文摘

模型的合成唾液(斑鳟属、唾液模型)和标准中提出了它的使用在体外平衡和物种形成研究真正的唾液。的浓度从文献分析的构成真正的唾液和合成唾液。的主要交互唾液的主要无机成分,以及尿素和氨基酸,考虑的基础上,形成一个复杂的模型,也考虑了这些物种的稳定常数的依赖在离子强度和温度。这些最后的特性允许唾液的物种形成的造型在不同生理条件下推导过程像稀释,pH值和温度变化。简化平衡计算,一个普通的方法也提出,为了考虑所有的唾液的主要组件之间的交互,通过考虑唾液的无机成分作为一个1:1盐(MX),其浓度(=分析所有的离子浓度)和离子电荷计算=±1.163。单唾液盐的使用模型(S₃米)大大降低了系统的复杂性。事实上,只有四个物种中必须考虑从内部离子介质相互作用。

1。介绍

化学形态研究在实际系统中通常是非常复杂的,由于广泛的交互必须考虑,导致一些物种的形成不同的稳定(1- - - - - -7]。尤其是在生物体液,在不仅随流体流体组成,但它可能还取决于其他因素,例如、不同生理条件、年龄、生物体,疾病(8,9]。这些变化通常是主要负责结果和预测之间的区别在体外和/或在网上研究和有效地观察到在活的有机体内(9- - - - - -13]。这就是为什么,在年期间,提出了“人工媒体”来模拟大数量的实际系统的组成(特别参考生物液体),执行各种条件,研究的目的是尽可能有效地发现现实:典型的是使用人工海水环境研究(如。,(14,15)和引用其中)在制药领域或模拟体液(如。,(9)和引用)。不幸的是,简单的准备和使用的人工介质是不够的在执行严格的化学形态研究。这是由于这一事实的调查”中一个元素定义的化学物种的分布系统”(即。,其物种形成16)是基于评估的主要交互这个元素与系统中所有其他组件和物种形成稳定的决心,但是这个过程需要初步知识的所有组件之间的交互发生在系统中已经存在。换句话说,一个生物流体本身的化学物种形成模型是必要的任何调查前任何其他组件的物种形成的流体。此外,假设一个物种形成的流体模型是可用的,上面所引的变异性的条件也使他们影响物种形成必要的评估:依赖的稳定和化学(各种物种的分布如。、善良和集中的组件、离子强度和pH值)和/或物理(如。、温度)参数必须建立精确的物种形成模型。

年期间,这一组也参与这项工作,提出了新的合成媒体的使用(比如,如。,合成海水14),提供化学物种形成模型的自然水域(如。,海水15])和生物体液(如。,尿17和血浆18]),以及替代方法研究化学平衡在这些媒体19]。

在这种贡献,合成唾液(斑鳟属、唾液模型)模型提出了使用标准中在体外平衡和物种形成研究真正的唾液。事实上,尽管各种媒体模拟人工唾液以来,已提出了许多年,仍用于几个字段(见,如。,(9,20.- - - - - -22)和引用其中),据我们所知没有“参考”物种形成模型可在文学,阻碍这些媒体的使用化学形态研究。

基于一种以前采用的方法合成海水(19),成功测试了在物种形成的一些研究(如。,(23- - - - - -30.]),也提出了一个简单的模型,以简化平衡计算,通过考虑唾液的无机成分作为一个1:1盐(MX),减少系统的复杂性研究。

