人诱导多能干细胞成骨分化的研究进展

骨骼疾病如骨质疏松、骨关节炎等已成为亟待解决的人类健康问题,细胞治疗及组织工程技术被认为是理想的治疗方法之一。人诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cells,hiPSCs)具备体外长期自我更新和分化所有三胚层来源体细胞的独特功能,已成为目前最有前景的成骨细胞来源。因此,需要构建成分明确的hiPSCs体外成骨向诱导分化体系,获得符合临床应用要求的成骨样细胞。许多团队在促进hiPSCs向成骨分化成熟的直接路径和经间充质干细胞的间接路径方面取得了实质性的进展,本文针对这两类成骨分化路径及其应用现状进行综述,以期为骨再生技术提供参考。现有研究借助拟胚体法和单层诱导法,基于生物材料,构建可支持hiPSCs体外培养和成骨向诱导分化体系。然而,目前的研究主要存在成分不明确,分化效率低等局限,基于特定化合物严格调控的分阶段式和三维定向诱导体系是未来的主要研究方向。

热诱导自愈合沥青混凝土研究综述:一种可持续路面材料

热诱导技术可以提高沥青混凝土的自愈合效率,改善路面的抗疲劳性能,延长其服役寿命并降低其全寿命周期成本,进而减少沥青混凝土生产和使用所产生的环境足迹(特别是碳足迹)。基于此,对沥青混凝土的电磁感应、微波和射线热诱导自愈合性能及其机理研究进行综述,并对沥青混凝土热诱导自愈合面临的主要难题和应用前景进行概述,以期为发展低碳及可持续路面提供支持。综述分析表明,调控并利用沥青混凝土的温度敏感性,分阶段实现裂缝界面沥青的流动与扩散是实现热诱导自愈合的关键;纤维状功能填料可使沥青混凝土在短时间产生高的热诱导自愈合效率,粒料类功能填料在长时加热后可赋予沥青混凝土高效自愈合性能;高导电和导热性功能填料对于电磁感应热诱导自愈合是不可缺少的;微波热诱导对沥青混凝土中的矿料进行加热,加入高导热和吸波性能功能填料均可改善其微波吸收能力,从而提高加热及自愈合效率;射线热诱导自愈合冷却过程快,不利于发挥降温过程的自愈合效果。在满足行车舒适性和安全性的前提下,低成本、低碳、高效以及操作安全是热诱导的应用基础,基于热诱导技术开发出智能、可自动响应、可持续的沥青混凝土是未来的发展方向。

不同诱导物对白地霉中高级醇脱氢酶的影响

化学或物理因子作为诱导物,能够直接或间接影响菌体基因转录表达。为探索高级醇底物对白地霉的诱导效果,以分离自土壤的白地霉S12为对象,采用五种高级醇(正丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇和异戊醇)作为诱导物,研究不同高级醇的诱导剂量、诱导时间对菌体S12降解不同高级醇活性及脱氢酶活力的影响。结果表明,当正己醇和异丁醇分别作为诱导剂时,胞内酶活力较高。正丙醇、正丁醇、异丁醇和正己醇作为诱导剂时,最适诱导时间均为6 h;而以异戊醇为诱导剂时,最佳诱导时间为12 h。以正丙醇和正己醇为诱导剂时,最适的诱导浓度为1.5 g/L;以正丁醇、异丁醇和异戊醇为诱导剂时,最适诱导浓度分别为1.0、0.5和2.5 g/L。NativePAGE电泳结果表明,以五种高级醇为诱导剂均能使菌体合成分子量为223 kDa左右的脱氢酶。其中,以正己醇为诱导剂时所得菌体同时降解多种高级醇的能力最强,其降解产物均为其相应的酸类和酯类物质。

