物与肿瘤细胞结合数目有限，难于有效手伤肿瘤细胞。因而用毒性强烈的毒素取代化疗药物制备免疫毒素，具有更强烈的杀伤效果,免疫毒素还可用于骨髓移植中，供体骨髓中T细胞的选样性杀伤以避免栘植物抗宿主病的发生.四、酶的结构与功能研究1．阐明酶反应机理对于葡萄糖生成3—磷酸甘油醛反应，中间要经过己糖激酶．磷酸葡萄糖异构酶．磷酸果糖激酶．醛缩酶的作用．将这些酶固定后装柱．让葡萄蹭依次过柱．果然可得3—磷酸甘油醛,这说明了每一个酶的作用．证明了该酶反应的反应机制。2、提示酶原激活机理有时酶原激活并不涉及蛋白水解；酪氨酸酶原固定化后不需肽链水解就可活化至天然酶的20%-30%活力。荧光技术证明．活化酶原在结构上与固定化酪氨酸酶类似，证明了结构重排在酶原激活中的重要性。3、酶亚基性质的研究比较亚基与全酶的催化性质,对了解酶结构功能有重要意义。比较亚基与全酶的催化性质?村了解酶结陶功能有重要意义；正常条件下无法比较．因为亚基不易分离．固定化可解决这一问题，由于载体的空间限制，脱落的亚基不能再与载体上的亚基重新结合，醛缩酶有4个亚基，控制条件使酶分子只有一个亚基通过价键与活化的琼脂糖凝胶结合．当用浓度为8mol/L的尿素使蛋白变性后,未被固定的亚基被透析除去,只有固定化的亚基保留,这样就可以对单亚基进行研究。4．研究蛋白质．核酸分子结构对于研究蛋白质的三级结构来说．X射线分析是有力的手段。五、其他方面的应用固定化细胞在工业的各个方面都显示出广阔的应用前景，在食品；制药等轻工,化工领域域的一些用途不胜枚举。在化学分析方面，进行酶法分析，主要用于化学分析扣临床诊断。固定化酶在临床治疗方面有应用．人体某种酶缺失或异常将导致某种疾病。给人体相应酶的补充可以冶疗疾病或缓解症状；这称为”酶疗法”。固定化酶也可以用于环境中微量有毒物质的含量测定进行环境监测。第六节共固定化技术共固定化是将酶,细胞器和细胞同时固定同一载体中,形成共固定化细胞系统.这种系统稳定，可使几种不同功能的酶．细胞器和微生物细胞协同作用.

共固定化技术是在混合发酵和固定化技术的基础上发展起来叫-种新技木.综合了混合发酵和固定化技术的优点，与用遗传工工程构建的细胞相比更有希望在短时间内生产.共固定化的形式：有细胞与细胞，细胞与酶，细胞器与酶．用交联剂(戊二醛和单宁)；将死或活的微生物完整细胞，连同根据需要另外补加的酶-起世行固定化处理．制得固定化单酶或多酶生物催化剂。如将米曲霉产生的乳糖酶与酿酒酵母一起加以固定化，用于连续发酵乳酸产生酒精；另一种酶与细胞固定化的方法是利用细胞作力辅酶的再生系统，以提供酶的作用．例如,利用大肠杆菌的呼吸电子链再作NAD氧化型可在共固定化细菌和乙醇脱氧酶系统连续地将乙醇转化力乙醛．共固定化技术开创了一种新的可能性，但是,进行固定化时，也会出现-些问题。共固定化系统中各种成分比例最佳条件的确定问题．固定化细胞法生产6-氨基青霉烷酸1.技术路线

E.Coli斜面细胞固定化细胞青霉素G转化液滤液6-APA粗品培养固定转化过滤抽提青霉素酰化酶转化流程图MagneticResonanceImaging磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）〈三〉空间定位及傅立叶转换

GZ----某一层面产生MXYGX----MXY旋进频率不同

GY----MXY旋进相位不同（不影响MXY大小）

↓某一层面不同的体素，有不同频率、相位

MRS（FID）第三节、磁共振检查技术检查技术产生图像的序列名产生图像的脉冲序列技术名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE压脂压水MRA短TR短TE－－T1W长TR长TE－－T2W增强MR最常用的技术是：多层、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技术磁共振扫描时间参数：TR、TE磁共振扫描还有许多其他参数：层厚、层距、层数、矩阵等序列常规序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反转恢复（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高级序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三维成像（SPGR）弥散成像（DWI）关节运动分析是一种成像技术而非扫描序列自旋回波（SE）必扫序列图像清晰显示解剖结构目前只用于T1加权像快速自旋回波（FSE）必扫序列成像速度快多用于T2加权像梯度回波（GE）成像速度快对出血敏感T2加权像水抑制反转恢复（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶显示清晰判断病灶成份脂肪抑制反转恢复（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信号判断病灶成分其它组织显示更清晰血管造影（MRA）无需造影剂TOF法PC法MIP投影动静脉分开显示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系统成像胆道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于诊断梗阻扩张超高空间分辨率扫描任意方位重建窄间距重建技术大大提高对小器官、小病灶的诊断能力三维梯度回波（SPGR） 早期诊断脑梗塞

