扫描电镜实验课程教学模式探索

文章提出了“导学、自学、助学”模式,通过展示高校学科专业背景,建立依托大型精密仪器和科研项目的课程内容遴选机制,充分发挥扫描电镜在本科实验教学中的作用,将理论教学与实践教学融合,拓宽了学生的职业前景并培养其创造性思维和意识,深化了学生对基础知识的理解,培养了学生解决仪器科学与工程技术领域复杂问题的能力,为交叉学科的高质量发展和培养满足国家高新技术需求的拔尖人才奠定了基础。

干湿冻融循环条件下重塑性黄土的强度劣化规律及非线性模型研究

新疆某地的输水明渠工程途经大面积湿陷性黄土区域,在间歇供水的运行工况及季节性温差变化的共同作用下,经常发生渠坡滑动破坏现象。为深入研究渠坡变形破坏机制,通过开展干湿冻融循环条件下黄土的三轴试验和扫描电镜试验,研究其变形规律及微观机制,最后基于黄土的变形规律对邓肯-张模型进行改进。三轴试验结果表明:随着干湿冻融循环次数的增加,黄土的应力-应变曲线下降,体变曲线上升,且变化幅度越来越小,当循环次数大于5次后,应力-应变曲线和体变曲线基本不变,黏聚力和内摩擦角均呈现出指数函数衰减的变化趋势,其中黏聚力受干湿冻融循环作用的影响较大。电镜扫描试验结果表明:通过扫描电镜进行微观分析,在干湿冻融循环作用下,大的颗粒和团聚体被分裂,颗粒间的胶结物质减少,面接触增加,大孔隙面积占比减少,小孔隙和中孔隙面积占比、三维孔隙率和孔隙圆形程度增加,分形维数下降;三维孔隙率和分形维数与黏聚力呈显著相关,大孔隙面积占比与内摩擦角呈显著相关。由于邓肯-张模型不能合理反映土体的软化现象,采用二次函数对邓肯-张模型进行修改,并通过修改公式对泊松比进行拟合,以此提出改进邓肯-张模型,改进后的模型对不同循环次数下黄土三轴试验结果拟合效果较好。随着循环次数的增加,应力-应变模型参数k和q呈指数函数下降的趋势,应力-应变模型参数o呈指数函数上升的趋势,体变模型参数j、l呈指数函数上升的趋势,体变模型参数t呈指数函数下降的趋势。

鹅不食草挥发油治疗过敏性鼻炎作用机理的研究

目的:探讨鹅不食草治疗过敏性鼻炎的作用机理。方法:运用豚草花粉过敏原建立豚鼠过敏性鼻炎的动物模型,通过提取鹅不食草的有效成分,对过敏性鼻炎进行治疗,观察豚鼠鼻黏膜组织形态学的动态病理变化。结果:过敏性鼻炎阳性对照组鼻黏膜上皮组织充血、水肿,炎性细胞浸润,可见大量中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、淋巴细胞以及肥大细胞,鼻黏膜上皮细胞出现大量溶酶体、细胞器空泡化、细胞核变形,固有层结缔组织细胞结构紊乱,细胞器呈碎片状。而鹅不食草挥发油治疗组上述变化明显减轻至接近阴性对照组。结论:鹅不食草挥发油对过敏性鼻炎有明显治疗效果。

SD大鼠皮肤光老化动物模型建立方法的探索

目的探讨光老化动物模型造模过程中的各个关健因素,确定实用的造模方法。方法模拟日光中UV(UVA+UVB)照射SD大鼠,3次/周,共12周,累计照射剂量:UVA为148.5J/cm2,UVB为21.38J/cm2;观察照射部位皮肤的临床表现、组织病理、超微结构及生化指标的改变情况。结果经UVA联合UVB照射12周后,SD大鼠具备皮肤光老化模型的临床表现、组织病理、超微结构及生化指标的改变,提示造模成功。结论本实验中的造模关健因素简便易行,经济可靠,可复制性强,为光老化动物模型的复制建立了一种实用的方法 。