尾流冲浪中后机等效诱导升力计算分析

为进一步得到在尾流冲浪中的减阻、节油等效益,提出了一种尾流冲浪中后机获取升力的计算方法,对节油率进行分析。采取数值模拟的方法,选取A330-200机型作为前机和后机,以其适用巡航速度在高空飞行作为背景,模拟了其尾涡的环量、半径以及其产生的下沉运动。根据尾流的耗散规律从2000~4500 m范围中选取了6组前后机纵向间隔,参照不同的后机距涡核的相对位置进行了滚转力矩分析,根据诱导速度等效转化为后机均匀获取的诱导升力,分析评估出合理的后机冲浪位置,得出较高的节油率为12.28%。

诱导同源蛋白质二聚化的方法

同源蛋白质二聚化是一种普遍的现象,在许多生物过程中发挥着关键作用。多数细胞事件,如信号转导、转录辅因子募集、酶激活,甚至致病途径,都通过同源蛋白质-蛋白质相互作用受到显著调节。调控同源蛋白质二聚化过程和了解其分子机制对于生物医学应用以及剖析复杂的生物调控网络至关重要。邻近效应或分子的物理接近效应是生物过程中必不可少的调节因素,可以通过诱导二聚化方法来控制。基于临近诱导的化学诱导二聚化(chemically induced dimerization,CID)系统与光诱导二聚化(light induced dimerization,LID)系统为调节二聚化蛋白质的功能提供了强大的工具,并得到逐步发展。近年来,金属离子、核酸和分子主客体系统被提出作为正交控制同源蛋白质二聚化的新方法。本综述阐述了通过CID系统、LID系统以及超分子化学的手段诱导同源蛋白质二聚化的方法与应用,以期为今后同源蛋白质二聚化的应用发展提供一些参考与思路。

动态发光视线诱导在缓堵保畅场景的应用探究

动态发光视线诱导系统是专门针对复杂交通环境下的一种新型主动引导系统。通过各种动态发光模式,提供车速诱导、道路指向等传统静态诱导系统所不具备的能力。本文介绍了作为一种新型的缓堵保畅措施,成都绕城高速在易发生拥堵处设置了动态发光视线诱导系统,根据路侧3台测速摄像机观测到的车辆行驶速度,按照4个不同的区间对灯光点亮的前进速度进行调整,从各种视角出发,尝试应用了多种诱导模式,并对系统的有效设置范围进行了测定。应用的结果表明,系统启用时比关闭时,拥堵程度、持续时间、范围都大幅度减少,作为缓堵保畅的新措施,显示出了非常明显的效果。

恶臭假单胞菌HB3S-20在棉花中的定殖及诱导抗性研究

植物内生菌是防治植物病害的重要生防资源。恶臭假单胞菌Pseudomonas putida HB3S-20是本实验室从棉花内生细菌中所筛选到的一株对棉花黄萎病具有显著防效的潜在生防菌株。本研究采用利福平抗性标记技术和绿色荧光蛋白(GFP)标记技术检测了菌株HB3S-20在棉花组织中的定殖动态和定殖位点,并检测了菌株HB3S-20接种棉花植株后植物防御相关酶SOD、POD和CAT酶活性的变化。利福平标记试验结果表明,菌株HB3S-20主要定殖于根部,棉株接种菌株HB3S-20后第3~30 d检测到棉花根部内的菌量范围为2.2×10^(4)~6.7×10^(4)cfu/g,检测到棉花茎部内的菌量为0.04×104~2.7×10^(4)cfu/g,棉花茎部内的菌量低于根部,但在叶片中未被分离到。GFP标记试验结果表明,菌株HB3S-20不仅能附着在棉花根系表面,还能定殖在根部维管组织中。此外,菌株HB3S-20能够提高棉花中植物防御相关酶SOD和POD的活性,说明菌株HB3S-20能够诱导棉花植株的系统抗性,增强棉花抗病性。本研究初步揭示了恶臭假单胞菌HB3S-20在棉花组织内的定殖规律及其对棉株产生的诱导抗性,为菌株HB3S-20的防病机制研究提供了理论依据。

