基于(金刚烷)-1,2-二氧环丁烷结构的化学发光探针检测生物酶的研究进展

目前,在生理条件下基于(金刚烷)-1,2-二氧环丁烷结构的化学发光性能大幅提升,其化学发光方法检测各类小分子和生物大分子获得了广泛关注。利用该结构获得的化学发光探针具有无需外源激发光源、没有生物背景信号干扰、无光损伤、光漂白和高灵敏度等优点。本文综述了近几年来基于(金刚烷)-1,2-二氧环丁烷结构的化学发光检测生物酶的研究进展,并讨论了该化学发光平台在生物检测方面潜在的挑战和前景。

植物-微生物电化学耦合降解底泥中氯硝柳胺的特性

以植物-底泥-微生物电化学系统中氯硝柳胺的降解为研究对象,研究了外加电压、植物(菖蒲(Acorus Calamus L.)和黑麦草(Lolium Perenne L.))以及生物表面活性剂(鼠李糖脂)对氯硝柳胺降解的影响。研究结果表明:外加适量的直流电压可以对底泥-微生物电化学系统中氯硝柳胺的降解产生一定的促进作用,1.2 V外加电压作用下的底泥-微生物电化学耦合系统中氯硝柳胺降解的半衰期比0.2 V减少了11.59%;植物对底泥中氯硝柳胺降解具有促进作用,1.2 V电压作用下的菖蒲和黑麦草微生物电化学耦合系统氯硝柳胺降解半衰期比无植物时分别减少7.43%和1.58%;外加适量的鼠李糖脂对于底泥中氯硝柳胺的降解具有促进作用,外加1.2 V电压,在且菖蒲-底泥-微生物电化学耦合系统中加入0.50 g·kg^(-1)鼠李糖脂,氯硝柳胺降解半衰期最小,比不加入鼠李糖脂减少26.45%。耦合系统中的氯硝柳胺通过生成2-氯-4-硝基苯胺、5-氯水杨酸等中间产物逐渐降解,最终生成CO_(2)、H_(2)O等。

锂离子电池的劣化:力-电化学耦合机理与模型

锂离子电池在充放电循环过程中会不可避免地发生容量衰减,这种性能劣化现象普遍存在,且符合人们的日常认知.然而,显而易见的电池劣化现象背后的机理则是相当复杂.本文首先分别从颗粒尺度和电极尺度入手,对锂离子电池的多尺度-多场-多过程的力-电化学耦合劣化机理进行了梳理,其中对固态电池的劣化进行了单独的讨论.进一步地,本文梳理了用以描述锂离子电池力-电化学耦合劣化行为的劣化模型.需要指出的是,由于电池劣化机理的复杂性和外部可测量的稀缺性,建立劣化模型是具有挑战性的,且目前仍存在巨大的研究空白.基于此,本文提出了一种双向劣化模型的设想,融合物理模型和数据模型,以具有一定物理意义的内变量为纽带,建立围绕内变量的“力学行为-内变量-劣化行为”完整映射,为客观、准确地描述和预测电池劣化行为提供新思路.

预测抓握力和振动传递的手-臂系统生物动力学模型

针对手-臂的振动问题,提出了一种手-臂混合模型来计算不同抓握力下叉车方向盘传递给手-臂的振动。该模型由肩膀、上臂、前臂和手组成,通过具有刚度和阻尼的关节连接。手部模型包含手掌和五个手指,每个手指的远端、近端和掌指端通过旋转关节相互连接,在手指关节上施加力矩来模拟抓握手柄时的主动肌肉力。通过调整模型材料参数以匹配手和手臂在抓握手柄时的接触压力和振动。将标定后的模型应用于某叉车方向盘对手臂系统振动传递率进行预测,结果表明所建立的考虑抓握力和手与手柄接触条件的模型能够预测车辆驾驶员手臂系统的振动传递。

生物质碳-硅复合负极材料的电化学性能

生物质碳具有独特的孔结构,较大的层间距,可加速Li+在无定形碳中的扩散速度。采用纳米硅、沥青、生物质碳,通过喷雾造粒、高温热解法制备生物质碳-硅复合负极材料。通过XRD、SEM、表面分析研究材料的表面形貌特征;通过恒流充放电等实验研究电化学性能。该材料制备扣式电池的首次充电比容量达到1 692.5 mAh/g,首次库仑效率为90.7%。制备的18650型电池在2.75~4.20 V循环,以1.00 C循环616次的容量保持率为91.44%;以0.50 C充电、1.00 C放电循环447次的容量保持率为94.48%,高于沥青碳-硅复合材料的84.90%和91.98%,说明该材料的倍率性能较好。

