耐辐射橡胶材料的研究进展

橡胶材料因其出色的弹性、密封性能和阻尼减振性能作为涉核设备的关键材料之一。但橡胶材料在辐射环境下长期服役容易老化变质,进而导致相关元器件的性能不可逆下降甚至其失效,这大幅缩短了涉核设备的使用寿命。本文综述近年来耐辐射硅橡胶材料、三元乙丙橡胶材料、丁腈橡胶材料和天然橡胶材料的研究进展,并阐述耐辐射助剂与橡胶基体的相互作用及橡胶材料的耐辐射机理,希望为高性能耐辐射橡胶材料的开发提供参考,为耐辐射橡胶材料的设计提供借鉴。

俄研发耐辐射视频监测系统

【英国《国际核工程》网站2024年4月24日报道】俄罗斯国家技术集团(Rostekh)旗下Roselectronics公司正在为核电厂研发新一代视频监测系统。该系统拥有卓越的抗辐射性能,将用于监控反应堆内部设备状况,并全程监视反应堆和乏燃料水池技术作业过程,例如换料。首批实验样机将在2024年底前完成测试。

聚合物材料耐辐射性能研究进展

介绍了聚合物材料的辐射老化效应,包括辐射交联、辐射裂解等,以及高能辐照对于材料力学性能和热稳定性的影响,并从选材、添加剂等方面总结了提升材料耐辐射性能的途径,期望聚合物材料能够更好地满足在核领域的应用要求。

固氮模块在耐辐射异常球菌底盘中的表达特性分析

利用生物技术方法将固氮模块转入真核细胞实现真核生物自主固氮具有重大科学意义和应用价值,迄今为止始终未能获得具有自主固氮能力的真核生物。为了探究固氮模块在真核底盘中的表达适配性,以进化地位介于原核生物和真核生物之间的极端微生物耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)R1为底盘,将类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)WLY78的固氮模块导入耐辐射异常球菌中获得重组耐辐射异常球菌R78,并利用qPCR(quantitative real-time PCR)和Western Blot等方法,同时结合转录组分析,对重组耐辐射异常球菌的表达特性进行探究。结果表明,重组耐辐射异常球菌固氮模块中的9个固氮基因均能够正常转录,但是固氮酶铁蛋白的翻译受到影响;转录组测序结果显示,参与能量传递、氮代谢以及铁硫转运的相关基因的表达变化可能是影响重组菌株中固氮酶表达的限制因子。以上研究结果为进一步的固氮模块设计和微生物底盘优化,并最终构建人工高效固氮装置奠定了理论基础。

耐辐射球菌对盐胁迫下油菜幼苗生长的影响

为了给耐盐微生物在盐渍化土壤中的改良提供重要的菌种资源,以耐辐射球菌为供试菌株,甘蓝型油菜为研究对象,探究耐辐射球菌对盐胁迫下油菜幼苗生长的影响。结果显示,耐辐射球菌仅具有良好的产IAA能力,盐胁迫下接种耐辐射球菌的幼苗株高和根长均显著增加。理化性质分析显示,在100、200mmol/L盐胁迫下,接种DR菌降低了油菜丙二醛含量,提高抗氧化酶活性以及可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透保护小分子物质的含量。表明在盐胁迫下,接种耐辐射球菌可以缓解盐胁迫对油菜植株的毒害作用。

无人机载辐射监测系统耐辐射加固问题研究

为解决当前无人机载辐射监测系统典型应用场景不清、装备耐辐射性能底数不明的问题,对辐射监测装备使用环境和耐辐射特性进行了分析评估。总结了核爆炸与核事故等典型辐射场景下的辐射特性以及金属和非金属器件、电子学器件等无人辐射监测系统常用材料的耐辐射特性,确定了装备应重点关注的耐辐射加固关键单元,采用屏蔽防护材料进行了抗辐射加固处理,通过不同剂量率、有无防护条件关键设备的耐辐射性能试验,初步获得了耐辐射加固效果,为提高装备辐射探测任务成功率提供支撑。

