科研成果转化为教学资源对提升教学效果的作用:以药物分析学课程中色谱方法的教学为例

药物分析学课程是将多个课程联系起来形成新的综合知识节点的三维知识网,涉及知识体系庞大,知识结构灵活。其中,色谱分析法在这门课程中涉及面极广,要准确掌握其内容难度很大,这会导致教学效果不好。本着立德树人的教育宗旨和培养复合型高素质专业人才的目标,本文以药物分析学课程中色谱方法的教学为例,将与色谱方法相关的科研成果转化为教学资源,融入教学过程,将创新理念和科研思路渗透给学生,这不仅有利于学生理解并掌握知识,而且能够锻炼学生提出问题和解决问题的能力。本文进一步阐述了如何通过课程设计引入科学发展前沿并渗透科学问题,从而阐明将科研成果转化为教学资源对达成教学目标的促进作用。针对药物分析学课程知识更新速度快、理论与实践并重的特点,我们通过引入色谱科学发展前沿、渗透科学问题、采用问题式与任务驱动式相结合的教学方法对课程进行设计,并采用多元化考核、学生反馈、自我评价3个方面对教学效果进行评估。结果表明,将科研成果转化为教学资源对激发学生学习兴趣、提升学生解决问题的能力,以及达成课程目标具有显著作用,在很大程度上提升了教学效果,实现了学生知识、能力和素质的共同提高。

阿达木单抗还原肽指纹图谱鉴别方法的建立与验证

目的 建立阿达木单抗基于高分辨质谱的肽指纹图谱表征分析方法及用于质控放行的肽指纹图谱液相鉴别方法。方法 阿达木单抗经变性、还原、烷基化和酶解后,应用高分辨质谱测定阿达木单抗氨基酸序列覆盖率,并确证互补决定区(complementarity determining region, CDR)特征肽段。建立能够有效鉴别阿达木单抗肽指纹图谱的液相色谱分析方法,并进行方法学验证和应用评价。结果 阿达木单抗经胰蛋白酶(Trypsin)和胞内蛋白酶(Lys-C)酶解后,CDR肽段均由高分辨质谱完成确证。贝伐珠单抗和利妥昔单抗用于评估方法专属性,结果表明该方法专属性强。选择Fc段保守氨基酸序列作为参比峰,以CDR特征肽段的相对保留时间(RRT)和相对峰面积(RPA)考察方法的变异程度。Trypsin酶解的样品连续5次进样各特征肽段RRT的RSD在0.008%~1.097%之间,RPA的RSD在1.212%~7.951%之间;中间精密度考察各特征肽段RRT的RSD在0.010%~0.985%之间,RPA的RSD在2.306%~10.939%之间;酶切比例为1∶35~1∶45,酶切时间为3.5~4.5 h时,RRT和RPA的RSD均符合方法耐用性要求。Lys-C酶解的样品方法学验证结果也表明其精密度、耐用性均表现良好。不同色谱柱对肽段的选择性、保留强弱、分离效果以及峰强度等具有一定差异。结论 建立的基于Trypsin/Lys-C酶切、鉴定CDR特征肽段的高效液相肽指纹图谱鉴别方法可用于阿达木单抗的质量控制及批检验放行,同时可为企业建立单抗肽指纹图谱鉴别方法提供参考。

基于色谱指纹图谱技术的小粒种咖啡质量控制方法

小粒种咖啡是指咖啡豆粒径较小、产量较低的咖啡品种,主要分布于非洲、亚洲、南美洲等地区。由于生长环境、种植条件、加工工艺等方面的差异,小粒种咖啡的品质也存在着较大的差异,因此,建立一种全面、客观、有效的咖啡品质控制方法,对于保障小粒种咖啡的品质和消费者利益具有重要意义。

基于谱方法和单纯形算法的一类偏微分方程参数反演研究

根据观测数据反演偏微分方程参数具有重要的应用价值。通过基于快速傅立叶变换的谱方法实现对偏微分方程快速高精度求解,与观测数据结合建立待优化的目标函数,再用带边界约束的Nelder-Mead单纯形优化方法进行参数反演。通过算例证实了算法的有效性。

