响应面法优化信号分子AI-2合成蛋白LuxS表达条件

群体感应是一种由自诱导物(autoinducers,AIs)介导的、细菌密度依赖的基因表达调控方式,已经被证实参与细菌多种生理功能的调控.信号分子AI-2介导的LuxS/AI-2型群体感应系统广泛存在于革兰氏阳性和阴性细菌,并备受关注.AI-2的合成依赖于S-核糖同型半胱氨酸酶(LuxS)的催化作用,而LuxS蛋白则是由luxS基因经过转录、翻译得到的.为了探索LuxS蛋白在表达菌株Escherichia coli BL21(DE3)中的最佳表达条件,从而获得较高产量且具有一定的生物活性的LuxS蛋白.首先对LuxS蛋白结构进行预测,确定E.coli BL21(DE3)作为表达菌株.其次,在单因素优化的基础上,进一步通过响应面法优化LuxS蛋白的表达条件.在菌液浓度OD 600为0.5、诱导温度为37℃、IPTG浓度为0.5 mmol/L、诱导时间为31 h条件下,获得LuxS蛋白的最高表达量.研究成功优化了LuxS蛋白在E.coli BL21(DE3)中的诱导表达条件,获得了具有生物活性的LuxS蛋白,并在后续的研究中成功合成了具有生物活性的信号分子AI-2,为体外合成AI-2奠定了基础.

极端条件下含能材料的模拟研究思考

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研究背景、基本性质、模拟研究方法及进展、关键问题以及相关实验研究进展。其中,详细介绍了量子力学、分子动力学、蒙特卡罗和有限元等模拟方法及其研究进展,阐述了高压、高温、激光作用和界面效应等极端条件下模拟研究的关键问题,并列举了含能材料在撞击感度、化学释能规律、3D打印、绿色电合成、爆轰机理和超高含能材料合成等方面的实验研究进展。通过遴选代表性研究,展示了模拟研究在实际问题中的应用和解决方案。同时,介绍了一些最新研究成果,以反映该领域的最新进展和未来趋势。此外,详细讨论了跨学科研究的实现方式以及含能材料在极端条件下的安全性问题,包括可能的风险和预防措施。

乳酸干预破骨细胞条件培养基促进内皮细胞血管的生成

背景:聚乳酸作为可降解的骨组织工程支架材料被广泛用于组织再生与修复研究,在促进组织愈合与新骨形成、血管生成中具有重要作用。目的:观察聚乳酸降解终产物乳酸对破骨细胞的作用,以及乳酸干预后破骨细胞条件培养基对血管内皮细胞增殖、迁移和小管形成功能的影响。方法:(1)取对数生长期的小鼠单核巨噬细胞系RAW264.7,贴壁后分别加入含0,5,10,20 mmol/L乳酸的破骨诱导培养基(含核因子κB受体活化因子配体、体积分数10%胎牛血清的DMEM培养基),培养5 d后分别进行抗酒石酸酸性磷酸酶与细胞骨架纤维状肌动蛋白染色,培养24h后采用RT-PCR检测抗酒石酸酸性磷酸酶5 m RNA表达。(2)取对数生长期的RAW264.7细胞,贴壁后分2组培养:对照组加入破骨诱导培养基,实验组加入含10 mmol/L乳酸的破骨诱导培养基,培养5 d后更换为无血清DMEM培养基继续培养24 h,离心取上清液,分别与等体积含体积分数10%胎牛血清DMEM培养基混合后作用条件培养基备用。取对数生长期的人脐静脉内皮细胞,分别与对照组、实验组条件培养基共培养,通过CCK-8、Transwell、划痕、成管实验观察细胞的增殖、迁移和成管能力,通过RT-PCR和Western Blot检测血管生成相关基因和蛋白的表达。结果与结论:(1)抗酒石酸酸性磷酸酶与肌动蛋白染色结果显示,5,10 mmol/L乳酸可促进RAW264.7细胞破骨向分化,其中以10 mmol/L乳酸的促进作用更显著;RT-PCR检测结果显示,5,10,20 mmol/L乳酸均可提高酒石酸酸性磷酸酶5 m RNA的表达,其中以10 mmol/L乳酸的提高作用最显著;(2)与对照组条件培养基相比,实验组条件培养基可促进人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移与成管能力(P<0.05),提高血管内皮生长因子、血管生成素1的m RNA和蛋白表达(P<0.05);(3)结果表明,乳酸诱导分化的破骨细胞条件培养基可促进内皮细胞的血管生成,机制可能与提高血管内皮生长因子、血管生成素1表达相关。