紫外辐照恢复早期耐辐射奇球菌的转录组学分析

目的耐辐射奇球菌是一种对紫外线、电离、干燥和化学试剂具有较强抗性的极端微生物。然而,该菌在紫外辐照后恢复早期的分子响应还不完全清楚。本文的目的是揭示耐辐射奇球菌在这一阶段的转录组响应。方法本研究采用RNA-seq技术,测定了正常和紫外辐照培养条件下耐辐射奇球菌的转录组。为确定关键的差异表达基因及其调控关系,进行了功能富集分析。选取部分关键差异表达基因,进行实时定量PCR实验验证。利用以往研究中的转录组数据,寻找紫外辐照、电离辐射和干燥胁迫条件下公共的差异表达基因。构建了蛋白质-蛋白质相互作用网络;对蛋白质互作网络中的枢纽基因和主要模块进行了鉴定;对这些枢纽基因和模块进行了功能富集分析。结果紫外辐照后的恢复早期,上调基因数量是下调基因数量的2倍以上,且多数与应激反应和DNA修复有关。恢复早期的修复途径主要有单链退火(SSA)途径(涉及基因:ddrA-D)、非同源端连接(NHEJ)途径(涉及基因:ligB、pprA)和核苷酸切除修复(NER)途径(涉及基因:uvrA-C),前两种途径为同源重组(HR)做准备,而NER途径去除紫外线照射带来的嘧啶二聚体。通过比较紫外辐照、电离辐射和干燥胁迫下的转录组数据,发现公共的差异表达基因主要涉及奇球菌属特异性基因和DNA/RNA代谢相关基因。从差异表达基因的蛋白质互作网络中发现了几个重要的枢纽基因和相互作用模块,其功能集中在双链断裂修复、DNA拓扑改变和复制。结论在紫外辐照后的早期恢复阶段,耐辐射奇球菌的多种基因发生了转录组水平的分子响应,并启动了多个修复途径来应对这种胁迫,其中一些修复途径在其他应激条件下同样存在。

耐辐射奇球菌pprⅠ基因对MMC诱导H9C2心肌细胞损伤的保护作用

目的 探讨耐辐射奇球菌(DR)pprⅠ基因对丝裂霉素C(MMC)诱导H9C2心肌细胞损伤的保护作用及机制。方法 细胞分为空白对照组(不干预)、未转染组(MMC处理)、空质粒转染组(pCMV-C-Flag+MMC)与pprⅠ基因转染组(pCMV-C-Flag-pprⅠ+MMC)。CCK-8、抗氧化酶相关试剂盒、TUNEL、JC-1荧光探针和qRT-PCR测定细胞存活率、氧化应激、细胞凋亡率、线粒体损伤、凋亡途径相关基因mRNA的表达。结果 与空白对照组比较,未转染组细胞存活率、线粒体膜电位、B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)mRNA表达下降;氧化应激反应、细胞凋亡率及Bcl-2相关X蛋白(Bax)、半胱氨酸蛋白酶-9(Caspase-9)、Caspase-3、多腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)mRNA表达增加(P<0.05)。与未转染组比较,pprⅠ基因转染组细胞存活率、线粒体膜电位、Bcl-2 mRNA表达增加;氧化应激反应、细胞凋亡率及Bax、Caspase-9、Caspase-3、PARP mRNA表达下降(P<0.05)。结论 耐辐射奇球菌pprI基因对丝裂霉素C诱导的H9C2心肌细胞损伤具有保护作用,其机制可能与激活线粒体凋亡途径有关。