食品中苯甲酸酯类物质的高效液相色谱检测方法优化

本研究通过系统的试验设计和参数调整,成功地改进苯甲酸酯类物质的高效液相色谱检测方法,其中关键的优化参数包括色谱柱类型、流动相组成、柱温和检测波长等。此外,研究还验证了该方法的可行性和可靠性,并与传统方法进行了比较,证明了其在食品安全领域的重要应用前景。

两点边值问题的Chebyshev-Galerkin谱方法

用Chebyshev-Galerkin谱方法求具有齐次边界条件的Helmholtz方程的数值解.构造了适当的基函数,使得离散后的变分方程为稀疏线性系统,从而提高了方法的效率.最后数值试验表明Chebyshev-Galerkin谱方法可以提高算法的效率.

电力系统小干扰稳定性评估的多重谱变换方法

针对电力系统小干扰稳定性分析过程中遗漏不稳定特征值的问题,提出了一种求解大规模系统不稳定特征值的多重谱变换方法。该方法首先利用所提出的多重谱变换将全部不稳定特征值映射为主导特征值;在利用Krylov-Schur方法收敛得到全部主导特征值之后,通过逆变换得到相应的不稳定特征值;该方法还揭示了指数变换与位移逆变换以及凯莱变换之间的内在联系。相较于位移逆变换和凯莱变换,多重谱变换方法由于具有类似于指数变换的良好谱特性,从而有利于特征值收敛;同时其又避免了指数变换引起的指数矩阵与向量的乘积,从而具有更高的计算效率和计算精度。在Xingo6u和Xingo3012这两个源于巴西互联电网上的算例分析结果表明,所提出的多重谱变换方法不仅保证了不遗漏不稳定特征值,而且相较于指数变换方法,计算精度提升了约3个数量级,计算耗时减少了90%以上。

基坑开挖引起下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法

针对基坑开挖引起下卧隧道的竖向变形问题,通过引入Hermite函数,建立基坑开挖所引起土体附加应力及下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法。基于Mindlin解答与Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁理论,建立了基坑开挖所引起土体附加应力的计算表达式与下卧隧道竖向变形的控制方程,并采用有限项Hermite级数展开,将下卧隧道竖向变形控制方程转化为线性代数系统进行求解,获得其竖向变形解答;在此基础上,结合工程案例,验证所建立解答的收敛性与可靠性,并探讨隧道埋深、隧道与基坑水平距离及基坑平面尺寸对下卧隧道竖向变形特性的影响。结果表明:随着隧道埋深及隧道与基坑水平距离的增加,基坑开挖对下卧隧道竖向变形的影响逐渐降低,下卧隧道的竖向位移逐渐变小;基坑开挖水平尺寸的增大会使下卧隧道竖向变形增大,且平行隧道方向的尺寸变化,影响更为明显。研究成果为分析基坑开挖所引起的下卧隧道竖向变形特性提供了一种新的计算方法。

凝胶渗透色谱测试天然橡胶相对分子质量及分布的优化方法建立

为摸索凝胶渗透色谱仪器测试条件对天然橡胶相对分子质量及分布测试结果的影响,利用凝胶渗透色谱对同一天然橡胶样品进行分子量及分布测试,确定了最佳的凝胶渗透色谱测试条件:检测器为示差折光检测器,流动相为四氢呋喃,流速为1.0mL/min,柱温和检测器温度为40℃,进样体积为30μL。将其运用在不同品种天然橡胶样品的测试分析中,结果表明该方法准确度高(>98%),重现性好(RSD<5%),为今后利用凝胶渗透色谱仪测试天然橡胶相对分子质量及分布测试提供了试验指导和理论基础。

