聚焦我国大科学工程发展问题的管理建议

大科学工程的重要意义不言而喻。“十一五”以来国家已将大科学工程的建设纳入国家的5年规划中,且投入力度逐渐加大。我国目前大科学工程的发展已由“跟跑”逐渐转变为“并跑”,甚至在部分领域出现“领跑”。鉴于我国大科学工程发展之迅猛,其发展过程中存在问题也逐渐凸显,直接导致大科学工程的作用未得到充分发挥。本文将梳理现阶段大科学工程快速发展过程中存在的共性问题,并瞄准大科学工程的科学、经济和社会效益,提出相应的管理举措。

稳态强磁场实验装置数据管理系统设计与实现

【目的】稳态强磁场实验装置(Steady High Magnetic Field Facility,SHMFF)作为国家重大科技基础设施之一,构建了面向多学科领域的稳态强磁场公共实验平台,并在长期运行过程中产生了装置运行数据、科学实验数据两类核心数据。数据是装置的重要数字资产,数据的高效收集、共享和利用,有助于提升装置的运行价值和促进前沿交叉合作。【方法】稳态强磁场实验装置数据管理系统通过构建数据监测采集器、实验元数据提取器、数据库系统,并集成元数据目录管理开源项目SciCat,基于B/S技术架构提供数据的管理与访问。【结果】系统实现了装置运行数据的解析与导入、百万级以上数据记录的可视化图形绘制,以及科学实验元数据的有效管理。系统构建的安全保护机制,提升了系统的鲁棒性和数据的安全性,并经过部署和测试,验证了系统的功能指标和性能。【结论】稳态强磁场实验装置数据管理系统的建设,有助于提升装置数据的集中管理与在线分析效率,促进数据的共享和价值利用。

稳态强磁场的细胞生物学效应

随着科学技术的发展以及稳态强磁场在医疗诊断中的广泛应用,人们接触到1 T以上稳态强磁场的机会越来越多,稳态强磁场对人体健康的潜在影响也备受关注.虽然目前由于实验条件的限制,稳态强磁场对动物以及人体的研究报道依然有限,但是细胞作为生物体的基本单位,其研究相对较多.然而由于实验中磁场参数、细胞类型等各种因素的不同,使得稳态强磁场对细胞的影响在不同的研究中存在着差异.因此,本文不仅总结和分析了国内外1 T以上稳态强磁场细胞生物学效应的相关研究,包括细胞取向、增殖、微管和纺锤体等,而且对现有研究结果进行比较和概括,并对可能造成实验差异的因素进行分析,例如磁场强度和细胞类型等,从而为下一步研究稳态强磁场下的细胞生物学效应提供基础和依据.

稳态强磁场实验装置水冷磁体运行水质变化探究

通过研究磁体静置及大流量循环时的电阻率变化,发现经大流量循环的磁体水质下降速率远大于静置时的磁体。分析循环管路上过滤器滤网上的粉末成分,探究了电阻率下降的原因。经测定,粉末主要成分为铜和银,而磁体比特片采用铜银合金表面镀银工艺,大流量循环会对磁体造成剥蚀。实验证明提纯比例达到6%的提纯系统可迅速提升循环水水质,且可有效确保电阻率在高场实验中保持15 MΩ·cm以上。

强磁场在ZnCr2Se4中诱导的各向异性太赫兹共振吸收

作为典型的具有螺旋磁结构的材料,ZnCr2Se4承载着诸如磁电耦合、磁致伸缩和负热膨胀等有趣特性,并可能具备多种不同的量子基态.本文利用太赫兹时域光谱技术研究了ZnCr2Se4在低温强磁场(T=4-60 K,H=0-10 T)下的自旋动力学行为.当外加磁场高于4 T时,可以观察到亚太赫兹频率范围的磁共振吸收,并呈现出随磁场增加蓝移特征.当磁场(H)方向垂直于太赫兹波矢(k)方向时,仅观察到单个共振吸收,且其磁场行为符合线性拉莫尔进动关系.这种磁场依赖性对应传统的铁磁共振,意味着螺旋自旋态在高磁场下演化为线性铁磁态.然而,在H和k同时平行于样品的<111>晶向配置下,当磁场强度高于7 T时,其太赫兹共振明显劈裂为高频和低频两个吸收峰,并且其高频吸收表现出非线性磁场依赖关系.这种奈尔温度以下特有的各向异性太赫兹自旋动力学效应可能与最近发现的量子临界区域有关.

