生物活性又称生物学活性,在材料领域里主要指能在材料与生物组织界面上诱发特殊生物、化学反应的特性,这种反应导致材料和生物组织间形成化学键合。
在生物矿化过程中,主要指生物材料与活体骨产生化学键合的能力,是衡量生物材料的一个重要指标,可通过材料表面在人体模拟体液中形成磷灰石的能力能够反应材料在体内的生物活性,此评价材料生物活性方法的应用可以减少实验所需动物数量,同时增加动物实验的可持续时间。
扩展资料
生物活性常见材料:
1、磷酸钙材料
磷酸钙生物活性材料主要包括磷酸钙骨水泥和磷酸钙陶瓷纤维两类。前者是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料,国内研究抗压强度已达60MPa以上。
后者具有一定的机械强度和生物活性,可用于无机骨水泥的补强及制备有机与无机复合型植人材料。磷酸钙纤维或晶须具有良好的生物活性和生物相容性,对人体无毒副作用,是生物陶瓷材料和有机高分子材料的理想增强材料。
2、羟基磷灰石
羟基磷灰石是目前研究最多的生物活性材料之一,作为最有代表性的生物活性陶瓷-羟基磷灰石[Ca10(P04)6(OH)2,简称HA] 。
羟基磷灰石与脊椎动物骨和齿的主要无机成分相同,结构也非常相近,与动物体组织的相容性好,无毒副作用,界面活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。可广泛应用于生物硬组织的修复和替换材料,如口腔种植、牙槽脊增高、耳小骨替换、脊椎骨替换等多个方面。
3、生物活性玻璃
生物活性玻璃是一类能对机体组织进行修复、替代与再生、具有能使组织和材料之间形成键合作用的材料。生物活性玻璃(bioactiveglass,BAG)在1969年由Hench发现,由SiO2,Na2O,CaO和P2O5等基本成分组成的硅酸盐玻璃。
生物活性玻璃的降解产物能够促进生长因子的生成、促进细胞的繁衍、增强成骨细胞的基因表达和骨组织的生长。是迄今为止唯一既能够与骨组织成键结合,同时又能与软组织相连接的人工生物材料。
-生物活性
植物活性成分指构成植物体内的物质除水分、糖类、蛋白质类、脂肪类等必要物质外,还包括其次生代谢产物 (如萜类、黄酮、生物碱、甾体、木质素、矿物质等)。这些物质对人类以及各种生物具有生理促进作用,故名为植物活性成分。
植物生物活性物质对于人体最佳健康状态的维持起着重要作用。本书全面系统地介绍了类胡萝卜素、生育酚及生育三烯酚、甾醇、类黄酮、花色苷、雌激素、原花色素、单宁、有机硫化合物,皂苷化合物等植物生物活性物质的结构、性质、功能及作用机制等,可供从事保健(功能)食品、天然活性产物、研究与开发的科研技术人员参考使用,也适用于食品科学与工程、营养与卫生、农产品加工及相关专业大专院校师生阅读参考。
氧化与抗氧化,衰老和抗衰老是食品科学、营养科学研究的热点。根据英国Harman的自由基学说,活性氧自由基(Reactive Oxygen Species,ROS)攻击生命大分子,导致蛋白质损伤、酶失活、膜脂过氧化、碳水化合物和核酸损伤是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要原因;细胞在正常的代谢过程中受到高能辐射、高压氧、药物(抗癌剂等)、香烟烟雾和光化学空气污染物等作用,都会刺激产生活性氧自由基。机体有多种抗氧化防御系统,抗氧化剂主要是通过终止自由基链反应而清除自由基保护机体的。而寻找适当的外源性抗氧化剂,清除体内自由基,对治疗疾病和保护人体健康很有益处。
