不同方向外电场下cis-HONO分子的结构和光谱特性

采用密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d,p)基组水平上研究了沿不同方向(x,y)施加外电场(-0.03~0.03)对cis-HONO分子的基态参数、总能量、电偶极矩、电荷分布、能隙及红外光谱的影响,并采用CIS方法研究了cis-HONO分子在外电场下的激发能、波长、振子强度和紫外可见吸收光谱.研究结果表明:分子的几何参数随外电场变化明显.当x方向的外电场由-0.03变化到0.03时,偶极矩(总能量)几乎呈先减小(增大)后增大(减小)的对称性变化,能隙不断增大;在y方向电场下,偶极矩先减小后增大,总能量不断减小,能隙不断减少.外电场改变了红外光谱的特征,如谐振频率发生红移或蓝移、红外峰增强或减弱现象.外电场的施加影响了cis-HONO分子的激发特性.激发能、激发波长在外电场作用下发生了显著的变化,同时,振子强度受外电场影响使禁阻跃迁变为可允许的跃迁,而可允许的跃迁在电场的作用下变为禁阻跃迁.紫外可见光谱在外电场的作用下,吸收峰发生了明显的移动,并有分裂现象发生.

三七治疗骨关节炎机制:基于UHPLC-QE-MS、网络药理学及分子动力学模拟

背景:课题组前期研究发现三七能够修复骨细胞的形态结构,对于治疗骨关节炎具有良好的应用前景,但目前对于三七的具体作用机制尚不清楚。目的:采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-Q exactive-mass spectrometry,UHPLC-QE-MS)技术鉴定三七的主要成分,并结合网络药理学、分子对接和分子动力学模拟探究三七治疗骨关节炎的作用机制。方法:利用UHPLC-QE-MS技术鉴定三七的主要成分后,运用TCMSP数据库筛选活性成分,通过TCMSP和Uniprot数据库查找活性成分靶点,通过疾病数据库筛选骨关节炎靶点。在药物靶点与疾病靶点取交集后,导入STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作网络筛选关键靶点,通过“活性成分-作用靶点”网络筛选关键活性成分。再对关键靶点进行富集分析,并对关键活性成分和关键靶点进行分子对接验证,最后选取结合能最低的结果进行分子动力学模拟。结果与结论:①在三七溶液中共鉴定出57种活性成分,成分靶点与疾病靶点交集50个,关键活性成分5个(槲皮素、熊脱氧胆酸、山奈酚、柚皮素和红藻氨酸),关键靶点5个(白细胞介素6、基质金属蛋白酶9、白细胞介素1β、白蛋白和趋化因子配体2);②基因本体功能富集642个条目,其中620个条目代表生物过程,21个条目代表分子功能,1个条目代表细胞成分;京都基因与基因组百科全书通路分析63条通路,主要涉及雌激素信号通路、白细胞介素17信号通路和高糖基化终末产物-高糖基化终末产物受体信号通路;③分子对接显示关键活性成分和关键靶点结合活性良好,分子动力学模拟提示槲皮素和基质金属蛋白酶9间的相互作用稳定;④对三七成分进行了较全面研究,初步阐明了其药效物质基础,预测三七可通过多组分、多靶点、多途径和多通路发挥抗炎、软骨保护和免疫调节作用来治疗骨关节炎。

高温下HMX热分解反应分子动力学模拟

本文采用ReaxFF-lg反应分子动力学方法研究了奥克托金(HMX)在六种不同温度下的初始反应热分解过程,验证了ReaxFF-lg势函数对HMX体系的适用性,计算了不同温度下HMX体系势能、总物种演化趋势、初始反应产物以及指前因子和活化能.结果表明,HMX热分解过程主要有三种初始分解机理:N-NO_(2)键的断裂,HONO的解离和主环上C-N键的断裂,计算得到的初始分解阶段活化能Ea和指前因子ln(A),与实验值相吻合.