大科学装置党建与科研融合发展路径探析

本文以国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”为例,探析大科学装置党建工作与科研工作融合发展的路径。

磁场与食品保鲜研究进展

食品保鲜与人类生活息息相关。食品保鲜技术一直以尽可能保持食品原有品质为目标,并不断地寻求更高效、更经济以及更安全的新方法。随着近年来生物研究和工程技术的发展,人们发现磁场作为一种无污染无残留的物理方法,能够对生物体产生效应,从而对食品保鲜有一定的影响效果。该文综述几种磁场在食品保鲜中的研究,以及磁场辅助食品冷冻保藏的效果。总体而言,目前已有多项研究证明,一定参数的静磁场、交变磁场和脉冲磁场能够对食品保鲜产生有利作用,但磁场参数的不同也会直接导致不同的结果,并且机制方面的研究亟待加强。该文不仅展示磁场在食品保鲜领域的良好应用前景,同时也提出该领域目前存在的问题与局限性。这对未来将磁场发展成为一种新型食品保鲜技术提供了实验证据。

强磁场生命科学与健康医疗的机遇和挑战

基于第620次香山科学会议的研讨主题和内容,从强磁设备平台、强磁场生命科学研究、铁代谢与铁磁纳米药物、强磁场健康调控等方面论述了强磁场生命科学与健康医学领域的新问题、新机遇以及面临的挑战.

磁场影响血糖和糖尿病并发症研究进展

多项研究表明,磁场会对机体血糖水平和糖尿病并发症产生一定影响。该文系统地比较并分析多种参数的磁场对多种生物系统的血糖、胰岛素水平以及糖尿病并发症的影响。研究结果显示,尽管磁场对血糖和胰岛素水平的影响会因为磁场参数和检测样品的多样化而导致其结果不同,但磁场对糖尿病伤口愈合以及骨关节病有着比较一致的正面效应,显示了良好的应用前景。虽然目前对磁场影响血糖的相关机制探索还不够系统深入,但已有证据表明,磁场可能通过影响细胞膜、膜蛋白以及Ca^2+浓度等来影响胰岛素分泌。这不仅有助于人们深入了解磁场对血糖调节和糖尿病的影响,而且为未来进行更系统深入的研究,开发磁场在糖尿病及其并发症临床治疗中的潜在应用奠定基础。

稳态磁场与药物联用对肿瘤细胞的生物学效应研究进展

稳态磁场对肿瘤具有抑制效应,与药物联用以提高药效的研究取得多项进展。系统分析稳态磁场联合常用药物如平阳霉素、顺铂、阿霉素、5-氟尿嘧啶、紫杉醇、维生素D、辣椒素等对肿瘤细胞的生物学效应,发现特定强度的稳态磁场联合特定药物,可以显著降低药物的使用浓度和毒副作用,但对部分肿瘤具有拮抗作用或无明显影响。因此,稳态磁场与药物联用的生物学效应依赖于药物种类、磁场强度和细胞类型等。综述磁场与不同药物联用效应的研究进展,为临床上稳态磁场和药物联用提供参考。

磁场与肿瘤转移研究进展

目前已有多项关于稳态磁场以及基于永磁铁的低频旋转磁场(旋磁)对人体细胞和实验动物的研究,显示其在抑制肿瘤生长方面具有一定的作用。而肿瘤转移是肿瘤病人死亡的主要原因之一,针对肿瘤转移的相关研究是医学领域的一大热点。目前已有一些研究显示磁场本身可以影响肿瘤细胞的侵袭和迁移,以及肿瘤的体内转移。此外,利用纳米技术,将不同参数的磁场与纳米材料联合应用于肿瘤的磁靶向和磁热等,也在肿瘤转移抑制和肿瘤细胞的富集等方面产生了突破性进展。对现有文献中有关稳态和非稳态磁场对肿瘤细胞的侵袭、迁移和肿瘤体内转移,以及磁场与纳米颗粒联合应用于肿瘤转移相关研究数据进行总结、分析和比较,包括磁场参数、处理方式、细胞类型和磁场处理导致的细胞和肿瘤转移变化等。研究不仅有助于人们进一步了解日常生活中所接触到的磁场对生物体的影响,也有助于研究者对磁场参数进行优化,从而为推动未来将磁场单独使用或联合纳米技术应用于肿瘤治疗奠定基础。

