基于刺激-响应模型的生产性服务企业CA S系统集成模型构建

以刺激—响应模型为基础,构建了生产性服务企业行为模型,分析了行为主体业务元的复杂适应行为。在构建回声模型的基础上,探讨了进攻与防御、选择性交互、资源变换、黏着、选择性交配以及条件复杂机制,这些都为生产性服务企业实现隐秩序提供了可能。提出了构建CAS系统集成模型隐秩序的3条途径:整合资源和环境,构建网络化组织形态;充分认识并积极运用主体多样性;建立长效信息运作机制,促进主体间互动与协作。

刺激-响应荧光聚合物的液滴微流控合成及其活体分析应用研究

新型刺激-响应聚合物荧光基质探针的构建及其活体分析化学应用研究具有重要的意义。采用液滴微流控合成装置合成制备了一系列荧光智能聚合物基质探针,结合荧光共聚焦技术,将其应用于生物活体生理活性物质分析及活细胞的温度变化成像研究中。利用聚合物的刺激-响应性可引起键合于聚合物链上荧光强度的变化,高效高灵敏地识别了ATP、糖、蛋白等生理活性物质,并实时监测了细胞内的温度变化。

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建(Ⅰ)——开关性或刺激-响应性表面活性剂与智能表面活性剂体系

表面活性剂是重要的化工产品之一,在日化产品、工业技术、高新技术以及生命科学等众多领域中有着重要的应用。如何对表面活性剂的结构、功能及性质进行调控以及使表面活性剂能够循环利用是当前表面活性剂领域的研究热点,而开关性或刺激-响应性表面活性剂正是解决这些问题的钥匙。本讲座介绍了开关性或刺激-响应性表面活性剂的基础知识,主要包括响应基团和触发机制的种类,重点介绍了pH、CO2/N2、光、氧化-还原、磁以及温度等6大类开关性或刺激-响应性表面活性剂。

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建(Ⅲ)相反电荷表面活性剂-纳米颗粒相互作用(ii)——用常规表面活性剂构建刺激-响应性Pickering乳状液和Pickering泡沫

在水介质中,离子型表面活性剂能够通过静电相互作用吸附到带相反电荷的无机纳米颗粒表面,产生原位疏水化作用,使原本强亲水性的无机纳米颗粒转变为表面活性颗粒,进而能够吸附到油(空气)/水界面,稳定Pickering乳状液和Pickering泡沫。如果能够通过某种触发机制促使表面活性剂从颗粒表面脱附,就可以解除原位疏水化作用,于是颗粒恢复其原本具有的强亲水性,自油(空气)/水界面脱附,导致破乳和消泡。如果这种吸附-脱附作用能够多次循环,就得到了所谓的刺激-响应体系。本讲座将介绍如何利用常规商品表面活性剂和普通纳米颗粒例如纳米二氧化硅和纳米氧化铝颗粒等来达成这一目标,主要采用离子对形成触发机制和pH触发机制。

基于刺激-响应机制的改进鸡群算法

针对鸡群算法收敛速度慢且容易陷入局部最优的不足,从平衡勘探与开发的角度提出一种基于刺激-响应机制的改进鸡群算法.首先,考虑公鸡的引领作用为其设计勘探和开发两种搜索方程;然后,根据种群聚集度和平均改进度定义执行搜索方程的刺激和阈值;最后,在刺激-响应机制下,公鸡充分发挥引领作用,带领鸡群完成勘探与开发.将改进算法用于基准函数优化和食管癌生存风险预测模型优化,并与其他改进的鸡群算法进行对比,表明了所提出算法的有效性.

刺激-响应型蛋白质分子印迹材料的研究进展

蛋白质分子印迹技术在蛋白组学、生命科学、生物传感、药学研究及生物样品纯化等领域具有广泛的应用价值并备受关注.不过,由于其分子量较大,蛋白质分子印迹材料在应用中还存在蛋白质的传输扩散效率较低及吸附脱附较难等缺陷.而新出现的刺激-响应型蛋白质分子印迹材料可对外界刺激做出反应,并可进一步通过调控分子印迹材料与生物大分子之间的相互作用来实现目标蛋白质的高效快速捕获及释放,因此其具有重要的应用前景.本文综述了近20年来刺激-响应型蛋白质分子印迹材料的研究进展,并概述了其制备方法、聚合物单体种类、刺激-响应类型及机理,还进一步阐明了刺激-响应型蛋白质分子印迹技术的未来发展方向.