血清中乳酸含量的同位素稀释质谱测定方法研究及应用

该文针对当前高准确度血乳酸计量方法研究不足、血乳酸标准物质与便携式血乳酸分析仪校准技术尚属空白的现状,重点介绍了高效液相色谱-同位素稀释质谱(HPLC-IDMS)和气相色谱-同位素稀释质谱(GC-IDMS)测定血清中乳酸含量的方法,以及血清中乳酸含量标准物质研制、便携式血乳酸分析仪的校准技术及其在保障冬奥会中的应用。结果显示HPLC-IDMS和GC-IDMS测定血乳酸的结果一致性良好,两种方法的回收率分别为98.84%~101.5%和97.02%~104.4%;方法重复性RSD分别为0.30%~1.10%和0.47%~1.38%;检测限(LOD)分别为4.8×10^(-4) mmol/L和3.8×10^(-5) mmol/L;定量限(LOQ)分别为1.6×10^(-3) mmol/L和1.3×10^(-4) mmol/L。该文建立的两种血清中乳酸含量同位素稀释质谱测定方法具有良好的准确性和重复性,结果可以溯源到SI单位。该方法可用于血清中乳酸含量标准物质的研制及便携式乳酸分析仪的校准,对于建立我国血乳酸检验结果的量值溯源传递体系、保证我国血乳酸检验结果的准确可比具有积极的意义。

基于能力谱的弯剪复合型金属阻尼器加固既有混凝土框架性能化抗震设计方法

随着近年来中国对建筑结构的抗震性能要求不断提高,既有混凝土框架难以满足多水准抗震性能标准的要求,采用金属阻尼器加固既有混凝土框架可显著提高其抗震性能,有利于满足现有抗震性能目标,然而目前对于相应的的性能化抗震设计方法研究尚不充分。该文提出了基于能力谱的金属阻尼器加固既有混凝土框架抗震性能化设计方法,为了实现不同烈度地震下的多性能水准目标,采用具有多阶屈服特征的弯剪复合型金属阻尼器。基于对既有混凝土框架的静力推覆分析,将框架的推覆曲线转化为等效的双折线能力谱,设定加固后结构在多遇、设防和罕遇地震下的层间位移角性能目标,确定结构能力谱曲线和需求谱曲线的交点。考虑金属阻尼器进入屈服阶段后的附加阻尼比,计算出结构在不同烈度地震下的等效阻尼比,根据性能点计算出金属阻尼器剪切和弯曲芯板的屈服承载力。基于上述设计方法对4层、6层和9层既有混凝土框架进行加固,通过OpenSees软件建立弹塑性分析模型,并通过试验结果验证了模型的准确性,通过时程分析结果表明了加固后的结构满足预定的性能目标,证明了提出的设计方法的可靠性和有效性。该文研究成果将为金属阻尼器加固既有混凝土框架的抗震设计提供理论依据。

基于逐元和轴对称谱元的混合方法及远震波场模拟

远震波形成像是研究地球内部结构和动力学过程的重要手段.然而,由于巨大的计算需求,当前在全球尺度(包含震源-台站)数值模拟高频(频率到2 Hz)地震波传播并不现实.谱元法是一种高有效性的数值模拟算法,具有高精度和网格剖分灵活的优点,并且已经成功应用于弹性波方程求解中.但缺点是求解远震问题时计算量和存储量较大.为了克服上述难题,本文发展了一种基于逐元并行谱元法与轴对称谱元法相结合的混合方法:即在全球尺度层状模型下使用具有快速计算效率的轴对称谱元法模拟远震背景波场,而在研究区域内使用逐元并行谱元法精确计算非均匀介质中远震波场传播.该方法减少了非均匀介质中远震波场模拟的计算量与存储量,并保持了逐元并行谱元法高精度、低存储量、易并行的优点.数值实验验证了该混合方法的可行性和精确性,并有望进一步应用于实际地震数据远震波形成像研究中.