生物活性物质,也称之为生理活性物质,即具有生物活性的化合物,是指对生命现象具有影响的微量或少量的物质,包括多糖、萜类、甾醇类、生物碱、肽类、核酸、蛋白质、氨基酸、甙类、油脂、蜡、树脂类、植物色素、矿物质元素、酶和维生素等。[1]
中文名
生物活性物质
外文名
biological active substance
领域
生命科学
来源
生物体内
作用
影响生命现象
快速
导航
萜类
甾醇类
生物碱
核酸
蛋白质
功能作用
研究重点
多糖
多糖是由很多单糖以昔键相连接而形成的高分子化合物。一个分子多糖水解后可生成几百、几千甚至上万个单糖分子。因此,多糖的相对分子质量都很大,一般在数万碳单位以上。多糖在生物界分布十分广泛,有些多糖是构成动植物机体骨架的物质,如纤维素、甲壳质等;有些多糖如淀粉、糖原等是动植物体内的营养储备;在生物体内具有重要生理功能的糖蛋白、蛋白聚糖及糖脂等分子中,均含有多糖或寡糖成分。自然界存在的多糖,有的如淀粉、糖原、纤维素水解后只产生一种单糖— 葡萄糖,这类多糖称为匀多糖或同多糖;而另一类多糖如透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、肝素等蛋白多糖,最终水解产物是两种以上的单糖或单糖衍生物,这类多糖称为杂多糖。因蛋白多糖分子中,含有大量重复的二糖结构单位,又称为糖胺聚糖。[2]
萜类
萜类化合物为一类由甲戊二羟酸衍生而成﹐基本碳架多具有两个或两个以上异戊二烯单位结构的化合物。萜类化合物广泛存在于生物界﹐高等植物中存在较广泛﹐菌类和苔藓类植物中也有存在﹐总数约三万种。相当一部分萜类化合物具有苦味﹐中草药的苦味多源于它的存在﹐故其曾被称为 “苦味素”。萜类化合物种类繁多﹐性质各异﹐药理活性多样﹐如抗生育的芫花酯甲、促肝细胞再生的齐墩果酸、抗菌的穿心莲内酯、抗肿瘤的紫杉醇、抗炎的龙脑、扩张冠状动脉的芍药苷等都属于萜类化合物。科学家屠呦呦领导的科研小组因抗疟成分青蒿素的发现而为我国首次夺得诺贝尔生物学和医学奖﹐而青蒿素即属于萜类化合物。[3]
甾醇类
甾醇类属于脂类中的不皂化物,在有机溶剂中容易结晶出来。一般甾醇结构都有一个环戊烷多氢菲环。在环戊烷多氢菲的AB环之间和CD环之间各有一个甲基,称为角甲基。带有角甲基的环戊烷多氢菲称 “甾”。[4]
植物甾醇溶于油脂和油溶剂(如乙醚、氯仿、丙酮等),每一种植物所含甾醇不止一种,往往是几种甾醇的混合物,小麦、玉米胚油中含有多种甾醇。[4]
生物碱
生物碱为一大类重要的天然化合物,广泛存在于天然植物、动物、微生物中,结构类型多、生物活性强,许多已作为常用药物在临床上广泛使用,如小檗碱(黄连素)、延胡索乙素、莨菪碱(阿托品)、利血平、喜树碱、奎宁、长春新碱、苦参碱、高乌头碱、吗啡等。生物碱类天然成分生物活性广泛,具有镇痛、抑制肿瘤、降压、抗菌、抗病毒等作用。有些生物碱既是活性成分,同时又是毒性成分,如乌头类生物碱。生物碱类成分在自然界分布具有一定的规律性,如二萜生物碱主要分布在毛茛科乌头属和翠雀属,其他科属植物中罕见。[5]
核酸
核酸是生物体内最基本的物质之一。根据化学组成不同﹐核酸可分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质。RNA是所有生命体蛋白质合成不可或缺的部分﹐也能作为部分病毒的遗传物质。
植物性食物中的功效成分(活性物质)与健康
功效成分
食物来源
保健作用
类黄酮物质(花青素、黄酮醇、黄烧醇等)