东昆仑东段拉浪麦钨矿床地质-地球化学勘查模型

东昆仑造山带是一条巨型岩浆岩构造活动带,是我国中央造山带的重要组成部分,成矿条件优越,成矿作用显著,一直备受地质学者们重视。拉浪麦钨矿床位于东昆仑造山带东段察汗乌苏河地区,隶属青海省都兰县热水乡管辖,是近年新发现的一处矽卡岩型矿床。目的:基于拉浪麦钨矿床为研究对象,建立地质-地球化学综合勘查模型,指导拉浪麦地区钨矿地质找矿工作部署。方法:选择在综合阐述分析成矿地质背景、矿区地质特征和土壤地球化学异常特征基础上,进一步总结地质-地球化学找矿标志,由此,系统构建地质-地球化学综合勘查模型。结果:W-Sn-Mo-Au-Ag-As-Sb元素具有较强的相关性,而其他元素相关性差;已发现的钨矿(化)体主要赋存于矽卡岩类岩石中,英云闪长岩与白沙河组地层接触带是找钨矿最为有利的部位;北东-南西走向的构造破碎带为容矿构造;钨矿体中的金属矿物以白钨矿为主,黑钨矿为辅。结论:依据构建的地质-地球化学综合勘查模型为指导,在拉浪麦地区圈出找矿靶区3处,其中,Ⅰ类找矿靶区1处,Ⅱ级找矿靶区2处,深部和外围地段找矿潜力大。研究创新点:系统构建的地质-地球化学综合勘查模型,有效指导拉浪麦钨矿区取得了较好的找矿效果,实现了东昆仑东段钨矿的找矿突破,为东昆仑造山带内寻找同类型钨矿提供了新的找矿方向和新的勘查思路。

生物-心理-社会模型视角下泌乳启动影响因素及干预策略的研究进展

泌乳启动是新生儿获取乳汁的关键时期。泌乳启动失败是导致产妇母乳喂养失败的重要原因之一,对母婴健康构成严重威胁。本文阐述了泌乳启动的定义,并基于生物-心理-社会模型的视角,对泌乳启动的相关影响因素及干预策略进行了综述,以期引起临床医务人员对泌乳启动的关注,进而促进产妇泌乳,提高母乳喂养率。

基于电化学-热耦合模型的动力电池逆向仿真建模与参数辨识

为了便于终端用户更容易获取到电芯内部相关的电化学参数数据,本文通过逆向拆解的方法结合电化学-热耦合模型,采用有限元仿真分析和电化学参数优化试验的方式,验证了所获取参数的精确性,并通过参数辨识的方式考虑了Bruggman系数,反应速率常数和固相扩散系数对动力电池充放电性能和温度的影响。研究结果表明:逆向拆解法可以精确地获取电池的动力学参数和热力学参数,对标锂电池的电压、温度误差范围在3%左右;Bruggman系数影响放电中后期的电压,增大数值增加极化,随着Bruggman系数的不断增大电池温度呈现减小趋势;反应速率常数影响全范围内的电压变化,温度随着反应速率常数的增大出现减小的状况,增大反应速率常数减小极化;固相扩散系数影响低SOC范围内的电压,增大数值减小极化。

基于GC-MS对迷迭香精油化学成分研究及生物活性研究

采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪对迷迭香精油的化学成分进行鉴定,结合保留指数、保留时间、CAS号、分子式等鉴定了27个化学成分,鉴别率为99.67%,其中主要成分有桉叶油醇(29.80%)、(1S)-(-)-α-蒎烯(20.84%)、樟脑(16.20%)、莰烯(10.71%)。迷迭香精油生物活性好,通过系统地综述了其抗炎、抗菌、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、保肝、中枢神经系统活性。结果表明,迷迭香精油化学成分结果类型多样,生物活性广泛,具有抗炎、抗菌、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等生物活性,应用前景好。