2。合成唾液成分和配方

广为人知,但真正的唾液成分非常复杂,变量,取决于几个因素,准确复制几乎是不可能的([8- - - - - -10,20.- - - - - -22,31日- - - - - -33])。然而,从化学形态研究的观点,它是最初可能忽略许多成分较低的利息(在这种情况下),如例如、蛋白质、酶、细菌和细胞材料。事实上,任何物种形成研究在这个媒介应该从元素或化合物的相互作用进行调查与唾液的主要无机成分,先后,扩展一些有机配体。轴承这一点,我们分析了大多数相关文献发现真实的成分和人工唾液从现在(2014年11月)1983年和2001年((8,9,20.- - - - - -22,32- - - - - -34)和引用其中),当Lentner(磷科学表(8])和加和同事20.)发布两个更新、全面和详细的修订之前的贡献在真实和人工唾液的组成,分别。磷表(8)代表一个“标准”,认为在医学和生物学领域的参考对很多生物液体的组成,包括唾液。他们报告数据的构成数以百计的唾液样本,包括刺激,不刺激,有机和无机成分和不同的性别、年龄、吸烟:这是一个非常全面的参考报告几个chemicophysical参数。类似地,通过加et al。20.)是最成功之一,很准确构建合成唾液的尝试。也在这种情况下,大量合成的(60)和自然考虑到唾液成分和批判性的评估。数据的基础上,在上面所引的文献报道([8,9,20.- - - - - -22,32- - - - - -34)和引用其中),我们在这里提出一个唾液模型(斑鳟属),就是能总结的主要交互唾液的主要无机成分,以及尿素和氨基酸。它的成分报告在表1。在模型的发展,更高的权重得到相关数据刺激唾液,因为这种情况下可能是最重要的在许多情况下需要当物种形成研究(刺激唾液产生,如。,在口服药物吸收(12),吃和喝)。给定的组合考虑(有不同的权重)如果唾液和刺激唾液(从不同的来源)。根据合成唾液斑鳟属可以准备报道在表2。作为代表氨基酸,甘氨酸可以被使用。值得提及的是,考虑到通常的唾液pH值,碳酸盐和磷酸盐配体被认为是在表1和2分别为碳酸氢和磷酸氢,必须添加在制定的这种形式。

3所示。物种形成模型

3.1。数据源

已经提出的配方,包含13个组件(14如果还考虑H⁺/哦⁻),它会立即明显,物种的数量,可以形成是一致的。稳定常数需要考虑指质子化作用平衡的配体,阳离子的水解,阳离子和阴离子之间所有可能的物种(包括弱复合物),氨基酸种类与阳离子和阴离子(由于aminic和羧基组)的存在,和尿素的交互。此外,它也是众所周知的,在多组分的解决方案,(三元或更高)混合物种的形成是可能的,通常青睐(4,35),所以这些物种不容忽视正确的物种形成模型。在此基础上,一个巨大的数据集的稳定常数是必要的构建模型,此外,他们必须提供有效的离子强度和温度的系统研究。在这部作品中,这些数据已从最常见的通用数据库稳定常数(36- - - - - -41),在可能的情况下,一些评论和/或论文致力于特定的配体和/或阳离子,这和其他组(如。,(17,42甘氨酸),(43- - - - - -46磷酸],[47硫氰酸],[48,49氟化物),(50碳酸],[51,52为[]为尿素,43,53,54硫酸);所有考虑引用)。尽管最最后引用已经考虑上面所引的数据库,他们同样咨询,因为它们包含一些更具体的信息,例如,模型的参数依赖各种物种的稳定常数的离子强度和/或温度。

3.2。表达式的结果

所有水解、质子化作用和复杂的形成常数报道在报纸上给出根据总体平衡: 标””和““表示阳离子的电荷和配体,与相应的迹象。额外的阳离子和配体在一般均衡考虑只引用混合物种的形成:在所有其他情况下,。对于简单的物种,当,(1)指的是配体质子化作用常数;负指数是指hydroxo-complexes的形成,特别是对阳离子水解常数当也。如果不是必要的,不同物种的指控是简单的省略。

如果不指定不同,错误表示为±标准差,并形成常数,浓度和离子强度用摩尔浓度表示量表(摩尔L⁻¹)。严格,这个规模是温度依赖性和不应该用来表达量在不同的温度下。在这些情况下,温度独立浓度范围,如摩尔量表(摩尔(千克溶剂)⁻¹)应该优先。不过,摩尔规模更频繁和“实用”,在相对较小的温度范围和离子强度值,错误相关的使用的摩尔比例代表克分子的规模可能是微不足道的(55]。详细描述数据相关的错误报告的摘要和他们的下一个部分中给出了可靠性。