P92钢中拉弗斯相的尺寸测量及其长大规律的动力学模拟计算

拉弗斯相(Laves相)是超超临界机组用新型耐热钢——P92钢的重要析出相之一,对其在扫描电镜下的尺寸测量方法进行介绍,并采用热力学软件计算分析其长大规律。在扫描电镜下形成的背散射图像的原子序数差及二次电子像能够清晰地辨别出Laves相和碳化物(M23C6),这是Laves相测量方法的基础。通过与透射电镜对比,表明扫描电镜是分析Laves相的优先使用的方法。测量了3种P92钢中Laves相颗粒尺寸,研究表明Laves相颗粒尺寸越小,数量越多,材料的抗蠕变性能越好,相同条件下蠕变断裂时间越长。采用热力学计算程序DICTRA进行数值模拟,结果表明,所采用的Laves相长大模型能够很好地模拟Laves相的长大规律,但长时间(650℃、20000h和600℃、50000h)后应采用奥斯特瓦尔德长大规律(Ostwald ripening)来分析Laves相。

生物矿化针铁矿吸附废水中铬的实验研究

在静态条件下,利用生物矿化针铁矿对含铬模拟废水进行吸附实验研究。结果表明,生物矿化针铁矿对质量浓度在5mg L以下的含Cr2O72-,Cr3+模拟废水均具有较好的去除效果,平均去除率达94%,出水达到"污水综合排放标准"(GB8978-1996);其吸附符合Langmuir与Freundlich模型。

实验性脑老化动物模型海马区的超微结构研究

目的 :探讨实验性脑老化动物模型神经组织的超微病理变化。材料与方法 :本实验采用以下三种脑老化动物模型 ,其中包括卵巢切除模型 ,D 半乳糖模型和糖尿病模型 ,每组模型各 6只动物 ,对照组各 2只 ,利用透射电子显微镜检查海马CA1区的超微结构变化。结果 :脑衰老动物模型神经组织的超微病理改变主要为线粒体肿胀、核糖体减少、内质网扩张、微管溶解和突触结构破坏。结论 :本项研究结果提示 ,三种脑老化动物模型海马CA1区的神经组织具有明显的并且相对一致的超微病理变化 ,这些超微形态学变化将为脑老化的深入研究及评价抗衰老药物的实验治疗效果提供形态学依据。

微波照射和冲击荷载作用后岩石裂纹试验研究

为了研究岩石裂纹的特性,用扫描电镜(SEM)对花岗岩、大理岩和砂岩在相同微波功率10 k W照射下和落锤冲击后观测岩石断口的形貌、微观裂纹类型及所用断裂模型,分析相同功率作用下,岩石在落锤试验后的破坏机理。结果表明:从宏观断面图中可以看出裂纹的发展和颜色变化;SEM微观观察得到花岗岩断口形貌为平坦面状和条纹状,大理岩呈现为阶梯状,而砂岩为破碎状和蜂窝状;花岗岩和砂岩的微观裂纹是由张拉应力和压应力作用而产生的,而大理岩是缩聚裂纹;花岗岩的断裂类型为沿晶断裂、穿晶断裂以及两者叠加,大理岩的主要是沿晶断裂,砂岩的主要是穿晶断裂。

仔鼠成釉细胞氟中毒模型的建立及形态学观察

目的建立仔鼠成釉细胞氟中毒模型,为进一步研究氟牙症的发病机制提供实验基础。方法取体重为250g左右的雌、雄大鼠各3只,雌雄配对,每对同笼饲养,分别饲以含不同质量浓度氟化钠(0、50、100mg/L)的饮用水,至雌鼠受孕并产下仔鼠,分别在仔鼠出生第3天(成釉细胞分泌期)、第5天(成釉细胞成熟期)处死,用光学显微镜及透射电镜观察牙胚中成釉细胞的形态学变化及超微结构的改变。结果光镜观察可见:100mg/L组5d时仔鼠下颌骨牙胚中部分成釉细胞内空泡性变,部分成釉细胞与釉质基质间可见囊腔样损害。而0mg/L和50mg/L组牙胚成釉细胞中未见明显病变。透射电镜观察显示:100mg/L组和50mg/L组饲养3d和5d时仔鼠成釉细胞内均出现不同程度空泡状改变,内质网扩张、线粒体肿胀和细胞间间隙扩张,0mg/L组未见上述改变。结论通过给母鼠饮用不同浓度含氟饮水,可以使仔鼠成釉细胞中出现氟中毒样改变。