人脐带间充质干细胞条件培养基及外泌体对肝癌细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡的影响

背景:间充质干细胞可通过分泌含细胞因子、生长因子和外泌体的细胞外囊泡调节肿瘤微环境,对肿瘤细胞生物学行为进行精准调控。目的:研究人脐带间充质干细胞条件培养基及外泌体对肝癌细胞生物学特性的影响。方法:收集人脐带间充质干细胞培养上清,通过高速离心并过滤获得人脐带间充质干细胞条件培养基;收集人脐带间充质干细胞培养上清,通过超高速梯度离心法提取人脐带间充质干细胞外泌体。使用PKH26标记人脐带间充质干细胞外泌体,与肝癌细胞MHCC97-H共培养,荧光显微镜观察MHCC97-H细胞摄取外泌体情况。通过CCK-8增殖实验、Transwell迁移和侵袭实验以及流式凋亡实验评估人脐带间充质干细胞条件培养基、人脐带间充质干细胞外泌体对肝癌细胞生物学功能的影响。结果与结论:(1)人脐带间充质干细胞外泌体可被MHCC97-H细胞摄取且主要分布于细胞质中;(2)人脐带间充质干细胞条件培养基处理后,MHCC97-H细胞的增殖、迁移和侵袭能力显著增强(P<0.001,P<0.05,P<0.01),凋亡能力显著下降(P<0.001);而人脐带间充质干细胞外泌体处理后,MHCC97-H细胞的增殖能力下降(P<0.001),迁移、侵袭及凋亡能力显著增强(P<0.001);(3)结果表明,人脐带间充质干细胞条件培养基具有促进MHCC97-H细胞增殖、迁移、侵袭和抑制凋亡的能力;而人脐带间充质干细胞外泌体则具有促进MHCC97-H细胞迁移、侵袭及凋亡和抑制增殖的能力。

纳米金颗粒@介孔二氧化硅修饰钛种植体促进高糖条件下的成骨分化

背景:微纳米结构改性是钛种植体表面处理的热点研究领域。糖尿病高血糖环境会影响钛种植体与骨组织形成稳定的结合,探索通过表面微纳结构改性来提高钛种植体在高糖环境下的成骨活性是有必要的。目的:观察钛表面纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层对体外高糖条件下成骨分化的影响。方法:分别制备纳米金颗粒悬浮液与介孔二氧化硅,将二者按一定比例混合在去离子水中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液。取钛片,分3组处理:光滑组经过水砂纸打磨处理,纳米管组经过水砂纸打磨处理后采用阳极氧化技术制备二氧化钛纳米管涂层,实验组制备二氧化钛纳米管涂层后浸泡于纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层,表征3组钛片表面的微观形貌、亲水性。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,通过细胞活/死荧光染色及CCK-8实验检测细胞增殖,DAPI/鬼笔环肽染色检测细胞黏附。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,加入高糖成骨诱导培养基培养,通过碱性磷酸酶与茜素红S染色检测成骨分化。结果与结论:(1)扫描电镜下可见光滑组钛片表面均匀平坦,纳米管组钛片表面排列紧密的二氧化钛纳米管阵列,实验组钛片在二氧化钛纳米管表面及内部均负载纳米金颗粒@介孔二氧化硅;纳米管组、实验组钛片亲水性均优于光滑组。(2)细胞活/死荧光染色结果显示,3组钛片表面的细胞活力均高于90%;CCK-8实验结果显示,实验组细胞增殖率高于光滑组、纳米管组;DAPI/鬼笔环肽染色结果显示,二氧化钛纳米管涂层、纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层更有利于细胞黏附。(3)碱性磷酸酶与茜素红S染色结果显示,实验组钛片表面细胞碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化程度均高于光滑组、纳米管组。(4)结果表明,纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层可增强钛表面生物活性,促进高糖环境下的成骨分化。

