近红外光响应性纳米颗粒h-PCuNF介导多模态疗法治疗恶性肿瘤

背景:基于多功能纳米材料的精准治疗是恶性肿瘤的新型治疗模式,多功能纳米材料可以将多种成像和治疗模式整合到一个纳米级平台中,实现可视化联合治疗。目的:制备载碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱的新型纳米颗粒h-PCuNF,探讨其介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。方法:采用双乳化法将碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱搭载到中空聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米载体的壳层中,制备出新型纳米颗粒h-PCuNF,表征该纳米颗粒的形态、结构、粒径、Zeta电位等。在去离子水中,检测该纳米颗粒的MRI成像、光热转换及介导光催化和类芬顿反应产生活性氧的能力。在肝脏恶性肿瘤细胞系HepG2中,采用荧光成像和MTT法检测纳米颗粒h-PCuNF介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。结果与结论:①纳米颗粒h-PCuNF呈中空球形结构,壳层中搭载有碱式磷酸铜纳米颗粒(载药率和包封率分别为26.3%和63.2%)和荷叶碱(载药率和包封率分别为11.0%和52.6%),平均粒径为(309.2±10.0)nm,Zeta电位为(-12.5±0.9)mV,在生理环境中具有良好的悬浮稳定性。②在去离子水中,纳米颗粒h-PCuNF可以显著增强T1加权MRI成像;在近红外激光照射下,纳米颗粒h-PCuNF具有良好的光热转换和光催化活性氧生成的能力;此外,纳米颗粒h-PCuNF可以消耗谷胱甘肽并介导类芬顿反应产生•OH。③纳米颗粒h-PCuNF可被肿瘤细胞HepG2摄取,并且主要分布在细胞质中;纳米颗粒h-PCuNF被近红外激光照射激活后,碱式磷酸铜纳米颗粒介导的光热/光动力/化学动力治疗可与荷叶碱介导的化疗协同治疗恶性肿瘤。

半导体量子点分子-腔光机械耦合系统中光学双稳及多稳态的形成及调控

本研究探讨了外部磁场对半导体量子点分子与腔光机械耦合系统中光学双稳态行为的影响.研究结果显示,外部磁场、量子点之间的隧穿耦合以及探测光单光子的失谐可以有效地调控系统的光学双稳态.在弱隧穿和弱磁场条件下,系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而增大.随着磁场强度和隧穿耦合强度的进一步增加,系统的双稳态将演变为多稳态.有趣的是,在强隧穿和强磁场作用下,系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而减小.这种对耦合腔光机械系统中光学双稳态的灵活调控将在可控光开关方面具有潜在的广泛应用前景.

光响应纳米材料在骨组织再生中的应用

背景:光响应纳米材料兼具纳米材料的优点以及光响应的独特优势,在组织再生、生物成像、疾病诊断、药物递送和靶向治疗等生物医学领域广泛应用,是目前功能材料领域的研究热点。目的:综述光响应纳米材料及其在骨组织再生中的应用优势和研究进展。方法:应用计算机检索中国知网和PubMed数据库,主要的英文检索词为“light-responsive,photoresponsive,nanomaterials,bone defect,bone regeneration,osteogenesis,osseointegration”,主要的中文检索词为“光响应,纳米材料,骨缺损,骨再生,骨结合”,根据纳入和排除标准筛选相关文献,最终纳入59篇文献进行综述。结果与结论:光响应纳米材料的表面形貌可通过直接调节成骨细胞及间接调节免疫相关细胞的基因表达及生物学行为来促进骨组织再生。光响应纳米材料可利用光热抗菌、光动力抗菌促进感染性骨缺损的修复。光响应纳米材料产生的温和光热刺激可通过上调成骨相关基因、蛋白质的表达及功能性成骨来有效增强成骨作用。光响应纳米材料在光照下可产生电子,进而通过调节细胞局部电位变化达到无创促进骨组织再生的目的。基于光响应纳米材料的药物释放系统可在特定光源照射下发生结构变化,以促进药物释放,为骨组织再生提供靶向治疗策略。