宝兰客运专线王家沟隧道原状黄土各向异性研究

针对黄土隧道开挖过程中不同部位(拱顶或拱腰)处围岩表现出的变形及强度各向异性情况,以宝鸡-兰州客运专线王家沟隧道原状黄土为例,着重探讨原状黄土结构强度各向异性问题。分别取王家沟隧道原状黄土水平与竖直方向进行抗剪、无侧限抗压及抗拉强度试验研究,考虑结构性对各向异性的影响,并对王家沟原状黄土进行电镜扫描,从微观结构上分析原状黄土具有各向异性的原因,最后探讨了原位状态下黄土各向异性的发生机制。结果表明:水平与竖直向应变比随围压的增大而减小,随归一化偏差应力的增大先增大后减小,峰值点随归一化偏差应力呈幂函数递增。提出原状黄土结构强度各向异性几何模型,并给出原状黄土各向异性强度参数指标。

脉冲强光对黄曲霉菌孢子的杀菌效果、微观结构及动力学的影响

脉冲强光是一种新兴的非热杀菌技术。为研究和预测脉冲强光对黄曲霉菌孢子的杀菌作用,在强度2.86,1.60,1.08,0.93 W/cm2脉冲强光下对固体培养基中黄曲霉菌孢子处理1~60 s,并对处理前、后孢子的微观形态进行扫描电镜分析。运用Log-linear模型、Weibull模型和Weibull+tail模型对杀菌致死曲线进行动力学分析。研究表明,随着照射强度增加和时间的延长,脉冲强光对黄曲霉菌孢子的杀菌效果增强。初始菌落数为5.15 lg(CFU/mL)的孢子在2.86 W/cm2下处理19 s可被全部杀死。电镜照片显示脉冲强光处理后孢子细胞结构崩溃。Weibull模型和Weibull+tail模型较Log-linear模型能更好地拟合脉冲强光处理黄曲霉菌孢子的杀菌曲线(R2>0.95)。其中Weibull+tail模型能更加精确地拟合杀菌动力学过程(R2=0.9727)。

成年斑马鱼牙齿的扫描电镜观察

目的用扫描电镜观察研究成年斑马鱼牙齿的形态和超微结构并和人类的牙齿进行比较。方法以成年斑马鱼(鱼龄>3个月)为研究对象,在体视显微镜下,解剖成年斑马鱼腮弓,分离第五腮弓,去净软组织,常规扫描电镜标本制备,日立S-3000n扫描电子显微镜下观察。结果成年斑马鱼牙齿位于第五腮弓上,约11颗功能牙,外形呈锥形,没有牙根,类似人类牙齿的牙尖,也由类似人牙釉质和牙本质样的硬组织包绕其内的牙髓腔构成。斑马鱼牙齿的牙本质层结构疏松,其内有很多贯穿牙面至牙髓腔的孔道,类似人牙齿的牙本质小管,牙本质小管内可见牙本质细胞突,牙髓腔内也有牙髓样软组织结构。结论扫描电镜下,成年斑马鱼牙齿与人类牙齿具有高度相似性,能够模拟人类牙齿的形态和组织特征。斑马鱼作为研究牙发育的模式动物在组织形态上是具有有利条件的。

肺纤维化大鼠模型肺组织病理超微结构观察及定量分析

目的:观察以气管内灌注博来霉素方法建立的肺纤维化大鼠模型肺组织的病理演变规律,建立定量评价病变程度的方法。方法:30只大鼠随机分成5组:正常组,第7天模型组,第14天模型组,第21天模型组,第28天组,按时取肺组织进行电镜观察,以肺泡间隔面积和肺泡间隔灰度为定量分析指标,行光镜下的图像分析。结果:电镜观察显示肺泡间隔中胶原沉积随时间增多,与低倍镜下形态定量分析对比观察,肺泡间隔面积随时间增大,肺泡间隔灰度随时间减小。从第14天起与正常组比较差异有统计学意义。结论:低倍镜条件下肺泡间隔面积和肺泡间隔灰度基本能反映间隔中胶原沉积的程度,可以作为病变程度的一个主要评价指标。