基于石墨相氮化碳-富勒烯构建光电化学生物传感器

该工作基于石墨相氮化碳-富勒烯(g-C_(3)N_(4)-C_(60)),构建了“信号关”型光电化学(PEC)生物传感器,实现了对铅离子(Pb^(2+))的灵敏检测。首先,在玻碳电极(GCE)表面修饰光电材料g-C_(3)N_(4)-C_(60),由于其良好的光电性能,可以观察到较好的初始PEC信号。然后,在修饰了g-C_(3)N_(4)-C_(60)的电极上电沉积一层金纳米粒子(Dep Au),随后将带有巯基的DNA通过Au-S键固载在电极表面。紧接着用1-己硫醇(HT)封闭电极表面的非特异性吸附位点。最终,在Pb^(2+)存在的情况下,Pb^(2+)会与富含鸟嘌呤(G)的DNA结合,使其折叠形成G-四链体结构,从而获得显著降低的PEC信号。通过记录PEC信号的变化实现对目标物Pb^(2+)的灵敏检测。结果表明,光电流与Pb^(2+)浓度的对数呈现良好的线性关系,其线性范围为50.0 pmol/L-50.0μmol/L,检测限为16.60 pmol/L。

曲妥珠单抗生物仿制药对比原研药治疗复发或转移性HER-2阳性乳腺癌的药物经济学评价

目的从卫生体系角度评估曲妥珠单抗生物仿制药(汉曲优)与原研药(赫赛汀)治疗复发或转移性人表皮生长因子受体2(HER-2)阳性乳腺癌的经济性。方法根据NCT03084237试验数据构建分区生存模型,模拟周期为3周,模拟时限为10年。以成本和质量调整生命年(QALY)为产出指标,采用成本-效用分析法评价上述2种方案的经济性。采用单因素敏感性分析和概率敏感性分析检验模型的稳健性。结果曲妥珠单抗生物仿制药组与原研药组的成本分别为111516.72、111122.30元,效用分别为1.52、1.36 QALYs,增量成本-效果比(ICER)为2465.12元/QALY,小于以3倍中国2023年人均国内生产总值(GDP)作为的意愿支付(WTP)阈值(268200元/QALY)。单因素敏感性分析结果表明,曲妥珠单抗生物仿制药费用与曲妥珠单抗原研药费用对ICER有较大影响。概率敏感性分析结果显示,当WTP阈值大于14902元/QALY时,曲妥珠单抗生物仿制药组具有经济性的概率为100%。结论当WTP阈值为3倍中国2023年人均GDP(268200元/QALY)时,与曲妥珠单抗原研药相比,曲妥珠单抗生物仿制药治疗复发或转移性HER-2阳性乳腺癌具有较好的经济性。

乳腺外科中如何基于"生物-心理-社会模型"对年轻医生展开临床教学工作

当代乳腺癌的发病有年轻化趋势,应对年轻乳腺癌患者的诊疗难点和心理问题是乳腺外科医生需要掌握的重要内容.笔者挖掘了培养过程中的课堂、临床以及院外各个教学活动的细节,总结了基于"生物-心理-社会模型"培养新一代具有良好观察力、洞察力和共情力的优秀临床医生的经验.应用叙事医学模式,穿插真实病例,带教中鼓励医学生与年轻患者的沟通对话、独立制订治疗方案、病例讨论,全方位构建患者模型,建立以人为本的诊疗思维;鼓励学生加入患者的心理评估和宣教工作,为患者构建更安全、包容的社会环境.通过上述教学过程,可以使医学生获得更加深刻的学习体验.

采用态-态模型的高温空气非平衡喷管流数值研究

采用态-态模型在总温T_(0)=2000K~8000 K、总压p_(0)=1~20 MPa范围,开展高温空气准一维非平衡喷管流动数值模拟.考虑5种化学组元(N_(2),O_(2),NO,N,O),其中N_(2),O_(2),N_(O)分别有61,46,48个振动能级,将不同振动能级上的粒子视为不同组元,共157个组元.对未见公开文献给出速率系数的分子能级跃迁过程,综合振动能方程松弛时间和其他类似微观过程跃迁速率系数进行折算.计算结果表明,喷管喉道前流动接近平衡,喉道后出现非平衡,喉道下游不远处发生化学组元质量分数、较低振动能级分子数和表征振动能的振动温度的冻结,N_(2)的振动温度冻结较NO和O_(2)早,冻结值也更高;对振动能级跃迁起主导作用的微观机制是平动-振动能量交换(VT)过程,复合反应生成的分子更多位于中等振动能级;喷管非平衡和冻结区域分子能级分布偏离振动温度下的玻尔兹曼分布,高能级出现过分布;提高驻室总压能够降低喷管流动非平衡程度,推迟热化学冻结发生.

