抗菌肽分子优化设计研究进展

抗菌肽(AMPs)是生物体内合成的一种具有抗菌活性的多肽类物质,对多种病原体乃至耐药性菌株具有明显的杀伤作用。但由于其易降解,活性不稳定等缺陷受阻于临床应用。随着抗菌肽数据库的发展,并在降低AMPs毒性、提高AMPs抑菌活性、增强AMPs稳定性及生物利用度、克服AMPs体内转运难题的原则指导下,对众多抗菌肽进行分子优化设计,旨在解决目前抗菌肽合成及活性的瓶颈,相信在不久的将来抗菌肽将成为临床上重要抗菌武器。

三种Mastoparan胡蜂多肽的抗菌功能和分子优化研究

目的:探究Protopolybia exigua胡蜂毒液来源Mastoparan家族蜂毒肽Protopolybia-MPⅠ、-MPⅡ和-MPⅢ的结构特征与抗菌功能并进行分子优化。方法:结合分子模拟和圆二色谱法分析Protopolybia-MPⅠ、-MPⅡ和-MPⅢ的结构特征,采用MIC方法评价Protopolybia-MPⅠ、-MPⅡ和-MPⅢ的抗菌活性;基于Protopolybia-MPⅠ与-MPⅢ的序列与活性差异设计突变体并进行抗菌活性评价。结果:Protopolybia-MPⅠ、-MPⅡ和-MPⅢ均具有典型的α-螺旋构象;Protopolybia-MPⅢ对金黄色葡萄球菌和鲍曼不动杆菌具有显著的抗菌活性;通过设计突变体发现Protopolybia-MPⅢ-3、-6与-12的抗菌活性明显改善。结论:本研究为临床新型肽类抗菌药物的研发提供了先导分子,并丰富了对Mastoparan家族蜂毒肽的认识。

M-精英协同进化分子动理论优化算法

提出了一种M-精英协同进化分子动理论优化算法(MECKMTOA,M-elite coevolutionary KMTOA)。该算法基于M个精英以尽量避免发生错误引导,通过精英间的学习与协作提高算法的收敛精度,采用新型的波动算子防止算法陷入按维早熟。测试结果表明,MECKMTOA在求解精度、算法稳定性、高维函数求解等方面均表现出良好性能。

双种群分子动理论优化算法

针对传统分子动理论优化算法存在寻优精度差、易陷入局部极值等不足,提出了一种双种群分子动理论优化算法。该算法将种群分为精英和普通两个子群:普通子群采用传统分子动理论优化算法搜索策略进行大范围搜索,而精英子群则通过协同合作实现精细化搜索,以提高算法收敛精度;基于个体迁移实现子群间的信息交流,两个子群通过分工合作共同完成搜索过程。实验结果表明:改进算法在收敛速度、精度和算法稳定性等方面都有明显改善。

弱连接多子群分子动理论优化算法

针对分子动理论优化算法拓扑结构与"群集"现象的不足,提出了一种弱连接多子群分子动理论优化算法.该算法分为上下两层,下层由一系列分子子群执行启发式快速搜索,以提高算法的收敛速度;上层中的混沌扰动子群基于混沌扰动机制,以便停滞状态的分子子群能跳出局部极值;上层中的免疫局部学习子群选取下层中的部分优秀个体进行局部学习,以实现精细化搜索而提高算法的收敛精度.仿真结果表明,该算法在寻优精度、收敛速度以及求解偏移函数等方面均有良好的性能.

基于结晶过程的分子动理论优化算法

针对分子动理论优化算法(KMTOA)存在易陷入局部最优、寻优精度低等问题,提出一种基于结晶过程的分子动理论优化算法(C-KMTOA)。该算法通过模拟结晶过程设计了一种分离算子,该算子将种群分为最优个体、优秀个体、较差个体三个子群,并通过引导操作使较差个体向优秀个体附近移动、优秀个体向最优个体附近移动,从而使搜索范围快速缩小到最优解附近。实验结果表明,该算法在优化精度、动态性能等方面均优于GA、DE、QPSO和KMTOA。

优化分子筛焙烧条件,提高分子筛质量合格率

焙烧强度对分子筛超稳化反应至关重要,探讨如何优化分子筛焙烧条件,提高焙烧强度,通过不断摸索,最终找到炉温控制和改善转筒黏料的方法,达到超稳化温度要求,分子筛质量合格率有了较大幅度的提高。

基于分子动理论算法的三电平逆变器谐波优化

在许多大功率交流传动场合下,开关损耗大。为了降低开关损耗,提高逆变器效率,开关频率一般限制在1 kHz以下,导致牵引逆变器中含有大量的谐波。以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,建立了三电平逆变器最小相电流总谐波畸变率谐波优化模型。采用分子动理论优化算法求解模型时施加了消除窄脉冲算法,完成全调制范围、多种脉波条件下优化函数的求解。与传统SPWM和SHEPWM比较,MMTPWM具有良好的谐波优化效果。最后,通过仿真实验和硬件实验结果验证了理论分析的正确性。