金属有机骨架材料光热/光动力联合治疗的策略及进展

背景:金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属节点和有机配体组成的新型多孔材料。部分MOFs自身即具备光热转化能力或光动力效应,亦可作为载体负载光热剂或光敏剂,在激光诱导下产生活性氧或升高温度发挥光疗作用,被广泛应用于抗菌及抗肿瘤等生物医学领域。当MOFs同时具有这两种光疗作用时,可发挥协同治疗的效应,以弥补单独使用一种光疗方法的不足。目的:按照不同的结构总结目前提出的MOFs光热/光动力联合治疗策略,以期为联合治疗材料MOFs的结构设计、功能负载及临床应用场景提供新的思路。方法:以“金属有机骨架/金属有机框架,光动力治疗,光热治疗”为中文检索词,“Metal-organic frameworks,photodynamic therapy,photothermal therapy,phototherapy”为英文检索词,检索了PubMed、Web of Science、ScienceDirect、中国知网和万方数据库的文献,最终纳入76篇进行综述分析。结果与结论:①光热/光动力联合治疗可发挥相互增强的协同作用。②现有光热/光动力联合治疗策略主要包括了改性MOFs骨架赋予其光热、光动力效应,将光疗剂封装于MOFs,光疗剂与MOFs形成核壳结构,光疗剂在MOFs内原位还原,将光疗剂附着于MOFs表面以及热解MOFs以形成MOFs衍生的碳材料等其他特殊改性方法。③要构建特定的光疗MOFs结构,必须综合考虑光疗剂和MOFs的种类、尺寸、结合方式,选择不同的合成策略。封装结构合成过程简单,但仅适用于小粒径光疗剂;核壳结构稳定,但合成过程繁复;原位还原对光疗剂尺寸无特殊限制,但难以精确控制光疗剂在MOFs内部的生长;表面附着结构的合成步骤简便,但不能避免光疗剂提前聚集猝灭;热解MOFs合成条件要求高,且只有特定的MOFs才能实现。④现有的光热/光动力联合治疗策略主要被应用于抗菌、抗肿瘤治疗并表现出优异性能,具体的应用领域与光疗剂和MOFs自身的性质有关,还有部分用于类风湿性关节炎、抗凝溶栓治疗,其潜在应用场景十分广阔。⑤光热剂和光敏剂的临床转化目前仍处于起步阶段,其面临的关键挑战包括生物安全性评估激光照射参数的优化以及高效大规模合成方法的开发。

二维光晶格中旋转玻色-爱因斯坦凝聚基态中的涡旋分布

利用多重网格预条件共轭梯度法,研究了囚禁在二维光晶格与谐振势组成的复合势阱中的旋转玻色-爱因斯坦凝聚体中的涡旋分布,探讨了光晶格深度、晶格常数和凝聚体旋转频率对旋转凝聚体中涡旋分布的影响.结果表明,由于光晶格势阱的引入,凝聚体中产生涡旋,且涡旋位于外部势阱极小值处.随着光晶格势阱深度的增加,凝聚体集聚在光晶格势阱的底部,形成格点状分布,其中的涡旋形成涡旋对,并融合形成更大的涡旋.在晶格常数较小时,凝聚体中涡旋分布形成类似Abrikosov涡旋晶格,随着晶格常数的增加,凝聚体中涡旋的分布形式出现多样化,出现了内中外三层结构.随着旋转频率的增加,凝聚体中涡旋数目也随之增加,涡旋分布也更加复杂和富于变化,凝聚体密度分布范围也随着旋转频率的增加而扩展.当凝聚体旋转频率接近外部谐振势阱的谐振频率,即凝聚体处于最低朗道能级近似时,其中的涡旋数量大幅度增加,且出现涡旋成对组合与融合现象,并形成了涡旋斑图花纹.