Microchip推出面向低地球轨道空间应用的耐辐射电源管理器件

空间系统开发人员可以利用基于熟悉的塑料COTS器件的耐辐射器件,快速开发电源管理系统的原型和最终设计低地球轨道(LEO,高度低于约1200英里)的商业化正在改变太空探索和卫星通信。要使卫星成功运行并到达预定轨道,必须选择能够承受恶劣太空环境的元件。在现有耐辐射产品组合的基础上,Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)今日宣布推出首款商用现货(COTS)耐辐射电源器件MIC69303RT 3A低压差(LDO)稳压器。

基于差异蛋白质组学分析氧化应激下耐辐射奇球菌的抗氧化机制

耐辐射奇球菌具有极强的生命力,被吉尼斯世界记录收录并誉为是“世界上最顽强的细菌”,也作为模式生物用于抗性机制研究,电离辐射、强氧化剂等物理化学作用导致细胞产生大量具有高度细胞毒性作用的活性氧自由基,从而间接对生命体产生氧化损伤,对ROS带来氧化损伤其也具有极强的抗氧化机制,对但其抗氧化机制的研究尚未完全。本研究将采用非标记定量蛋白质组学分析氧化应激下耐辐射奇球菌的抗氧化机制,基于非标记定量蛋白质组学分析,H2O2处理后的耐辐射奇球菌共检测到1853个蛋白,其中80个蛋白表达量与处理前相比具有显著差异,其中25个显著上调,55个显著下调。4h恢复培养后,耐辐射奇球菌组共检测到1853个蛋白,其中58个蛋白表达量发生显著变化,38个显著上调,20个显著下调。基于差异蛋白进行生物信息学分析并比较差异蛋白类型,我们发现H2O2氧化处理产生的差异蛋白主要富集在抵抗氧化应激胁迫等生物学过程;恢复培养4h产生的差异蛋白在恢复耐辐射奇球菌的正常生理代谢生物过程中显著富集。分析可知,在强氧化剂作用状态下,耐辐射奇球菌产生保护机制,翻译、核糖体结构相关蛋白上调以的合成更多抵御氧化损伤的蛋白,恢复培养后,重建恢复平衡相关蛋白的上调使得耐辐射奇球菌能够更快捷恢复正常生长状态。

功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌及其对铀的吸附行为与机理

为了解决耐辐射奇球菌(DR)容易以悬浮态生长,菌体与水的密度差较小,吸附铀后难以分离等问题,首先使用氯化亚砜对羧基化磁性纳米Fe_3O_4粒子进行酰氯功能化,以此作为DR菌固定载体,再与二乙烯三胺化学修饰的DR菌进行固定化,得到一种新型功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂NFGDR,并通过红外光谱仪和扫描电镜分别表征吸附剂NFGDR的结构。考察溶液pH值、吸附时间、铀初始浓度和吸附剂投加量等因素对吸附剂NFGDR吸附铀的影响,对吸附动力学模型和吸附等温模型进行分析。结果表明:吸附剂NFGDR表面具有大量吸附铀的基团,吸附铀后表面形态发生变化;吸附铀的最佳条件是pH值为5、吸附时间为80 min、铀初始浓度为10 mg/L和吸附剂投加量为5 mg。吸附剂NFGDR对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温线模型,说明该吸附体系是一个单层吸附过程。同时,使用3种不同的解析剂对吸附剂NFGDR解析再生6次后,其对铀的吸附率均在80%以上,说明其具有良好的再生性能。

