变性梯度凝胶电泳及其在法医学中的应用（精选5篇）

第一篇：变性梯度凝胶电泳及其在法医学中的应用

【关键词】变性梯度凝胶电泳；法医学应用

【中图分类号】r919．

2【文献标识码】b

【文章编号】1007—9297(2005)02—0063—0

4随着人类基因组计划的实施和迅速发展．人类基

因的神秘面纱已逐步揭开，越来越多的疾病或基因多

样性均与基因的突变有关。因此，对基因突变的筛选

或

诊断无论对基础研究还是临床研究均具有重要意

义。近年来，一系列新的基因突变检测方法层出不穷的同时，经典的方法也不断得到改进。其中。由fischer

和lerman[，2】创立的变性梯度凝胶电泳(denaturing gra—

dient gel electrophoresis，dgge)历经多次改良，已发

展成一类极具实用价值的常规突变检测技术．被广泛

应用于疾病的诊断或相关基因的筛查、人类基因多态

性分析、微生物种群研究等各个领域。

一、dgge基本原理

dgge是利用dna的物理性质进行突变分析的。

其原理是基于待测dna 片段双螺旋的解链温度

(melting temperature。tm)。tm值由dna片段的碱基

数目和碱基组成共同决定。主要引起低温解链区域解

链。当dna片段在变性剂(尿素和甲酰胺)浓度呈线

性梯度增加的凝胶中电泳时。起初双螺旋dna片段

以恒定的速率(由分子量决定)向前迁移，在抵达变性

效果相当于其tm值的变性剂浓度点时．双链dna开

始部分解链．部分解链后的dna分子呈分枝状使其

迁移速度极度减缓．几乎处于“停顿”状态。长度相同

但序列不同的dna片段。即使仅存在单个碱基改变。

也将影响邻近碱基间的相互作用．导致tm值的改变．

从而在不同的变性剂浓度点解链、“停顿”．这样dna

片段由于相同电泳时间内的不同位移而得以分离。

上述原理仅能检测dna片段中低温解链区存在的序列差异或突变．而位于高温解链区的则无法检

出．因高温解链区解链的变性条件可使整个双链完全

解开导致序列依赖的凝胶迁移特性丧失。基于此．可

通过克隆或pcr方法在待检目的片段的5 端引入

3o 5o个gc碱基组成的寡核苷酸链． 即gc—clamp。

使其成为片段中tm最高的区域，从而使目的片段高

温解链区解链时dna双螺旋不至于完全解链成单

链，极大增加dgge的突变检出率。[3]

变性梯度凝胶是有方向性的，据此可将dgge分

为两类：垂直dgge和平行dgge。垂直dgge的变

性剂梯度方向与电泳方向垂直，可用于确定同一dna

片段上不同的解链区域、优化样本的分离条件或分析

pcr产物的组成；平行dgge的变性剂梯度方向与电

泳方向一致，在所检测的dna解链区域和温度已知的情况下可用于多个样本的同时分析。

二、dgge衍生技术

圈i t 曩

(一)恒定变性凝胶电泳(constant denaturant gel

electrophoresis，cdge)

由hovig等嗍(1991年)在dgge的基础上发展

而来．它是通过预试验或理论计算预先精确确定待测

dna片段的tm值后即采用相当于该tm值的单一变

性剂浓度的凝胶电泳．使不同的dna片段各自以不

同但恒定的速度迁移。cdge避免了化学变性剂梯度的应用．且选择特定的最佳变性剂浓度可获得最好的分辨效果。同时克服了dgge电泳时间长的缺点，使

其变得更加简单快速。但对含有多个解链区域的目的片段需选择不同浓度的变性凝胶以提高检测效率。因

需事先精确确定待测片段的tm值。故该法主要用于

已知突变的检测。

【基金项目l 国家自然科学基金资助(no．30300399)

【作者简介l 黄代新(1969一)，男，湖北松滋人，博士，副教授，主要从事法医分子遗传学研究。

· 146 ·

(二)温度梯度凝胶电泳(temperature gradient gel

electrophoresis，tgge)

tgge凝胶中含有固定浓度的化学变性剂，在电

泳过程中．通过微处理器控制从凝胶的顶端到底端形

成一线性增加的温度梯度，以此取代dgge中的化学

变性剂浓度梯度。变性环境由凝胶中恒定浓度的变性

剂和温度梯度共同构成。[5,61由于无需制备变性梯度

胶，tgge较dgge更加简单稳定。但目前大多tgge

仪器所允许的温度范围为15℃～80℃，较大片段的tm值会因接

第二篇：变性梯度凝胶电泳DGGE实验报告

变性梯度凝胶电泳DGGE

刘琳 1131428 环境科学

一、实验目的

1． 学习掌握变性梯度凝胶电泳的原理和方法。2． 练习变性梯度凝胶电泳的操作步骤。

3． 分析并掌握变性梯度凝胶电泳的思路，并了解其在微生物群落研究中的地位。

二、实验原理

双链DNA分子在一般的聚丙烯酰胺凝胶电泳时，其迁移行为决定于其分子大小和电荷。不同长度的DNA片段能够被区分开，但同样长度的DNA片段在凝胶中的迁移行为一样，因此不能被区分。DGGE技术在一般的聚丙烯酰胺凝胶基础上，加入了变性剂（尿素和甲酰胺）梯度，从而能够把同样长度但序列不同的DNA片段区分开来。

不同的双链DNA片段因为其序列组成不一样，所以其解链区域及各解链区域的解链温度也是不一样的。同样长度但序列不同的DNA片段会在胶中不同位置处达到各自最低解链区域的解链温度，因此它们会在胶中的不同位置处发生部分解链导致迁移速率大大下降，从而在胶中被区分开来。然而，一旦温度（或变性剂浓度）达到DNA片段最高的解链区域温度时，DNA片段会完全解链，成为单链DNA分子，此时它们又能在胶中继续迁移。因此，如果不同DNA片段的序列差异发生在最高的解链区域时，这些片段就不能被区分开来。