基于刺激-响应分工机制的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法中探索与开采的不平衡以及由此导致的求解精度低、收敛速度慢等问题,提出一种基于刺激-响应分工机制的人工蜂群算法.将探索和开采看成两种不同的搜索任务,令蜜蜂在雇佣蜂阶段执行探索,在跟随蜂阶段执行开采.根据种群多样性设计搜索任务的环境刺激,利用搜索成功率设计蜜蜂个体的响应阈值.在刺激-响应分工机制下,蜜蜂在雇佣蜂和跟随蜂之间灵活转换,从而实现探索和开采的平衡.采用22个基准函数进行仿真实验,实验结果验证了所提出算法的有效性.

细菌纤维素填充的水刺激-力响应羧基丁腈橡胶复合膜（英文）

采用浇铸法通过将细菌纤维素晶须(BCW)与羧基丁腈橡胶胶乳(XNBR)混合制备了BCW/XNBR橡胶复合膜,研究了该膜的吸水性能及吸水前后常温储能模量的变化。结果表明,随着时间延长,BCW/XNBR膜的吸水速率减小,约3 d达到溶胀平衡状态。随着BCW用量的增加,BCW/XNBR膜的平衡溶胀程度增大,当BCW为10份(质量)时膜的吸水质量分数最大达到18%。吸水后BCW/XNBR膜的常温储能模量显著降低,加入10份BCW时较吸水前降低了87.3%,这表明BCW/XNBR膜具有良好的水刺激-力响应性能。

橡胶基质对橡胶/细菌纤维素晶须复合材料的水刺激-力响应性能的影响（英文）

分别选用丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶和羧基丁腈橡胶作为基质,采用蒸发法将细菌纤维素晶须(BCWs)分别与3种橡胶胶乳混合,制备了橡胶/细菌纤维素晶须复合材料,研究了橡胶基质对复合材料吸水性能及水刺激-力响应性能的影响。结果表明,加入BCWs后,3种橡胶基质制备复合材料的吸水性能都得到增强,常温储能模量均明显下降,幅度可达到2个数量级。3种基质中以非极性橡胶SBR制备的SBR/BCWs的吸水性能和水刺激-力响应性能为最佳。

水分散性Kevlar纳米纤维用量对天然橡胶/水分散性Kevlar纳米纤维复合材料力学性能和水刺激-力学响应的影响

研究了水分散性Kevlar纳米纤维的用量对天然橡胶/水分散性Kevlar纳米纤维复合材料力学性能及水刺激-力学响应的影响。结果表明,水分散性Kevlar纳米纤维可有效改善复合材料的力学性能,在其用量为20份(质量,下同)时,复合膜的储能模量达到30.30 MPa,吸水后降低了57.26%,吸水前后的变化明显,说明添加20份水分散性Kevlar纳米纤维的复合材料具有最佳的力学性能及水刺激-力学响应。

酸性刺激响应的二氧化硅纳米容器及其体外释放

研究了以缩酮链作为刺激响应单元的智能纳米容器在仿溶酶体和内涵体条件下的释放效果。以介孔二氧化硅纳米微球(MSNs)为载体,吸附荧光指示剂-罗丹明B,用2-(2-溴-乙氧基)-2-(2-叠氮基-乙氧基)丙烷作为连接链,将β-环糊精连接到介孔出口处进行封装,制备了酸性-刺激响应智能纳米容器,并用固体核磁共振(SSNMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)验证了MSNs表面改性过程。使用荧光分光光度计实时监测智能纳米容器在不同pH下释放动力学曲线、紫外分光光度计测得该智能纳米容器的载药量为15.23 mg/g。结果表明,利用末尾封端技术制得的以缩酮链作为刺激响应单元的智能纳米容器实现了在中性条件下"零释放",酸性条件下大量释放(即仿溶酶体和内涵体条件下适量缓慢释放)的效果,此项研究在肿瘤细胞靶向方面具有很好的应用前景。