Ag^(+)、Zn^(2+)、Cr^(3+)改性Y型分子筛吸附脱除喹啉的模拟计算研究

首先考察了吸附时间对三种改性Y型分子筛AgY、ZnY、CrY吸附脱除模拟燃料中喹啉的影响,结果发现三种分子筛对喹啉的吸附容量和去除率大小顺序均为:AgY>CrY>ZnY.运用Materials Studio软件,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)对改性Y型分子筛吸附喹啉机理进行了模拟计算研究,得出以下结论:模拟计算AgY、ZnY、CrY的比表面积和孔体积与其低温N2吸附-脱附表征结果基本一致,并且发现改性Y型分子筛的吸附脱氮能力与比表面积和孔体积关系不大;以Fukui函数为基础,采用Mulliken和Hirshfeld两种布局数分析方法模拟计算了三种改性Y型分子筛的相对亲电性并分析Lewis酸强弱,其Lewis酸大小顺序为:AgY>CrY>ZnY;对三种改性分子筛进行了前线轨道分析,其化学吸附活性大小为AgYCrY>ZnY,模拟计算所得各种结果与实验结果顺序完全一致.

纳米尺度下水液滴撞击固体表面润湿性行为的分子动力学模拟

本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强度之间的变化关系.研究结果显示:液滴在不同润湿性壁面上会产生明显不同的润湿演化特性.模拟结果表明对于亲水材料,由于壁面附近水分子所受的势能束缚随温度升高而增强,平衡接触角则相应减小;对于疏水材料,由于随温度的升高分子之间增加的势能大于固液之间增加的势能而表现出平衡接触角随着温度升高而增大的趋势.因此,针对其材料亲水性能,可以通过改变温度影响其润湿行为,从而提高传热、传质和自清洁性能.

间充质干细胞分泌组发挥作用的分子机制

背景:大量研究证实间充质干细胞分泌组的治疗有效性与间充质干细胞相当,但对于其发挥作用的机制尚不清楚。目的:总结近年来关于间充质干细胞分泌组的研究进展,探究其发挥治疗作用的分子机制,分析目前面临的问题并展望未来发展方向。方法:以“exosomes,mesenchymal stem cells secrete,extracellular vesicles,mesenchymal stem cells,mechanism”为英文检索词检索PubMed数据库相关文献,排除与文章研究目的无关及重复性文章,同时结合文献追踪的方法,最终纳入符合要求的109篇文献进行综述。结果与结论:(1)间充质干细胞分泌组通过递送遗传物质、免疫调节因子和生长因子等到靶细胞,通过激活靶细胞抗凋亡和促生存途径,调节血管生成,调节纤维化以及调节免疫微环境,促进组织修复和再生。(2)间充质干细胞分泌组在疾病治疗方面的潜力也得到证实,大量研究结果表明,间充质干细胞分泌组可以作为炎症疾病和退行性疾病的新型无细胞替代治疗方法。(3)近年来,经过工程化改造间充质干细胞分泌组发挥的治疗作用更加高效,但是由于间充质干细胞分泌组的异质性以及成分的复杂性,其发挥治疗作用的具体机制尚不清楚。(4)目前,仍需要进一步研究来明确间充质干细胞分泌组发挥治疗作用的关键靶点,并且未来应结合工程化和基因工程技术等,研发出具有创新性的特异型、增强型间充质干细胞分泌组。

香榧酯分子及晶体结构、热力学和电子性质的理论研究

香榧子假种皮中含有丰富的活性物质,挥发油、萜类、黄酮类等物质.香榧酯作为一种二萜类物质,具有抗氧化活性、抗病毒作用.本文采用量子化学计算方法对香榧酯的分子及晶体结构进行研究,得到其微观结构参数、红外光谱、晶胞参数.根据统计热力学原理,计算了标题物的标准热力学函数,包括摩尔热容(C_(p,m)^(o))、摩尔熵(S_(m)^(o))和摩尔焓(H_(m)^(o)).在DFT优化分子结构的基础上,采用力场方法得到香榧酯的最可能堆积方式属于P21空间群,进一步采用DFT GGA-RPBE方法优化其晶体结构,并计算能带结构和态密度,发现其带隙较宽(3.324 eV),表明其具有较好的稳定性.在Fermi能级附近,香榧酯晶体中的导带主要来自于O原子和C原子的2p轨道的贡献,而价带主要来自于H原子的s轨道.