类胡萝卜素在耐辐射奇球菌辐射抗性中的作用

为研究耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中类胡萝卜素的生化合成基因及其在该细菌抗辐射机制中的生物学作用,通过有机溶剂提取及LC-MS技术分析了D.radiodurans所产类胡萝卜素物质的主要组分,运用PCR及基因同源重组技术,对该菌中类胡萝卜素生化合成途径的八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,crtB)及八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,crtI)基因进行了缺失突变,通过表型观察及HPLC定量分析突变株所产类胡萝卜素的组分变化确证突变株构建成功.野生株及crtB与crtI基因缺失突变株对电离辐射和H2O2的敏感性差异比较分析显示,和野生株相比,两种突变株对不同剂量电离辐射和不同浓度H2O2的敏感性更强.crtB及crtI基因功能研究表明,这两个关键性合成基因的缺失,导致突变株不能催化合成类胡萝卜素生化合成途径中的重要中间体——番茄红素及一系列下游产物.通过λ原噬菌体紫外线诱导系统、电子自旋共振(ESR)及DMPO自旋捕集技术,分别在体内和体外评价了其类胡萝卜素的抗氧化能力.结果表明,两种类胡萝卜素对超氧阴离子(O·2)及羟自由基(·OH)均表现出较强的清除作用.上述研究结果为探究D.radiodurans的类胡萝卜素合成基因和生物学功能,及类胡萝卜素在D.radiodurans抗辐射机制中的作用提供了新的直接实验证据.

耐辐射奇球菌对放射性核素铀的吸附行为研究

采用耐辐射奇球菌活体为生物吸附剂,进行了对水溶液中放射性核素铀的批量吸附实验。主要研究了溶液pH、初始铀浓度对吸附放射性核素铀效果的影响,并通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)等手段分析了其吸附机理。结果表明:在pH 5,c0=100mg·L-1时其吸附效果最佳,而最大饱和吸附量qmax为240mgU·g-1。结合扫描电镜与能谱分析结果认为,耐辐射奇球菌表面附着了大量的含铀片状结晶物,并且其吸附过程主要以离子交换或表面络合的方式吸附铀。比较吸附铀前后菌体红外光谱图和红外分峰图发现,耐辐射奇球菌吸附铀后的整体谱形有了一定的变化,特别是蛋白质中酰胺基团、羟基、羧基以及磷酸基团等活性基团可能参与了吸附过程,并且在906cm-1处出现了一个新的峰,此峰为UO2+2的伸缩振动峰。可见,利用具有抗辐射特性的耐辐射奇球菌为生物吸附剂,以期在放射性环境中对放射性核素铀的吸附具有一定的潜在途径。

氮离子注入对耐辐射异常球菌SOD活性的影响及其对Mn-SOD的诱导

研究了氮离子注入对耐辐射异常球菌（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ）细胞内超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性的影响及其对ＭｎＳＯＤ的诱导。结果表明，当２０ｋｅＶ氮离子的注入剂量低于８×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２时，Ｄ．ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ中ＳＯＤ活性变化不大，当剂量在８×１０１４～６０×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２范围内时，ＳＯＤ的活性随着注入剂量的增大逐渐提高，但大于６０×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２时，则逐渐下降；加入对不同金属辅基的ＳＯＤ同工酶活性抑制剂Ｈ２Ｏ２和氯仿乙醇的研究表明，中高剂量下氮离子注入诱导的是Ｄ．ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ中ＭｎＳＯＤ活性的提高，在正常生理条件及小于８×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２的剂量下，Ｄ．

PprI和RecX蛋白对耐辐射奇球菌抗氧化作用的影响

利用基因突变、化学发光法和酶活性分析研究了耐辐射奇球菌中与辐射抗性密切相关的基因pprI(Dr0167)和recX(Dr1310)突变对菌体活性氧清除作用的影响,分析了其对抗氧化酶活性的调控功能。实验结果表明,缺失pprI的突变株对活性氧自由基氧化异常敏感,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著降低。与之相反,RecX对菌体活性氧清除作用表现为一种“负”的影响,即缺失recX的突变株对活性氧自由基的清除能力反而增强了,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的酶活性明显增加。表明这两个基因与抗氧化系统的调控有关。为进一步研究该菌的抗氧化机制提供了一些思路。