便携式激光诱导击穿光谱仪测定土壤中重金属

土壤重金属污染对农作物生长和人体健康都有严重危害,现场快速检测对土壤重金属污染调查、应急监测具有重要意义。采用自主研发的土壤重金属激光诱导击穿光谱现场快速检测仪对矿区周边土壤进行现场检测分析,以835个不同基质土壤的光谱数据建立定标数据库,通过支持向量机建立回归模型对土壤重金属元素含量进行定量反演。现场检测获取的全波段光谱波动在15%以内,Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等6种元素光谱强度相对标准偏差平均值为6.31%。将检测结果与实验室电感耦合等离子体质谱法分析对比,6种元素的皮尔逊相关系数r在0.8501~0.9829,检测结果80%以上处于±30%相对误差区间分布。对比结果表明自主研发的土壤重金属激光诱导击穿光谱现场检测仪可以满足现场快速检测需求。

激光诱导击穿光谱技术对钕铁硼永磁材料中多元素的定量表征

“磁王”钕铁硼是现今性能最为优异的永磁体,因其优异的磁性能被广泛应用于工业互联网、新能源、 5G通讯等诸多高新科技领域。目前研究钕铁硼材料中元素成分的主要分析方法有电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线荧光光谱(XRF),其中ICP-OES是湿法分析,样品前处理复杂,测试周期长,而XRF法可实现直接分析,但受制于其轻元素的检测能力很难满足对钕铁硼材料中主要轻元素B的分析需求。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术具有分析效率高,样品前处理简单,多元素直接分析,适用于现场分析、在线分析等技术优点,使其在快速定量表征方面展现出其独有的优势。运用LIBS分析技术开展对钕铁硼材料中多元素定量表征的直接、快速分析的方法研究,首先针对钕铁硼材料中定量表征的九个元素Nd、 Co、 B、 Dy、 Tb、 Pr、 Cu、 Al、 Ga完成特征谱线的筛选,通过对系统激光器电压、激光剥蚀方式等因素在不同条件下对钕铁硼材料光谱信号稳定性的影响分析,优化并确立了分析条件,最终选用720V的激光器电压,15个预剥蚀脉冲15个剥蚀脉冲的激光剥蚀方式为钕铁硼样品的分析条件;其次,选取8个通过ICP-OES法定值的烧结钕铁硼样品,样品具有元素成分的梯度差异化特征,作为建立分析方法的标准样品,采用标准曲线法通过相对强度与浓度的关联方式,建立钕铁硼样品中Nd、 Co、 B、 Dy、 Tb、 Pr、 Cu、 Al、 Ga九个元素的定量分析校准曲线;最后选取两个烧结钕铁硼试样,运用建立的定量分析方法完成九个元素的定量表征,分析时间小于30 s,其定量结果与ICP-OES法测定结果的比对,具有较好的一致性。运用激光诱导击穿光谱分析技术实现了对钕铁硼材料中多元素成分的直接、同时、快速定量表征,为钕铁硼材料的快速定量表征提供了新的技术思路和表征方法。