DNA片段在DGGE胶中的迁移行为（如下图）：

变性剂

Low

High

在DNA片段的一端加入一段富含GC的DNA片段（一般30-50个碱基对），使DNA片段最高的解链区域在GC夹子这一段序列处，它的解链温度很高，可以防止DNA片段在DGGE/TGGE胶中完全解链。当加了GC夹子后，DNA片段中基本上每个碱基处的序列差异都能被区分开（Myers, 1985)。

DGGE有两种电泳形式：垂直电泳和水平电泳。垂直电泳是为了确定变性剂梯度；而水平电泳则是对比分析不同样品的微生物差异。本次试验做的是水平电泳，主要对比分析不同样品的微生物差异。

三、实验器材与药剂

器材：DGGE system(D-Code, Bio-Rad)、移液管、移液枪、枪头、制胶设备、30ml针筒、聚乙烯细管、电泳仪

试剂：16s rDNA V3区PCR扩增产物、胶浓度为8%变性剂浓度分别为0%和90%丙烯酰胺胶、50×TAE buffer、去离子甲酰胺、尿素、去离子水、10%过硫酸铵(Aps)、TEMED、sDNA染料

变性剂Lowhigh

四、实验步骤

1． 首先按照实验要求将50x TAE buffer稀释为1×TAE buffer，并利用90%和0%的变性胶分别配置15.5ml的35%和55%的变性胶溶液。其中35%的变性溶液需要加入6ml 90%的变性胶溶液和9.5ml的0%的变性胶溶液；55%的变性溶液需要加入9.5ml 90%的变性胶溶液和6ml的0%的变性胶溶液。

2． 将海绵垫固定在制胶架上，把类似‘三明治’结构的制胶板系统垂直放在海绵上方，用分布在制胶架两侧的偏心轮固定好制胶板系统，注意一定是短玻璃的一面正对着自己。将三根聚乙烯细管中短的那根与Y形管相连，两根长的则与小套管相连，并连在30ml的注射器上。在两个注射器上分别标记‘高浓度’与‘低浓度’，并安装上相关的配件； 反时针方向旋转凸轮到起始位置。将体积设置显示装置固定在注射器上并调整到目标体积设置（15.5）。配制两种变性浓度的丙烯酰胺溶液到两个离心管中，每管加入12 μl TEMED，80 μl 10% APS，迅速盖上并旋紧帽后上下颠倒数次混匀。将两种变性溶液分别吸入相应注射器中。通过推动注射器推动杆小心赶走气泡； 分别将高浓度、低浓度注射器放在梯度传送系统的正确一侧固定好，再将注射器的聚丙烯管同Y形管相连，轻柔并稳定地旋转凸轮来传送溶液，以使溶液恒速的被灌入到三明治式的凝胶板中，灌完后插上梳子，迅速清洗用完的设备。

3． 待胶干后，在梳孔中加入相应样品，之后在75V的条件下电泳20h。4． 在200ml 1×TAE中加入30ul sDNA 染料(或20ul 1%EB），混匀后小心倒入一容器中；拨开一块玻璃板，将胶（带着一块玻璃板）放入容器中；轻轻晃动玻璃板，使胶与玻璃板脱落，置水平摇床轻轻摇晃染色20min。

5． 利用生物电泳分析系统对染色后的胶进行拍照。

五、实验结果记录并整理

如图所示，在紫外透射仪的观察下，可明显发现跑出很多条条带。上面和底部几乎没有明显条带出现，条带显示居中下，说明变性胶的浓度范围可以适当缩小。这样可以更好地分离中间较为集中的条带。

在同一水平方向上，有些条带亮度呈依次增强的趋势，这表明该微生物在水净化处理系统中依次增加；条带亮度不变的表明，该微生物的数量并没有变化；条带亮度依次减弱，表明该微生物已经不适应系统中的环境，数量在逐渐减少。在胶的下半部分，条带之间的间隔比较小，有些辨别不清楚，这可能与电压较小且电泳时间过长有关。左边的纯菌种跑出了四条条带，表明有些纯菌种可以跑出多条条带的。右边也是纯菌种，理论上应该只有一条条带，但结果有很多条，可能是实验操作时出现了污染。

六、思考

1． 实验过程中需要注意些什么细节？ 1)配制试剂时一定要用去离子水 2)在混合和灌胶时应避免产生气泡。

3)制胶是关键。玻璃板一定要洗干净，在灌胶时，要匀速的转动滑轮，将凝胶液匀速的灌入玻璃板中，液面要保持水平。

4)灌完胶后要立即清洗注射器，以防胶凝固，堵塞管子.5)点样时，要用小型注射器，伸入点样孔底部点样

6)每次用完仪器后要及时清理，玻璃板一定要清洗干净，放置妥当。

2． 通过这个实验你有什么收获？这个实验对你今后开展相关实验研究是否有帮助？

变性梯度凝胶电泳（DGGE）让我了解到现在微生物群落的研究方法的先进性，在分子生物学的研究中具有重要的意义。变性梯度凝胶电泳可以区分不同群落中微生物的种类。而且，此次实验对今后的毕业论文课题开展奠定了良好的基础。

3． 如果你在做DGGE实验时得到的指纹图谱的所有条带都在凝胶的上端，可能是什么因素 导致的，你怎么来解决这个问题？实验前做什么样的准备工作可以避免这样的结果出现？

可能导致的原因有：

① 变性剂浓度过大，双链DNA开始电泳后立即部分裂解为单链后，始终保持较小的电泳速 度，因而导致结果偏上。

② 电泳时电压过低，导致电泳速度影响条带位置。③ 电泳时间太短。④ GC浓度不理想。解决措施

① 适当降低变性剂的浓度 ② 增加加电泳电压 ③ 加长电泳时间

4.如果你的DGGE图谱很模糊，只有很少的几个条带，这个结果能用吗？可能是什么原因导致的？

不能用。可能是由于变性胶浓度不合适而导致产物结果无法完全呈现在图谱上。除此外，也可能是因为样品量过低而导致图谱模糊。在实验过程中中，操作过程、胶的均匀程度、玻璃板的洁净程度等都会影响电泳的结果。

第三篇：变性淀粉在工业废水处理技术中的应用及研究进展

专业：化学工程与工艺年级：2010级

选题类别：变性淀粉在工业废水处理技术中的应用及研究进展

学号：2010507345姓名：郭晓萍

成绩:

