限域传递机制初探:以限域状态为切入点描述传递阻力

纳米限域空间中分子的传递是新一代化工过程的共性问题。限域空间引入界面润湿性与限域自由度,导致固体-流体受到的非对称相互作用显著,使得流体状态大幅度偏离均一主体相,经典传递理论不再适用。面向限域的传递理论的缺失,已不能满足现代化工发展的需求。本文综述本团队及前沿的限域传递研究工作,并基于统计力学与非平衡热力学方法进行分析,发现前沿研究分别涵盖三个角度:新自由度下分子间相互作用力决定流体反常状态,反常状态描述流体限域传递物性,反常传递物性描述限域传递阻力实现通量描述。针对三个角度,总结出限域传递阻力雏形,并从三个角度对限域热点工作初探分析,以限域状态为起点,将三个角度贯通是发展限域传递模型的方向,进而为现代化工发展基础数据和模型。

肽适体修饰纳米孔道对L⁃精氨酸的灵敏检测

氨基酸是生命之源,其中L⁃精氨酸(L⁃Arg)是生物体进行新陈代谢的一种重要氨基酸,同时也是重要的肿瘤标志物之一.因此,开发高选择性的L⁃Arg检测方法在生物分析领域十分重要.本文在Uniprot数据库29185个蛋白质序列中筛选出特异性结合L⁃Arg的多肽序列(序列为CFGHIHEGY),经ITC验证后,将其作为识别元件固定在子弹形纳米孔道尖端表面.在纳米空间限域效应下,利用多肽与L⁃Arg特异性结合前后构象由伸展状态向蜷缩状态的变化,调控纳米孔道离子输运特性变化,从而实现对L⁃Arg的选择性检测.实验结果表明,多肽修饰纳米孔道对L⁃Arg具有高灵敏度和高选择性,线性范围为1~100 nmol/L,检出限低至1 nmol/L.该研究为氨基酸高选择性、高灵敏检测提供了新方法,同时也为多肽修饰仿生离子通道的构建提供了新思路.

古龙页岩油有效开发关键理论技术问题与对策

针对古龙页岩油地下储集状态、开采机理、原油流动、高效采出4大问题,提出了高效开发面临的关键理论技术问题和相应的对策建议。通过页岩储集层不同储集空间中的流体赋存状态、流体相态变化、开采机理、原油启动机制、流态和流动规律、开采方式和提高采收率途径等方面的重点探索研究,给出了页岩油多尺度赋存状态及纳米限域空间流体相态特征,明确了以压裂缝-页理缝-基质渗吸为核心的多相、多尺度流动模式及开采机理,初步建立了相应的多尺度流动数学模型和可采储量评价方法,探讨了早期补能开发模式及采收率达到30%的可行性。据此提出古龙页岩油有效开发进一步重点研究方向:(1)攻关岩心、流体原位原始状态取样及无损测试技术;(2)构建高温、高压、纳米尺度室内模拟实验方法;(3)研发融合多尺度、多流态的数值模拟技术与规模化应用软件;(4)攻关无水体系(CO_(2))压裂技术方法和增加垂直裂缝高度的压裂工艺;(5)探索早期补能提高采收率方法;(6)实施全生命周期技术经济评价。同时建议尽快开展多系列矿场试验,验证理论认识,优选开采方式,形成配套技术,提供可推广的开发模式,支撑和引领古龙页岩油规模有效开发上产。

纳米孔道单分子检测结直肠癌MicroRNAs

MicroRNA(miRNA)可用于癌症的早期诊断、预后判断,其分析检测具有重要临床意义.结直肠癌的发生、发展与miRNA 21、miRNA 92等的异常表达明显相关.本研究设计了以poly(d T)n为引导链的DNA探针(probe)并尝试使用α-溶血素(α-HL)纳米孔道单分子检测方法检测结直肠癌miRNAs.miRNA·probe复合物分子穿过α-HL纳米孔道限域空间时,由于probe链长、序列不同导致probe-α-HL相互作用不同,miRNA 92·probe 92、miRNA 21·probe 21、miRNA 16·probe 16输出为形态、阻断时间不同的多台阶特征信号,实现了三种miRNAs的有效区分.实验证明,此方法可以用于检测血清实际样品.因此,未来有望使用α-HL构建miRNA超灵敏单分子生物传感器.