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锰超氧化物歧化酶的催化原理与酶活性调节机制 被引量：1
1
作者 张旭 张蕾 +3 位作者 许鹏琳 李天然 晁瑞青 韩正好 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第1期20-32,共13页
锰超氧化物歧化酶(MnSOD)催化两分子超氧自由基歧化为分子氧和过氧化氢。超氧自由基被Mn~(3+)SOD氧化成分子氧的反应以扩散的方式进行。超氧自由基被Mn~(2+)SOD还原为过氧化氢的反应以快循环和慢循环两条途径平行进行。在慢循环途径中,M... 锰超氧化物歧化酶(MnSOD)催化两分子超氧自由基歧化为分子氧和过氧化氢。超氧自由基被Mn~(3+)SOD氧化成分子氧的反应以扩散的方式进行。超氧自由基被Mn~(2+)SOD还原为过氧化氢的反应以快循环和慢循环两条途径平行进行。在慢循环途径中,Mn~(2+)SOD与超氧自由基形成产物抑制复合物,然后该复合物被质子化而缓慢释放出过氧化氢。在快循环途径中,超氧自由基直接被Mn~(2+)SOD转化为产物过氧化氢,快速循环有利于酶的复活与周转。本文提出温度是调节锰超氧化物歧化酶进入慢速或者快速循环催化途径的关键因素。随着在生理温度范围内的温度升高,慢速循环成为整个催化反应的主流,因而生理范围内的温度升高反而抑制该酶的活性。锰超氧化物歧化酶的双相酶促动力学特性可以用该酶保守活性中心的温度依赖性配位模型进行合理化解释。当温度降低时,1个水分子(或者OH~-)接近Mn、甚至与Mn形成配位键,从而干扰超氧自由基与Mn形成配位键而避免形成产物抑制。因此在低温下该酶促反应主要在快循环通路中进行。最后阐述了几种化学修饰模式对该酶的调节,说明锰超氧化物歧化酶受到多种形式的快速调节(变构调节与化学修饰)。这些快速调节直接改变酶的活化状态,进而调节细胞中超氧自由基和过氧化氢的平衡与流量,为揭示锰超氧化物歧化酶和超氧自由基的生理作用提供新理论。 展开更多
关键词 锰超氧化物歧化酶 变构调节 共价修饰 活性氧 生物氧化 温度 酶催化机制
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通过触觉编码和声音为视力障碍者提供远程虚拟陪伴
2
作者 葛松 黄轩拓 +6 位作者 林衍旎 李沿橙 董问天 党卫民 徐晶晶 伊鸣 许胜勇 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第1期158-176,共19页
目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本... 目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本文提出了一种将周边环境信息转化成头颈部触觉指令、并辅助以语音交互的系统,其有效性、安全性、信息量等均优于现有体外辅助技术,同时也具有低成本、低风险、适合多种生活和工作场景等优势。方法该系统借助最新的远程无线网络通讯技术、芯片技术,利用前方人员随身佩戴的微小型电子设备、摄像头和感应器,以及云端庞大的数据库和计算能力,后台人员可以实时、充分地远程(比如跨越城市)了解前方的现场景象、环境参数和人员状态等信息,通过对比云端数据库和内存数据库、AI辅助识别和人工综合分析,快速获得最合理的行动方案,并将行动指令及时传给前方人员,实现盲人导航功能。同时,也用语音互动对话提供人文关怀、情感寄托。结果本文首次提出了“远程虚拟陪伴概念”,并演示了相应的硬件和软件以及多种生活场景下的测试效果。除了可以实现基础的导航功能,比如帮助视觉障碍人群完成在超市购物、咖啡厅寻座、街道行走,以及完成更加复杂的拼图、日常娱乐打牌功能,还可以满足骑行等速度相对快的移动指令要求。结论实验结果表明,这种“远程虚拟陪伴”装置适用大量场景和需求,不仅可以用于视觉障碍人群出行、购物、娱乐,也可用于陪伴老人出行、辅助野外探险或旅行等,具有广泛的发展和应用前景。 展开更多
关键词 人工视觉辅助 远程虚拟伴侣 触觉代码 盲人 导航
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智慧动物与电子科技交互:现状与展望
3
作者 赵津晶 周扬帆 +3 位作者 张秉傲 伊鸣 姜红 许胜勇 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期890-911,共22页
人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为... 人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。 展开更多