3.3。斑鳟属模型:主要和次要物种

根据之前的段落中描述的数据源,斑鳟属的物种形成是由93种,列在表中3连同相应的稳定常数°C和摩尔L⁻¹。由于许多数据的可用性在这些温度和离子强度值(因为他们方法许多生理条件,如。,血浆8)他们一直作为参考。相同的表也报道的参数依赖离子强度和温度的稳定常数,虽然这方面将在接下来的段落讨论。

看着这个物种(和相应的稳定常数)报告在表3,一系列的评论和澄清是必要的。93种的报道,一些(我们称之为“主要物种”,例如,许多质子化作用常数或碱土金属配合物)比其他人更重要(“小物种”)和更好的特征(即。,许多稳定常数,以及其他热力学参数,报告文学在不同条件下)。相比之下,许多“小物种”被调查或更少,在一些更糟糕的情况下,从来没有报道,尽管它是合理的,他们可能会形成系统和这些一样复杂。我们参考,例如,一些混合的形成或物种。

事实上,根据贝克和Nagypal [35),在三元系统(a, B, C),如果一个形式与B和C(即二元复合物。,AB₂和交流₂),ABC物种的形成是可能的,统计青睐,因为AB的生成概率₂、交流₂,ABC是0.25、0.25和0.5,分别。简单地说,为通用平衡 的概率的混合物种的形成 更准确的计算方法统计混合物种的稳定性考虑化学各个组件之间的相互作用的特异性(4]。

在上述三元系统中,形成常数相对平衡的统计值(即。,(2),) 可以估计知道简单的物种的逐步形成常数: 一个混合物种的稳定常数,因此,估计统计 或者可以一次实验性地确定相应的简单物种的稳定性。在这种情况下,(6)可能会重新安排 同样的方法也可以采用其他形成热力学参数的估计比稳定常数(如。,形成焓和熵的变化)56]。更高的日志值比相应的日志表明混合物种的形成就是热动力青睐,数值索引额外的混合物种的稳定性对简单的。这种额外的稳定性已观察到的数系统,提供各种混合物种的形成的证据(如本文已经应该),能够影响物种形成和系统的热力学性质,他们形成(56- - - - - -62年]。

这就是为什么一些混合物种,以这种方式确定,已报告在表3和模型中考虑(值为其他混合物种已经确定实验和在文学,如。,一些甘氨酸螯合铁(42磷酸]或[46]复合体)。它们的形成可能是普遍偏低,但根据唾液条件的变化(如。、pH、离子强度、温度、和其他物质的存在),其中的一些“小动物”可能是形成不可忽视的。

3.4。依赖的离子强度和温度的稳定常数

已经讨论过,唾液条件可能会有所不同,所以,使用稳定常数的值在表中3在其他温度和离子强度比参考(即。,摩尔L⁻¹和°C)可能代表一个进一步的误差来源的评估唾液物种形成。幸运的是,这些错误可能会显著降低这些常数的计算在正确的温度和离子强度值,运用一些常见的和众所周知的模型和方程。

在这部作品中,依赖各种形成常数对离子强度考虑延长Debye-Huckel(电火花强化)类型方程: 在哪里是一个经验参数(报道在表吗3在每个物种),DH Debye-Huckel术语 与 在哪里,,被称为所需的离子强度和,DH_裁判,引用一个。只有在得到一套新的稳定常数在所需的离子强度,它可以重新计算所需的温度,由范托夫方程: 在哪里在开尔文所需的温度(°C + 273.15)。在(11),““参数(报道在表3)考虑了直接的贡献形成焓的变化,通用气体常数,十进制的转换自然对数。参数在表3通常是有效的≤0.5摩尔L⁻¹在温度范围≤25/≤40°C。通过使用(11),斑鳟属稳定常数的数据集在四个不同的温度和离子强度计算如表所示4。

3.5。根据斑鳟属的物种形成唾液

物种的大量报道在表3(和表4复杂网络的)是一个明确的迹象唾液不同组件之间的相互作用发生。作为这些交互的直接后果,唾液成分的自由浓度没有相当于分析(总)。斑鳟属,设计成工作在物种形成唾液的研究,还可用于计算自由浓度的不同组件的唾液成分。例如,考虑组件的分析浓度合成唾液报道在表1,其组件的自由浓度在两个温度和pH值计算了斑鳟属(使用常见的物种形成项目(63年,64年])。这些结果总结表5并演示已经声明:所有内部离子之间的相互作用的唾液组件不能被忽略,因为他们较低的自由离子的浓度。例如,在°C,超过40%的毫克^{2 +}和Ca^{2 +}是复杂的,而尿素存在几乎完全是自由形式。值得一提的也是这一事实,而不是提供免费磷酸盐和碳酸盐浓度,我们倾向于报告monoprotonated物种作为参考,因为他们更相关的物种形成唾液和其他自然和生物体液(8]。