弥散成像MRI的设备一、信号的产生、探测接受1.磁体（Magnet）:静磁场B0（Tesla,T）→组织净磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常导型（resistivemagnet）超导型（superconductingmagnet）磁体屏蔽（magnetshielding）2.梯度线圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z轴的磁场梯度功率、切换率3.射频系统（radio-frequencesystem，RF）

MR信号接收二、信号的处理和图象显示数模转换、计算机，等等；MRI技术的优势1、软组织分辨力强（判断组织特性）2、多方位成像3、流空效应（显示血管）4、无骨骼伪影5、无电离辐射，无碘过敏6、不断有新的成像技术MRI技术的禁忌证和限度1.禁忌证

体内弹片、金属异物各种金属置入：固定假牙、起搏器、血管夹、人造关节、支架等危重病人的生命监护系统、维持系统不能合作病人，早期妊娠，高热及散热障碍2.其他钙化显示相对较差空间分辨较差（体部，较同等CT）费用昂贵多数MR机检查时间较长1.病人必须去除一切金属物品，最好更衣，以免金属物被吸入磁体而影响磁场均匀度，甚或伤及病人。2.扫描过程中病人身体（皮肤）不要直接触碰磁体内壁及各种导线，防止病人灼伤。3.纹身（纹眉）、化妆品、染发等应事先去掉，因其可能会引起灼伤。4.病人应带耳塞，以防听力损伤。扫描注意事项颅脑MRI适应症颅内良恶性占位病变脑血管性疾病梗死、出血、动脉瘤、动静脉畸形（AVM）等颅脑外伤性疾病脑挫裂伤、外伤性颅内血肿等感染性疾病脑脓肿、化脓性脑膜炎、病毒性脑炎、结核等脱髓鞘性或变性类疾病多发性硬化（MS）等先天性畸形胼胝体发育不良、小脑扁桃体下疝畸形等脊柱和脊髓MRI适应证1.肿瘤性病变椎管类肿瘤（髓内、髓外硬膜内、硬膜外），椎骨肿瘤（转移性、原发性）2.炎症性疾病脊椎结核、骨髓炎、椎间盘感染、硬膜外脓肿、蛛网膜炎、脊髓炎等3.外伤骨折、脱位、椎间盘突出、椎管内血肿、脊髓损伤等4.脊柱退行性变和椎管狭窄症椎间盘变性、膨隆、突出、游离，各种原因椎管狭窄，术后改变，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脱髓鞘疾病（如MS），脊髓萎缩7.先天性畸形胸部MRI适应证呼吸系统对纵隔及肺门区病变显示良好，对肺部结构显示不如CT。胸廓入口病变及其上下比邻关系纵隔肿瘤和囊肿及其与大血管的关系其他较CT无明显优越性心脏及大血管大血管病变各类动脉瘤、腔静脉血栓等心脏及心包肿瘤，心包其他病变其他（如先心、各种心肌病等）较超声心动图无优势，应用不广腹部MRI适应证主要用于部分实质性器官的肿瘤性病变肝肿瘤性病变，提供鉴别信息胰腺肿瘤，有利小胰癌、胰岛细胞癌显示宫颈、宫体良恶性肿瘤及分期等，先天畸形肿瘤的定位（脏器上下缘附近）、分期胆道、尿路梗阻和肿瘤，MRCP，MRU直肠肿瘤骨与关节MRI适应证X线及CT的后续检查手段－－钙质显示差和空间分辨力部分情况可作首选：1.累及骨髓改变的骨病（早期骨缺血性坏死，早期骨髓炎、骨髓肿瘤或侵犯骨髓的肿瘤）2.结构复杂关节的损伤（膝、髋关节）3.形状复杂部位的检查（脊柱、骨盆等）软件登录界面软件扫描界面图像浏览界面胶片打印界面报告界面报告界面2合理应用抗菌药物预防手术部位感染概述外科手术部位感染的2/3发生在切口医疗费用的增加病人满意度下降导致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑战，止血和疼痛目前已较好解决感染仍是外科医生面临的重大问题，处理不当，将产生严重后果外科手术部位感染占院内感染的14%～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院内感染第3位严重手术部位的感染——病人的灾难，医生的梦魇