关键词 动物科技交互 动机结合 植入式装置 非植入式装置 可穿戴装置 智慧动物增强系统
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转甲状腺素蛋白抑制β淀粉样蛋白聚集的分子机制研究
4
作者 周双艳 黄垚心 +2 位作者 李鑫 白佳慧 袁帅 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期633-646,共14页
目的转甲状腺素蛋白(transthyretin,TTR)对阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)具有神经保护作用,这种保护作用表现在TTR能抑制β淀粉样蛋白(amyloid beta protein,Aβ)的病理性聚集。本工作将从分子层面上探究TTR与Aβ的作用机制,揭... 目的转甲状腺素蛋白(transthyretin,TTR)对阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)具有神经保护作用,这种保护作用表现在TTR能抑制β淀粉样蛋白(amyloid beta protein,Aβ)的病理性聚集。本工作将从分子层面上探究TTR与Aβ的作用机制,揭示TTR对AD的神经保护作用。方法蛋白质-蛋白质对接用于探究不同结构形式的TTR与Aβ的作用模式,并运用分子动力学模拟方法来探究二者相互作用的动态过程。结果TTR四聚体及单体均能与Aβ单体作用,TTR四聚体的甲状腺素结合通道是Aβ单体的主要结合部位。此外,TTR四聚体的EF螺旋、EF loop同样能够结合Aβ单体。当TTR四聚体解离后,TTR单体的内部片层疏水部位暴露,该部位对Aβ单体具有较强的亲和力。TTR与Aβ聚集体作用,由于TTR单体与Aβ聚集体均为富含β折叠的结构,使得二者能够共聚集形成聚合度更高的聚集体,从而降低Aβ聚集体的细胞毒性。结论TTR四聚体和单体通过“扣押”Aβ单体来抑制Aβ的聚集,TTR单体与Aβ聚集体形成高聚合度复合物来降低Aβ聚集体的细胞毒性。本工作为基于TTR神经保护作用的抗AD药物设计和发现提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 阿尔茨海默病 转甲状腺素蛋白 神经保护作用 Β淀粉样蛋白 分子动力学模拟
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黑磷半导体光物理及应用研究进展
5
作者 黄卫春 訾由 +5 位作者 王梦可 胡兰萍 王云征 谢中建 仇萌 张晗 《深圳大学学报（理工版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期323-347,共25页
与其他二维材料相比,二维黑磷具有较高的载流子迁移率、宽可调带隙和面内各向异性等特点,在晶体管、光子学、光电子学、传感器、电池和催化等领域引起科学家的广泛关注.然而,黑磷在自然环境条件下的不稳定性以及大面积、高质量半导体黑... 与其他二维材料相比,二维黑磷具有较高的载流子迁移率、宽可调带隙和面内各向异性等特点,在晶体管、光子学、光电子学、传感器、电池和催化等领域引起科学家的广泛关注.然而,黑磷在自然环境条件下的不稳定性以及大面积、高质量半导体黑磷纳米材料制备的局限性严重滞缓了其在纳米器件、催化以及生物光子学领域的快速发展.本工作总结了近年来高稳定性黑磷纳米材料的可控制备和光学性质,重点突出其在光电探测器、非线性和线性光学、光催化和生物光子学等光学应用方面的研究进展,并对黑磷在未来光电子器件、光催化以及生物光子的挑战及机遇做出相应展望. 展开更多
关键词 生物光子学 二维材料 磷烯 半导体 光学性质 光电探测 非线性光学 医学应用
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一种简易的单细胞图案化微流控芯片方法与条件优化
6
作者 黄柯 陈志强 +2 位作者 孙园迪 董媛 孟桂先 《吉林医药学院学报》 2024年第3期188-193,共6页