柔性光伏系统颤振性能的节段模型试验研究

柔性光伏支架的频率低、质量轻,极易在风荷载作用下发生大幅振动。以某实际柔性光伏项目为工程背景,借鉴桥梁抗风的研究经验,对该柔性光伏支架的颤振性能进行研究。首先,考虑严格的相似比关系,设计并制作了弹性悬挂节段模型系统,并对其动力特性进行了测试;然后,进行不同光伏组件倾角(-39°~+39°)下的弹性悬挂节段模型测振风洞试验,研究光伏组件风致响应随风速的变化规律,得到各倾角下柔性光伏节段模型的颤振临界风速值,探讨2种气动措施对提高柔性光伏支架颤振稳定性的效果。结果表明:在0°~39°的正倾角工况下,柔性光伏支架的颤振临界风速随光伏组件倾角的增大,呈现先减小后增大的趋势,最小颤振临界风速出现在12°~21°光伏组件倾角范围内,折算成实际风速为9.6m/s;在-39°~0°的负倾角工况下,颤振临界风速随光伏组件倾角的增大,也呈现先减小后增大的趋势,最小颤振临界风速出现在-21°~-12°光伏组件倾角范围内,折算成实际风速为10.1m/s;设置中央稳定板的气动措施难以有效提高柔性光伏支架的颤振临界风速。

基于数据驱动的分布式光伏发电功率预测方法研究进展

从综述的角度,以分布式光伏系统为对象,分析了功率预测技术的发展情况、存在的难点以及主要影响因素,梳理了应用数据驱动方法实现功率准确预测的技术路线。再以空间相关性、历史出力功率以及气象等影响因素为切入点,梳理了光伏系统数据驱动的功率预测研究现状,分析其相应的数据增强、时空图信息以及特征融合的手段,讨论了技术的优缺点。最后给出了功率预测数据驱动方法研究方向和发展建议。

光伏幕墙辅助双源热泵系统在不同地区的多目标优化配置

为克服单一可再生能源应用的局限性,提出一种光伏幕墙辅助双源热泵系统。利用TRNSYS建立仿真模型,以系统能耗和生命周期成本为目标函数,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),对不同地区系统配置规模进行多目标优化设计,并利用加权和法确定均衡解。结果表明:哈尔滨、长春、沈阳3个地区优化后的系统运行能耗比优化前分别增加5.9%、5.0%和3.9%,生命周期成本降低13.6%、17.1%和12.9%;与单目标优化相比,多目标优化在兼顾性能的前提下能明显降低生命周期成本,具有明显的优势。

长三角地区集中式露地农业光伏方阵夏季光热环境试验研究

基于太阳照度和环境温度逐时变化,以长三角地区的集中式露地农业光伏方阵为研究对象,在跨度为6.8 m的单跨方阵中沿从南到北的跨度方向取0.65、3.40、6.15 m处的3个和长度方向共面的测试断面,即南区、中区、北区。基于此,进行夏季方阵内外的光热环境测试,分析并明确光伏组件下方区域的光热环境变化规律,为其太阳能资源合理利用、结构改进和夏季农业生产管理提供参考。结果表明,该地区光伏方阵夏季内部3个区域光热环境呈现规律性差异,整体表现为北区略优于南区,中区优于南、北两区。综合考虑作物生长的光热环境需求,一方面可通过结构改进、种植方式优化等方式改善或利用好内部光环境;另一方面基于热环境规律,分类做好内部3个区的夏季灌溉等田间管理,从而推动光伏农业发展升级。

风光热储互补发电系统容量配置技术研究

针对无常规电源支撑的风光热储互补发电系统,协调规划装机容量对提高发电系统运行经济性和利用率具有重要意义。提出了一种双层优化配置方法,上层以最小度电成本及弃电率为目标,确定系统装机容量;下层以新能源发电消纳最大为目标,解决功率分配问题。通过反复迭代寻优,得到系统容量配置;然后;通过纳什谈判对优化结果进行选择;最后,对甘肃河西地区数据进行仿真分析。结果表明:风光热储互补发电系统最优容量配置下的度电成本为0.3064元/(k W·h);风电场加光伏电站装机容量与光热电站装机容量的最优比为6:1,对比相同装机容量的风光互补发电系统,风光热储互补发电系统具有更高的稳定性。