哈茨木霉UN⁃2β⁃葡聚糖酶诱导及对水稻纹枯病的抑菌防病作用

【目的】优化哈茨木霉UN⁃2菌株产β⁃葡聚糖酶的培养基组分及发酵参数,提高其产酶能力,研究β⁃葡聚糖酶粗酶液对水稻纹枯病病原菌的拮抗作用及田间防效,阐明哈茨木霉菌株UN⁃2在水稻纹枯病生物防治中的应用潜力。【方法】采用单因素试验考察不同碳源、氮源和金属离子对哈茨木霉菌株UN⁃2产β⁃葡聚糖酶的影响,利用正交试验确定木霉菌株产β⁃葡聚糖酶的最适温度、pH、接种量、瓶装量、摇床转速和发酵时间,优化哈茨木霉菌株UN⁃2产β⁃葡聚糖酶诱导发酵条件;通过体外拮抗试验和田间防效试验研究β⁃葡聚糖酶粗酶液对水稻纹枯病的抑菌防病作用。【结果】哈茨木霉菌株UN⁃2发酵产β⁃葡聚糖酶最佳碳源和氮源分别为麦麸和硫酸铵,金属离子Ca^(2+)和Mg^(2+)对木霉产β⁃葡聚糖酶活性具有明显的促进作用。哈茨木霉UN⁃2菌株以10.0 g/L麦麸、0.5 g/Lβ⁃葡聚糖、4.0 g/L硫酸铵、1.5 mmol/L Ca^(2+)、0.5 mmol/L Mg^(2+)为培养基,在温度32℃、起始pH 6.5、接种量8 mL(10^(6) cfu/mL)、瓶装量30 mL/250 mL、摇床转速160 r/min条件下发酵64 h获得β⁃葡聚糖酶活性最高。木霉菌株UN⁃2产β⁃葡聚糖酶粗酶液对立枯丝核菌和禾谷丝核菌的菌丝生长和菌核萌发具有明显的抑制作用,对由立枯丝核菌引起的水稻纹枯病的田间防效达70.45%,与5%井冈霉素处理相当,β⁃葡聚糖酶粗酶液处理可提高水稻结实率和稻粒充实度。【结论】哈茨木霉菌株UN⁃2在最优发酵条件下产酶活性达97.68 U/mL,β⁃葡聚糖酶粗酶液对水稻纹枯病具有较强的抑菌防病效果,并对水稻植株具有一定的促生作用。

共轴双脉冲激光诱导击穿光谱等离子体辐射信号的增强机制

双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和二维轴对称流体动力学的理论模型,并用它模拟了单脉冲LIBS和共轴双脉冲DP-LIBS激发条件下激光烧蚀铝镁合金产生等离子体及其辐照度的时空演化过程,对比了不同脉冲间隔下谱线强度的增强效果,分析了等离子体温度、各类粒子数密度的空间分布结构以及等离子体的屏蔽效应,并由此阐释了DP-LIBS的光谱信号增强机制。结果表明,共轴DP-LIBS诱导等离子体辐射信号的增强主要源于第二束激光增加了粒子数密度和等离子体温度,而等离子体的屏蔽效应主要出现在靶材表面的羽流层。这一研究为DP-LIBS实验研究和信号增强溯源提供了重要的理论基础,也能够帮助科研人员快速准确地优化DP-LIBS实验装置参数。

缺氧诱导因子与糖尿病肾脏疾病的研究进展

糖尿病肾脏疾病(diabetic kidney disease,DKD)是糖尿病患者最常见的微血管并发症之一,也是终末期肾病的主要病因之一。DKD发病机制复杂,目前尚未阐明。近期的研究显示肾内缺氧是DKD发生、发展的核心致病机制。缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)是对缺氧的适应性反应的主要调节因子。HIF作为重要的核转录因子,通过调控下游功能基因的表达,参与细胞能量代谢、红细胞生成和新生血管生成,对缺氧做出应答。HIF脯氨酰羟化酶抑制剂作为HIF稳定剂可抑制HIF降解,可能具有潜在的肾脏保护作用。在此,我们对目前HIF与DKD的研究进展进行综述,并探讨HIF稳定剂在DKD中的应用前景。

基于激光诱导击穿光谱的燃烧学实验教学探索

基于激光诱导击穿光谱技术开展了燃烧学实验教学探索,构建“激光诱导击穿光谱-层流反扩散火焰”实验教学系统,设计了具体实验操作方法与步骤,并针对激光诱导等离子体的基本参数和层流反扩散火焰的原子比分布开展了实验测量和分析。通过实验教学探索,促进了学生对燃烧学理论知识的更全面理解,提升了学生在跨学科环境中融会贯通的能力。

不同气压下银纳米粒子增强激光诱导等离子体信号

基于激光诱导击穿光谱技术实现带电检测真空开关真空度亦成为趋势,该技术可以达到10^(-3)Pa的检测能力。然而,现有激光诱导击穿光谱技术(LIBS)存在检测限较高、灵敏度较低等问题,因此提出一种基于金属纳米粒子的增强技术来提高真空开关真空度带电检测精度。通过在样品表面涂覆银纳米粒子层,降低激光击穿阈值,提升信号谱线强度。研究了不同气压下激光诱导等离子体信号随延迟时间以及试剂浓度的变化规律,研究结果表明,银纳米粒子在常气压下对信号增强可达1~2个数量级,且浓度越高,增强效果越好。在低气压下,银纳米粒子的信号增强达到1~2倍,随着气压降低,增强倍数先增大后减小,且等离子体被激发时间早于大气压下。银纳米粒子对背景噪声辐射强度没有显著影响,因此使用银纳米粒子可以有效提高等离子体信号的信噪比,对真空开关真空度带电检测起到一定优化作用。