木质仿生智能响应材料的研究进展

智能响应材料需具备3个基本要素,即感知、驱动和控制,在全球新材料研究领域中,仿生智能响应材料是目前世界各国技术战略发展中的竞争热点。木材是一种天然且可再生的生物质材料,具有良好的结构和功能特性。作为人类使用最早的材料,木材具有轻质、美观、生物调节等优良特性,是绿色环境人体健康的贡献者。木材的纤维素、半纤维素和木质素构成了木材精妙的微结构同时提供了许多官能团,为木材仿生智能材料的合成奠定了优良的基础。本文简要介绍了木质仿生智能响应材料的研究进展,综述了pH值、气体、光、机械力、湿度、温度和双重/多重刺激响应木质材料的制备、性能与潜在应用;重点介绍并总结了以木质材料为基材的仿生智能响应材料的发展现状。

群智能新研究:角色-匹配的狼群劳动分工

启发于生物狼群群体的劳动分工行为,本文提出一种新颖的角色-匹配狼群劳动分工方法。通过剖析自然狼群的生物学行为,概括提炼出狼群劳动分工行为的个体任务的专职化、个体角色可塑性和任务分配均衡性3个典型特征,并建立了生物狼群劳动分工行为与普适性任务分配问题之间的仿生映射关系;从狼群"个体-个体"+"个体-环境"的交互方式角度出发,分析了角色-匹配的狼群劳动分工的个体角色转换和任务调整机制,研究了狼群角色-匹配的柔性劳动分工机制,提出了一种新的群智能方法,即角色-匹配的狼群劳动分工方法;将狼群的角色-匹配劳动分工与蚁群的刺激-响应劳动分工和蜂群的激发-抑制劳动分工进行了比较分析,并展示出角色-匹配狼群劳动分工方法的应用前景。

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建（Ⅵ）相同电荷表面活性剂-纳米颗粒相互作用（ⅱ）——新型乳状液的稳定机制和智能化

超低浓度的离子型表面活性剂和带相同电荷的纳米颗粒能够协同稳定一种新型O/W型乳状液,其中微量表面活性剂吸附于油/水界面,使油滴表面带电,而纳米颗粒分布于连续相水膜中,增加了油滴间的距离,进而显著降低了油滴间的范德华引力作用。纳米颗粒和油滴都存在一个临界Zeta电位,高于这一Zeta电位,才能确保乳状液的稳定。对纳米颗粒而言,这一临界Zeta电位约为±18 mV,而油滴的临界Zeta电位尚待确定。使用CO2/N2开关型表面活性剂DDMA与纳米氧化铝颗粒组合,可以获得开关性新型乳状液。向乳状液中通入N2,使DDMA转变为中性的烷基脒,即能解除其表面活性和油滴的Zeta电位,导致乳状液破乳;而向体系中通入CO2使DDMA转变为阳离子,则油滴的Zeta电位恢复,又能获得稳定的新型乳状液。对用常规离子型表面活性剂构建的新型乳状液,加入带相反电荷的离子型表面活性剂,与体系中已有的离子型表面活性剂形成离子对,即可消除油滴的Zeta电位,导致乳状液破乳,而再加入微量原有的离子型表面活性剂,则油滴的Zeta电位恢复,又能得到稳定的新型乳状液。由此得到刺激-响应性新型乳状液。本讲座将介绍有关最新的研究进展。

P(NIPAm-AABC-NMA)温敏微凝胶自组装膜及其重金属离子选择性

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为单体、丙烯酸(AA)和N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为功能单体,通过自由基乳液聚合制备了P(NIPAm-AA-NMA)微凝胶,利用N-(3-二甲基氨基丙基)-N’-乙基-碳二亚胺盐酸盐(EDC)的耦合作用,实现4’-氨基苯并-18-冠醚-6(ABC)对微凝胶的修饰,合成P(NIPAm-AABC-NMA)微凝胶;进一步,通过溶剂挥发制备微凝胶自组装膜。采用FTIR、SEM和DLS表征微凝胶及其自组装膜的微观结构;采用UV-Vis研究自组装膜的温敏性及其对金属离子的选择响应性能。结果表明,ABC修饰前、后微凝胶粒径分别约为240和300 nm,自组装膜中微凝胶粒径随环境温度或离子浓度变化而变化,自组装膜对入射光的衍射发生显著变化从而呈现不同的结构色。特别是,当Pb^(2+)浓度在0~120μmol/L之间变化时,自组装膜衍射峰红移60 nm左右。