性别特异分子标记在斑鳢全雄育种上的应用

为了快速筛选培育出全雄斑鳢,本研究结合性别特异分子标记和三系配套育种技术,开发了全雄斑鳢的育种方法。将健康的七日龄斑鳢幼鱼随机分成3组进行雌化处理,在饲料中分别添加雌二醇(E2)100、300、600 mg/kg,饲养60 d。利用性别特异分子标记引物M12、P2鉴定筛选出决定型为XY型斑鳢,将XY型正常雄鱼与XY型伪雌鱼交配,获得的子代分为两组,一组为投喂正常饲料,另一组进行雌激素投喂,利用MX1和MX3引物筛选出YY超雄鱼,最后将YY超雄鱼和正常雌鱼作为亲本交配生产出全雄斑鳢子代。结果显示,600 mg/kg激素浓度组的性逆转率最高,达75%,从508尾经雌激素E2投喂的家系中筛选获得235尾具有XY基因型斑鳢。XY伪雌鱼与正常雄鱼交配获得的子代在2月龄时检测到22尾YY超雄鱼,7月龄时检测到14尾YY超雄鱼,筛选获得YY超雄鱼个体用于生产全雄子代。本研究方法显著提高了全雄化斑鳢育种效率,缩短了育种周期,展现出巨大的经济潜力和应用价值,为其他鱼类开展性别特别分子标记辅助育种提供借鉴或参考。

离子束抛光对单晶硅表面质量影响的分子动力学模拟研究

离子束抛光作为一种超精密加工技术,被应用于材料表面抛光的精抛阶段,而其原子量级的去除效果使得它的加工过程与加工效果难以直接观察,因此为了能够从微观尺度研究离子束抛光的加工效果以及加工参数对材料表面粗糙度与表面损伤的影响,提出使用分子动力学模拟的方法研究离子束抛光过程,通过对氩离子轰击单晶硅的仿真模拟,分析加工参数对单晶硅表面粗糙度与晶格损伤的影响规律,指导实际的加工工艺设计.研究发现,在不同加工角度下,离子剂量对于表面粗糙度的影响规律不同,低角度(0°~40°)低剂量以及高角度(>50°)高剂量的加工有助于达到较低的表面粗糙度;随着加工角度的增加,离子束对晶体表面造成的损伤逐渐减少,当加工角度大于40°时能够大幅度减少晶格损伤.模拟结果显示在实际的离子束抛光过程中,为了得到高质量的表面,应该采取高角度高剂量的加工方式以达到既降低材料表面粗糙度又减小对材料表面晶格产生损伤的目的.

颈椎病动物模型及其内在分子机制

背景:将临床疾病完全转化为动物模型存在许多问题,但理想的动物模型是进行颈椎病机制研究的前提,因此选择合适的颈椎病动物模型至关重要。目的:详细分析颈椎病动物模型的物种、性别、年龄、颈椎病模型类型及其内在分子机制,探讨如何选择合适的动物模型应用于颈椎病实验研究。方法:应用计算机检索PubMed、Medline、Embase、Web of science、万方、维普和CNKI等数据库,英文检索词为“cervical spondylosis,cervical spondylotic myelopath,cervical spondylotic radiculopathy,cervical spondylosis of vertebral artery type,neck type cervical spondylosis,unbalanced dynamic and static forces,joint injury,neck pain,animal model”,中文检索词为“颈椎病,神经根型颈椎病,脊髓型颈椎病,椎动脉型颈椎病,颈型颈椎病,动静力失衡,关节损伤,颈痛,动物模型”,按照纳入和排除标准对文献进行筛选,最终纳入61篇文献进行综述。结果与结论:大鼠是最常用的动物,雄性大鼠似乎更受欢迎,推荐使用成年前后的动物。根据造模特点可以将颈椎病模型分为脊髓型、神经根型、颈型和其他型,不同造模方法各有优缺点。从已有动物模型的研究出发,总结了颈椎病的分子机制,治疗信号介导核因子κB、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B、丝裂原激活蛋白激酶等通路调节脊髓、神经根、椎间盘、肌肉等组织的炎症反应、凋亡、自噬等生物学过程,最终延缓颈椎病的进展。部分研究质量较差,与临床契合度不高,未来需要进一步将颈椎病动物模型标准化,制定相关指南,提高研究结果的可信度,为进一步开展人体临床试验奠定坚实的基础。