变性淀粉在工业废水处理技术中的应用及研究进展

摘要：描述了变性淀粉在工业水处理行业中的应用现状，主要研究变性淀粉作为絮凝剂的现状及进展。因为淀粉来源广，价格低廉，并且产物完全可被生物降解，因此，进入20世纪80年代以来，变性淀粉絮凝剂的研制开发呈现出明显的增长势头，美、日、英等国家在废水处理中已开始使用淀粉衍生物絮凝剂，近几年，我国研究淀粉衍生物作为水处理絮凝剂也已取得了较大的进展。

关键字：变性淀粉；工业废水处理；絮凝剂；接枝共聚；交联；

随着水资源的紧缺和水环境污染的加剧。近年来工业水处理技术有了很大的发展.目前的技术主要有化学法、物理法、物理化学法等和各种方法的集成组合.大都少不了用到化学方法即投加药剂，因为它是一种处理工艺简单，占地面积少，处理速度快。处理成本相对较低的成熟方法。而改性淀粉水处理剂作为天然高分子碳水化合物改性而得的水处理剂，它对环境无毒无害，且其处理残渣易被微生物降解。因此，不会对环境造成二次污染.有着广阔的应用前景。变性后的天然高分子絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂相比，具有选择性大、无毒、价廉等显著特点。

在众多天然改性高分子絮凝剂中，淀粉改性絮凝剂的研究、开发尤为引人注目。因为淀粉来源广，价格低廉，并且产物完全可被生物降解，因此，进入20世纪80年代以来，改性淀粉絮凝剂的研制开发呈现出明显的增长势头，美、日、英等国家在废水处理中已开始使用淀粉衍生物絮凝剂，近几年，我国研究淀粉衍生物作为水处理絮凝剂也已取得了较大的进展。

一、淀粉衍生物絮凝剂研究现状

淀粉分子带有很多羟基，通过这些羟基的醚化、氧化、酯化、交联、接枝共聚等化学改性，其活性基团大大增加，聚合物呈枝化结构，分散了絮凝基团，因而对悬浮体系中颗粒物有更强的捕捉与促沉作用。改性淀粉絮凝剂性质比较稳定，能够进行生物降解，不会对环境造成二次污染，从而减轻污水后续处理的压力。

淀粉衍生物絮凝剂主要有以下4种。

（一）阳离子型淀粉衍生物絮凝剂

阳离子型淀粉衍生物絮凝剂可以与水中微粒起电荷中和及吸附架桥作用，从而使体系中的微粒脱稳、絮凝而有助于沉降和过滤脱水。它对无机物质悬浮液或有机物质悬浮液都有很好的净化作用，使用的pH范围宽，用量少，成本低。

阳离子淀粉是在碱性介质中，由胺类化合物与淀粉的羟基直接发生亲核取代反应而得到的。

D.Sableviciene等以N-(2，3-环氧丙基)三甲基氯化铵(CHPTAC)为醚化剂，合成高取代度马铃薯阳离子淀粉，用其处理以高岭土配制成的50g/L的高浊度水，实验结果表明，在相同投加量条件下，取代度为0.27～0.32的阳离子淀粉絮凝剂的絮凝效果最佳。

S.Pal等将CHPTAC引入到淀粉骨架中，合成的一系列阳离子淀粉对硅土悬浮物具有良好的絮凝效果，且絮凝效果随CHPTAC链增长而增加。

王琛等以CHPTAC为醚化剂，制得取代度为0.32的玉米阳离子淀粉，对高浊度的高岭土悬浮液的絮凝试验结果表明，在相同投加量条件下，阳离子淀粉絮凝剂的絮凝效果与聚丙烯酰胺相当。通过乙烯基单体与淀粉的接枝共聚物阳离子化可制得阳离子改性絮凝剂。

赵彦生等利用硝酸铈铵为引发剂，将玉米淀粉与丙烯酰胺接枝共聚，再加入甲醛和二甲

胺进行阳离子化，制得阳离子淀粉絮凝剂，用这种絮凝剂处理印染废水取得了良好效果。

裘兆蓉等以淀粉、丙烯酰胺、环氧丙基三甲基氯化铵为原料合成了高密度阳离子高分子絮凝剂F2。发现相对分子质量为66万的F2对石油污水的澄清效果比常用的相对分子质量为800万的聚丙烯酰胺絮凝剂效果好。潘松汉等用木薯淀粉为原料，采用两步法合成了阳离子淀粉絮凝剂，该阳离子淀粉絮凝剂处理洗煤废水的沉降速度和上层清液的透光率较聚丙烯酰胺的好。

（二）阴离子型淀粉衍生物絮凝剂

阴离子淀粉可以从水中除去重金属离子，并可与许多高价金属离子生成难溶性盐。

1.含羧基淀粉

羧甲基淀粉和氧化淀粉具有含羧基高分子化合物所固有的螯合、离子交换、絮凝作用和酸功能等性质，能与重金属离子、钙离子等生成沉淀。

B.S.Kim等以玉米淀粉、三氯氧磷、氯乙酸钠为原料合成的交联羧甲基淀粉，用于处理含铜、铅、镉、汞废水，铜的脱除率达到80%以上，铅、镉、汞脱除率大于99%。全易用高交联的淀粉跟氯乙酸反应，得到在淀粉骨架上含有羧甲基的羧甲基交联淀粉(CCMS)，CCMS具有优良的吸附重金属离子的能力，且可再生重复使用。

D.K.Kweon等对比研究了氧化淀粉对铜、锌、铅、镉的吸附效果，结果表明，在相同条件下，氧化淀粉对铜离子的吸附效果最佳。笔者以玉米淀粉为主要原料合成了交联氧化淀粉、交联羧甲基淀粉、氧化羧甲基淀粉阻垢剂，其钙去除率大于93%。