基于记忆分子动理论优化算法的多目标截面投影Otsu图像分割

传统截面投影Otsu法后处理过程中的阈值Q为预先设定的常量,对含噪程度不同的图像普适性较差。该文提出一种基于记忆分子动理论优化算法的多目标截面投影Otsu法。该方法将阈值Q作为变量,结合分割阈值T,基于最大类间方差和最大峰值信噪比准则建立多目标图像分割模型,以兼顾图像分割的准确性和抗噪性;为免阈值增加而影响算法效率,将人工记忆原理引入分子动理论优化算法,设计了一种基于记忆分子动理论优化算法的多目标图像分割模型求解方法。实验表明:该方法分割准确、抗噪性强、鲁棒性好,对含不同噪声的图像更具普适性。

基于多目标分子动理论的楼宇负荷用电调度优化

针对智能用电环境下保证用电经济性、舒适性以及电网侧稳定性目标的楼宇多用户日负荷调度问题,提出一种基于多目标分子动理论的智能楼宇负荷用电调度优化策略。首先根据楼宇用户中不同负荷特征,对楼宇用电负荷进行分类,搭建楼宇多用户负荷用电调度模型;其次,针对该模型对分子动理论优化算法进行多目标改进,引入基于按维审查的模糊拥挤判定思想得到最优解集可供选择,提高种群多样性和分布性,然后将其用于楼宇多用户负荷调度模型中进行多目标优化;最后,通过算例仿真实验及对比分析可知,所提优化策略能较好地实现楼宇用户用电经济性和舒适性目标,同时达到平抑电网侧波动的效果。

结合零点配置与分子动优化设计IIR多频陷波器

数字无限脉冲响应陷波滤波器的作用是抑制或滤除数字信号中一些特定的频率分量。在基本的二阶陷波滤波器的基础上,通过增加零极点对,设计一种新的单频陷波滤波器,设置两个极点和新增加零点的极角等于原零点的极角,新增加极点的极径等于原极点极径,以此来弥补其过渡带;调整新增加零点的极径,增大过渡带增益,使其具有更窄的过渡带,陷波效果更好。提出一种数字多频陷波器的设计方法,通过级联改进的单频陷波器,用分子动理论优化算法优化新增加零点的极径,实现具有稳定特性的陷波系统并且加快计算速度。经过一系列仿真实验,验证了所提方法的鲁棒性和实用性。

鱼源抗菌肽的分子设计与优化策略及其应用研究进展

抗菌肽因广谱抗菌性、热稳定性、不易产生耐药性等优点成为极具潜力的抗生素替代物。然而,天然抗菌肽活性差、毒性高、合成成本昂贵等问题限制了其进一步应用。近年来,天然抗菌肽的分子改造与设计成为国内外学者的研究热点。鱼类是天然抗菌肽的重要来源,本文综述了近年来鱼源抗菌肽的作用机制、分子设计与优化策略和在水产养殖中的应用,旨在提供对鱼源抗菌肽的全面了解和认识,为鱼源抗菌肽的开发和应用提供新思路。

基于分子动理论优化算法的最优潮流计算

最优潮流是一个离散的、非线性化、规模庞大的问题。用传统的方法求解时会存在收敛速度慢、局部收敛等问题。本文用分子动理论优化算法来求解最优潮流。并通过IEEE14节点系统对该算法进行测试,由测试结果可知,该算法收敛精度高、寻优能力强。

用于CO_2驱的助混剂分子优选及评价

中国油藏开展CO2驱油技术,普遍存在着油藏混相压力高,导致混相驱难以实现及采收率低的问题,为此,借鉴CO2-水体系的微乳液领域中所使用的表面活性剂,以氟代烷烃链和非氟OAc链作为亲CO2端,以烷烃类结构作为亲油端,研制了合成有机助混剂。利用界面张力测试,分析其在煤油和原油油样中降低CO2-油样界面张力和CO2驱最小混相压力的作用并进行优选。测试结果表明,筛选出的两类新型助混剂(全乙酰葡萄糖十二烷基酯分子与柠檬酸三异丙酯分子)都具有较好的助混效果。在某油田原油的应用测试中,在CO2驱替气中加入全乙酰葡萄糖十二烷基酯分子后,CO2-油样界面张力平均降低28.7%,CO2驱最小混相压力降低27.47%,效果明显,具备进一步研究以投入工程应用的价值。

石墨烯与色氨酸相互作用模式的分子模拟研究

石墨烯是由单原子层组成的二维晶体,生物相容性好、比表面积大、稳定性好,目前被广泛应用于医药领域。本文采用密度泛函理论对色氨酸(Trp)以及两种不同尺寸的石墨烯CS(C62H20)和CL(C186H36)进行了热力学稳定能的计算探究。然后采用分子对接的方法对其进行分别对接并计算了复合物的对接能量,其结合能依次为:-4.62 kcal/mol(CS-Trp)、-4.92 kcal/mol(CL-Trp)。本文的结论为:石墨烯作为色氨酸载体具有一定的稳定性,且其稳定性与石墨烯尺寸大小存在一定关系。

