CN109576208B - 利用光合成反应增加生物分子量子能量共性技术的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供利用光合成反应增加生物分子量子能量共性技术的应用。生物分子中的原子和原子外的电子存在量子能级的差异，应用超弱生物光子成像系统UBIS进行检测，使用植物中提取的光合成反应器对细胞液中含有的生物分子在持续自然或人工光照的情况下进行一定时间的孵育能提高生物分子的量子能级水平，能显著增加生物分子诱导的脑片生物光子的辐射。实验检测证明，本发明具有操作简便、可靠、效率高、扩展性好、功能丰富等特点，可应用于各种生物分子量子增能，在生命医学科学研究、新药研制、制剂开发、自然和传统药物的改性、量子生物医学预防和治疗、化学工业、农业生产、食品和饮料工业、食品和饮料添加剂、食品安全与环境保护等领域中有应用价值。

Description

利用光合成反应增加生物分子量子能量共性技术的应用
技术领域
本发明涉及一种利用光合成反应对生物分子进行量子增能共性技术的应用。属于量子物理、量子生物学和生物医学技术领域。也可应用到其它广泛的领域如新药研制、制剂开发、自然和传统药物的改性、量子治疗、化学工业、农业生产、功能食品与环境保护等。
背景技术
生物系统具有新陈代谢的功能，它是一个典型的开放系统，与外界环境存在着永恒的物质、能量、信息的交换。从量子物理学和量子化学的观点来看，生物分子中的原子和围绕原子运动的电子由于不断处在量子运动状态，但这种量子运动状态与生物分子的功能有什么重要的关系不得而知。
量子生物学是利用量子理论来研究生命科学的一门学科。该学科包含利用量子力学研究生物过程和分子动态结构。利用量子生物学研究量子水平的分子动态结构和能量转移。但应用量子力学和量子生物学的理论机制来解释生物学现象往往违背了人类的直觉思维。
使用超弱生物光子成像系统UBIS，我们发现大脑内含量最丰富的激动性神经递质谷氨酸在与其受体发生作用后能进行量子能量的转移并诱导出神经回路上的生物光子的活动和传递，可能实现神经细胞间的信息通讯，与神经功能的实现有重要的关联。而且发现谷氨酸在作用其受体后导致其分子中的量子能量水平的下降而失去其作用。
是否有一种共性技术方法能够让量子能量水平下降的生物分子如谷氨酸重新恢复它的分子量子能级水平和生物活性？
发明内容
本发明的目的是提供利用光合成反应对生物分子进行量子增能共性技术的应用，使用光合成反应器-叶绿体对含有降低量子能级并部分或完全失去诱导脑组织生物光子活动的生物分子溶液进行处理，结果发现能部分或全部恢复生物分子的生物活性，这与增加了生物分子的量子能级水平有关。
本发明的技术方案为：
利用光合成反应增加生物分子量子能量共性技术的应用。
所述的光合成反应为从绿色植物分离的叶绿体、藻类或微生物在光照的作用下进行光反应并实现光能量转移。
所述的光合成反应包括在自然或人工光照条件下的光合成反应。
所述的光合成反应包括在暗光条件下的光合成反应，如微生物的光合成反应等。
所述的生物分子为生物大分子或生物小分子；所述的生物大分子为核酸、蛋白质、脂质或多糖；所述的生物小分子为氨基酸、肽类、神经递质、神经调质或激素。
所述的生物分子为生物或化学合成的能用于生物医学、农业、食品和环境保护的各种分子。
所述的增加生物分子量子能量是利用光合成反应的方法来实施电子能量转移到生物分子的原子外的电子上或质子交换到生物分子上，使特定的原子如氢原子电子能级水平增加，或者影响了分子中原子的量子震动特征，从而增加或改变生物分子的活性和功能。
所述的利用光合成反应增加生物分子量子能量具体是采用叶绿体的分离技术和反应孵育罐，从植物或微生物分离叶绿体或叶绿体类似细胞器，反应孵育罐用于光合成反应过程中的生物分子溶液的临时储存，其特征在于：将生物分子(可以是已进行分离和/或纯化)配成溶液放入反应孵育罐中，将叶绿体或叶绿体类似细胞器加入反应孵育罐中孵育一定时间如48小时，使生物分子的量子能量增加。
所述的增加生物分子量子能量是使用超弱生物光子成像系统UBIS对生物分子直接或间接诱导生物光子辐射能量水平进行检测，如本发明中对谷氨酸诱导的脑片生物光子活动(辐射)进行的功能评价。也可以使用其他的技术对生物分子量子能量水平进行评价。