2.淀粉黄原酸酯

淀粉黄原酸酯是20世纪70年代发展起来的淀粉衍生物，主要用于处理含重金属废水。将淀粉在碱性介质中与二硫化碳发生磺化后可得到淀粉黄原酸酯。

张淑媛将淀粉黄原酸酯用来处理含镍电镀废水，镍脱除率达到95%以上，镍残余质量浓度小于0.2mg/L，低于国家规定的排放标准。

王爱明将淀粉用环氧氯丙烷交联，交联淀粉用氢氧化钠、二硫化碳、硫酸处理，得到不溶性黄原酸酯，再以双氧水作氧化剂制得不溶性淀粉黄原酸化二硫，它是一种高效重金属脱除剂。邓再辉用不溶性淀粉黄原酸酯(ISX)处理含铜废水，实验表明，当ISX加入量为理论

2+2+加入量的1.4倍时，在室温搅拌反应40min，Cu的去除率可达97%以上，处理后的废水中Cu

小于0.2mg/L。

宋辉等以玉米淀粉为基材，与丙烯腈进行接枝共聚，经水解制得弱阴离子型絮凝剂，并进一步羧甲基化和磺化，从而合成强阴离子型天然高分子改性絮凝剂SAH。将SAH应用于印染废水及造纸厂污水的处理，COD去除率和浊度去除率都达到90%以上，取得了良好的絮凝效果。

另外，磷酸酯淀粉也可用作絮凝剂，林红梅等研究了磷酸酯淀粉/聚胺复合物絮凝剂对脱墨废水的作用效果，磷酸酯淀粉/聚胺复合物对脱墨废水的絮凝性能优于聚丙烯酰胺、硫酸铝和聚胺等。

（三）非离子淀粉衍生物絮凝剂

1.接枝淀粉

淀粉链与乙烯基单体在引发剂作用下接枝共聚是淀粉改性制备生物可降解高分子材料的重要途径之一。近20年来，国内外研究人员在该领域取得了突破性的进展。要使淀粉链接上适宜的活性基团，成为理想的改性淀粉絮凝剂，引发剂的筛选是接枝共聚反应的关键所在。国内外许多学者对于将乙烯基单体接枝到淀粉上的试验做了很多。

N.C.Karmakar等合成了淀粉接枝丙烯酰胺共聚物和支链淀粉接枝丙烯酰胺共聚物，将

它们用于处理不结焦煤悬浮液效果良好，且淀粉接枝丙烯酰胺共聚物比支链淀粉接枝丙烯酰胺共聚物的絮凝效果好。

常文越利用Ce(Ⅳ)作为引发剂，进行了淀粉接枝丙烯酰胺共聚反应，淀粉的接枝率高达94.9%，支链相对分子质量超过300万，对多种工业污水的絮凝效果不亚于聚丙烯酰胺。

郭玲等采用60Co-γ射线预辐照的方法制备淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物，将其用作絮凝剂处理生活污水，最佳投加质量浓度为10mg/L，可作为工艺控制的参数;接枝物具有良好的絮凝沉降性能，加入3min就有明显的絮凝，且絮粒粗大沉降性能好，处理效果优于国产聚丙烯酰胺。

罗逸等用工业淀粉与丙烯酰胺反应得到改性淀粉HD-6，用于处理吉林油田碳酸盐型污水、胜利油田低矿化度污水、江汉油田高矿化度污水、中原油田炼油“三泥”废水，废水处理效果、药剂的毒性及经济可行性等综合评估效果优于聚丙烯酰胺类水处理剂。

2.糊精

糊精可用作絮凝剂或抑制剂。在浮选金矿时，加入糊精可改善矿物的可浮性，提高浮选的选择性。煤和焦抽砂等矿藏开采时，常伴随很多淤泥，用糊精做絮凝剂，可使淤泥沉积下来。

（四）两性淀粉衍生物絮凝剂

两性淀粉絮凝剂分子上兼具阴离子、阳离子两种基团，与仅含有一种电荷的阴离子或阳离子淀粉相比，它的性能较为独特。例如，用作絮凝剂的两性高分子淀粉因具有适用于阴、阳离子共存的污染体系、pH适用范围宽及抗盐性好等应用特点而成为国内外的研究热点。特别是近十年，水溶性两性高分子在水处理行业的应用取得了较大的发展，主要用作染料废水的脱色、污泥脱水剂及金属离子螯合剂等。目前，国外对两性高分子水处理剂研究较多的国家有美国、德国、法国和日本。我国对两性高分子水处理剂的研究起步较晚，仅有少数几个单位进行了实验研究，还没有工业化产品。

两性淀粉的制备是利用淀粉葡萄糖单元中羟基的反应活性，将其分别与阴、阳离子基团反应得到的。阴离子基团一般是由羧基、膦酰基或磺酸基构成，阳离子基团主要由季铵基团构成。邹新僖先将淀粉用环氧乙烷交联，再与氯乙酸和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵分别进行阴、阳离子化反应制备了两性淀粉螯合剂，它对阴离子和重金属离子均有很强的吸附能力和较高的吸附容量，因此可望用于电镀废水、矿物及冶金工业提取重金属离子和污水处理。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

王杰等以天然高分子植物粉F691为原料，通过羧甲基化、接枝共聚和Alemannic三步反应合成出两性天然高分子改性絮凝剂CGWLC。其对造纸混合污泥的脱水实验表明：在用量为10～20mg/L的范围内，对造纸混合污泥有较佳的絮凝脱水效果，能明显改善污泥的沉降性能和过滤性能，其脱水性能优于阳离子聚丙烯酰胺。马希晨等以淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物为原料，通过Alemannic反应和水解反应，合成了同时具有阴、阳离子基团的两性高分子絮凝剂。产物对印染和造纸污水的浊度和COD去除率优于部分水解聚丙烯酰胺。

二、存在的问题

近年来，我国在淀粉衍生物絮凝剂方面的研究和开发工作已取得了很大进展，合成出一系列环保型絮凝剂。但与国外发达国家相比还存在较大差距，尚存在以下几方面的问题。

（一）开展机理研究

我国淀粉衍生物絮凝剂品种少、质量不稳定、生产工艺落后、成本高。因而，应充分利用我国丰富的淀粉资源，继续加强对改性淀粉絮凝剂的研究。在对淀粉进行物化改性的同时，应更加系统、全面地开展机理研究，掌握其微观结构，使其成为不仅具有絮凝功能，而且具