半导体聚合物/石墨烯共混薄膜的强磁诱导生长及其电荷传输研究

我们将P(NDI2OD-T2)等半导体聚合物与石墨烯纳米片通过溶液相共混,制备了薄膜场效应晶体管(OFET)。发现无论是P型还是N型器件,掺混石墨烯都显著地提高其载流子迁移率。并且采用强磁场下的溶液滴涂方法来生长P(NDI2OD-T2)/石墨烯共混薄膜,获得了高取向薄膜。发现相比于"纯"半导体聚合物,加入少量的石墨烯纳米片可显著提高共混薄膜中聚合物主干链取向程度、增强OFET器件的电子迁移率各向异性。此外还利用旋转磁场来调控薄膜中主干链共轭平面的面外方向取向,进一步了提高薄膜的电荷传输性能。我们认为,P(NDI2OD-T2)链聚集体与石墨烯π平面构成的组合体可增强主干链取向并在聚合物畴界处形成快速的电荷传输通路,从而提高薄膜的电荷传输。

新型R型噬菌体尾样细菌素对MRSA的抗菌活性研究

目的探索阴沟肠杆菌SHAMU191747所分泌的新型R型噬菌体尾样细菌素(phage tail-like bacteriocin,PTLB)对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)的抗菌活性。方法琼脂平板拮抗试验和肉汤微量发酵试验,检测阴沟肠杆菌SHAMU191747对MRSA的拮抗活性。超高速离心法和密度梯度离心法,制备阴沟肠杆菌SHAMU191747发酵上清液粗提物。使用透射电镜检测粗提物中有无新型R型PTLB。琼脂平板点种法,验证粗提物对MRSA的抗菌活性。采用SDS-PAGE电泳检测新型R型PTLB的分子量。结果阴沟肠杆菌SHAMU191747分泌新型R型PTLB,对MRSA具有强拮抗效应。新型R型PTLB的分子量约35 ku,能够高效杀伤MRSA;尾鞘未收缩的功能性分子的物理尺寸为(142.7±4.3)×(13.8±0.6)nm,尾鞘收缩的非功能性分子的物理尺寸为(57.7±1.2)×(20.8±1.5)nm。结论阴沟肠杆菌SHAMU191747产生的新型R型PTLB能够高效杀伤MRSA,具有开发成新型抗菌药物的潜力,临床应用前景很大。

磁场对血红蛋白氧合速率的影响

目的血红蛋白是高等动物体内运输氧气的载体蛋白,本工作拟探究磁场对血红蛋白氧合的影响,并比较人和牦牛血红蛋白在磁场下氧合的差异。方法构建人和牦牛血红蛋白的重组表达纯化系统;分别将人和牦牛脱氧血红蛋白置于地磁场或外加磁场下,通过收集紫外可见光谱数据,计算氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和高铁血红蛋白3种组分的浓度和比例,分析磁场对血红蛋白氧合速率的影响;使用超导量子干涉磁测量系统SQUID对人氧合血红蛋白和人脱氧血红蛋白进行磁性测量,探讨磁场影响血红蛋白氧合速率的可能机制。结果利用大肠杆菌原核表达系统成功表达并纯化得到了人和牦牛的血红蛋白样品。发现牦牛血红蛋白比人血红蛋白的氧合速率更快,外加0.3 T静磁场显著提高了血红蛋白的氧合速率,且牦牛血红蛋白比人血红蛋白对磁场更为敏感。结论本研究成功表达和纯化了人和牦牛血红蛋白,发现磁场促进了血红蛋白的氧合过程。磁场对血红蛋白氧合速率的影响可能与血红蛋白本身的磁学性质有关。这些发现为未来使用外加磁场作为辅助手段改善低氧症状提供了理论支撑,有望在临床中发挥作用。