所述的利用光合成反应增加生物分子量子能量具体案例是，脑内最丰富的激动性神经递质谷氨酸在作用谷氨酸受体并诱导神经细胞生物光子辐射后导致量子能量的降低和作用的下降或消失，而利用光合成反应增加谷氨酸量子能量，重新诱导生物光子辐射，对谷氨酸诱导的脑片生物光子活动检测是使用超弱生物光子成像系统UBIS对谷氨酸能量水平进行评价。
本发明所述光利用合成反应增加生物分子量子能量共性技术称之为叶绿体辅助量子能量转移技术(Chloroplast assisted quantum energy transfer technique，CA-QETT)。CA-QETT由叶绿体的分离技术和反应孵育罐组成。从植物或微生物分离叶绿体或叶绿体类似细胞器，反应孵育罐用于光合成反应过程中的生物分子溶液的临时储存。如果要对增能的生物分子进行分离和纯化即需要根据具体情况结合其它的技术来完成。生物分子能量水平的检测方法在本申请的技术中主要使用我们研发的超弱生物光子成像系统UBIS来完成，也可以使用其他存在的技术进行检测。
本发明具有以下特点：
(1)操作简便：从植物或微生物分离叶绿体或叶绿体类似细胞器与需要增能生物分子进行适当的反应孵育，即可以增加生物分子的量子能量效果，操作方便。
(2)有可靠的评估技术：以UBIS成像系统可以实现对生物分子作用导致的生物光子信号(如谷氨酸导致的神经生物光子信号)进行强度和光谱特征等进行检测，分析生物分子增能的效果。
(3)使用广泛：可广泛应用于各种生物分子的量子增能，在生命医学科学研究、新药研制、制剂开发、量子生物医学预防和治疗、化学工业、农业生产、功能食品与环境保护等领域中都有应用价值，是一种共性技术。
附图说明
图1为本发明技术实施和没有实施叶绿体复能对失能谷氨酸作用效果差异代表图。
图2为本发明技术实施和没有实施叶绿体复能对失能谷氨酸作用效果差异统计分析图。
图3为本发明用UBIS成像的两个脑片的定位照片示意图。
图4为本发明图1中数字1－4指示的四个成像时间点生物光子成像对比图，上图是实施叶绿体复能后的作用效果，下图是没有实施叶绿体复能的作用效果。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的具体内容、操作流程和实际效果。但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施案例，本领域技术人员可以对本发明作各种改进、升级和拓展等，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。本发明采用超弱生物光子成像系统UBIS，专利号201310524951.4，进行成像检测和评估。
本发明的CA-QETT技术由叶绿体的分离技术和反应孵育罐组成。技术可以简单到实验室的研究需要，也可以复杂到工业化的生产过程。叶绿体的提取可从植物(蔬菜)、藻类或微生物等来源获得。生物分子溶液与叶绿体的孵育可以在对应的容器内进行，可以结合使用自然光照或人工光源的照射来进行光合成反应。反应孵育罐根据具体的要求进行选择，可以只是几十个毫升实验罐，也可以是很大的工业化生产的反应罐。反应罐的材料根据具体的应用进行设计和选用。增能生物分子的提取可以根据增能生物分子的特征采用不同的方法进行，但不能使增能的分子失去量子能量。
相关研究提示，中枢神经系统中存在不同的种类的神经递质，这些神经递质在脑功能中发挥重要的作用，它们的改变与神经和精神疾病的病理机制有重要的关联。研究表明脑内神经递质系统或投射回路(如谷氨酸能通路)的功能低下可能与神经精神(如精神分裂症和抑郁症)疾病病理机制有关。此外，我们最近几年的研究发现谷氨酸能诱导生物光子在神经回路的活动和传递，可能涉及光量子脑机制。基于此，本发明利用UBIS成像技术发现谷氨酸在作用它的受体后导致其量子能量水平的下降而部分或完全失去其诱导生物光子活动和传递的功能，利用本发明技术，我们发现本技术能恢复下降的谷氨酸量子能量水平并从新获得诱导神经回路生物光子的活动和传递。
实施例：谷氨酸量子能水平的下降和恢复