有缓蚀、阻垢等多种功能的水处理药剂，以满足复杂多变的水质情况的需要。

（二）使用性能

我国对淀粉改性絮凝剂的实际应用还存在一些不足，尤其是对水处理工艺研究较少。因为影响絮凝剂絮凝效果的因素是多方面的，除与絮凝剂本身的性质及结构特点有关外，还跟水处理工艺有密切关系，如絮凝剂用量、溶液pH、温度、离子强度、絮凝时间、搅拌时间和强度等都会影响絮凝效果。因此，今后应加强对絮凝处理工艺的研究，优化絮凝剂产品，开发出更加有效的絮凝剂。

（三）价格

目前，改性淀粉絮凝剂的价格比普通絮凝剂产品高3～8倍，尽管在现有的天然高分子絮凝剂种类中，改性淀粉絮凝剂是最有希望与普通絮凝剂价格持平的，但目前国内外的改性淀粉絮凝剂的价格都较普通絮凝剂高许多，推广使用受到限制。因此淀粉类絮凝剂目前还难以涉足水处理行业。由于淀粉价格便宜，改性淀粉絮凝剂是天然高分子絮凝剂中成本最低的，随着研究的深入，改性淀粉絮凝剂与一般絮凝剂的价格相当是完全可能的。

以上几个方面是目前国内外改性淀粉絮凝剂研究中亟待解决的问题，进一步完善改性淀粉絮凝剂的生产技术，改进工艺，提高改性淀粉絮凝剂的性价比是改性淀粉絮凝剂研究发展的趋势。

三、前景

改性淀粉絮凝剂的潜在市场是巨大的，目前在水处理行业中改性淀粉絮凝剂约占絮凝剂总产量的0.1%。作为新一代的环境友好材料，开发改性淀粉絮凝剂对环境的保护和再生资源的利用有重要意义。改性淀粉絮凝剂的生产以淀粉为原料，可减少对石油的依赖，同时可促进农业经济的发展。改性淀粉絮凝剂可以在自然环境中生物降解，最终分解为二氧化碳和水，不会对环境产生任何污染。随着对絮凝剂制品需求量的增加和人们环保意识的提高，研究开发淀粉衍生物絮凝剂的前景是非常广阔的。

参考文献

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第四篇：法医学知识在司法鉴定中的具体内容与应用

法医学知识在司法 鉴定中的具体内容与应用

——以死亡鉴定为例

法医学知识在司法鉴定中起着越来越大的作用,然而司法鉴定仍旧存在很多问题。死亡鉴定作为司法鉴定的一个重要方面，目前主要是应用在医疗死亡以及法律案件死亡案例中, 其意义在于对死者进行一个准确的死亡判别。

一、法医学与死亡鉴定

法医学是运用生物学及其他自然科学的理论和技术研究并解决法律实施过程中有关医学问题的一门学科。而法医学鉴定结论,在审判实践中起着非常重要的作用，因为法医学鉴定结论常常是至关重要的诉讼证据，它对多种类型案件的定性处理产生直接影响。作为法医学鉴定重要方面的死亡鉴定目前主要是应用在医疗死亡以及法律案件死亡案例中, 其意义在于对死者进行一个准确的死亡判别。在法律案件中的死亡鉴定, 常常会给公安机关带来侦查破案的线索，所以以用法医学知识指导司法鉴定对于具体实践具有重要的意义。

二、法医学鉴定的具体内容 1.临床鉴定

俗称活体损伤鉴定。是指运用法医临床学的理论和技术，对涉及与法律有关的医学问题进行鉴定和评定。其主要内容包括：人身损伤程度鉴定、损伤与疾病关系评定、道路交通事故受伤人员伤残程度评定、职工工伤与职业病致残程度评定、劳动能力评定、活体年龄鉴定、性功能鉴定、诈病（伤）及造作病（伤）鉴定、致伤物和致伤方式推断等。

2.病理鉴定

俗称尸体鉴定。鉴定对象是已经死亡的尸体, 一般是鉴定死者的死亡时间、原因、致死物等, 以制定出一份科学的死亡报告资料。运用法医病理学的理论和技术，通过尸体外表检查、尸体解剖检验、组织切片观察、毒物分析和书证审查等，对涉及与法律有关的医学问题进行鉴定或推断。

3.物证鉴定

法医物证鉴定俗称人体物证鉴定。法医物证鉴定，是指运用免疫学、生物学、生物化学、分子生物学等的理论和方法，利用遗传学标记系统的多态性对生物学检材的种类、种属及个体来源进行鉴定。其主要内容包括：个体识别、亲子鉴定、种族和种属认定等。

4.毒物鉴定

运用法医毒物学的理论和方法，结合现代仪器分析技术，对体内外未知毒（药）物、毒品及代谢物进行定性、定量分析，并通过对毒物毒性、中毒机理、代谢功能的分析，结合中毒表现、尸检所见，综合作出毒（药）物中毒的鉴定。

5.人类学鉴定

法医人类学鉴定的主要内容包括法医人类学鉴定的原则、工作程序和测量方法，具体包括骨骼的处理与测量，骨骼的种属鉴定、种族鉴定，骨骼的年龄、性别及身高推断，毛发的种属、种族和部位判断，颅骨复原容貌及颅相重合技术，法医齿科学及医学影像在法医学中的应用，毛发的法医鉴定等。

6.精神鉴定

法医精神病鉴定是指运用司法精神病学的理论和方法，对涉及与法律有关的精神状态、法定能力（如刑事责任能力、受审能力、服刑能力、民事行为能力、监护能力、被害人自我防卫能力、作证能力等）、精神损伤程度、智能障碍等问题进行鉴定。