目的 解决可控流体刺激下单细胞水平图案化的精准控制问题。方法 结合微接触印刷图案化方法与微流控芯片技术,优化一种简易可拆卸芯片中单细胞图案化策略。首先利用单因素法优化蛋白图案化与细胞图案化步骤,分别改变离子体处理时间、FN... 目的 解决可控流体刺激下单细胞水平图案化的精准控制问题。方法 结合微接触印刷图案化方法与微流控芯片技术,优化一种简易可拆卸芯片中单细胞图案化策略。首先利用单因素法优化蛋白图案化与细胞图案化步骤,分别改变离子体处理时间、FN包被时间、清洗次数、印章接触时间、F127浓度、F127处理时间、细胞接种时间和细胞密度等,最终得到单细胞图案化最佳参数。然后利用3D打印与真空负压封装,实现微流控芯片可拆可密封,保证图案化细胞与流体剪切力二者都精准可控。结果 根据单因素法条件配比,得到蛋白图案化最佳参数:等离子体氧处理1 min、FN包被30 min、印章接触时间6~24 h、清洗2次。细胞图案化最佳参数:F127浓度2%,处理时间1 h,细胞密度2×10~6mL^(-1),细胞接种时间为15~30 min,单细胞图案有效维持时间6~8 h。基于3D打印模具与真空负压封装的微流控芯片可同时提供两种强度不同的流体剪切力。结论 优化后的单细胞图案化微流控芯片方法为图案化驱动的多细胞体系与力学环境耦合机制提供较为理想的实验平台。 展开更多
关键词 单细胞图案化 微流控芯片 微接触印刷 力学刺激 钙信号 3D打印
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基于单分子量子相干调制的细胞温度成像技术
7
作者 周海涛 秦成兵 +2 位作者 肖连团 武志芳 李思进 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1215-1220,共6页
目的细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息。目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制。本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特... 目的细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息。目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制。本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特性,开发一种单细胞温度成像和实时检测技术。方法基于飞秒脉冲激光制备延时和相位可调的飞秒脉冲对,调制的脉冲对通过显微系统激发细胞内标记的荧光单分子,之后收集并记录每个荧光光子的到达时间。利用单分子相干过程与周围环境温度的关系,定义单分子量子相干可视度(V),建立V与环境温度的对应关系。通过调制解调荧光光子的到达时间,获取单分子周围环境温度,结合扫描成像,实现细胞的温度成像和实时检测。结果该方法可以实现高精度(温度分辨率<0.1℃)和大范围温度(10~50℃)的温度成像和测量,并观测到了单个细胞代谢相关的温度变化。结论该研究有助于深入了解细胞代谢、蛋白质功能和疾病机制,为生物医学研究提供重要工具。 展开更多
关键词 量子相干调制 单分子显微 细胞温度成像
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低剂量电离辐射对人淋巴细胞氧化应激及DNA损伤的影响
8
作者 孙鑫 李爽 +4 位作者 陆雪 蔡恬静 刘雅 刘青杰 张伟 《癌变．畸变．突变》 CAS 2024年第2期94-99,共6页
目的:探讨低剂量^(137)Cs γ射线照射后正常人淋巴细胞(AHH-1)是否产生氧化应激及DNA损伤,并引发DNA修复。方法:以剂量率为8.32 mGy/min的^(137)Cs γ射线照射AHH-1细胞,剂量分别为0(未照射)、0.01、0.02、0.05、0.075、0.1和0.2 Gy,照... 目的:探讨低剂量^(137)Cs γ射线照射后正常人淋巴细胞(AHH-1)是否产生氧化应激及DNA损伤,并引发DNA修复。方法:以剂量率为8.32 mGy/min的^(137)Cs γ射线照射AHH-1细胞,剂量分别为0(未照射)、0.01、0.02、0.05、0.075、0.1和0.2 Gy,照射后分别培养1、24、48和72 h。采用CCK-8试剂盒检测细胞存活率变化;丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和活性氧(ROS)试剂盒检测细胞氧化损伤水平;免疫荧光方法分析γH2AX和53BP1焦点形成情况;实时荧光定量PCR方法检测DNA损伤修复相关基因CDKN1A、DDB2和POLH的mRNA表达水平变化。结果:与未照射组相比,照射后24和48 h,各剂量组细胞存活率显著增强(P<0.05);照射后48 h,MDA水平和SOD活性在0.2 Gy剂量组发生显著变化(P<0.05);0.02~0.075 Gy和0.2 Gy剂量组ROS相对荧光强度显著升高(P<0.05);0~0.2 Gy γ射线照后1 h,γH2AX和53BP1焦点数量随剂量增加而增加,且具有明显的剂量-效应关系(P<0.01);与未照射组相比,照射后48 h,DDB2和POLH mRNA相对表达水平显著升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:低剂量电离辐射引起人淋巴细胞产生氧化应激和DNA损伤,并促进DNA损伤修复相关基因在转录水平发生改变。 展开更多