一、检测材料：成年昆明小鼠，来自湖北省实验动物公共服务中心。
二、检测步骤：
(一)谷氨酸量子能级水平的下降和检测
配置人工脑脊液(ACSF)内含(inmM)125NaCl,2.5KCl,2CaCl2,1MgCl2,1.25NaH2PO4,26NaHCO3and 10D-glucose；pH 7.4；将一定量的谷氨酸加入100ml的ACSF，使谷氨酸的最终浓度为50mM。
断头快速取4个小鼠的脑组织并用震动切片机切片(厚度450μM)，从嗅球皮质开始到小脑后部结束。将四个小鼠全脑切片收集放入到含50mM谷氨酸的总量为100ml的ACSF中室温孵育24小时，从孵育开始使用95％O2+5％CO2混合气体进行通气，确保脑片细胞的有氧代谢功能正常。24小时后移去所有脑片，即孵育后的脑脊液是低功能或无功能谷氨酸的ACSF。使用UBIS成像系统检测发现这样处理的谷氨酸部分或完全失去了诱导小鼠脑片生物光子活动的作用，但在电刺激后又能重新恢复作用效果，提示恢复了量子能量，结果如图1、图2、图3、图4所示。图1是一个具有代表性含50mM谷氨酸ACSF在四个小鼠全脑脑片处理24小鼠后经过叶绿体(图中上边的线)和未加叶绿体(图中下边的线)孵育小鼠脑片生物光子辐射随时间改变的动态过程(每个图像成像时间30秒)。经CA-QETT技术处理恢复了谷氨酸诱导脑片生物光子的活动，提示恢复了量子能量。图2所示5个重复案例的统计学分析和比较，每个点代表15分钟的平均相对灰度值。最底部的线代表失能谷氨酸作用效果(5个样本)，最上边的线代表复能谷氨酸效果(5个样本)，中间的线代表正常谷氨酸效果(17个样本)。图3是用于UBIS成像的两个脑片的定位照片图。图4是具体四个代表性的30秒生物光子成像灰度图像，对应于图1中数字1-4所指的成像时间点。图4中的上脑片呈现的生物光子活动图像信号是CA-QETT技术处理复能的谷氨酸作用结果，而图3中下脑片在图4中的位置几乎没有呈现生物光子活动图像信号，是未进行CA-QETT技术处理失能谷氨酸的作用效果。
(二)谷氨酸量子能水平的恢复和检测
参照上面的方法获得低能的或无功能含50mM谷氨酸ACSF100ml。然后将其等分为两部分溶液(各50ml)，其中50ml与3克新鲜分离到的叶绿体在自然光照(白天)和人工光照(晚上)的条件下孵育48小时。另50ml的ACSF不加叶绿体进行同样的光照处理作为对照。结果发现与叶绿体孵育的低能或无功能谷氨酸溶液又能明显诱导脑片生物光子的辐射，而没有叶绿体处理的对照组几乎无作用，统计有明显的差异，如图1、图2、图3、图4所示，提示CA-QETT技术恢复谷氨酸的量子能级水平和诱导生物光子活动的作用。
以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改进、升级和拓展等改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。因此，本发现是一种需要保护的共性技术。

Claims (1)

1.一种恢复下降的激动性神经递质谷氨酸量子能量水平的方法，其特征在于：
（1）配置人工脑脊液，包含125 mM NaCl,2.5 mM KCl,2 mM CaCl2,1 mM MgCl2,1.25 mMNaH2PO4,26 mM NaHCO3，10 mM D-葡萄糖，其pH为 7.4，将一定量的谷氨酸加入100mL的人工脑脊液，使谷氨酸的最终浓度为50mM；断头快速取4个小鼠的脑组织并用震动切片机切片，从嗅球皮质开始到小脑后部结束，将四个小鼠全脑切片收集放入到含50mM谷氨酸的总量为100ml的人工脑脊液中室温孵育24小时；从孵育开始使用95％O2+5％CO2混合气体进行通气，确保脑切片细胞的有氧代谢功能正常；24小时后移去所有脑切片，即孵育后的脑脊液是低功能或无功能谷氨酸的人工脑脊液；
（2）将含50mM低功能或无功能的谷氨酸的50mL人工脑脊液放入反应孵育罐中，将新鲜分离的叶绿体加入反应孵育罐中在自然光照和人工光照的条件下孵育48小时。
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