三、死亡鉴定的内容与步骤

死亡鉴定作为法医鉴定中的一项主要内容, 除了能够弄清非正常死亡的原因外, 更重要的是在一些刑事人命案件中帮助公安机关进行侦查, 为犯罪抓捕工作提供准确、科学的依据。法医在进行死亡鉴定时, 必须严格按照死亡鉴定的标准步骤进行, 以保证鉴定结果具有较高的真实性。死亡鉴定是一项相对复杂的工作, 因为在鉴定过程中法医必须把每个因素都考虑在内,然后根据鉴定结果和详实资料才能得出最准确的死亡时间。死亡鉴定的主要内容包括: 死亡原因, 根据尸体的体表情况进行观察分析后初步判定造成死亡的原因;死亡方式, 鉴定出死者是正常死亡还是非正常死亡;死亡时间,推断出死者的具体时间将会有利于公安机关的案件侦查工作;致死物, 即弄清楚是何种物体造成死者的死亡或可能造成死亡的物体;个体识别, 这是专门用于死亡时间过长的尸体,由于尸体腐烂造成无法识别死者身份, 需要进行鉴定识别[5]。死亡鉴定的步骤是根据死亡鉴定的内容而定的, 鉴定的具体步骤为: 弄清死亡原因、分析致死方式、推测死亡时间、判定致死物体、辨别损伤时间。法医在进行死亡鉴定的工作中必须严格按照每一个步骤的要求进行[6]。

四、死亡鉴定中的时间推测

死亡鉴定中进行死亡时间的推测是一项重要的内容。有的时候死亡时间可以根据一种单独的方法进行推测, 有的时候则需要几种方法结合后详细分析得出。法医需要根据死者的具体情况来选择死亡时间的鉴定方法, 死亡时间的鉴定主要借助于以下几种单独推测方法。

1.尸体现象推测

尸体面部和四肢温度降低, 出现尸斑, 尸体开始僵硬, 其死后经过时间为1～ 2小时;出现片状尸斑, 尸体大部分僵硬, 死亡时间在3 ～ 4小时;出现大片尸斑, 尸体全身僵硬, 但瞳孔经过药液的刺激会产生一定的反应, 死亡时间在5～ 6小时;出现尸斑按压退色, 尸体僵硬程度增加, 眼结合膜逐渐自溶, 死亡时间在12小时左右;出现尸斑能被压退, 口腔粘膜逐渐自溶, 死亡时间在24小时左右。

2.蝇蛆状况推测

根据蝇蛆在尸体上的生活情况进行推测,这种方法常常被应用于死亡时间较长的尸体。苍蝇转变成蛆需要经过产卵、孵化、生长等过程, 先长成蛹, 再长成蝇。蝇破壳后会在尸体上留下蛹壳, 在生长过程中蛹壳的颜色变化为黄白色、黄色、褐红色、褐色、暗褐色, 每一种颜色转换都有一定的时间过程, 法医可以通过观察蝇蛆蛹壳的颜色先判定蝇蛆的生长时间, 再推测出大概的死亡时间[8]。

3.眼部变化推测

眼压变化: 正常眼压为14 ～ 21mmH g, 眼压为10mmH g, 死亡时间为10分钟;眼压为 7mmHg, 死亡时间为20分钟。对于颅脑损伤的尸体, 眼压下降速度快, 眼球硬度低。角膜变化: 出现斑块状混浊, 死亡时间为3～ 10小时;浑浊程度为半透明, 死亡时间为12～ 24小时;浑浊程度为高度浑浊, 死亡时间为36～ 48小时。法医在运用这种方法进行鉴定时需要注意, 角膜的变化情况会受到温度高低的影响, 生理盐水数、眼底镜进行观察。

4.食物消化推测

在采用食物消化推测方法进行死亡时间推测之前, 必须要了解尸体内的食物种类和性质。以米饭和蔬菜为例, 研究范围为胃的内部。乳糜变少, 十二指肠进入的食物量较少,死亡时间为饭后的1～ 2小时内;所有食物均变成乳糜, 留有极少量的饭粒和蔬菜残渣, 死亡时间为饭后4小时;食物基本或者完全排空, 仅留有极少量的蔬菜皮, 死亡时间为饭后 4～ 6小时。有一些特殊的情况需要把死亡时间相对增长一点, 如胃内留有不易消化的食物, 这种情况的死亡时间推测需要延长。

5.超生反应推测

肌肉的超生反应: 肌肉受机械刺激后发生收缩反应, 死亡时间为2小时内;打击处肌肉收缩, 死亡时间为2小时后;无肌肉收缩, 死亡超过5小时。死后皮下出血: 死亡时间越长,被打击的部位形成皮下出血斑的概率越低。瞳孔反应: 结膜囊内滴入依色林出现缩瞳、散瞳, 死亡时间为4小时;药物直接注入眼房内呈现阳性反应, 死亡时间为20小时。汗腺反应: 在肾上腺素、阿托品等药物作用下出现汗反应, 死亡时间为30小时内。

综上所述, 死亡鉴定是综合性较强的工作, 在进行死亡鉴定过程中需要综合运用各类知识, 以获取更多的死亡信息。而死亡时间作为死亡鉴定中的一项重要内容, 需要法医人员根据不同的情况来选择合适的推测方法, 以保证推测时间的准确性。

第五篇：体视学技术在医学影像学中的应用及其法医学价值

【摘要】基于cavalieri原理的体视学技术经常运用在组织学和病理学的研究中，但是现在，这种技术已经被运用于医学

影像学(如ct、mri、ect、超声等)的测量。体视学的方法提供了一个非侵入性的、精确的、无偏的、简单的和快速的测量方法。

所以该方法在医学影像学的形态计量学的测量中有临床使用价值。而影像资料的定量测量结

果则有助于法医学实践。

【关键词】体视学；医学影像学；法医学

【中图分类号】d919．

4【文献标识码】b

【文章编号】1007—9297(2006)03—0224—04

the apphcafion of stereological techniques in medical imaging and its value in forensic medicine． n qiu-feng,ga 0 su—

hong,huang fei un．school ofpreclinical and forensic medicine，sichuan university，cheng du 61004