CO_(2)刺激响应球型水凝胶的制备及在蛋白质分离中的应用

以纤维素、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺等为原料制备了纤维素/聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯互穿网络复合水凝胶材料(GCel/PD)。GCel/PD材料具有显著的CO_(2)刺激响应特性,能有效地吸附分离牛血清白蛋白(BSA)。其中,对BSA的最大吸附量可达(434.4±15)mg/g。在CO_(2)/N2氛围的循环切换下,GCel/PD材料表现出良好的循环稳定性,在循环使用3次之后,对蛋白质的吸附量仍能达到167.5 mg/g。使用之后,颗粒状GCel/PD便于从体系中分离出来,有望在蛋白质的分离提取方面得到应用。

求解多维背包问题的双决策交互差异算法

针对传统多维背包问题的求解算法存在的修复方式单一、种群动态适应性差等问题,提出一种双决策交互差异算法(DDEA)。融合自主学习思想,设计多维加权价值密度和相对价值概率指标,双重决策确定物品选择顺序,制定相应解的修复优化策略。采用双种群交互差异进化算法,设置主群和辅助群2个种群,种群间进行信息交互,提高种群多样性,避免陷入局部最优,提高算法寻优能力。主群实施差异进化机制,依照个体优劣依次划分为3个子群,分别按照特定方式进化,并在进化过程中完成与辅助群的交互,增强算法群智能性。引入刺激-响应机制,平衡算法的全局和局部搜索能力,并加入精英库协同寻优,加快算法收敛速度。仿真结果表明,DDEA算法可求出全部最优解,平均相对误差率为3.04×10-5,相比于同类算法降低2个数量级,有效提升了多维背包问题的求解精度、效率和稳定性。

基于S-O-R的城市有轨电车相撞事故机制研究

为有效预防城市有轨电车相撞事故的发生,系统研究有轨电车相撞事故机制。针对有轨电车运行特点,利用刺激(S)-内部响应(O)-输出(R)模型将有轨电车司机处理危险过程分为感知、判断、操作3个阶段;分析每个阶段因差错引起的相撞事故演化过程,得出有轨电车相撞事故形成的3条途径;在有轨电车相撞事故物理模型的基础上,建立不同相撞事故形成途径下的有轨电车相撞事故模型。结果表明:任何一个阶段出现差错均会引起有轨电车相撞事故的发生,且感知差错引发相撞事故的可能性最大,判断差错引发相撞事故的可能性次之,操作差错引发相撞事故的可能性最小。

刺激响应型聚合物-药物偶联物用于抗肿瘤药物递送的研究进展

聚合物-药物偶联物(polymer-drug conjugates,PDCs)具有循环稳定性好和载药量高的优势,因而得到了广泛的研究。刺激-响应型PDCs(stimuli responsive PDCs,SRPDCs)可在一些内源性刺激因素(如酸性pH环境、改变的氧化还原环境和上调表达的酶)以及外在刺激因素(如磁场、光照、温度和超声)作用下,响应性释放所载药物,因此被称为"智能"药物纳米递送载体。笔者近年来SRPDCs用于抗肿瘤药物递送的研究进展,包括其设计思路、所用的智能连接键以及释药性质进行了综述,以期为开展相关研究提供参考。此外,为促进SRPDCs技术的成功转化,笔者对目前研究中存在的问题、难点以及将来的研究方向进行了讨论和分析。

功能性聚醚砜膜的研究进展

聚醚砜膜作为综合性能优异的聚合物膜材料,在包括血液净化以及水处理在内的多个领域都得到了广泛应用。然而,聚醚砜膜材料也面临本身的血液相容性较差、渗透率和选择性难调节等问题。因此,聚醚砜膜的功能化改性受到了越来越多关注。本文简要介绍了常用的聚醚砜膜改性方法,总结了近年来对聚醚砜膜进行功能化改性的研究进展,包括用于血液净化的抗凝血、抗污染、抗菌功能改性,可控的环境刺激-响应功能膜,以及用于污水处理的具有吸附功能的聚醚砜膜材料。最后展望了功能化聚醚砜膜未来的研究及发展方向。