基于孤立森林算法的弹性光网络异常流量自动识别方法

弹性光网络流量传输受到时间波动导致异常,为了提高网络传输稳定性,提出基于孤立森林算法的弹性光网络异常流量自动识别算法。根据流量的异常分布特征和正常数据的差异性进行波谱密度检测,构建弹性光网络流量的谱特征提取模型,通过低通滤波器卷积向量重组,实现对异常流量的谱特征筛选,采用孤立森林算法实现对网络流量异常检测的自适应寻优控制,结合多维空间结构重组方法实现对弹性光网络异常流量检测和识别。结果表明,漏检率及误检率较低,分别为3.16%,1.03%。检测用时较少,仅用16秒。在进行检测时,外部入侵率未超过1%,抗扰性较强。

基于虚拟同步发电机的构网型光储变流器控制策略研究

为了抑制光伏发电的随机性和波动性的影响,提高微电网的供电可靠性,对离网工况下的微电网黑启动方案进行分析,并将其与虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略一起应用于储能变流器中,建立了储能变流器的VSG数学模型,推导了小信号模型表达式,通过在光储微电网系统引入惯性和阻尼,提高了系统电压和频率的稳定性。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型,验证了零起升压策略的有效性,确保了黑启动过程中线路电压的稳定;并在并网工况下分析了光储微电网系统各个微源之间的协调控制,验证了构网型光储变流器控制策略的有效性。

基于SSTDR的光伏连接器故障检测

随着运行时间的增长,光伏连接器会出现氧化、老化、松动等现象,易导致接触不良、发热等问题,最终可能引起断路、电弧等故障,对光伏系统的高效、安全运行造成不良影响。由于光伏连接器故障会引起其等效阻抗的变化,该文采用扩频时域反射法(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)来进行检测:通过向光伏连接器所在的光伏组件串注入正弦高频信号调制的伪随机序列序列测试信号,分析入射信号与反射信号的相关特性,再与健康状态下的特性进行比较,来实现光伏连接器故障在线诊断。对此进行仿真计算并在4块光伏板组成的光伏组串中进行实验,发现开路故障时包络面积最大可达到5×10^(5),而脱离故障时包络面积最小为0.8×10^(5),二者皆远大于健康时的包络面积0.07×10^(5),可有效诊断光伏连接器是否发生故障。

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

宽光谱响应范围的氮化碳纳米片的制备及其光催化产氢性能研究

以块体氮化碳(CN)为前驱物,采用氧化剥离制备氧化型氮化碳纳米片(o-CN NSs),将o-CN NSs还原制得了还原型氮化碳纳米片(r-CN NSs)。o-CN NSs和r-CN NSs厚度均约2 nm,且都保留了纯CN的庚嗪环骨架结构;相比于o-CN NSs,r-CN NSs具有更小的禁带宽度(2.62 eV)、更宽的光响应范围(485 nm)和更高的产氢速率(1700μmol/(g·h));r-CN NSs的光催化产氢速率是CN的8.5倍、o-CN NSs的2.1倍。经过20 h的循环测试,r-CN NSs的光催化产氢速率没有衰减,具备良好的光催化稳定性。实验和理论分析表明,r-CN NSs是边缘基团为氨基的纳米片结构,氨基的引入改善了纳米片的结晶性,提高了电子和空穴的分离效率、拓宽了纳米片的光响应范围,从而导致光催化性能增强。

LED光质影响微藻生长和代谢产物积累的研究进展

光质是影响微藻生理代谢的重要环境因子之一,它会影响微藻的生长发育、光合作用及代谢产物的积累等。发光二极管(light emitting diode,LED)作为一种新型冷光源,因具有能耗低、稳定性强、颜色多变、安全环保等优点而被广泛应用,且能按需求获得单色光与复合光谱,是一种非常适合于微藻培养的人工光源。已经有越来越多的研究者和企业关注LED光质在调节微藻生长和代谢产物积累方面的优势。该文对现有文献进行整理,重点综述了LED不同光质对微藻生长及代谢产物积累的影响。在LED单色光(红光、蓝光、绿光、黄光和橙光)中以红光和蓝光对不同类群微藻生物量和代谢产物积累的提升最为显著;而LED混合光,特别是红蓝光往往比单色光更能增加微藻生物量和代谢产物的积累。然而,微藻的光合作用、生长及代谢产物积累的最佳光质在不同类群和同一物种的不同藻株中通常有很大差异。未来,LED光质在微藻生产中的应用应该着重从光质影响微藻代谢产物积累的分子机制、开发新型高效LED光源、开发基于LED光质调节的高效光生物反应器、LED光质应用于微藻大规模培养等几个方面开展。