预防手术部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手术部位感染的40%–60%可以预防围手术期使用抗菌药物的目的外科医生的困惑★围手术期应用抗生素是预防什么感染？★哪些情况需要抗生素预防？★怎样选择抗生素？★什么时候开始用药？★抗生素要用多长时间？定义：指发生在切口或手术深部器官或腔隙的感染分类：切口浅部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定义和分类二、SSI诊断标准——切口浅部感染

指术后30天内发生、仅累及皮肤及皮下组织的感染，并至少具备下述情况之一者：

1．切口浅层有脓性分泌物

2．切口浅层分泌物培养出细菌

3．具有下列症状体征之一：红热，肿胀，疼痛或压痛，因而医师将切口开放者（如培养阴性则不算感染）

4．由外科医师诊断为切口浅部SSI

注意：缝线脓点及戳孔周围感染不列为手术部位感染二、SSI诊断标准——切口深部感染

指术后30天内（如有人工植入物则为术后1年内）发生、累及切口深部筋膜及肌层的感染，并至少具备下述情况之一者：

1.切口深部流出脓液

2.切口深部自行裂开或由医师主动打开，且具备下列症状体征之一：①体温＞38℃；②局部疼痛或压痛

3.临床或经手术或病理组织学或影像学诊断，发现切口深部有脓肿

4.外科医师诊断为切口深部感染

注意：感染同时累及切口浅部及深部者，应列为深部感染

二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

指术后30天内（如有人工植入物★则术后1年内）、发生在手术曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通过手术打开或其他手术处理，并至少具备以下情况之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有脓性引流物

2.器官/腔隙的液体或组织培养有致病菌

3.经手术或病理组织学或影像学诊断器官/腔隙有脓肿

4.外科医师诊断为器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心脏瓣膜、人工血管、人工关节等二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

不同种类手术部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔内感染（腹膜炎，腹腔脓肿）生殖道：子宫内膜炎、盆腔炎、盆腔脓肿血管：静脉或动脉感染三、SSI的发生率美国1986年～1996年593344例手术中，发生SSI15523次，占2.62%英国1997年～2001年152所医院报告在74734例手术中，发生SSI3151例，占4.22%中国？SSI占院内感染的14～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的发生率SSI与部位：非腹部手术为2%～5%腹部手术可高达20%SSI与病人：入住ICU的机会增加60%再次入院的机会是未感染者的5倍SSI与切口类型：清洁伤口 1%～2%清洁有植入物 ＜5%可染伤口＜10%手术类别手术数SSI数感染率(%)小肠手术6466610.2大肠手术7116919.7子宫切除术71271722.4肝、胆管、胰手术1201512.5胆囊切除术8222.4不同种类手术的SSI发生率：三、SSI的发生率手术类别SSI数SSI类别（%）切口浅部切口深部器官/腔隙小肠手术6652.335.412.3大肠手术69158.426.315.3子宫切除术17278.813.57.6骨折开放复位12379.712.28.1不同种类手术的SSI类别：三、SSI的发生率延迟愈合疝内脏膨出脓肿，瘘形成。需要进一步处理这里感染将导致:延迟愈合疝内脏膨出脓肿、瘘形成需进一步处理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手术，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%与感染有关，其中90%是器官/腔隙严重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、导致SSI的危险因素（1）病人因素：高龄、营养不良、糖尿病、肥胖、吸烟、其他部位有感染灶、已有细菌定植、免疫低下、低氧血症五、导致SSI的危险因素（2）术前因素：术前住院时间过长用剃刀剃毛、剃毛过早手术野卫生状况差（术前未很好沐浴）对有指征者未用抗生素预防五、导致SSI的危险因素（3）手术因素：手术时间长、术中发生明显污染置入人工材料、组织创伤大止血不彻底、局部积血积液存在死腔和/或失活组织留置引流术中低血压、大量输血刷手不彻底、消毒液使用不当器械敷料灭菌不彻底等手术特定时间是指在大量同种手术中处于第75百分位的手术持续时间其因手术种类不同而存在差异超过T越多，SSI机会越大五、导致SSI的危险因素（4）SSI危险指数（美国国家医院感染监测系统制定）：病人术前已有≥3种危险因素污染或污秽的手术切口手术持续时间超过该类手术的特定时间（T）

（或一般手术＞2h)六、预防SSI干预方法根据指南使用预防性抗菌药物正确脱毛方法缩短术前住院时间维持手术患者的正常体温血糖控制氧疗抗菌素的预防/治疗预防

在污染细菌接触宿主手术部位前给药治疗

在污染细菌接触宿主手术部位后给药

防患于未然六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用188预防和治疗性抗菌素使用目的：清洁手术：防止可能的外源污染可染手术：减少粘膜定植细菌的数量污染手术：清除已经污染宿主的细菌六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用189需植入假体，心脏手术、神外手术、血管外科手术等六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素使用指征：可染伤口(Clean-contaminatedwound)污染伤口（Contaminatedwound）清洁伤口（Cleanwound）但存在感染风险六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素显示有效的手术有：妇产科手术胃肠道手术(包括阑尾炎)口咽部手术腹部和肢体血管手术心脏手术骨科假体植入术开颅手术某些“清洁”手术六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