不同气象条件对高油酸花生产量的影响

以河南、山东等5个花生主要产区培育的19个高油酸花生新品种为材料,于2019年~2021年连续3年在郑州种植,采集3年间花生关键生育期(6月~9月)的旬平均气温、旬降水量和旬日照时数等气象数据,结合各个品种的产量数据进行综合分析。研究结果表明,不同的品种对于气温、降水量和日照时数的敏感程度不同,冀花16、冀花11对开花下针期的温度和日照时数比较敏感,该时期的异常高温会致使其产量明显下降。中花413、中花412和花育917的产量与旬降水量成显著负相关,耐涝程度较差。对品种的稳定性分析表明,开农1768、南充1704、冀农16、开选016、花育961、郑农花25、郑农花23、冀农11、花育633和1508G等10个高油酸品种为年际间稳定性较好的品种,研究结论为高油酸品种的培育及深入利用提供了指导。

凝固剂及加工条件对豆腐凝胶形成及品质影响研究进展

豆腐的本质是一种蛋白质凝胶体,是大豆蛋白(主要是7S和11S球蛋白)在热处理下发生变性使蛋白质分子结构展开,再通过盐离子、氢离子或酶等凝固剂作用下发生聚集,形成致密均匀且具有网状结构蛋白凝胶。豆腐凝胶的形成及豆腐品质受多种因素的影响。本文从凝固剂种类(盐类、酸类和酶类凝固剂)以及加工条件(加工原料、制浆方法、豆浆体系pH、热处理条件)角度出发,阐明凝固剂及加工条件对豆腐凝胶形成以及品质的影响研究进展。以期为豆腐制品的工业化生产提供理论指导,为豆腐食品的研究开发与品质调控提供科学依据。

氦气资源形成地质条件、成因机理与富集规律

借鉴含油气系统思路及方法,基于典型富氦气田解剖,并利用地球化学成藏方法技术,研究天然气中氦气资源形成的地质条件、成因机理与富集规律。结果表明:①氦气“生-运-聚”机理与天然气有显著差异性,氦气主要为基底富U、Th元素缓慢α衰变或深部壳幔氦释放,沿岩石圈复合输导体系运移至天然气成藏系统,依附适宜载体气聚集成藏。②氦运移输导主要受“岩石圈断裂、基底断裂、沉积层断裂、有效输导层”复合输导体系控制,基于地下流体中“氦-气-水”相平衡及相-势耦合综合分析,提出氦气运聚过程中具有“水溶相、气溶相、游离相”3种主要赋存状态,存在氦气“集流、渗流、扩散”3种运移方式。③富氦气藏形成和氦气富集通常受控于“优质氦源、高效输导、适宜载体”3大主控要素,具有“脱溶汇聚、浮力驱动、压差驱替”3种聚集成藏动力类型,已发现富氦气藏具有相对“近氦源、邻断裂、低势区、高部位”的分布规律和成藏模式。④氦气富集区勘探和评价需要依托天然气兼探/并探,在评价落实氦气“源-运-聚”要素与天然气“生-储-盖”条件耦合匹配性、局部相对低势高部位有利圈闭载体气区的基础上,综合评价优选“通源连圈、低势高位、气氦适配”的有利氦气富集区。