固定化耐辐射奇球菌对锶柱吸附与减量化研究

该研究采用海藻酸钠(SA)及聚乙烯醇(PVA)-SA 2种固定化载体包埋固定耐辐射奇球菌(Deinococcus Radiodurans)探讨固定化耐辐射奇球菌颗粒及其填充柱对锶的吸附、洗脱效率与减量化效果。结果表明:菌体含量为5%的SA与菌体含量为10%的PVA-SA固定化耐辐射奇球菌颗粒均有较好的机械强度;2种固定化颗粒制备的填充柱对锶离子均具有较高的吸附率,最高可达98%,洗脱率平均在90%以上;FTIR结果表明SA比PVA-SA固定化载体能提供更多的锶离子结合基团,从而具有更高的吸附率;灰化减量化结果表明SA比PVA-SA固定化载体有更大的减重比,可达1 650倍。综合结果表明SA固定化耐辐射奇球菌颗粒填充柱有更好的应用前景。

一株耐辐射考克氏菌的分离与鉴定

从10kGy60Coγ射线辐照处理的新疆戈壁土壤中分离到一株耐辐射微生物I-7R,该菌菌落为橙红色革兰氏阳性球菌。最适生长温度为30℃,(G+C)mol%含量为67.5%,不具有氨苄青霉素、氯霉素、四环素、卡那霉素、潮霉素、利福平及壮观霉素等抗性。UV辐射生存曲线显示,I-7R菌株与大肠杆菌K-12相比,具有较强的紫外辐射抗性。16S rDNA序列比较分析表明I-7R菌株与Kocuria rosea、K.erythromyxa以及K.polaris同源性达到99%。结合I-7R菌株生理生化试验结果,该株菌归属于考克氏菌属(Kocuria),并与Kocuria rosea最为相近,暂命名为K.rosea I-7R。

一种短杆状耐辐射菌的分离与鉴定

从北京地区公园湖岸土壤中分离到一株橙红色杆状耐辐射菌 ,细胞壁革兰氏染色为阴性 ,电镜显示菌体大小为 0 6μm～ 1 6μm ,略大于日本学者报道的Deinobactergrandis菌 ,过氧化氢酶的含量和分子量不同于D .radioduransR1菌 ,分离菌的 (G +C)mol%含量为 70 7% ,1 6SrDNA序列分析表明 ,分离到的杆状耐辐射菌 (RR5 33 2 ) 1 6SrRNA基因序列与Deinobactergrandis菌高度同源 ,提示RR5 33 2归于Deinobacter菌属 ,并可能是该菌属中的一个新种。

辐射对耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans)抗氧化酶活性提高的影响

利用低剂量 ( 5 0～ 1 5 0 0Gy)的60 Coγ射线辐照处于稳定早期的耐辐射球菌培养物 ,考察了辐照剂量和辐照后培养时间对菌体中抗氧化酶 ,即超氧化物歧化酶 (SOD)和过氧化氢酶 (CAT)含量的影响。结果表明 ,在一定辐照条件 ( 2 0 0～ 1 0 0 0Gy)下 ,经过 30～ 60min的辐照后培养 ,菌体中SOD和CAT酶活性显著提高 ,其中 1 0 0 0Gy辐照且辐照后培养 30min的SOD酶活性达到1 49 69U mg ,CAT酶活性达 1 85 5 0 1U mg。分别比对照 (未辐照 )提高了 75 5 9%和 60 98%。低水平辐照 ( 0～ 1 0 0 0Gy)对菌体生物量的影响不明显。

遥控机器人的耐辐射设计和测试

本文介绍了一种可在强辐射环境中进行辐射探测的遥控机器人的耐辐射设计和测试结果。在分析金属、有机材料、光学材料和电子器件等机器人组件的辐射损伤的基础上,利用小规模集成芯片构建控制电路以及核心电路局部屏蔽的设计思路,提高了机器人的耐辐射性能。在钴源辐射设施中开展的耐辐射性能测试结果表明:该遥控机器人至少能够在100 Gy/h的强辐射场中正常工作;粗略估计,机器人可承受的累积剂量预期可达3 000 Gy。