一种基于离子排斥色谱同时测定乳酸和7种短链脂肪酸的检测方法

本研究介绍了一种基于离子排斥色谱原理同时测定乳酸和7种短链脂肪酸的检测方法,并以肠道内容物和粪便为基质,对该方法进行方法学评价。结果表明:本试验方法测定的8种有机酸含量线性范围为1~500μg/mL时,其线性相关系数均>0.999,方法检出限为0.02~0.15 g/kg;在添加不同含量(1、4和10 g/kg)的8种有机酸标准品条件下,方法回收率为80.28%~116.99%,相对标准偏差均<10%。本方法前处理简单,可同时检测与动物肠道相关的多种关键有机酸含量,为短链脂肪酸和乳酸的检测提供了一种新的方法参考。

运输类飞机实测突风谱编制方法研究

目的针对运输类飞机突风载荷谱编制需求,基于实测载荷数据和任务分析法原理,采用5×5谱编制方法,建立一种运输类飞机实测突风谱编制方法。方法首先依据任务分析确定飞机典型任务剖面和任务段,对实测载荷数据进行预处理和统计分析,获得突风增量过载超越数的分布参数。然后通过得到的平均突风增量过载累积超越数曲线,编制各任务段载荷谱,进而编制任务剖面谱,按任务剖面比例,对任务剖面谱进行随机排序,编制得到了突风增量过载飞-续-飞谱。最后给出了一个示例以详细阐明该编谱方法。结果该型运输机爬升任务段突风载荷谱相较其余任务段偏重。结论通过该方法编制的突风载荷谱能够较好地反映实测突风载荷数据特点,方法具备合理性和可行性。

基于子群方法的快谱共振计算方法研究

为了应对特征线精细几何计算对传统快谱共振计算方法带来的挑战,基于具有良好的几何适应性和计算精度的子群方法,对快谱共振截面计算进行了研究。采用伪共振核素法处理多核素间的共振干涉效应,具有较高精度的同时,能够避免Bondarenko迭代方法计算耗时的缺点。结合粒子群算法对子群参数进行求解,得到的子群参数具有较高的拟合精度。最后基于特征线方法对中国实验快堆(CEFR)和美国裂变星表电源系统(FSP)的单栅元问题进行了验证。计算结果表明,对于验证的快谱栅元问题,截面最大相对偏差分别为2%、3%,特征值绝对偏差分别为54 pcm、146 pcm。本文方法可以有效处理快谱中的共振截面计算问题。

应用蒙特卡罗方法研究医用加速器光子能谱分布

目的研究医用直线加速器在等中心平面的光子能谱分布和次级准直器对光子能谱的影响。方法使用BEAMnrc程序模拟5 cm×5 cm、10 cm×10 cm、15 cm×15 cm和20 cm×20 cm射野下,能量为6 MeV电子和光子在加速器治疗头中的输运行为,在等中心平面处设置相空间记录文件,以记录经过此平面的粒子信息。然后利用BEAMdp程序对相空间文件进行分析,从而获得在等中心平面的光子能谱分布及次级准直器对光子能谱的影响。结果通过分析标称能量为6 MV的医用直线加速器的光子能谱,发现次级准直器对光子能谱影响很小;不同射野具有不同的光子能谱分布;同一射野不同中心区域的光子能谱具有相同的归一化分布。结论在放射治疗的剂量计算中,应仔细考虑光子能谱的影响。

基于CeBr_(3)的γ能谱测井解谱方法研究

在铀钍混合型的矿床中,钍对γ总量测井结果的影响难于直接扣除。因探测器体积和测量时间的制约,传统的解谱方法灵敏度较低,相对误差较大。基于已研制的溴化铈探测器的γ能谱测井仪,针对能谱数据特征峰特点对解谱方法进行了实验研究。采用拓展能窗解谱法,大幅提高了铀含量检测灵敏度,降低了铀含量测量结果的相对误差。结果表明:采用拓展能窗解谱方法,相比于传统标准能窗解谱方法,平均铀含量检测灵敏度提高到3倍多,混合模型体源的铀含量测量结果的相对误差绝对值从9.2%降至了4.7%,在铀钍混合模型体源上测得的铀、钍含量相对误差绝对值小于5%,在铀和钍单核素模型体源测得的主核素含量相对误差绝对值小于5%。拓展能窗解谱方法可以提高测井精度,对准确测量铀钍混合型矿床中的铀和钍含量具有一定的现实意义。