深、浅部煤层气地质条件差异性及其形成机制

深部煤层气资源丰富、开发前景广阔,但对其与浅部煤层气地质条件的内在联系研究尚不够深入。从煤层形成演化角度出发,以鄂尔多斯盆地上古生界煤层为例,总结了煤层深埋深藏型、深埋浅藏型及浅埋浅藏型3种埋深演化模式。系统分析了深部和浅部煤层在温压条件与含气性、地应力与渗透率特征、变质程度与含水性等方面的差异性及其形成机制。研究指出,受埋深与演化过程影响,深部和浅部煤储层温度最多相差100℃以上,储层压力最大相差40 MPa左右,导致由浅部向深部,气体赋存状态以吸附气为主转变为吸附气与游离气共存,地应力场由水平应力主导转化为垂向应力主导,煤储层孔隙率、渗透率及含水性逐渐降低。明确了深部煤层气的典型特点,即:在高温高压条件下,以吸附态和游离态共存于一定深度以下煤储层中的甲烷气体,该类煤储层在垂向应力为主导的作用下,孔裂隙空间极度压缩,含水极少且矿化度极高,内生微裂隙为主要渗流通道。基于含气性临界深度和地应力场转换深度的不一致性,指出浅部向深部煤层演化过程中存在过渡区,该区内呈现出非典型深部煤层气的特点,或深部煤层气和浅部煤层气地质条件共存的情况,在勘探开发过程中,应具体分析,制定针对性开发方案,以实现浅部与深部煤层气的高效协同开发。

等应变条件下增压式真空预压固结解析解

从注气增压对土体作用效果的角度出发,建立增压式真空预压固结解析理论模型。提出基于注气增压压力等效的受力简化模型;引入新参数——径向渗透系数增大系数η,反映注气过程对土体渗透性质的改变。根据Barron等应变假定和达西定律,考虑排水板涂抹效应与井阻作用、土体径-竖向渗流以及上部堆载,推导增压式真空预压固结控制方程及其解析解,并利用弹性力学方法推导等效注气增压压力p(t)的计算公式。针对瞬时增压和线性增压两种特例给出具体解析解公式,并通过与工程案例对比分析,验证了解析解及等效力计算方法的合理性。通过对固结性状的分析得出如下结论:注气增压方法可增大土体负孔隙水压力值,加速土体排水固结;“参数η”对固结速率的影响较大,分析模型中考虑注气过程对径向渗透系数的改变会更加合理;井阻作用会导致土体固结速率减慢,径-竖向渗流时孔压能够消散完成,而只有径向渗流时孔压无法消散完成。

米曲霉发酵100%玉米浆的工艺条件优化

为开发玉米浆资源化利用的新途径,该文采用米曲霉(Aspergillus oryzae)对100%玉米浆进行发酵制备食用菌营养剂。首先在100%玉米浆固体培养基中连续驯化米曲霉,获得对100%玉米浆更耐受的米曲霉菌株,然后建立米曲霉发酵100%玉米浆的最佳工艺条件。结果表明,与原始菌株相比,在100%玉米浆固体培养基上连续驯化4次后,米曲霉的菌丝形成和孢子成熟时间分别缩短了40%和30%;将驯化后的米曲霉接种于100%玉米浆中进行发酵,可溶性蛋白和氨基酸态氮含量分别增加了3.38%和3.00%。以驯化米曲霉为发酵菌株,采用单因素试验和正交试验确定米曲霉发酵100%玉米浆的最佳工艺条件为:接菌量1.25×10^(5)孢子/100 mL、装液量90 mL/250 mL、初始pH 5.9,发酵温度25℃,发酵时间8 d。在此条件下,氨基酸态含量和可溶性蛋白含量分别为(21.75±0.12)mg/mL和(18.25±0.08)g/100 mL,分别比未发酵玉米浆提高了71.67%和10.74%。