1【abstract】stereological techniques，based on the cavalieri principle，have frequently been applied in histological and patholog·

ical studies，more recently，the techniques have been adapted for medical imaging measurements(such as ct，mri，ultrasound and

ect etc，)，stereological methods provide an accurate，unbiased，simple，noninvasive and fast method，the stereological method ap—

plied in medical imaging has very high clinical value、the quantitative result of measurements in medical imaging is beneficial to

the practice of forensic medicine．

【keywords】stererology，medical imaging，forensic medicine

一、体视学的概念及运用条件

(一)体视学简介

体视学是通过观察切面上二维的图像．进而获得

有关三维立体结构定量资料的方法学。[11体视学技术

主要是基于卡瓦列里(cavalieri)原理和德莱塞(de．

1esse)原理发展起来的，它有多种测量的方法，但在医

学上最常用的就是点计数的方法。所谓的点计数法就

是把事先制作的关联测格叠加于图像上，然后记录其

与图像之间的关系。在关联测格中，若d为一方格的边长时，被观察物图像内的测点数为p，则测面观察物

面积：a=d p，多个切面的观察物的体积：v=mea(m

为切面层厚)。这样通过计数关联测格在图像内的测点

数，就可以获得图像的切面面积及体积等信息。

(二)体视学技术在医学影像学运用的条件

基于cavalieri原理的体视学技术经常运用在组

织学和病理学的研究中。在运用体视学点计数的方法

时，要求所测的结构要被以固定的间隔来抽样。且样

本开始的位置应该是随机的。mri、ct、ect及超声等

可以在同一间隔下获得连续的截面图像，且开始的位

置可以是随机的，它们可以满足体视学方法的条件。

所以这种技术可以运用于三维mri、ct、ect及超声

等医学影像学中的感兴趣区域的测量。

(三)体视学在医学影像学中的价值

体视学其基本数学原理是无偏的、精确的。它是

非侵入性的，可以在获得的医学影像学的图像上测

量，即使用手工的方法便可快速获得可靠的结果。其

运用简单、方便，并且具有可重复测量的特性。体视学

技术在医学影像学中的运用，可以对影像资料由一般的形态学描述发展到更加准确的定量形态学描述。

二、在医学影像学中的应用

(一)在mri中的应用

1．在大脑mri测量中的运用

研究表明体视学的方法在大脑的mri结构体积的测量中具有精确和可重复的特性。marta等通过对6

具尸体的大脑运用体视学点计数的方法测量mri图

像上

和组织切片图像上大脑灰质的体积，经比较发现

二者问没有显著性差异。[41 yvette、colin等在mri图

像上分别通过用边界法和体视学法来测量尸体大脑

[作者简介]谭秋丰(1976一)，男，重庆云阳人，在读法医学硕士，主要从事法医放射学研究。

tel：+86—28—85501553；e—mail：tanqiufeng@gmail．

com

[通讯作者]黄飞骏，男，副教授，主要从事法医病理研究。

法律与医学杂志2006年第l3卷(第3期)