煤液化残渣诱导缩聚制备冶金焦的影响因素

煤液化残渣所含沥青质和重油在热解时可产生大量自由基,如不能被及时稳定和缩聚将转化为大量焦油和气体,形成孔隙结构,从而影响所制冶金焦密度。为此,拟引入添加剂诱导其高效缩聚,提高聚合物密度,再经炭化后制备优质冶金焦。通过系统研究不同添加剂(糠醛、甲醇、呋喃和羟基丙酮)、温度(350、400、450、500和550℃)、停留时间(0、30、60和120 min)和添加量(0、4、8和16 g)对所制聚合物缩聚率、结构性质、密度、热稳定性和表面性质影响,获得煤液化残渣诱导缩聚的最优试验条件。在最优条件下,分别探讨所制聚合物和炭化物的表面形貌、微晶结构和元素变化情况,获得煤液化残渣诱导缩聚机理。结果表明,添加剂(糠醛)的诱导缩聚效果最佳,其次是羟基丙酮,因而理想添加剂至少应含有1个醛基或酮基。不同添加剂可促进煤液化残渣缩聚,提高所制聚合物比表面积、孔容、平均孔径和真密度。温度和停留时间对煤液化残渣/糠醛聚合物热稳定性和表面性质影响较大,温度升高和停留时间延长可促进煤液化残渣所含酚类基团和芳香物中H参与缩聚反应,提高聚合物的缩聚程度。煤液化残渣/糠醛(焦炭)整体呈片层密实状,并含更多无定形碳。

基于CFD-DEM的物料转运过程诱导风流场与产尘因素分析

为了揭示颗粒物料在皮带机转运过程中的粉尘运移规律问题,推导了含有水平初速度的颗粒物料转运过程中的诱导气流方程,并采用CFD-DEM耦合方法对转运过程中的颗粒分布与诱导风流场特性进行了研究,分析了颗粒物料的落料高度、质量流量和初速度对颗粒逸散与诱导气流的影响。结果表明:颗粒在弧形下落阶段速度逐渐提高,挤压碰撞阶段颗粒速度先降低后提高,最后趋于稳定,部分颗粒出现逸散现象;含尘气流在颗粒物料弧形下落阶段和挤压碰撞阶段扩散较为明显;诱导气流速度与颗粒物料质量流量和初始速度呈正比关系,颗粒物料质量流量与诱导气流速度呈幂函数关系,拟合曲线幂指数为0.6~0.74。

基于破乳诱导萃取和ICP-MS/MS分析渣油中的微量金属元素

基于破乳诱导萃取提出利用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)测定渣油中多种金属元素的新策略。渣油样品经二甲苯稀释降低黏度后采用质量分数6%的Triton X-114乳化,超声水浴破乳25 min,利用体积分数40%的盐酸萃取渣油中金属元素至水相,采用ICP-MS/MS测定其中10种金属元素Na、Mg、Al、Ca、V、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn的含量。详细评估了破乳诱导萃取条件对渣油中金属元素萃取效率的影响,在串联质谱(MS/MS)模式下,利用氦碰撞气或不同反应气消除了金属元素的质谱干扰,采用标准参考物质NIST SRM 1634c(燃油中的微量元素)验证了方法的准确性,以微波消解技术处理渣油样品并采用扇形磁场电感耦合等离子体质谱(SF-ICP-MS)进行对比分析验证了方法的可靠性。结果显示,金属元素在各自的含量范围内呈现良好的线性关系(线性相关系数≥0.9997),检出限(LOD)为2.05~31.4 ng/L,NIST SRM 1634c的测定结果与标准参考物质提供的认证值及文献报道的参考值基本一致,置信度水平达到95%,ICP-MS/MS方法与SF-ICP-MS的对比分析结果无显著性差异。所建立的ICP-MS/MS方法操作简单,分析速率快,准确可靠性好,已用于渣油中多种金属元素的质量评价。