HMFI分子筛Bronsted酸性位点与碱性分子的作用机制

采用密度泛函理论(DFT)方法,以单铝、双铝和三铝酸性位点HMFI分子筛为模型分子筛,计算去质子化能考察HMFI分子筛的本征酸性,以NH_(3)分子作为模型分子,计算NH_(3)分子在HMFI分子筛中的吸附能与去质子化能进行关联性分析,并进一步考察NH_(3)分子与HMFI分子筛的作用机制.研究表明分子筛Bronsted酸(简称B酸)强度与B酸数量没有强相关性,在考虑B酸位数量的同时须考虑B酸位的分布.酸性位点数量和分布的差异均可以调控NH_(3)分子的吸附构象,并且可以通过调节HMFI分子筛孔道对分子施加相互作用的模式,解析分子的结构和电子性质,精准调控分子的进一步转化.此项工作可以为未来高效多孔材料有效物种活性位的构建提供新思路.

分子印迹膜-固相萃取-高效液相色谱法同时检测橙子中噻苯隆和氯吡脲

以聚多巴胺(polydopamine,PDA)修饰的聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜为基膜,噻苯隆(thidiazuron,TDZ)为模板,甲基丙烯酸(methacrylic acid,MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA)为交联剂,合成TDZ分子印迹膜(molecularly imprinted membrane,MIM),并将其应用于橙子中TDZ及其结构类似物氯吡脲(forchlorfenuron,CPPU)的高选择性同时提取。扫描电子显微镜表征结果表明,致密分子印迹聚合物通过PDA涂层固定在PDA@PVDF膜的三维网络结构表面;性能测试结果表明,MIM对TDZ和CPPU的吸附容量分别是相应非印迹膜的1.80、1.89倍,分别在20、30 min达到吸附平衡;MIM对干扰物质香豆素和3-叔丁基苯酚的特异性因子分别达到23.2和19.3。以MIM为固相萃取膜片,成功从橙子样品中高选择性同时提取TDZ和CPPU,在加标浓度为2.0、3.0、5.0μmol/L时,高效液相色谱法检测的加标回收率分别为90.3%~99.4%和88.2%~98.1%,相对标准偏差分别为0.9%~2.5%和1.2%~3.0%(n=3)。该方法能同时快速检测TDZ和CPPU,操作简单,具有较好的灵敏度、精密度及回收率,检测成本低,适用于果蔬中TDZ和CPPU残留的检测。

一元溶剂体系TKX-50结晶形貌的分子动力学模拟

本文应用分子动力学方法(MD)和修正的Dreiding-TKX-50力场计算了三种单溶剂作用下TKX-50重要晶面层与溶剂层的相互作用能,采用修正的附着能模型预测了TKX-50在不同溶剂中的结晶形貌并与实验结果进行了对比.计算结果表明,TKX-50晶体真空形貌中的重要晶面为(020)、(011)、(11-1)和(100).水(H_(2)O)溶剂和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂作用后所预测的TKX-50晶体形貌近似梭形,纵横比为1.857和2.073.乙二醇(EG)溶剂作用后所预测的TKX-50晶体形貌为块体,纵横比为2.320.

基于分子动力学研究纳米孔洞对多晶FeO/Fe中FeO断裂的影响

孔洞缺陷是影响表面氧化皮断裂失效的重要因素.本文结合分子动力学软件Lammps和Atomsk软件建立了半径相同位置不同(模型1)和孔洞位置相同半径不同(模型2)两种模型,为了探究两者对FeO/Fe多晶模型拉伸失效的影响,文章从抗拉强度、断裂韧性、中心对称参数(CSP)三方面进行了分析,模拟结果表明:1.当孔洞位于晶界和三叉点时,模型1和2的抗拉强度随着孔洞半径的增大而减小,断裂韧性在抗拉强度降低的同时增强.2.孔洞位于晶内时,模型2的抗拉强度呈现“先下降-后上升-再下降”的变化趋势,断裂韧性整体降低;模型1既增强了模型的抗拉强度,又降低了断裂韧性.3.裂纹扩展受孔洞半径影响较大,半径达到1 nm以上时,模型2的裂纹扩展速度加快,模型1的裂纹扩展速度减慢.本研究为进一步认识氧化皮的断裂过程提供了帮助.