关键词 电离辐射 Γ射线 人淋巴细胞 氧化应激 DNA损伤 细胞增殖
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权重依赖荧光寿命成像检测甘油-水混合物黏度
9
作者 罗腾 赵谊华 +2 位作者 陆原 严伟 屈军乐 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1221-1230,共10页
目的基于荧光寿命成像技术,提出一种黏度检测的新方法,并评估不同权重荧光寿命在区分甘油-水混合物黏度的能力,从而提供对黏度区分的准确度和可靠性。方法采用电子学中的权重依赖原理,分别引入了振幅加权平均荧光寿命(τ_(m))和强度加... 目的基于荧光寿命成像技术,提出一种黏度检测的新方法,并评估不同权重荧光寿命在区分甘油-水混合物黏度的能力,从而提供对黏度区分的准确度和可靠性。方法采用电子学中的权重依赖原理,分别引入了振幅加权平均荧光寿命(τ_(m))和强度加权平均荧光寿命(τ_(i))。通过τ_(m)和τ_(i)检测甘油-水混合物黏度变化。振幅加权平均荧光寿命反映了荧光信号振幅与时间的关系,而强度加权平均荧光寿命则关注荧光信号强度的时变特性。结果τ_(m)和τ_(i)两种结果相互佐证,这不仅提高了对甘油-水混合物黏度变化的可靠性,同时也揭示了τ_(m)和τ_(i)在检测过程中的独特作用。尽管τ_(m)在捕捉荧光信号振幅变化方面发挥了关键作用,然而,τ_(i)在考虑荧光信号强度的时变特性时表现出更高的黏度检测准确度。特别值得注意的是,由于τ_(i)更为敏感,微环境黏度检测可以直接利用τ_(i)进行分析。这为实时、高灵敏度的微流体黏度监测提供了更为便捷的途径。通过对τ_(m)和τ_(i)的综合利用,不仅能够更全面、准确地了解甘油-水混合物的黏度信息,而且可以根据具体需求选择更为适用的参数进行深入分析。结论振幅加权和强度加权的结合可以在不同条件下更为灵敏地识别黏度的微小变化。这种方法的创新之处在于其对多参数的同时关注,提高了对黏度变化的敏感性和可分辨性。因此,这种权重依赖的荧光寿命成像技术不仅为甘油-水混合物的黏度探测提供了一种全新的方法,同时也为微流体、流变学以及新型功能材料研究等领域提供了有力的分析手段。 展开更多
关键词 荧光寿命 黏度 权重 甘油
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重离子辐照育种对西蓝花幼苗生长及生理特性的影响
10
作者 王曼 刘霄 +6 位作者 杜艳 康桂森 丁佳宁 隆静 王圆梦 杨明俊 周利斌 《辐射研究与辐射工艺学报》 CAS CSCD 2024年第1期71-84,共14页
西蓝花(Brassica oleracea var.italica)是我国重要的蔬菜作物之一,其种子主要源于进口,亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应,本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子,检测其幼苗期的生长指标、抗氧... 西蓝花(Brassica oleracea var.italica)是我国重要的蔬菜作物之一,其种子主要源于进口,亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应,本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子,检测其幼苗期的生长指标、抗氧化酶活性、光合指标和叶绿素荧光等参数。结果表明:100~500 Gy的辐照对种子的萌发没有显著影响,600 Gy显著抑制其萌发。100~600 Gy辐照后根长、芽长、苗高、叶面积总体上随剂量增加而降低。碳离子束辐照西蓝花的半致死剂量(Median lethal dose,LD50)为415.89 Gy,使根长减半的剂量为495.12 Gy。辐照后幼苗的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性均高于对照,过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性低于对照,400 Gy辐照后丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量显著升高。随吸收剂量的增加光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)呈现先升高再降低的趋势,最高值出现在300 Gy处。净光合作用、蒸腾速率和气孔导度均与吸收剂量负相关,辐照后非光合淬灭系数显著升高。结果表明,重离子束辐照抑制了西蓝花植株的生长,影响了抗氧化酶活性和光合作用。本研究为西蓝花的重离子束辐照诱变育种提供了基础数据。 展开更多
