DNA%2f粘土矿物界面反应特性的研究.pdfVIP

增干U 矿 物 学 报 183 DNA／粘土矿物界面反应特性研究 吴平霄幸，唐旖旎 (华南理工火学环境科学与j：程学院，广东广州510006) 石和阴离子型的LDH作为两种不同研究体系来探 表生环境中富含酶、DNA(Deoxyribonucleic Acid)等生物活性物质及粘土矿物、氧化物、有讨。 机质等非生命物质。这些胞外DNA与土壤活性颗 利用聚羟基铁铝(Fe／AI)作制备出无机柱撑 粒紧密相连，对核酸酶的降解有较强的抗性，可 蒙脱石，以阳离子表面活性剂(HDTMA)、阴离 子型的表面活性剂(SDS)作为有机改性剂制备 在环境中持久存在(Paget等，1998)。粘土矿物 作为土壤中的活性成分，会对DNA在环境中的存 出有机改性蒙脱石，通过有机与无机改性蒙脱石， 在、转移及其生态环境效应产生深刻的影响。近 研究具有不同层间结构的蒙脱石对DNA的吸附 年来，研究发现DNA类生物分子能稳定存在于阴 nm、 离子粘土(层状双金属氢氧化物，简称LDH)中， lqm分别增加到为1．66 的而01值从原土1．55 1．89nm、2．06 能制成基因的贮存库，保护DNA不受恶劣环境如 nm。最大吸附量大小顺序为： 重金属、强碱及DNA酶等的影响(Choy等，2004)。 因此，DNA／粘土矿物界面反应对土壤生态系统的 离子表面活性剂HTDMA改性促进了蒙脱石的吸 生物活性和多样性起着至关重要的作用。由于生 附，吸附量达6I．04 pg／mg，而阴离子表面活性剂 物活性分子和粘土矿物在化学组成和结构上的巨 SDS覆盖其表面后，吸附量减至26．88pg／mg。在 大差异，DNA分子与粘土矿物作用体系也可作为 pH5．0～9．0范围内，有机改性蒙脱石对DNA的 模式系统，用以研究和评价其它生物分子如转基 吸附量随pH下降幅度远小于原土。 因微生物和动植物的产物如疫苗、激素、抗体、 图l为动力学方程对DNA的吸附量随时间变 毒素等进入土壤后的最终归宿和效果(蔡鹏， 化数据的拟合曲线。吸附动力学研究表明，准二 2007)。 级和Elovich模型为最佳拟合模型，说明控制改性 本文研究了蒙脱石、柱撑蒙脱石和阴离子粘 蒙脱石吸附DNA的主要步骤是化学吸附。 土与鲑鱼精DNA的吸附、解吸及插层反应特征， 揭示了不同电荷类型和层间结构粘土矿物与DNA 无机蒙脱石解吸规律有明显差异(图2)。 分子界面反应特性，并对原矿和复合体进行XRD、 XPS、FTIR、TG．DSC、SEM等一系列表征。由 于蒙脱石与阴离子粘土结构的差异，DNA与蒙脱 50％。解吸结果表明，经有机HTDMA改性后， 石和阴离子粘土的作用机理有各自的特点(CaiDNA的吸附主要通过静电引力作用。DNA分子 等，2006：Kwak等，2002)。表征结果表明，蒙中磷酸基团通过配位交换、氢键和静电引力的作 脱石一DNA复合体中，DNA主要分布于蒙脱石的 外表面。而LDH．DNA复合体中，DNA部分插层蒙脱石表面聚羟基Fe／AI和SDS存在显著增强了 进入阴离子粘土层间。因而将层间阳离子型蒙脱 DNA的吸附强度。实验结果表明，结构、电负性