二酮吡咯并吡咯基半导体/碳量子点平面异质结光电晶体管的制备及性能研究

采用二酮吡咯并吡咯基半导体聚合物PDVT-10与新型碳纳米材料碳量子点(CQDs)复合,通过溶液法制备了平面异质结薄膜有机光电晶体管(OPT)。PDVT-10/CQDs薄膜叠加了PDVT-10和CQDs的光学特性,在紫外至近红外的宽频范围显示了很高的光吸收能力。相较于纯PDVT-10光电晶体管,PDVT-10/CQDs平面异质结OPT展现出更优异的宽谱光电探测性能,在450 nm激光照射下,器件的光响应度达2.6×10^(4)A/W,比探测率达2.4×10^(13)Jones,最大光灵敏度超104;在808 nm光照下,光响应度甚至高达4.4×10^(4)A/W,比探测率达1.2×10^(13)Jones。根据OPT光响应过程的探究,PDVT-10/CQDs异质结器件的性能提升源于界面处合适的能级排布增强了激子的解离效率、促进电荷分离,并有效减少了空穴-电子复合几率,同时PDVT-10高空穴迁移率有助于形成高效的电荷传输通路。研究为发展高性能有机光探测器件中提供了一条重要途径。

天然构象GPRC5D磷脂纳米盘的组装研究

将G蛋白偶联受体GPRC5D蛋白组装进磷脂纳米盘类膜体系内以维持蛋白天然构象的稳定性并对其进行生物活性的验证.首先通过蛋白表达和纯化得到了GPRC5D蛋白,然后以GPRC5D蛋白、膜支架蛋白(MSP)和磷脂按一定比例混合制备GPRC5D磷脂纳米盘.组装后GPRC5D蛋白依旧展现出与阳性抗体结合的能力,充分表明磷脂纳米盘能够有效保留GPRC5D蛋白的生物活性.该研究为制备GPRC5D蛋白磷脂纳米盘提供了新的思路和方法,为探究其蛋白的结构与功能和药物研发奠定基础.

面向广泛互操作的传感数据模型研究

传感器网络对开放性和互操作性提出了越来越高的要求,统一的传感数据模型是接口定义和标准制定的基础.文章利用本体理论方法构建传感器节点本体,获取领域知识.在此基础上建立传感数据的UML关系图和XML架构SDDP(sensor datadescription protocol).最后将SDDP应用到压力传感器节点中,显示其在传感器应用程序可重用等方面的作用.以SDDP为例的统一传感数据模型,能够降低传感器网络开发成本,为建立具有广泛互操作性的传感器网络打好基础.

抗菌肽的研究进展及应用前景

抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)是自然界生物体内非常重要的防御体系,能够对抗细菌、真菌、病毒甚至肿瘤细胞。抗菌肽具有广谱抗菌活性,且不易产生耐药性,这使得抗菌肽成为应用前景非常广阔的抑菌剂。本文综述了抗菌肽的来源、功能及其作用机制,并对其应用前景进行展望。

恒河猴急性酒精暴露颞叶静息态脑功能改变9.4T MRI初步研究

目的用9.4T静息态功能磁共振(f MRI)基于分数低频振荡幅度(f ALFF)算法分析恒河猴急性酒精暴露颞叶脑功能变化。方法先后对5只健康雄性恒河猴行静脉注射酒精前(自身对照组)和静脉注射酒精10 min后(酒精组)9.4T静息态f MRI扫描,经f ALFF算法分析并比较两组颞叶f ALFF值,寻找差异脑区。结果酒精组颞叶f ALFF值低于自身对照组的脑区为左侧颞上回、左侧颞中回、左侧颞下回(P<0.01);酒精组颞叶f ALFF值高于自身对照组的脑区为右侧颞上回、右侧颞叶海马旁回、左侧颞下回(P<0.01)。结论利用9.4T rs-f MRI进行恒河猴急性酒精暴露颞叶脑功能改变研究是安全可行的;恒河猴急性酒精暴露颞叶脑功能改变明显,右侧增强,左侧以减低为主,其中左侧颞下回呈混合性改变。

稳态强磁场磁体技术研究进展

稳态强磁场是前沿科学研究所需的一种十分重要的手段。强磁场在科学研究中的应用,对物理、化学、材料、生命科学等多学科的发展起到了巨大的推动作用。产生稳态强磁场的方式主要有3种,水冷磁体、超导磁体和混合磁体。水冷磁体励磁速度快、磁场强,但运行能耗巨大;超导磁体电功率低、体积和质量较小,但目前可产生出的最高磁场不及水冷磁体;混合磁体用超导线圈替代水冷磁体的外层线圈,从而可以用比单独水冷磁体更低的能耗产生更高的磁场。介绍了3种磁体技术,回顾了其发展过程,探讨了磁体技术的未来发展路径。