激光诱导击穿光谱(LIBS)分析虚拟仿真实验

虚拟仿真实验作为大型仪器分析实验教学模式的新兴趋势,有效地将虚拟仿真技术与实物仪器教学相结合,最大限度地提升了学生对于大型仪器分析的综合应用能力。本文以激光诱导击穿光谱(LIBS)虚拟仿真实验系统为例,完整地模拟了LIBS系统的样品处理、光谱采集、定性分析和定量分析等实际实验场景,通过虚实结合实验教学模式对实验过程进行实时跟踪与综合考评。该实验有助于提高学生自主探究能力和创新意识,培养具有独立思考与实践能力的拔尖人才。

Cu_(2)O@C复合纳米材料的光诱导合成制备及其光催化产氢性能

Cu_(2)O具有禁带窄、环境友好和储量丰富等优点,是一种理想的可见光催化剂,然而其光生载流子复合率高和稳定性差等问题限制了Cu_(2)O在光催化领域的实际应用。为此,本文采用光诱导原位技术,以甲醇为碳源、硫酸铜为铜源,一步成功制备了超薄炭壳层包覆的Cu_(2)O复合纳米材料(Cu_(2)O@C)。结果显示,与常规炭包覆方法相比,光诱导原位技术避免了苛刻的反应条件及繁琐的合成步骤对Cu_(2)O半导体结构的破坏,有效保留了Cu_(2)O本征电子结构,使其具有优异的光催化活性及稳定性。同时,Cu_(2)O@C的核壳结构不仅可以钝化半导体表面缺陷和促进光生载流子的分离,而且炭壳层的包覆还可以避免Cu_(2)O纳米颗粒与溶液的直接接触,有效抑制高活性反应中间体对催化剂结构的破坏。与单独的Cu_(2)O纳米颗粒相比,Cu_(2)O@C复合纳米材料在可见光下的光解水产氢活性和稳定性得到显著提高,产氢速率可达1.28 mmol/(g·h),且在连续五次循环稳定性测试中,氢气生成速率无明显变化。

局部晚期头颈部鳞状细胞癌诱导化疗短期疗效及预后分析

目的探讨TPF及TP方案诱导化疗对局部晚期头颈部鳞癌(HNSCC)患者短期疗效及免疫功能的影响,评价肿瘤标志物鳞状细胞癌相关抗原(SCC)及细胞角蛋白19片段(CYFRA21-1)对诱导化疗疗效的预测价值。方法回顾性分析2017年10月至2023年6月内蒙古医科大学附属医院肿瘤内科收治的68例诱导化疗2周期Ⅲ-Ⅳ期HNSCC患者(初诊无远处转移),根据治疗方案不同分为TPF组(n=34)、TP组(n=34),检测患者血清CD3^(+)、CD4^(+)、CD8^(+)及SCC、CYFRA21-1水平,对比两组患者的临床疗效。结果(1)两组诱导化疗后血清SCC、CYFRA21-1水平均明显降低(P<0.05),短期临床疗效和疾病控制率无显著差异,且两种肿瘤标志物的浓度变化与临床疗效呈正相关,而TPF方案较TP方案不良反应发生率高(P<0.01)。(2)化疗后血清CD3^(+)、CD4^(+)浓度均升高,CD8^(+)浓度降低(P<0.05)。(3)绘制受试者工作特征(ROC)曲线显示两种肿瘤标志物浓度变化能有效预测化疗疗效。结论TPF及TP方案诱导化疗治疗局晚期头颈部鳞癌短期临床疗效相当,且均能提高患者的免疫功能,但TPF方案不良反应较TP方案明显。肿瘤标志物SCC、CYFRA21-1对诱导化疗的短期疗效有一定的临床评估价值。