关键词 西蓝花 重离子束 辐照 诱变育种 生理响应
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气溶胶微生物粒子本征荧光计数仪器设计
11
作者 贾纹纹 谭军 +3 位作者 张秦 党磊 徐溢 陈李 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第3期80-83,共4页
针对气溶胶微生物粒子实时监测的需求,对基于微生物粒子本征荧光和光散射检测方法和装置进行了研究。分析了粒子光散射检测的基本原理,对微生物粒子荧光活性分子以及金黄色葡萄球菌等6种微生物进行了荧光光谱的测试和分析,确定了405nm... 针对气溶胶微生物粒子实时监测的需求,对基于微生物粒子本征荧光和光散射检测方法和装置进行了研究。分析了粒子光散射检测的基本原理,对微生物粒子荧光活性分子以及金黄色葡萄球菌等6种微生物进行了荧光光谱的测试和分析,确定了405nm激发光和双路散射光的整体设计方案。通过对气路和检测腔结构的重要参数仿真,实现了其优化设计,最后,完成了检测装置的构建。初步测试结果表明:该装置实现了对粒子散射光和荧光的同步探测,可以对普通尘埃粒子和微生物粒子进行区分和计数,为进一步开展气溶胶微生物粒子浓度的实时监测仪器研发奠定了基础。 展开更多
关键词 生物光学 微生物粒子 实时监测 本征荧光 粒子计数
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空间低压环境下植物养分吸收与生长特性研究进展
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作者 贾林巍 唐永康 +3 位作者 田科 艾为党 徐波 张聪 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第2期261-268,共8页
针对月球/火星基地大气压控制一般低于标准大气压(101 kPa)的要求,开展低压环境下植物的养分吸收与生长特性研究有助于对低压下植物的生长差异有更深层次的理解,从而在受控生态生保系统内建立更完善的植物单元体系。综述了近年来国内外... 针对月球/火星基地大气压控制一般低于标准大气压(101 kPa)的要求,开展低压环境下植物的养分吸收与生长特性研究有助于对低压下植物的生长差异有更深层次的理解,从而在受控生态生保系统内建立更完善的植物单元体系。综述了近年来国内外低压植物培养实验的主要研究结果,对比分析了低压植物养分吸收与动力学特性的差异,以及对植物生长状态、生物量和基因表达的影响,并对未来的低压植物实验研究方向做出展望。 展开更多
关键词 受控生态生命保障系统 低压 植物培养 养分吸收 生长特性
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微通道反应器中炔烃的选择性催化半加氢反应研究进展
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作者 肖明慧 张月成 赵继全 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期510-522,共13页
炔烃选择性催化半加氢反应与石油化工和精细化工生产密切相关,传统上多采用间歇工艺进行,存在自动化程度不高、反应效率低下以及安全隐患等问题。微通道反应器技术的进步使得以连续工艺进行炔烃选择性催化半加氢反应成为可能,有望从根... 炔烃选择性催化半加氢反应与石油化工和精细化工生产密切相关,传统上多采用间歇工艺进行,存在自动化程度不高、反应效率低下以及安全隐患等问题。微通道反应器技术的进步使得以连续工艺进行炔烃选择性催化半加氢反应成为可能,有望从根本上解决间歇工艺所存在的问题。鉴于此,总结微通道反应器的类型以及相同反应器类型下催化剂的类别,对近年来微通道反应器中炔烃选择性催化半加氢反应的研究进展进行综述。微通道反应器包括催化毛细管反应器、填充床反应器、蜂窝反应器、独体反应器等,在炔烃选择性催化半加氢反应中的应用促进了石化领域生产技术与工艺的进步。总之,设备的微型化、过程的集成化是顺应可持续发展与高技术发展的需要,微通道反应器技术作为化工过程强化的一种新技术,在化学、化工、能源、环境等领域将会得到广泛的应用。 展开更多