4所示。单唾液盐模型₃米

所有因素只是在使用合成培养基的优势无法从这一事实将读者引入歧途物种形成模型,提出了为许多其他模型通常发生的多组分系统,是“非常复杂。“执行物种形成研究的“外部”组件在这个(或其他)中会导致所有相关的评估与所有唾液组件交互,形成许多物种的可能性,其稳定常数应该确定,然后添加到模型中。因此,如果我们考虑这些交互当斑鳟属物种形成的研究中使用的唾液,连同其他物种形成的其他组件,相当数量的物种需要考虑。

绕过这个问题,为了简化平衡计算,提出了一种简单的方法,基于单一盐近似采用合成海水(19),成功测试了在物种形成的一些研究(如。,(23- - - - - -30.])。为了考虑所有的唾液的主要组件之间的交互,我们认为唾液的无机成分表1。(即。所有组件,除了氨基酸和尿素)为一个单一的1:1盐(MX),其浓度 (=分析所有的离子浓度)和离子电荷计算的 主要特点,总结了单唾液盐(MX)表6。

单唾液盐的使用允许我们建立一个简单得多,但同样可靠的合成唾液比斑鳟属物种形成模型。事实上,单唾液盐模型(S₃M)大大降低了系统的复杂性研究,因为只有四个物种中必须考虑从内部离子介质相互作用。这些物种代表的self-association盐阳离子的水解,质子化作用和离子的去质子化X(前后一致地事实和被用作参考组件和他们可能deprotonated)。整体稳定常数相对于物种的形成年代₃报道在表7在参考温度和离子强度,连同他们的依赖参数(斑鳟属按照已经完成)。进一步的细节过程采用计算这些参数可能被发现,例如,在[19]。

的年代₃米,所有的内部合成唾液的无机成分之间的相互作用考虑考虑四个平衡。因此,“外部”组件的物种形成唾液可以仅仅通过研究考虑其相互作用的“M”和“X”离子唾液(减少复杂性”只是“一个三元金属+一个配体+一个组件系统)。各种MX物种的重要性,根据年代₃米,更好的实现看数据1和2,两个物种形成图表报告^{1.163 +}和X^1.163−分别的物种。可以注意到,在酸碱范围3≤≤9 M (OH)和H₋₁X物种可以被忽视。感兴趣的pH值范围内,MX盐是self-associated ~ 12%,而其余存在如下只免费X和m . pH ~ 5配位体的质子化作用变得重要。

5。的可靠性模型

斑鳟属和年代₃米,以及合成唾液成分,提出了“模型。”模型是用来描述和/或解释一些观察到的现象,但是,他们的本质,他们是“近似”:“好的模式”应该是一个很好的妥协之间简单的使用和结果的可靠性。也在这里提出模型的情况下,某些方面必须讨论更多的细节。

5.1。模型的目的

我们已经讨论了合成唾液的组成和制定建议。正如我们已经提到的,其他几个化合物可能是包括在配方中,其他浓度可能被使用,或其他一些修改可能是可能的。我们的目的,这个配方代表具体研究“起点”,这是,那些解决理解物种形成的热力学行为和组件”“和”“唾液系统。从这个角度来看,更多的关注应该是(已经)给唾液的化学和物理方面系统(如,如。、离子强度、温度、和离子成分),而不是别人的,更重要的目的是提出(如。酶的存在,“物质生活”)。

类似的考虑可以做斑鳟属。它的目的是描述一个复杂的系统的物种形成唾液和考虑到最相关的相互作用在这个媒介,但“相关性”是什么意思?当然,93种的报道,许多可能被忽视了,从而减少了明智的这个数字(约60 - 70种)。然而,尽管一个小物种的形成比例可能是“不重要”,全球所有物种的贡献给一个全面的描述发生在唾液。这也是为什么一些物种(有些混合)从未在文献报告估计在这工作。此外,讨论这些物种能够真正形成的可能性,以及其稳定性,上面已经完成。