基于CKMTOA-KELM优化ADRC的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统自抗扰控制器(ADRC)中扩张状态观测器(ESO)的观测扰动项较大,提出一种基于改进核函数极限学习机(KELM)优化自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制方法。采用混沌分子动理论优化算法(CKMTOA)优化KELM模型的核参数和惩罚系数,得到CKMTOA-KELM最优回归模型;CKMTOA通过引入混沌搜索防止算法陷入局部最优,采用自适应惯性权重因子提高算法的收敛速度。最后,将该模型嵌入ADRC中对其进行优化及分析,以提高系统动态响应速度和抗干扰能力,增强系统鲁棒性。仿真实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

基于CKMTOA的SRM转矩分配函数优化补偿控制策略

针对开关磁阻电机SRM(switched reluctance motor)运行时存在较大的转矩脉动,传统控制策略使输出电流波动大、电流可控性低等问题,本文提出了一种基于混沌分子动理论优化算法CKMTOA(chaos kinetic-molecu⁃lar theory optimization algorithm)的SRM转矩分配函数优化补偿控制策略。改进了余弦转矩分配函数,根据优化所得的最佳转矩补偿值对转矩分配函数相转矩参考值进行补偿,在换相开始阶段,对前一相绕组参考转矩值进行补偿,对后一相绕组不做处理;在换相结束阶段,对后一相绕组的参考转矩值进行补偿,对前一相绕组不做处理。同时,本文选择将电流变化率和铜损作为优化目标,利用CKMTOA的全局寻优能力,对最佳开通角、关断角和转矩补偿值进行优化获取,得到最优转矩补偿值,可以有效降低电流的变化率,抑制了换相时的转矩脉动。

基于蝎抗菌肽Lausporin-1设计衍生肽以优化其抗“ESKAPE”病原菌活性

目的:基于蝎抗菌肽Lausporin-1,分子设计低溶血高抗菌活性先导多肽。方法:基于碱性氨基酸取代法设计Lausporin-1衍生肽(LP-M1,LP-M2,LP-M3与LP-M4),开展分子结构、抗菌活性与溶血毒性评价研究。结果:与Lausporin-1比较,4种衍生肽均表现出更广谱的抗菌活性,其中LP-M3的溶血活性显著降低。结论:本研究为抗“ESKAPE”病原菌新型药物开发提供新的先导多肽,为蝎源抗菌肽分子优化设计提供了新思路。

A-B2型含二苯甲酮的对硝基二苯乙烯类染料的合成、双光子性质与电化学

报道了3′,4′-二(对苯甲酰基苯甲氧)基-4-硝基二苯乙烯(C1)的合成与表征.研究了在不同溶剂中分子的吸收与荧光发射.分子在可见光区的吸收可以归于生色团对硝基二苯乙烯部分的贡献,而其在短波长区的吸收主要由二苯甲酮部分提供.分子在中等极性溶剂中表现出较强的荧光发射.系统研究了3′,4′-二(对苯甲酰基苯甲氧)基-4-硝基二苯乙烯与2′,4′-二(对苯甲酰基苯甲氧)基-4-硝基二苯乙烯(C2)两种A-B2型分子的双光子性质与电化学行为.结果表明,在800nm波长的飞秒激光激发下,两个分子皆表现出明显的上转换荧光发射,其双光子吸收横截面的大小与二苯甲酮取代位置表现出一定的相关性.分子结构优化与电化学的研究表明,两个分子的电子密度分布与前线轨道能量亦与二苯甲酮取代位置表现出一定的相关性.

Finite element simulation and optimal analysis of surfacing on steel orthotropic bridge deck

To analyze the stress state of steel orthotropic deck pavement and provide reference for the design of the overlay, the inner stress state and strain distribution of surfacing under the load of the deformation of the whole bridge structure and tyre load are analyzed by the finite element method of submodeling. Influence of surfacing modulus on the strain state of the overlay is analyzed for the purpose of the optimal design of the overlay structure. Analysis results show that the deformation of the whole bridge structure has no evident influence on the stress state of the overlay. The key factor of the overlay design is the transverse tensile strain in the overlay above the upper edge of web plate of rib. The stress state of the overlay is influenced evidently by the modulus of rigidity transform overlay. And the stress state of the overlay can be optimized and lowered by increasing the modulus and thickness of rigidity transform overlay, The fatigue test has been done to evaluate the fatigue performance and modulus of different deck pavement materials such as epoxy asphalt, SBS modified asphalt, rosphalt asphalt which can provide reference for deck pavement structure design.