关键词 微通道反应器 炔烃 选择性半加氢 连续工艺 多相催化
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微波处理对刺槐豆胶多糖结构特征的影响
14
作者 王帅 孔博洋 +5 位作者 李婷 贾小艳 肖红 位张坤 张继 王俊龙 《中国食品添加剂》 CAS 2024年第1期87-98,共12页
采用微波辅助法(microwave-assisted extraction,MAE)和热水浸提法(hot water extraction,HWE)处理刺槐豆胶,并对得到的刺槐豆胶多糖(locust bean gum polysaccharide,LBGP)进行分子量及分子量分布、糖链构象、单糖组成、糖苷键类型等... 采用微波辅助法(microwave-assisted extraction,MAE)和热水浸提法(hot water extraction,HWE)处理刺槐豆胶,并对得到的刺槐豆胶多糖(locust bean gum polysaccharide,LBGP)进行分子量及分子量分布、糖链构象、单糖组成、糖苷键类型等一系列表征进行分析。通过比较发现,MAE-LBGP的分子量(2.744〜3.777×10^(6) g/mol)显著高于HWE-LBGP(1.222〜1.593×10^(6) g/mol),且具有更宽的分子量分布,不均一性的增强使得糖链呈现出更加多样化及更为紧密的构象特征,而HWE-LBGP的构象则表现得相对单一和松散。经由两种提取方式得到的LBGP具有相同的单糖组成种类(甘露糖和半乳糖)和糖苷键类型(1→4与1→6位连接键)。以上结果归因于在微波效应的作用下,溶剂的极化作用增强,提取能力增加,并通过增强溶剂的传质能力,获得了高分子量和更宽分布的多糖所致。本研究为微波技术在多糖提取应用方面提供了支持和帮助。 展开更多
关键词 刺槐豆胶多糖 微波辅助提取 热水浸提 微波效应 糖链构象
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基底硬度介导IL-1β调控软骨细胞炎症响应
15
作者 孟楠 王笑笑 +3 位作者 张艳君 陈维毅 卫小春 张全有 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期384-389,共6页
【目的】基质力学微环境异常是导致骨性关节炎(osteoarthritis,OA)的关键因素之一。然而,软骨细胞在基质力学微环境发生变化过程中的炎症响应目前尚不清楚。【方法】利用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)模拟正常和OA软骨细... 【目的】基质力学微环境异常是导致骨性关节炎(osteoarthritis,OA)的关键因素之一。然而,软骨细胞在基质力学微环境发生变化过程中的炎症响应目前尚不清楚。【方法】利用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)模拟正常和OA软骨细胞周基质(pericellular matrix,PCM)硬度,制备不同硬度的细胞培养基底,定量分析基底硬度和炎症因子白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)协同作用对软骨细胞形态、炎症介质和基质重塑蛋白表达的影响。首先,定量分析了不同基底硬度和IL-1β对软骨细胞前列腺素E2(prostaglandin,PGE2)和一氧化氮(NO)分泌水平的影响;其次,采用免疫荧光技术分析了IL-1β对不同硬度基底上软骨细胞铺展面积和核面积的影响;最后,采用Western blot分析了不同硬度基底上软骨细胞Ⅱ型胶原(typeⅡcollagen,COLⅡ)和基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase-13,MMP13)蛋白水平的表达。【结果】实验结果表明,基底硬度介导软骨细胞对炎症信号IL-1β的响应。软基底显著增强PGE2和NO释放量(P<0.0001)及MMP-13的蛋白表达水平(P<0.05),而IL-1β能进一步增强这一调控作用;硬基底能显著促进软骨细胞铺展面积、核面积(P<0.0001)和Ⅱ型胶原蛋白表达水平(P<0.01),IL-1β加入后同样能进一步增强这种调控作用。【结论】有助于揭示软骨细胞感受基质力学微环境的力学生物学调控机制,同时也为优化细胞诱导性生物材料的设计提供了参考。 展开更多
关键词 软骨细胞 基底硬度 白细胞介素1Β 细胞周基质 Ⅱ型胶原 基质金属蛋白酶13
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基于神经网络的袋鼠软骨组织材料参数反演及非线性特性分析