角膜交联对真菌性角膜溃疡的治疗作用

背景 真菌性角膜溃疡是一种严重威胁视力的炎症性疾病,严重者需行角膜移植术或眼球摘除术.角膜交联术（CXL）是近年来治疗一些角膜疾病的有效方法,但其用于真菌性角膜溃疡的疗效方面少有研究.目的 观察CXL对真菌性角膜溃疡的治疗作用和效果.方法 选取8周龄健康新西兰白兔15只,其中5只作为正常对照组,另取10只兔刮除右侧角膜上皮行角膜划痕,涂抹镰刀菌液,然后行异种脱细胞角膜片覆盖,制备真菌性角膜溃疡动物模型.按照随机数字表法将模型兔随机分为非治疗组和CXL治疗组,每日行裂隙灯显微镜检查,测量角膜病灶的直径,并观察角膜水肿和炎性细胞浸润情况.于CXL治疗后第3、7、14、21、28天分别对非治疗组和CXL治疗组兔眼行眼前节照相和激光扫描共焦显微镜检查.治疗后4周,收集15只实验兔角膜组织,于扫描电子显微镜下检测正常对照组、非治疗组和CXL治疗组角膜胶原纤维的超微结构.结果 实验兔右眼造模后3d即可见角膜病灶区灰白色溃疡灶,激光扫描共焦显微镜下浅基质层局部见豆荚样菌丝.造模后l周角膜溃疡灶加深,范围扩大,激光扫描共焦显微镜下浅基质层见大量真菌孢子和短棒样菌丝,可见角膜内皮细胞层有炎性细胞及前房内渗出.CXL治疗后3、7、14、21 d,CXL治疗组兔角膜上皮缺失范围均小于非治疗组,差异均有统计学意义（P＜0.05）.治疗后28 d,正常对照组、非治疗组和CXL治疗组兔角膜胶原纤维束平均直径分别为（24.6±1.8）、（24.9±1.9）和（43.0±7.4）nm,3个组间差异有统计学意义（F=27.05,P=0.00）,其中CXL治疗组胶原纤维直径较非治疗组和正常对照组增粗,差异均有统计学意义（t =-5.30、5.40,P＜0.05）,胶原纤维间见较多成纤维细胞;而非治疗组兔角膜胶原纤维直径与正常对照组间差异无统计学意义（t=0.25,P＞0.05）,正常对照组胶原纤维间少见成纤维细胞.结论 CXL治疗镰刀菌性角膜溃疡疗效显著,安全性好.CXL可使角膜胶原增粗并刺激成纤维细胞增生,抑制真菌生长和炎症反应,加速角膜修复.

高脂血症大鼠主动脉内皮扫描电镜观察

在动脉粥样硬化实验研究中,适宜动物模型的建立具有重要意义。目前所用动物多为家兔、家鸽、狗、猪及非人类灵长目动物等,其中以家兔的应用最为普遍。上述动物虽各具特点,但普遍存在实验条件较复杂和价格较高等问题。而且,家兔为草食性动物,其脂代谢特点与人类有较大差异,用以进行脂类营养素比较评价研究有一定困难。为此,我们应用扫描电镜观察高脂膳食对大鼠主动脉的影响,以探讨将大鼠用于动脉粥样硬化实验研究的可能性。

微型种植体支抗压低犬上切牙的牙根表面扫描电镜观察

目的:利用微型种植体作为支抗,建立犬上切牙压低移动的实验动物模型,研究压低移动牙牙根表面结构的变化。方法:9只犬随机分为5组,其中Ⅰ组为对照组,1只犬,未施加牵引力;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组每组2只,在上颌两侧第二切牙牙根和第三切牙牙根之间唇侧的牙槽间隔处植入微型种植体作为支抗,每侧施加100g的牵引力,压低上颌两侧第一切牙和第二切牙,分别于加力后1、2、4、12周(主动加力4周,撤力后保持8周)时处死动物,完整拔出实验牙,制作扫描电镜标本,观察其牙根表面形态的变化。结果:Ⅱ组在牙根尖表面可见小的吸收陷窝,较浅,面积局限;Ⅲ组在接近根尖1/3处可见融合的吸收陷窝,未见牙本质暴露;Ⅳ组在根尖1/3与根中1/3交界处可见吸收深达牙本质的陷窝,且面积广泛;Ⅴ组牙根吸收停止,吸收凹陷变浅,底部变平。结论:在持续的压低力作用下,随着施力时间的延长,牙根的吸收由根尖部向牙颈部扩展,且逐渐加重。停止加力后,吸收牙根明显修复。