烤烟-绿肥轮作对云南烟田土壤质量与微生物养分限制的影响

本研究旨在探讨烤烟轮作绿肥对烤烟产量、土壤质量和微生物养分限制的影响,为云南烟区筛选适宜与烤烟轮作的绿肥种类提供理论与技术支撑。于2017年布置田间定位试验,研究轮作绿肥对烤烟产量、土壤质量、养分循环相关水解酶活性和微生物养分限制的影响。试验设冬闲-烤烟(WF)、肥田萝卜-烤烟(RD)、光叶苕子-烤烟(SV)、黑麦草-烤烟(RG)4个处理。相比WF处理,2019年SV处理烟叶产量增加了6.8%,2022年RD和SV处理烟叶产量分别增加了6.4%和8.4%。2022年较2019年,各处理土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量增加,pH值、全磷含量降低。在2022年,相比WF处理,SV处理土壤全磷含量降低了22.9%,RG处理土壤有机质和速效钾含量增加了9.7%和73.6%,RD、SV和RG处理土壤硝态氮含量分别增加了97.1%、75.9%和26.0%、可溶性有机氮含量增加了228.8%、85.0%和96.7%。总体上,RD、RG处理土壤质量面积指数显著增加了27.0%和15.6%。相比WF处理,轮作绿肥处理碳(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶)、氮(亮氨酸氨基肽酶)、磷(碱性磷酸酶)相关水解酶活性分别增加了48.8%~262.1%、59.3%~125.0%和312.0%~435.9%。轮作不同绿肥处理较WF处理降低了微生物碳限制,却增加了微生物磷限制。综上,轮作光叶苕子和肥田萝卜可增加烤烟产量、提高烟田土壤质量,是实现云南烟区清洁烟叶生产和可持续土壤管理的有效途径。

基于电化学-热耦合模型的锂离子电池容量衰减研究

锂离子电池电极上的SEI副反应是导致电池容量衰减的主要原因之一。本文基于SEI副反应建立了模拟电池容量衰减的电化学-热耦合模型,研究了不同环境温度和不同放电倍率下的SEI膜厚度增长规律,分析了电池相对容量的衰减问题,得出了一些有用的结论。结果表明:高温在一定程度上会加快SEI反应速率,但温度的升高对于SEI膜生长速度的影响是有限的。高倍率放电情况下,倍率大小对SEI膜厚度增长影响很小,低倍率放电情况下,倍率越低,SEI膜越厚。SEI膜厚度与电池相对容量在一定程度上呈负相关。

基于气相/液相-三重四极杆质谱法的20种生物农药中化学农药成分筛查

为明确农作物病虫害防治用市售生物农药中是否含有化学农药成分,综合运用QuEChERS净化法和GC-MS/MS、UPLC-MS/MS技术,对市场购买的20个生物农药(苏云金杆菌、苦参碱、蛇床子素、小檗碱、大蒜油、乙蒜素、香芹酚、桉油精、金龟子绿僵菌1^(#)、金龟子绿僵菌2^(#)、球孢白僵菌、枯草芽孢杆菌1^(#)、枯草芽孢杆菌2^(#)、短稳杆菌、多杀霉素、春雷霉素、多抗霉素、中生菌素、多粘类芽孢杆菌和D-柠檬烯)进行了化学农药成分筛查。结果表明,购买的20个生物农药样品中共检出21种化学农药成分,检出化学农药成分的生物农药产品占比为45%。该结果不仅验证了前期建立的72种禁限用和高频检出化学农药质谱检测方法的可行性,而且为农产品质量检验,以及规范生物农药生产、生物农药产品检验和质量控制等提供了参考。