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作者 马钰 桑建兵 +2 位作者 李洋 梁炜光 魏新宇 《河北工业大学学报》 CAS 2024年第2期30-35,63,共7页
软骨损伤和退变会导致骨关节炎等疾病的发生,因此深入研究软骨的力学性能并确定其材料参数是生物力学领域重点关注的课题之一。本文首先建立了袋鼠肩关节软骨组织的有限元模型,将软骨组织视为超弹性材料并采用二阶缩减多项式本构模型,... 软骨损伤和退变会导致骨关节炎等疾病的发生,因此深入研究软骨的力学性能并确定其材料参数是生物力学领域重点关注的课题之一。本文首先建立了袋鼠肩关节软骨组织的有限元模型,将软骨组织视为超弹性材料并采用二阶缩减多项式本构模型,同时在有限元分析中考虑了应变率对力学行为的影响,对软骨组织的压痕过程进行了有限元仿真,得到其变形特征及应力分布规律。其次,搭建了对软骨组织进行材料参数反演的神经网络智能算法,对其本构参数进行了预测,得到了能够准确描述软骨变形行为的材料参数。研究结果表明:神经网络与有限元相结合是预测软骨超弹性材料参数的一种高效、准确的方法,可以有效评估软骨组织力学性能,为关节软骨类病理研究和修复提供参考和帮助。 展开更多
关键词 软骨 神经网络 有限元分析 应变率 超弹性
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电解水过程中微电极制备研究进展
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作者 盛琦凯 赵增武 +2 位作者 张亚竹 黄博闻 陈震宇 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第2期13-21,共9页
电解水过程中产生的气泡会影响电解槽的稳定运行,了解气泡的成核、生长和脱离的规律是对气泡进行有效管理的前提。气泡生长是一个通过相界面的传质过程,从单气泡尺度模拟其演化行为,可以帮助深入理解电极表面气液传质过程,以及气泡的生... 电解水过程中产生的气泡会影响电解槽的稳定运行,了解气泡的成核、生长和脱离的规律是对气泡进行有效管理的前提。气泡生长是一个通过相界面的传质过程,从单气泡尺度模拟其演化行为,可以帮助深入理解电极表面气液传质过程,以及气泡的生成对局部流场和浓度场的影响关系,从而实现控制电解槽稳定运行、降低能耗以及提高电流效率等目的。实现单气泡生长行为的可视化,微电极的制备是必不可少的,微电极能够稳定且呈周期性的产生单个气泡。目前制备微电极的方法主要为铂丝嵌入环氧树脂法、光刻和电化学共沉积法、纳米盘电极法和印刷电路板法等,本文对这几种微电极制备方法的研究现状进行了阐述分析,不同学者制备微电极的实验结论存在差异,需要实验进行验证;目前微电极制备技术仍然无法对气泡的成核阶段进行可视化研究。未来,研究在电化学控制下气泡成核过程的可视化,并使用更快的电化学仪器来研究气泡的成核动力学将是重点。 展开更多
关键词 微电极 单气泡 电解水 气体演化 气泡成核 气泡生长 可视化研究
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超声波联合木瓜蛋白酶降解壳聚糖的工艺研究
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作者 杨庆红 黄永春 张昆明 《广西科技大学学报》 CAS 2024年第2期97-102,共6页
采用超声波技术联合木瓜蛋白酶对壳聚糖进行降解,以还原糖释放量为指标,通过单因素实验研究了壳聚糖质量浓度、溶液p H、超声功率及超声时间对壳聚糖降解的影响。并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及X-射线衍射(XRD)分别对降解前后的壳... 采用超声波技术联合木瓜蛋白酶对壳聚糖进行降解,以还原糖释放量为指标,通过单因素实验研究了壳聚糖质量浓度、溶液p H、超声功率及超声时间对壳聚糖降解的影响。并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及X-射线衍射(XRD)分别对降解前后的壳聚糖进行结构表征分析。结果表明:超声波联合木瓜蛋白酶可以有效降解壳聚糖,在壳聚糖质量浓度为6 g/L、溶液p H为4.5、超声功率为480 W、超声时间为180 min条件下,加入木瓜蛋白酶,降解效果最明显,还原糖释放量达到1.456 g/L;FT-IR结果表明,降解后壳聚糖的结构基本没有变化;XRD结果表明,降解后壳聚糖的晶体结构受到了破坏。 展开更多
关键词 壳聚糖 超声波 木瓜蛋白酶 降解工艺