煤焦破碎及颗粒物形成的逾渗模拟

采用座逾渗模型,引入计算机控制扫描电镜(computer-controlled scanning electron microscope,CCSEM)矿物原粒径数据作模型初始矿物数据,考察了不同孔隙分布对煤焦转化与破碎的影响,煤焦转化过程对破碎程度的影响,以及煤焦破碎和内在矿聚合对飞灰颗粒物尤其是1～10μm颗粒物最终分布的影响。模拟结果表明:煤焦初始孔隙率越大,表面反应面积和破碎次数均越大。当φ≥0.4时,煤焦破碎明显集中于转化率为0.4～0.7的阶段,且峰值有一定的向转化前期移动的趋势。初始孔隙率φ越大,颗粒破碎就越剧烈,内在矿聚合概率小,10μm以内颗粒物的数目明显增大。随着φ值的增大,生成颗粒物的浓度尤其是1～10μm颗粒物的浓度逐渐升高,最终颗粒物浓度分布到在3～5μm和6～8μm存在2个峰值,这与实际燃烧生成的中间模态和粗模态颗粒物的峰值基本吻合。

隧道火灾后衬砌材料物理力学性能变化试验研究

通过对衬砌混凝土在不同温度等级下的烧损试验 ,及其随后的电子显微镜扫描观察 ,分析了组织结构变化情况 ,并用X射线法对其矿物成分进行了分析 ,研究了四种温度状态下的弹性模量的变化规律。试验结果表明 ,隧道火灾后衬砌材料随温度的升高 ,其破坏程度越明显 。

外伤性癫痫大鼠模型皮层和海马NF-κB及GFAP的动态表达

目的:动态观察核因子-κB(NF-κB)及胶质纤堆酸性蛋白(GFAP)在外伤性癫痫(PTE)模型皮层或海马的表达, 探讨有关发病机制。方法:立体定向注射1000 nmol FeCl2于大鼠右侧运动皮层致痫。在不同时间点行为学视频、脑电图监测,皮层或海马行HE染色、普鲁士蓝和腾氏蓝反应、抗GFAP及抗NF-κB二重免疫荧光组织化学方法结合激光共聚焦显微镜行病理学观察。结果:所有大鼠在注射FeCl2后不久记录到癫痫样放电。致痫后1h即可见皮层和海马神经元 NF-κB大量表达,7d后减少;而皮层和海马胶质细胞NF—κB在7d后可见移至核内,30 d后明显减少; GFAP在7～14 d后表达增强;在7 d见到较多的NF-κB及GFAP双标阳性胶质细胞。结论:FeCl2皮层注射可以制成PTE动物模型。与NF-κB表达相关的神经元及胶质细胞的动态变化在PTE的发病机制中起重要作用。NF-κB表达增加可能为FeCl2 致痫的共同途径。

粪肠球菌根管感染模型的扫描电镜观察

目的:建立粪肠球菌根管感染模型,观察粪肠球菌感染根管的情况和生存形式。方法:选择因牙周病拔除的上颌中切牙16颗,于釉牙骨质界处截除牙冠,根管预备后高温高压灭菌。接种McFarland为2的粪肠球菌菌液于无菌根管内,37℃恒温水浴培养箱中培养,隔日根管内更换新鲜菌液。在感染后1、3、5d及1、2、3周随机抽取2个标本行扫描电镜检查。结果:粪肠球菌形成生物膜定植于根管牙本质壁上并侵入牙本质小管,随着感染时间的增加,生物膜的形态发生变化,细菌侵入牙本质小管的深度加深。21d后可观察到成熟、稳定的生物膜形成。结论:单一的粪肠球菌菌种在离体牙根管内可形成生物膜,并侵入牙本质小管造成深层的感染。