考虑热-化学耦合的NEPE推进剂固化过程数值模拟

采用热-化学耦合模型表征热传导和固化动力学反应,利用物理试验测定硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂在不同固化度下的热参数和密度,研究了NEPE推进剂药柱在固化过程中温度场和固化度的分布和演变规律。结果表明,因推进剂固化反应的生热速率与外界热量传递速率存在差异,导致固化过程中出现内部温度场和固化度场分布不均匀的现象。固化时间为1~4 d时,药柱中心位置的温度较高(最高57.6℃),外侧较低;固化时间大于等于5 d时,药柱温度场慢慢与环境温度(50℃)趋向于平衡。推进剂固化度-时间曲线近似为“S”型,固化时间小于1 d时和大于4 d时,固化速率缓慢;固化时间2~4 d时,固化速率快。固体发动机的m数对推进剂固化温度和固化速率有一定影响,m数越大,推进剂的最高温度越高,同时温差也越大,温度差会导致推进剂药柱内部固化速率产生差异,造成推进剂达到指定固化度的时间变长。

岩土基坑开挖过程中的周围土体渗流-应力耦合模型

传统渗流-应力耦合模型仅考虑土体的各向同性特征,忽略了工程中应力与渗流的非线性影响,导致计算结果与实际情况偏差较大,由此,设计一种岩土基坑开挖过程中的周围土体渗流-应力耦合模型。搭建测试装置,利用瞬态试验法测定岩土基坑周围土体渗透率,分析岩土基坑周围土体基质块微观结构,得到土体变形方程并求解;从宏观角度分析土体应力,得到应力边界的面力结构,构建土体渗流-应力耦合模型。根据实际情况设定工程边界条件,选择某建筑工程中岩土基坑作为分析实例,测试结果表明,该模型计算结果与实际情况的误差低于0.2 m,可以为岩土基坑开挖提供参考。

[NiFe]-氢化酶仿生化学模拟合成研究进展

介绍了氢化酶家族中重要的成员之一[NiFe]-氢化酶的活性中心结构和催化机理。综述了[NiFe]-氢化酶的双金属活性中心结构仿生化学模拟合成研究工作,一些具有代表性的[NiFe]-氢化酶模型物的合成方法和结构信息进行了描述。分析了近期研究者对[NiFe]-氢化酶仿生化学模拟合成研究的方向与重点,以及在[NiFe]-氢化酶仿生化学模拟合成工作上取得的一些成果,最后展望了[NiFe]-氢化酶模型物的未来发展前景与意义,为[NiFe]-氢化酶仿生化学研究提供参考。

天然产物的化学-酶法合成:方法与策略的演进

天然产物是小分子药物和探针的重要来源,其合成研究一直以来是有机合成中一个备受关注而又极具挑战性的领域。随着色谱分离技术和结构分析技术的不断发展,微量活性天然产物的发现速度不断加快,其结构的多样性和复杂性也不断增加,而对其构效关系、靶标鉴定、体内活性等方面的研究则需要供应足够量的天然产物,因而对天然产物的合成在效率、经济性和规模等方面都提出了更高的要求。化学-酶法的方式为天然产物的合成研究提供了多维的视角,一方面提供了高效高选择性的酶催化合成方法,另一方面,酶催化反应的引入可以给原先合成策略的设计模式带来突破,并快速、高效地实现天然产物的多样化合成,从而成为近期研究的热点。其中酶催化反应如何有机地整合到天然产物的合成中便成为目前化学-酶法合成成功的关键,本文从当前天然产物化学-酶法的合成实践中总结了酶催化反应所发挥的三方面作用:①对合成起点的改变,即酶催化反应可以在合成原料中引入关键的手性中心或官能团,以体外酶促或体内发酵的方式提供复杂的合成前体,如多取代芳(杂)环、手性池等;②合成后期通过酶催化方式对多官能团底物或复杂骨架的惰性位置进行化学、区域和立体选择性的官能团化;③酶催化反应作为关键步骤在母核骨架构建中关键碳碳键形成方面的策略性应用。最后,本文从合成策略的设计、合成方法的开发以及研究人员思维等三个方面讨论了化学-酶法策略在当下所面临的挑战和未来的发展趋势。在此背景下,化学合成与生物催化等多学科手段的深度交叉融合将为天然产物的合成科学带来新的活力。