理想的给药时间？目前还没有明确的证据表明最佳的给药时机研究显示：切皮前45～75min给药，SSI发生率最低，且不建议在切皮前30min内给药影响给药时间的因素:所选药物的代谢动力学特性手术中污染发生的可能时间病人的循环动力学状态止血带的使用剖宫产细菌在手术伤口接种后的生长动力学

手术过程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days细菌数logCFU/ml六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用195术后给药，细菌在手术伤口接种的生长动力学无改变

手术过程抗生素血肿血浆六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用Antibioticsinclot

手术过程

血浆中抗生素予以抗生素血块中抗生素血浆术前给药，可以有效抑制细菌在手术伤口的生长六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用197ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切开前时间切开后时间予以抗生素切开六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不同给药时间，手术伤口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投药时间感染数（%）相对危险度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手术前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0围手术期（切皮后3h内）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手术后（切皮3h以上）48816(3.3%)5.8(2.6-12.3)

5.8全部284744(1.5%)似然比病人数六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用结论：抗生素在切皮前45-75min或麻醉诱导开始时给药，预防SSI效果好199六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用切口切开后，局部抗生素分布将受阻必须在切口切开前给药！！！抗菌素应在切皮前45～75min给药六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？有效安全杀菌剂半衰期长相对窄谱廉价六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用抗生素的选择原则：各类手术最易引起SSI的病原菌及预防用药选择六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

手术最可能的病原菌预防用药选择胆道手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢哌酮或

(如脆弱类杆菌）头孢曲松阑尾手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢噻肟；

(如脆弱类杆菌）＋甲硝唑结、直肠手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢曲松或

(如脆弱类杆菌）头孢噻肟；＋甲硝唑泌尿外科手术革兰阴性杆菌头孢呋辛；环丙沙星妇产科手术革兰阴性杆菌，肠球菌头孢呋辛或头孢曲松或

B族链球菌，厌氧菌头孢噻肟；+甲硝唑莫西沙星（可单药应用）注:各种手术切口感染都可能由葡萄球菌引起六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用单次给药还是多次给药？没有证据显示多次给药比单次给药好伤口关闭后给药没有益处多数指南建议24小时内停药没有必要维持抗菌素治疗直到撤除尿管和引流管手术时间延长或术中出血量较大时可重复给药细菌污染定植感染一次性用药用药24h用药4872h数小时从十数小时到数十小时六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用用药时机不同，用药期限也应不同短时间预防性应用抗生素的优点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用减少毒副作用不易产生耐药菌株不易引起微生态紊乱减轻病人负担可以选用单价较高但效果较好的抗生素减少护理工作量药品消耗增加抗菌素相关并发症增加耐药抗菌素种类增加易引起脆弱芽孢杆菌肠炎MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）定植六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用延长抗菌素使用的缺点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？正确的给药方法：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用应静脉给药，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的个体差异，不能保证血液和组织的药物浓度，不宜采用常用的-内酰胺类抗生素半衰期为12h，若手术超过３４h，应给第２个剂量，必要时还可用第３次可能有损伤肠管的手术，术前用抗菌药物准备肠道局部抗生素冲洗创腔或伤口无确切预防效果，不予提倡不应将日常全身性应用的抗生素应用于伤口局部（诱发高耐药）必要时可用新霉素、杆菌肽等抗生素缓释系统（PMMA—青大霉素骨水泥或胶原海绵)局部应用可能有一定益处六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不提倡局部预防应用抗生素：时机不当时间太长选药不当，缺乏针对性六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防用药易犯的错误：在开刀前45-75min之内投药按最新临床指南选药术后24小时内停药择期手术后一般无须继续使用抗生素大量对比研究证明，手术后继续用药数次或数天并不能降低手术后感染率若病人有明显感染高危因素或使用人工植入物，可再用1次或数次小结预防SSI干预方法

——正确的脱毛方法用脱毛剂、术前即刻备皮可有效减少SSI的发生手术部位脱毛方法与切口感染率的关系：备皮方法 剃毛备皮 5.6%

脱毛0.6%备皮时间 术前24小时前 ＞20%

术前24小时内 7.1%

术前即刻 3.1%方法/时间 术前即刻剪毛 1.8%

前1晚剪/剃毛 4.0%THANKYOUMagneticResonanceImagingPART01磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间PART02MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程