花生粕发酵工艺条件优化及其提取物体外抗氧化活性研究

试验以花生粕为原料,利用乳酸菌、芽孢杆菌和酵母复合发酵技术进行固态发酵,探究不同含水量、接种量、发酵时间对发酵花生粕体外抗氧化活性的影响。利用3因素3水平的响应面试验设计对花生粕发酵条件进行优化,以发酵花生粕水溶性提取物对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除率为评价指标,确定最适发酵条件。同时考察提取物对2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐自由基(ABTS^(+)·)、羟自由基(·OH)、DPPH自由基清除率和铁还原能力的影响,来评估其体外抗氧化活性。响应面优化结果为含水量52%、接种量5%、发酵时间85 h,在此条件下发酵的花生粕,其水溶性提取物对DPPH的清除率可达到60.58%,比未发酵花生粕的52.96%提高了14.39%(P<0.05)。体外抗氧化活性研究结果显示:当提取物质量浓度大于0.2 mg/mL时,发酵组对ABTS^(+)·、·OH清除能力以及铁还原能力显著高于对照组(P<0.05),当提取物质量浓度大于0.8 mg/mL时,发酵组对DPPH自由基清除能力显著高于对照组(P<0.05),但均显著低于L-抗坏血酸(VC)组(P<0.05)。研究表明,发酵显著提高了花生粕的抗氧化活性,可为花生粕功能性物质的研发和高值化利用提供参考。

抚河疏山水利枢纽船闸通航水流条件研究

为满足水运需求,解决船闸引航道口门区受河段地形和涉河建筑物影响而导致的通航条件困难等问题,保障船舶安全通行,以抚河疏山水利枢纽船闸工程为例,采用数值模拟方法,对枢纽船闸上游引航道口门区通航条件进行计算分析,针对不良流态问题提出优化方案措施,并对方案前后枢纽通航条件进行对比分析。研究表明,调整船闸平面布置等措施对改善设计阶段的枢纽船闸上引航道口门区通航条件是有效的。研究成果可为抚河疏山水利枢纽船闸工程通航及其他类似河段工程提供技术支持。

沅水桃源枢纽左岸船闸桥区船模通航条件试验研究

沅江大桥通航环境十分复杂,原大桥通航孔布置不合理,严重制约了桃源枢纽二线船闸扩建工程建设。针对桥区通航条件差的问题,对其左岸桥梁通航孔布置方案进行船模试验研究,采用定床河工模型和小尺度船模试验相结合,并从船模试验的舵角、漂角和航速等航行参数进行综合分析,结果表明:在相同通航总净宽的情况下,双孔双向要优于双孔单向;桥梁通航孔右移可降低一线船闸船舶下行过桥难度,但会增加二线船闸船舶上行过桥的难度。建议左岸新建桥梁通航孔净宽应不小于220 m,桥位相比于现状桥梁右移约75 m,采用双孔双向,两线船闸分槽航行的方式。

乡村新质生产力:认识、特征、形成条件与路径

新质生产力是中国式现代化建设的生产力形态。破除生产力发展的梯度思维,培育乡村新质生产力,是贯彻新发展理念,实现乡村振兴的需要。乡村新质生产力的形成过程是乡村未来产业体系的构建过程,是实现生产方式和生活方式转型的过程。形成乡村新质生产力已经具备良好的基础,信息时代使得乡村与城镇一样,可以及时获取必要信息及其相关资源条件;乡村经济的发展已经达到资源的规模化利用水平,为较大规模利用资源提供了资源支持;乡村科学技术应用水平的大幅度提高,为新质生产力的形成提供了知识和技术的基础。通过促进信息技术、数字技术、智能技术的发展,促进高能级产业生态体系形成,通过建立起与新质生产力体系相适应的人才发展体系,可以促进乡村新质生产力的形成。以乡村新质生产力的形成实现乡村的充分发展、城乡平衡发展。

轻罪案件附条件不起诉制度研究

《刑事诉讼法》的修改须与轻罪立法以及犯罪结构的调整相协调,立法者应构建轻罪案件附条件不起诉制度并充分发挥其诉前分流作用。附条件不起诉制度普遍适用于轻罪案件,有助于彰显犯罪嫌疑人的主体性,激励犯罪嫌疑人复归社会以及优化司法资源配置。立法者设计轻罪案件附条件不起诉制度时,应当参考未成年人附条件不起诉制度的已有经验。《刑事诉讼法》应厘清轻罪案件附条件不起诉制度的适用范围,并以适用于3年有期徒刑以下轻罪案件为原则。附加条件应兼具惩罚性与教育性的双重特征并遵循比例原则。行为人可能被判处拘役的,考验期限为1年以下,但不能少于6个月;行为人可能被判处管制的,考验期限为2年以下,但不能少于6个月;行为人可能被判处有期徒刑的,考验期限为3年以下,但不能少于1年。