基于轻型自限制注意力的结构光相位及深度估计混合网络

相位提取与深度估计是结构光三维测量中的重点环节,目前传统方法在结构光相位提取与深度估计方面存在效率不高、结果不够鲁棒等问题。为了提高深度学习结构光的重建效果,本文提出了一种基于轻型自限制注意力(Light Self-Limited-Attention,LSLA)的结构光相位及深度估计混合网络,即构建一种CNN-Transformer的混合模块,并将构建的混合模块放入U型架构中,实现CNN与Transformer的优势互补。将所提出的网络在结构光相位估计和结构光深度估计两个任务上进行实验,并和其他网络进行对比。实验结果表明:相比其他网络,本文所提出的网络在相位估计和深度估计的细节处理上更加精细,在结构光相位估计实验中,精度最高提升31%;在结构光深度估计实验中,精度最高提升26%。该方法提高了深度神经网络在结构光相位估计及深度估计的准确性。

一种Y型延迟荧光分子及其蓝光和绿光OLED应用

以噻吨酮作为受体、3,6-(二咔唑基)三咔唑作为给体设计合成了一种具有延迟荧光特性的Y型分子(TX-TCz)。模拟计算表明化合物HOMO和LUMO能级完全分离且在苯环上存在较小的重叠,有助于获得小的S1和T1的能级差ΔEST。随着溶剂极性的增加,化合物发射峰发生明显的红移且由于电荷转移态和局域激发态的共存产生了双峰发射。在纯膜中TX-TCz的发射峰位于513 nm,量子产率为11.5%。基于低温下荧光和磷光发射峰,计算得到化合物的ΔEST为0.03 eV,并且检测到µs级的寿命,说明化合物具有延迟荧光发射。与此同时,化合物展示了良好的热稳定性能和电化学性能,有助于制备高性能OLED器件。其在掺杂浓度为5%(wt)的器件中展示了良好的蓝光性能,发射峰位于463 nm,最大外量子效率为1.53%;在非掺杂器件中展示了良好的绿光发射(522 nm),最大外量子效率达到1.81%。

基于动态指标的光伏组件健康程度诊断

为了对光伏组件的健康状况进行诊断,提出了一种基于光伏组件的光生电流,等效串联电阻,等效并联电阻3个指标的光伏组件健康程度定量检测方法。首先利用改进的布谷鸟算法对测量的光伏组件I-U线进行参数辨识,形成实测健康曲线,再利用光伏组件自然老化模型确定理论健康曲线,然后计算实测健康曲线与理论健康曲线之间的偏移量并结合灰色关联分析进行数值校正;定义健康程度H参量计算得到光伏组件健康程度量化值。仿真分析和实验测试结果表明该方法可以对不同环境下的光伏组件健康程度进行有效在线诊断,为光伏组件维护提供参考。

基于光储混合配置的级联H桥型光伏逆变器功率平衡策略

级联H桥(cascade H-bridge,CHB)变换器由于其模块化结构,已成为大规模光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器的优选方案。然而,在不同光照强度和温度下,不同区域PV组件之间发电功率不同,导致CHB变换器相间输出功率不均衡、不稳定等问题。为此,文中提出一种基于CHB结构的光储混合电能路由,在三相CHB光伏逆变器中配置少量的储能模块,利用光储协同控制,维持CHB内部功率稳定,消除分布式PV在相间产生的不均衡功率,且变换器输出功率能够时刻满足网侧上层功率调度,提高了光伏电站的稳定性。针对系统安全区域,在载波移相调制策略下,全桥子模块传输的功率受到约束,并对光伏和储能模块的配置作详细分析。最后,通过仿真以及实验验证所提拓扑及控制策略的正确性和有效性。