最后考虑S是必要的₃m .它的特殊性和简单不应该排除这个交互模型是直接来源于母公司模型斑鳟属,维护所有的特征综合物种形成模型。

5.2。错误相关的稳定常数和影响“真正的”物种形成

斑鳟属和年代₃M是热力学模型,基于稳定常数和参数对离子强度和温度的依赖。正如我们已经提到的,这些价值观从未确定实验或出现在文学感兴趣的其他条件比估计,考虑到众所周知的“事实”,例如,(a)相似物种的热力学行为的相似之处(如。关于离子强度和温度的依赖,看到65年,66年])和/或(b)定义良好的趋势稳定均匀的配体复合物的类(见,如。,(67年- - - - - -70年])。作为一个直接后果,我们广泛相关(0.01±-0.1标准差,见下表3)稳定常数的错误报告在这工作。这个宽度从众所周知的稳定常数和离子强度之间的差异和温度依赖参数(使用标准差低于0.01,如。,,一些水解和质子化作用常数)和一些估算值(高值)。隔离这个概念从上下文的这项工作,从纯粹的热力学的观点,像那些错误报告在这里一个简单稳定常数似乎相当高。然而,在物种形成的研究,尤其是对非常复杂的多组分体系,这些错误的关键方面是传播的“真正的”物种形成一个给定的系统。ES4ECI [63年),这个项目我们用于计算不同物种的浓度(报道在表也免费的组件5)能够传播错误的稳定常数(包括在输入)的比例形成不同的物种。可以在表中5高,所以(显然)标准差在稳定常数使用结果在一个可接受的不确定性形成物种的比例(3%以下免费组件表5)。实际用途和应用实际系统,此订单的不确定性是普遍的,通常解释为“低”,支持我们的假设提出了模型的可靠性。

6。文学的比较

如上所述,唾液成分是非常变量。因此,我们已经指出,许多“不同”人工唾液模型提出了“不同”的成分在多年来,许多“不同”的目的。根据研究的目的,单一的组件或组件的类可能包含/排除在配方,例如,通过比约克隆德et al。21),他认为维生素、酶和糖蛋白(主要是黏蛋白)在人工唾液他们准备研究不同碳源对细菌生长的影响。据我们所知,没有人工媒体一直在准备,也没有提出针对复杂地层模型的物种形成研究唾液。最近表示,再一次,由全面审查加et al。20.]:在工作中,一些chemicophysical方面被认为是,喜欢,例如,唾液的缓冲效果,其离子强度和pH值,选择离子(Ca的存在影响^{2 +},视交叉上核⁻,,),导致选择的物种的形成。一些唾液也被模拟的酸碱滴定,一些物种浓度和自由也被计算文献稳定常数。从加等人报道的数据进行比较,结果在这个工作中,仍有可能状态,一个优秀的协议存在,至少对于自由的数量级在摩尔浓度的一些组件(L⁻¹)。在pH值6.8和°C,加等人报告,,,,,。在这个工作(表5),在pH = 6.5°C我们有,,,,,。差异可以归因于唾液成分的差异,但是,主要和物种数量和稳定常数(取自文献°C和摩尔L⁻¹)。事实上,同一作者在他们的工作状态,只有物种的热力学常数被考虑在内。最后考虑加强的必要性唾液的更全面的和专用的物种形成模型。

7所示。最后的评论

本文研究结果可以概括如下:(一)配方合成唾液专门针对热力学和物种形成研究报告第一次,根据一些文献发现真实和合成唾液成分的各种条件;(b)综合复杂地层模型的唾液,基于93个物种的形成,提出了造型的形态在不同离子强度和温度;(c)另一个简单的模型,基于“单一盐近似”,也提出,唾液的无机成分的考虑作为一个1:1盐,减少唾液的复杂性系统;(d)数据已经被报道的批判性分析结果的可靠性和适用性真实系统。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

作者感谢墨西拿大学的部分资金支持。