额叶、顶叶体积，结果显示体视学方法的测量结果同

实际的体积相比，在一个临床可接受的范围之内，其

精确性等于或好于边界法，且在测量速度和有效性上

更好。[2,51目前在大脑的mri图像中，体视学的点计数方法

已经用于许多不同结构的测量，如垂体、海马、大脑额

叶皮质、侧脑室、尾状核和壳核等。f2'，6]在mri的图像

上测量大脑的不同部位的体积，可以区分大脑很细小的差异，从而去诊断需要高精确性和可重复性的精神

病和神经功能紊乱、大脑顶叶中央硬化、海马回萎缩

以及癫痫等疾病。[2,7,8

12．在肝脏mri测量中的研究

准确了解肝脏及其病变的体积在临床上是很有

价值的。michael mazonakis等分别运用体视学和边界

法在mri图像上估计肝肿瘤的体积，发现这两种测量

肝肿瘤体积的方法都可以提供可靠和可重复的信息。

[9[bunyamin sahin等通过对5具尸体的肝脏进行mri

检查，并结合体视学原理来估计肝脏的体积，结果表

明所估计的体积和肝脏的真正体积高度相关。因此作

者认为：在mri上结合体视学方法是非侵入性、直接

和准确的，它可以在获得的mri图像上去估计，因此

它是安全的、快速的，廉价的，可以在13常的mri的扫

描图像中应用。[ioi

3．在产科mri检查中的运用

运用mri结合体视学提供了一个有用的工具去

研究胎儿在子宫中的生长。通过mri和体视学对胎儿

和胎儿的器官的体积的估计，对判断胎儿是否正常、协调生长提供帮助[11i。

(二)在ct中的运用。

在ct图像上，体视学技术也是一种较理想的测

量方法。michael mazonakis等用体视学点计数的方

法在ct图像上测量膀胱和直肠的体积，通过精确分

析，发现在运用100～150个测点、系统抽取5～7幅通

过膀胱和直肠的ct图像，所获得的结果是可靠的。[1

21ersan odaci等运用点计数的方法测算lo个腰椎ct

图像的体积，结果表明运用此方法计算的椎体体积与

实际体积没有显著性差异，且不受观测者和扫描方位

及扫描层厚的影响。[131

在ct边界法、多田公式与体视学法进行ct颅内

血肿体积测量比较时，发现体视学法测量结果准确，且不考虑血肿形态是否规则，减少了对ct 机器的依

赖，减少了多田公式测量不规则血肿的误差，它是临床

上较理想的非创伤性的测量颅内血肿的方法。㈣同时

体视学法定量也是对侧脑室容量测定的简便易行和

· 225 ·

有效的方法。_15j而运用体视学方法在ct图像上测定

鼻咽旁间隙的面积，则有助于早期诊断咽旁肿瘤。

(三)在超声诊断中的应用

在超声图像上，胎儿的各种参数应该用三维的体

积参数描述。it'll b sahin运用体视学的方法来估计羊水

量，结果表明在超声图像上运用体视学的方法能获得

比羊水指数有效的、更精确的结果。[18

1(四)在核医学中的应用

体视学技术在功能的研究中，特别是在那些用非

侵人性和低分辨率的图像的技术中，如spect中很有

价值。[191通过体视学法和超声法测定的左室心肌质量，表明体视学法明显优于超声法。[2ol在甲状腺断层显像

图像上，运用体视学方法测定甲状腺重量，其结果准

确、可靠 口

(五)在放射治疗后效果评价中的应用

o y gong等对4位分化高的胶质瘤患者的mri

上运用体视学的方法结合点计数的方法来研究他们

在放射治疗后的肿瘤的体积的变化，比较用体视学的方法和传统测量方法的得到的结果，二者具有显著性

差异，作者认为体视学法要好过传统的假设肿瘤为圆

形测量的方法，运用体视学方法可以客观评价放射治

疗效果。

1(六)运用体视学技术的条件及其影响因素

在运用基于cavalieri原理的体视学结合点计数的方法，要求所测的结构要被固定的间隔来抽样，且

样本开始的位置要随机，而取样的方格随机地放置在断面上。[3,231同时体视学方法的有效性和精确性受到

以下的因素的影响：

1．测格的大小。小测格可以增加体积测量的敏感

性，但是增加了计算的时间。

2．更多的截面可以增加准确性，但是同样也增加

了计算的时间。

3．改变图像的对比度也影响体积的估计．所以要

保持观察窗的设置的恒定。

4．对测量区域边界的不确定会导致体积计算的可

靠性降低，特别是在对如垂体等这样的小物体的测量

上，影像学自身的不足不能通过体视学来克服。

5．断面的层厚太厚，可因部分容积效应的影响而

导致测量的误差增大。

虽然这些影响因素在其他测量方法上也存在，但

是这种方法要更多地依赖测量者的判断力。体视学的方法提供了一个简单、快速、不需要计算机软件的方

法，所以体视学结合点计数的方法在医学影像学的形

态计量学的测量上有临床使用价值。[2,31· 226-

三、在法医学中的价值

f一)颅内血肿体积测量

在法医临床实践中．可以经常遇到颅脑损伤的案

件．且发生头颅血肿的几率较高。虽然目前的我国人

体轻重伤鉴定标准没有规定出血量的标准，但是许多

法医学家都趋向于要量化出血量来判断损伤程度，而

出血量主要是通过影像学资料来测量的。当前对颅内

出血量测量的方法主要有边界法、多田公式法、几何

公式法和体视学法。边界法测量结果准确，但是需要

在机器上测量．不适于事后在胶片上测量，而法医学的鉴定往往是在事后来测量的，因此该法不适用于法

医临床学鉴定。而多田公式是把血肿考虑为规则的立

体几何图形，而在临床中血肿往往是不规则形状的，故此法测量的结果不准确．也不适用于法医临床学。

几何公式法是把血肿看成是多个规则的几何图形来

分别计算的．此法测量结果比较准确．但是计算复杂、繁琐．也不适用于法医临床学。体视学法是一种无偏的测量方法．它无需考虑被测结构的形状．也不需要

复杂的设备．可以在胶片上快速测量并获得准确的结

果．可以在法医临床实践中推广应用。

(二)血胸、气胸测量

在我国人体轻重伤鉴定标准中．对血胸、气胸、血

气胸并没有具体的量化标准．因此血、气胸的真实损

伤程度就很难客观地反映出来。在影像图像上，以前

一般是在x线平片上对胸部出血量、气体量进行粗略的主观估计，只能分成轻、中、重3种程度，很不准确；

或是在ct图像上用ct平面法来计量，这需要当时在机器上测量：这两种方法都不适于法医临床鉴定。而

运用体视学的方法可以快速准确地在事后任何时候

测量出血量和气体量．从而客观地评价胸部的损伤程

度。

(三)腹腔积血、积液测量

外伤性腹腔积血、积液在法医临床学中很常见。

虽然我国《人体重伤鉴定标准》第72条规定：腹部损

伤致使腹腔积血须手术治疗的，可评定为重伤。但实

际上根据出血量的多少来评价损伤程度将更为客观。

现在运用体视学技术可以在医学影像资料上来测量

腹腔积血与积液的多少．从而为腹部外伤的评价提供

重要证据。

(四)肝脾肾血肿测量

目前临床上对腹腔实体脏器的损伤、出血病例大

多进行ct或其他医学影像学检查．从而为事后法医

学鉴定留下了重要的客观证据。虽然目前的研究尚没

有阐明实体脏器损伤、出血量与损伤程度的关系。但

法律与医学杂志2006年第l3卷(第3期)

是现在体视学技术提供了一种在影像资料上测量出

血量的方法．因此可利用其对腹腔实体脏器损伤出血

量与损伤程度的关系进行研究，以期建立由损伤出血

量反映损伤程度的标准．以便更加客观地评价腹部实

体脏器损伤程度。

(五)椎体体积测量

随着ct仪器的普及以及它在椎体检查中所具有的特殊价值，目前进行椎体ct检查十分普遍，椎体

ct片在法医学鉴定中也越来越重要。但同时运用椎体

ct片进行诈病的也越来越多．所以进行椎体ct片同

一认定就更显重要。可以运用体视学技术对椎体进行

体积测量，进而可以进行同一认定。运用体视学技术

测量失踪者的ct片椎体体积，与现场获得的白骨化的椎体骨进行比对．可以对法医学个人识别提供重要

证据。但目前在法医人类学对此方面的研究不多，还

需要进行系统研究．以提出科学的方法。

(六)额窦、筛窦及蝶窦测量

运用鼻旁窦进行同一认定已经有了很多研究．但

是它们多是采用一维的测量指标来描述．而体视学法

可以对影像资料进行三维空间的描述，故可以进行更

加准确的同一认定。运用体视学法在影像资料上测

量，可以获得额窦的体积、面积等指标，从而进行同一

认定。若要对具有多个窦房且极不规则的筛窦进行体

积测量，体视学技术是最合适的方法．因此运用体视

学技术测量筛窦进行同一认定极具价值。同样也可以

用体视学技术对蝶窦进行测量也有利于进行法医学的同一认定。

四、小结

体视学法是一种无偏的数学方法，它可以准确计

算特定物体、区域的体积、长度、表面积等。但是在目

前，体视学技术在医学影像学中的运用还不广泛，而医

学影像学的定量诊断的准确性、科学性还不高。医学

影像学必须同体视学结合．以便使我们获得可靠的定

量的信息．从而有利于对诊断和治疗效果进行客观评

价。在法医学鉴定中．依据医学影像资料运用体视学

技术对损伤、出血进行定量研究可以建立更加客观的标准．从而客观、准确地评价损伤程度，而运用体视学

技术在影像资料上对特定的器官及结构的测量，则有

助于进行法医学的同一认定。

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