水果、蔬菜、茶、可可、葡萄酒、果酒及啤酒,富含于山楂、番石榴、草莓、猕猴桃、桑椹、石榴、桔子、橙子、柑子、油菜、姜、豇豆、大蒜、菠菜、韭菜、西兰花、山药等
抗氧化作用,保护细胞膜不受损伤,延缓衰老,预防动脉粥样硬化,调节血脂。
异黄酮(金雀黄素、金誉苷、大豆苷元、大豆苷、大豆黄素)
大豆、腐竹、黄豆芽、绿豆、豌豆等,富含于豆渣中
降低血胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇,因而减少心血管病发生,减少癌症发生的危险性;类雌激素的作用,养活更年期症状;预防骨质疏松
褪黑素(松果体素)
燕麦、甜玉米、大米、大麦、生姜、番茄、香蕉
改善睡眠、抗氧化作用、延缓衰老、调节机体免疫力、增强抗癌药物的效果并减轻药物的副作用
大蒜素(大蒜新素)
大蒜
抑制癌瘤生长、调节血脂(降低胆固醇),缓解动脉粥样硬化;提高机体免疫力,抗菌及抗传染病
番茄红素(类胡萝卜素之一种)
番茄、红心葡萄、西瓜、棕榈油
增强机体免疫力,调节血脂(降低胆固醇),养活动脉粥样硬化和冠心病、防癌和抑癌作用,延缓衰老(抗氧化作用)
磷脂(卵磷脂、脑磷脂、神经鞘磷脂、脑苷脂类)
大豆、蛋黄、瘦肉、脑、肝、肾、酵母
延缓衷老,改善记忆、降血脂,预防脂肪肝、预防便秘、祛痘和祛斑
皂苷(皂甙)
西洋参、人参、刺五匣、大豆、薯预(山药——百合、桔醒
抗疲劳、抗衰老,增强机体免疫力,降低胆固醇,提高机体抗缺氧能力,改善脑缺血,抗肿瘤,抗菌,抗病毒
膳食纤维(可溶和不可溶膳食纤维)
粗粮、蔬菜、水果、干果,富含的食物有魔芋粉、豆类、大麦、燕麦、荞麦;鱼腥草、口蘑、洋姜、叶菜类;柿子、石榴、桑椹、无花果、猕猴桃、酸枣、黑枣
润肠通便、降血脂和血粮,减脂,预防癌症
多糖(香菇多糖、人参多糖、甘蔗多糖、薏苡仁多糖、灵芝多糖、黑木耳多糖、猴头多糖、紫菜多糖、昆布多糖、银耳多糖、山药多糖)
蕈类(香菇、蘑菇、猴头蘑、姬松茸等)、枸杞、银耳、黑木耳、灵芝、茯苓、山药、昆布、甘蔗、薏苡仁、螺旋藻
杭疲劳、增强免疫力,降血糖和血脂,抗癌作用
从“狼桃”到番茄红素
以前我们中国人的食谱中并没有西红柿这种菜肴,是西方人把这种红色的柿子传到了中国。由于我们的先人历来将洋人的国家称为番帮,西红柿自然有了番茄这个别名。其实,西方人原来对这种水果也不了解,是南美洲的秘鲁人首先在原始森林中发现了这种红色果实,称之为“狼桃”,大概想象中是属于野狼的食物。后来,不知那一位勇士敢于与狼共食,品尝了这种既充饥又解渴的果实,使人们的餐桌上从此增加了一道佳肴。
众所周知,我们每天吃进食物是为了满足身体的营养需要,包括蛋白质、维生素及微量元素等几十种人体必需的营养素。但是,人类食物中含有的成分远远不止这几十种营养素。以马铃薯这种看似简单的食物为例,经分析含有150余种不同的化学物质,其中包括生物碱、纤维素、草酸盐、鞣酸等100种以上“没有营养作用”的物质。近年,大量的营养流行病学调查证实,增加蔬菜和水果摄入量,可以有效预防慢性退行性疾病,使心脏病、中风和肿瘤的发生率下降,因而使科学家们研究膳食中有益成分的兴趣越来越大。
番茄红素是食物中的一种天然色素成分,在化学结构上属于类胡萝卜素。番茄红素主要存在于番茄中,但其它红色果肉中如西瓜、葡萄柚和木瓜等食物中含量也很高。这些食物所具有的红、黄颜色主要就是番茄红素造成的。由于这种食物成分被发现具有抗氧化、抑制突变、降低核酸损伤、减少心血管疾病及预防癌症等多种功能,日益受到营养学工作者的重视。
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