润滑条件对TC4钛合金切削加工影响的实验研究

为了研究冷却润滑条件及切削参数对TC4钛合金的切削力和表面粗糙度的影响,分别开展CMQL、冷风、浇注式冷却润滑条件的TC4钛合金高速切削实验、四种不同润滑环境的粗/半精/精加工实验以及CMQL条件下TC4钛合金正交切削试验,通过单因素分析和正交试验法研究冷却润滑条件及切削参数对切削加工性的影响。研究表明:CMQL冷却润滑条件可在TC4钛合金高速切削时有效降低切削阻力和改善表面粗糙度,并在高速精车削阶段体现出降低切削阻力的优势。考虑CMQL条件下高速精车TC4钛合金加工效率,最佳参数组合为较高的切削速度、较小的精加工余量和合适范围内较大的进给量。

中国与美国氦气地质条件和资源潜力对比及启示

鉴于氦气资源的战略重要性、美国氦气资源条件的优越性及目前中国氦气供需矛盾的严峻性,开展中国与美国氦气地质条件和资源潜力对比显得极为有意义。通过对比中国与美国氦气的地质条件、资源量和储量数据,基于氦气产量历史数据,结合全球氦气需求分析,采用哈伯特模型、高斯模型和资源量-储量约束下的产量预测模型,开展2023—2030年全球氦气产量预测,为中国氦气勘探开发工作提供参考。分析结果:(1)与美国所在的北美地台规模大且构造稳定相比,中国地台规模小且经历多期构造演化,中国氦气分布呈现点多、面广、类型多样的特点;(2)尽管目前国内外对中国氦气的资源量有不同认识,通过对中国与美国含氦天然气资源潜力的对比,表明中国氦气资源丰富,资源量将会随着对氦气勘探程度和认识程度的不断加深而动态增长;(3)预测显示,2023—2025年为中国氦气生产起步发展阶段,2026—2030年为快速增长阶段;(4)对中国氦气勘探开发的4点启示:坚定中国氦气勘探开发的信心、提出并完善适合中国地质条件的氦气富集理论、加大研发氦气勘探开发技术、2030年前中国氦气供应来自国际和中国国内2个渠道。

生产条件再分配:绿色共富的政治经济学分析

生产条件分配的不均衡是贫富分化的根本原因。绿色发展促进共同富裕的关键就在于,绿色发展能够从生产关系和生产力两个层面矫正生产条件分配的不均衡,推动生产条件的再分配,从而发挥出调节“三大差距”的功能:一是推动“不可分拨”生态资源的公共产权由虚向实转变,促进对其使用的收益分配和成本分摊对称化,使每个人都能享有这类资源的平等财产权并可以凭借这一权利获得相应收入;二是依据每个地方的生态服务容量来确定经济活动强度,以此推动地区之间与城乡之间生产条件分配的均衡化;三是为农业、农村塑造竞争新优势,通过提高农业平均利润率,提升农村生态优势,赋能农业、农村发展,解决农业、农村边缘化问题,吸引生产条件回流。

基于改进条件生成对抗网络的可控场景生成方法

可再生能源发电具有较强的随机性和波动性,为实现高效可靠的场景建模,提出一种基于改进条件生成对抗网络的可控场景生成方法。提出基于条件生成对抗网络的场景生成框架,结合Transformer的全局注意力机制以及常规卷积和深度可分离卷积的局部泛化机制,设计适用于提取可再生能源发电不同维度特征的网络结构;利用条件生成对抗网络模型建立低维气象特征隐空间和高维可再生能源发电数据之间的映射关系,提出一种可控场景生成方法,并建立随机场景生成、场景约减、极端场景生成和连续日场景生成4种生成策略。基于实际光伏、风电数据和气象数据的仿真结果表明,所提模型与方法能够有效学习可再生能源发电的随机性、时序性、波动性及空间相关性,实现对不同策略下场景的可控生成。