QuEChERS-高效液相色谱-串联质谱法检测甘薯和土壤中烯效唑残留的方法研究

采用改良的QuEChERS方法进行前处理,建立了甘薯和土壤中烯效唑残留的QuEChERS-高效液相色谱-串联质谱检测方法。样品用含0.1%乙酸的乙腈振荡提取,经C18净化剂进行基质净化,采用C18反相色谱柱分离,进行LC-MS/MS检测。结果表明:烯效唑在0.0005~1.0 mg/L浓度范围内,质量浓度与对应的峰面积间呈良好的线性关系,相关系数为0.9951~0.9959;在0.002、0.02、0.20 mg/kg 3个添加水平下,烯效唑在甘薯和土壤中的平均回收率为90.3%~106.7%,相对标准偏差为0.6%~3.6%,方法定量限为0.002 mg/kg。该方法方便快捷、精准定量、检测灵敏,适用于甘薯和土壤样品中烯效唑的检测。

基于超高效液相色谱—高分辨质谱联用方法及网络药理学的芪玉颗粒降血糖作用机制研究

目的 基于超高效液相色谱—高分辨质谱联用方法(ultra-performance liquid chromatography/quadrupole time-of-flight-tandem mass spectrometry, UPLC-Q-TOF/MS)及网络药理学技术探究芪玉颗粒降血糖的作用机制。方法 利用UPLC-Q-TOF/MS技术对芪玉颗粒的入血成分进行研究,再以入血成分为药效成分进行网络药理学分析构建成分—靶点—疾病网络,预测芪玉颗粒治疗糖尿病可能的作用机制,并建立高糖高脂饲料联合小剂量链脲佐菌素诱导的糖尿病模型验证芪玉颗粒对糖尿病大鼠磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)-丝氨酸—苏氨酸激酶(threonine-protein kinase1, AKT)-磷酸化的糖原合成酶激酶-3β/糖原合成激酶3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)通路的调节作用。结果 入血成分分析共鉴定出葛根素、黄芪甲苷、白杨素、大豆苷等17个原型成分和来源于咖啡酸、葛根素、阿魏酸、大豆苷等成分的69个代谢产物,结合网络药理学分析结果共得到肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)、丝氨酸—苏氨酸激酶1(threonine-protein kinase1, AKT1)等98个关键靶点及癌症的途径、胰岛素抵抗等144条通路。芪玉颗粒给药9周后,糖尿病大鼠血糖显著下降(P<0.001),PI3K、AKT、GSK-3β明显升高(P<0.01,P<0.05,P<0.001)。结论 通过血清药物化学结合网络药理学挖掘预测芪玉颗粒防治糖尿病的作用机制,为芪玉颗粒的降血糖作用机制研究及质控评价提供科学依据。动物实验初步证实了芪玉颗粒可通过调控PI3K-Akt-GSK-3β信号通路相关蛋白发挥预防治疗糖尿病的作用。

航空液压管路系统振动疲劳寿命评估的响应谱方法

目的实现航空液压管路系统在一致/多点激励作用下,高周疲劳寿命的准确高效获取。方法考虑管内流体Coriolis力和夹具的附加阻尼效应,建立一致/多点激励作用下,航空液压管路系统振动疲劳寿命评估的响应谱方法。首先,采用复模态叠加法,在状态空间对其控制方程进行降阶,推导出一致/多点激励作用下航空液压管路随机应力响应的显式表达。然后,基于现有的疲劳响应谱方法,依次引入与模态速度与基础激励相关的广义相关系数,并计入非比例阻尼以及多点激励效应,建立一致/多点激励作用下航空液压管路系统疲劳响应谱方法组合格式。结果采用雨流计数法验证了本文方法的计算精度,并讨论了分析效率。同时,探究了管内流体流速与激励的部分相干性对于管路系统疲劳寿命的影响。结论本文方法计算效率极高,且计算精度稳定,并考虑了管内流体负载与多点激励效应对疲劳寿命影响,能够满足工程中复杂管路系统振动疲劳的分析需求。