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定量分析丝氨酸/甘氨酸转换影响胃癌细胞增殖的动力学机制
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作者 樊军武 朱晓梅 +3 位作者 范志远 刘炳亚 敖平 陈永聪 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期658-672,共15页
目的胃癌(GC)严重影响人类的健康生活,研究表明其与丝氨酸/甘氨酸代谢密切相关。丝氨酸/甘氨酸代谢对于肿瘤细胞的增殖能力具有重要影响。本文的研究目的是探究丝氨酸/甘氨酸代谢能够影响胃癌细胞增殖能力的分子机制。方法本文通过一种... 目的胃癌(GC)严重影响人类的健康生活,研究表明其与丝氨酸/甘氨酸代谢密切相关。丝氨酸/甘氨酸代谢对于肿瘤细胞的增殖能力具有重要影响。本文的研究目的是探究丝氨酸/甘氨酸代谢能够影响胃癌细胞增殖能力的分子机制。方法本文通过一种基于随机和非梯度系统的势能景观所建立的大型代谢网络动力学建模方法,构建了一个稳定的胃癌细胞代谢动力学模型。基于对模型的调控,定量分析丝氨酸/甘氨酸代谢影响胃癌细胞增殖的动力学机制。对一般代谢网络动力学方程添加随机噪声,通过随机动力学分解得到代谢网络参数空间的李雅普诺夫(Lyapunov)函数。进一步减少与随机波动相关的Lyapunov函数变化,从而得到稳定的代谢网络。结果在动力学参数不足的情况下,成功构建了胃癌细胞代谢网络的动力学模型。当胞外丝氨酸可用时,模型优先消耗丝氨酸;当甘氨酸生成丝氨酸的速率增加时,模型显著上调生成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)和S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)的稳态通量。结论本文证明了胃癌细胞对于丝氨酸的优先摄取以及丝氨酸/甘氨酸转化速率对SAM生成的重要作用,其可能通过调节细胞甲基化进程影响胃癌细胞的增殖能力,为靶向丝氨酸/甘氨酸代谢的癌症治疗提供了新的思路和方向。 展开更多
关键词 胃癌 丝氨酸/甘氨酸代谢 细胞增殖 随机动力学分解 LYAPUNOV函数 S-腺苷甲硫氨酸 甲基化
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深度学习图像识别辅助原子力显微镜单细胞力学特性精准高效探测
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作者 吕晓龙 李密 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第2期468-480,共13页
目的原子力显微镜(AFM)的出现为生命科学研究提供了强大工具,特别是AFM压痕实验技术已成为细胞力学特性探测的重要方法,从单细胞尺度为生理病理活动过程带来了大量新的认识,是对传统生化集群平均研究方法的有力补充。然而现有AFM压痕实... 目的原子力显微镜(AFM)的出现为生命科学研究提供了强大工具,特别是AFM压痕实验技术已成为细胞力学特性探测的重要方法,从单细胞尺度为生理病理活动过程带来了大量新的认识,是对传统生化集群平均研究方法的有力补充。然而现有AFM压痕实验技术存在着依赖人工、效率低下等不足,严重制约了其在生命科学领域的实际应用。本文通过将光学显微成像自动目标识别技术与AFM压痕技术结合,建立了单个游离态细胞及聚团生长细胞的力学特性精准高效测量方法。方法利用YOLO深度学习算法识别出光学图像中细胞的中心部位,并通过嵌入视觉转换器(ViT)模块的双UNet神经网络模型对细胞边缘部位进行精确分割,同时采用模板匹配算法对光学图像中AFM微球探针进行定位,在此基础上自动确定AFM探针上的微球针尖与细胞不同部位之间的空间位置关系,进而对细胞中心部位和边缘部位的力学特性进行快速测量。选取HEK 293(人胚胎肾细胞)和HGC-27(人未分化胃癌细胞)两种细胞进行验证实验,并利用Hertz模型对获取的力曲线进行分析以得到细胞杨氏模量。结果在深度学习光学图像自动识别导引下可将AFM探针准确移动至细胞不同部位(中心和边缘)进行力学特性测量,同时实验结果表明,本文提出的方法不仅可对单个游离态细胞进行可靠测量,也适用于聚团生长的细胞。结论深度学习图像识别在辅助AFM单细胞力学特性精准高效探测方面具有巨大潜力,将深度学习图像识别与AFM结合有助于发展面向生物医学应用的高通量单细胞力学特性测量方法。 展开更多
关键词 原子力显微镜 细胞力学特性 光学图像 深度学习 杨氏模量 微球探针
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