喷印金属微滴撞击粗糙表面的分子动力学模拟

研究金属微滴撞击固体表面的行为对预测微滴形态和实现高精度的喷印制造具有重要的意义.然而,由于微纳尺度下金属微滴撞击实验的难以开展,目前涉及金属微滴撞击粗糙表面的形态变化和热毛细效应机理尚不清楚.本文采用分子动力学模拟研究了镓铟微滴撞击粗糙表面的动态行为,定量分析了撞击速度、粗糙结构和不同温度对微滴撞击行为的影响.结果表明:随着撞击速度的提高,微滴先后呈现沉积、弹跳和破碎飞溅三种模式,且微滴的最大铺展因子与韦伯数呈幂函数关系.此外,通过修饰基底粗糙结构发现,结构间距或高度的变化对微滴的弹跳行为存在不同的影响机制,可以有效促使或抑制微滴的弹跳行为.最后,分析得出随着温度的提高,微滴的铺展直径会变大,产生的黏性耗散也会增大.研究结果对金属微滴撞击行为的有效预测提供了理论基础.

等离子体改性聚酰亚胺热老化的分子模拟

通过反应分子动力学方法模拟聚酰亚胺的热老化过程,以模拟仿真等离子体改性后的聚酰亚胺材料在热裂解后的性能变化情况.通过研究老化过程中气体产生的情况,研究发现随着温度升高,分子链之间的相互作用力减弱,导致材料的致密性下降,弹性模量降低,材料抵抗外应力的能力减弱.同时,由于温度升高使得聚酰亚胺材料相对介电常数上升,材料绝缘性能下降,击穿强度也被削弱.

FeCrNiCoCu合金疲劳性能及缺陷演变的分子动力学研究

疲劳失效是机械构件的重要失效形式之一,因此本文通过分子动力学模拟方法在应变量ε=0.08下,对高熵合金FeCrNiCoCu合金进行20次循环加载模拟,以探究了高熵合金FeCrNiCoCu合金的疲劳力学性能和组织演变.结果发现,在循环加载过程中,FeCrNiCoCu模型存在明显的循环软化和循环硬化现象,且循环软化和循环硬化交替出现.通过对模型组织分析发现每个循环周期结束后,有残余位错和层错,这些缺陷直接影响到下一周期的疲劳应力.通过对模型中总能量和无序原子百分比的统计分析可知,模型的总能量呈升高的趋势.模型中无序原子的百分比逐渐升高,最后稳定在0.09左右,无序原子对位错的生成和湮灭有直接的影响,进而影响循环硬化和循环软化.

含孔洞CoCrNiFeCu高熵合金纳米压入的分子动力学模拟

高熵合金具有优异的力学性能、耐磨耐蚀耐高温等性能,成为未来最有发展潜力的新型材料之一.因此,本文通过分子动力学模拟的方法探究了孔洞对CoCrNiFeCu高熵合金模型纳米压痕力学性能和位错演化的影响.结果表明,屈服点、载荷、杨氏模量和硬度等力学参数随着孔洞深度D的增加呈现先增加后稳定的趋势.孔洞的存在显著影响了位错形核的位置,随着孔洞深度的增加,初始位错优先在孔洞与表面之间形成,随后集中在模型表面形成,且位错环由平面圆环状转变为“翼状”.在孔洞深度较小时(D<40A),位错环沿(110)面水平扩展,随着孔洞深度的增加,位错环开始向下扩展.此外,在压痕深度为30?时,位错密度随着孔洞深度的增加逐渐增加.

间充质细胞源性骨肉瘤中关键分子标志物鉴定及药物敏感性分析

背景:骨肉瘤发病机制复杂,预后较差,随着医疗技术的发展,其5年生存率有所改善,但仍未取得实质性进展。目的:筛选骨肉瘤中关键分子标志物,分析其与骨肉瘤治疗药物之间的关系,并从分子水平探讨骨肉瘤可能的疾病机制。方法:从基因表达谱数据库中获取GSE99671和GSE28425(miRNA),对GSE99671进行差异表达基因分析和加权基因共表达网络分析(WGCNA)。利用基因本体学(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)分别对差异表达基因和与疾病正相关性最高的模块基因进行功能富集分析。将上述模块基因与差异表达基因取交集作为关键基因,构建蛋白质相互作用网络,使用CytoScape软件对关键基因进行相关性分析,筛选枢纽基因(Hub基因)。使用GSE28425数据集对Hub基因进行外部验证,同时对Hub基因进行文本验证。使用CellMiner数据库对Hub基因进行药物敏感性分析,依据关联系数的绝对值|R|>0.3,P<0.05作为阈值进行筛选。结果与结论:(1)差异表达分析获得529个差异表达基因,其中177个表达上调,352个表达下调;WGCNA分析共得到592个与骨肉瘤相关性最高的基因;(2)GO富集结果显示骨肉瘤的发生发展可能与细胞外基质、骨细胞的分化与发育、人体的免疫调控、胶原蛋白的合成与分解相关;KEGG富集结果显示PI3K-Akt信号通路、焦点黏附信号通路、免疫应答等参与骨肉瘤疾病的发生;(3)交集结果显示,共获得59个关键基因,经蛋白质相互作用网络分析,筛选得到8个Hub基因,分别为LUM、PLOD1、PLOD2、MMP14、COL11A1、THBS2、LEPRE1、TGFB1,且均为表达上调;(4)外部验证发现调控Hub基因的miRNA明显下调,其中hsa-miR-144-3p和hsa-miR-150-5p的下调最为显著;文本验证结果显示Hub基因的表达与既往研究基本一致;(5)药物敏感性分析发现甲氨蝶呤、异环磷酰胺、帕博西尼的活性与PLOD1、PLOD2、MMP14的mRNA表达呈负相关关系;而唑来膦酸、雷帕霉素的活性与PLOD1、LUM、MMP14、PLOD2、TGFB1的mRNA表达呈正相关关系,提示唑来膦酸和雷帕霉素有望成为骨肉瘤的潜在治疗药物,但仍需进一步基础实验和临床研究加以验证。

富血小板血浆促进创面愈合的细胞和分子机制

背景:尽管富血小板血浆在促进创面愈合方面显示出治疗潜力,但其临床应用仍需要进一步的研究和验证。此外,对于富血小板血浆作用的机制仍存在一些争议和不确定性。目的:通过对富血小板血浆促进创面愈合的机制进行概述和分析,以增进对该治疗方法的理解,为未来的基础研究和临床应用提供有益的指导。方法:在中国知网、PubMed数据库检索2000年1月至2023年12月发表的相关文献。英文检索词为“platelet rich plasma,PRP,wound,wound healing,refractory wounds,chronic wounds,cellular and molecular mechanisms,signaling pathways,regenerative medicine”,中文检索词为“富血小板血浆,PRP,创面,伤口,创面愈合,难愈性创面,慢性创面,细胞和分子机制,信号通路,再生医学”。根据纳入和排除标准,最终对80篇文献进行综述。结果与结论:①富血小板血浆在创面愈合中具有许多潜在的优势,它能够提供丰富的生长因子和细胞因子等生物活性物质;②富血小板血浆可以调节参与创面愈合的各种细胞类型的功能,包括表皮细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、干细胞和炎症细胞等;③在富血小板血浆疗法中,细胞外囊泡、线粒体对于创面愈合可能扮演着重要角色;④负载富血小板血浆水凝胶可广泛用于增强组织再生和作为药物传递的功能性载体;⑤富血小板血浆对创面细胞外基质合成和降解起调节作用,从而影响伤口愈合过程中基质重建;⑥富血小板血浆可能通过动态调节多种信号通路和上皮间质转化来影响组织修复与再生,从而为创面愈合的研究提供了全新的视角。