固体核磁共振研究纤维素凝胶/聚ε-己内酯复合材料的结构与分子运动

利用固体核磁共振方法对纤维素凝胶(CG)/聚ε-己内酯(PCL)复合材料进行了结构表征,研究了其在温度变化过程中的分子运动,阐释了CG与PCL之间的相互影响。变温氢谱显示,与纯PCL相比,复合材料的谱图存在明显的宽化现象,表明CG和PCL两种组分之间存在很强的偶极相互作用。质子的自旋-自旋弛豫时间表明,PCL与CG之间相互影响,PCL组分受到CG组分的限制,运动能力大大降低;而CG组分受到PCL组分的影响,分子运动反而变得稍有活跃。这种相互作用造成了复合材料强度、韧性以及耐热性的大幅度提高。

极度非均匀磁场下的低场核磁共振成像技术研究进展

传统的磁共振成像设备系统庞大笨重、价格昂贵、检查噪声大、摆位困难等,因此限制其普及应用,而低场可移动式磁共振成像设备可以克服这些缺点。传统核磁共振成像采取大磁体包围小样品的模式,对高度均匀磁场环境(<5×10^(-6)/40 mm DSV)中的样品进行成像,相应的硬件设计和许可技术相对都比较成熟和完善。开放式核磁共振成像系统基于极度不均匀的磁场条件(>1 000×10^(-6)/mm DSV),相关的硬件设计、成像技术与传统的核磁共振成像系统差距很大,难度也急剧增加。全面论述低场开放式磁共振成像技术的起源、发展、关键技术,包括磁体、射频线圈、梯度线圈等硬件和射频脉冲设计、成像序列、图像后处理等方法,旨在为可移动式核磁共振成像设备的研发抛砖引玉。

光催化甲醇重整机理的原位核磁共振研究

本文利用原位核磁共振技术在真实固液反应环境中对光催化甲醇重整过程进行了研究.研究发现,体系中甲醇重整的液态中间产物主要有四种:HOCH2OH、CH3OCH2OH、HCOOH和HCOOCH3.不同晶型的二氧化钛催化剂会影响这四种产物的生成趋势.随光照时间的增加,上述四种产物的含量均会增加.Pd负载对一级中间产物CH3OCH2OH和HOCH2OH的产率影响较大,其产率为无Pd负载的2~3个数量级;对二级中间产物HCOOCH3和HCOOH的产率影响较小.

通过宽线固体核磁共振氢谱研究半晶高分子的相结构

宽线固体核磁共振氢谱(~1H NMR)是一种研究半晶高分子相结构的经典方法.本文以半晶聚乙烯的宽线固体~1H NMR谱为例,探讨了通过Gaussian/Sinc、Gaussian和Lorentzian函数组合对宽线固体~1H NMR谱图进行拟合的方案,并根据半晶聚乙烯的相结构成分对拟合得到的各信号成分进行归属.并在此基础上探讨了各个相结构中分子链运动与信号线型的相关性,以及利用宽线固体~1H NMR谱测量半晶高分子结晶度存在的困难.

温敏性SA/P(NIPAM-co-AM)水凝胶分子运动的固体核磁共振研究

将不同比例的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酰胺(AM)引入到聚阴离子海藻酸钠(SA)网络中,采用原位自由基聚合法制备了具有温敏特性的互穿网络SA/P(NIPAM-co-AM)水凝胶。采用固体NMR研究了P(NIPAM-co-AM)分子链在不同温度,尤其是在临界温度附近不同基团的运动状态变化。结果表明:当温度低于低临界溶解温度(LCST)时,体系中分子链运动较快;当温度高于LCST时,由于疏水作用增强,水凝胶结构收缩,分子链运动减慢。实验还观察到,不同的基团在不同频段的运动对于温度的响应并不同步,而是有着一定的顺序。利用低场核磁共振(LF-NMR)原位研究了复合水凝胶的溶胀过程,结果表明水分子的扩散和大分子链段的松弛同步进行,符合non-Fickian模型的溶胀特征。

基于FPGA的磁共振接收机数字下变频设计

介绍了变带宽数字下变频(Reconfigurable Digital Down Conversion,RDDC)的原理,针对磁共振成像接收机数字下变频的特点,提出了一种抽取率可在线编程的数字下变频器设计方法。对主要功能单元(变级数CIC滤波器、串并混合式FIR滤波器)的设计与FPGA实现进行了具体分析,同时针对ALTERA公司的5CGXFC9器件与1.5T磁共振成像系统数字下变频需求,利用Verilog语言设计了输出量化位数为16bit、抽取率为180~11520的RDDC实例,基于ModelSim与MATLAB进行了功能仿真。通过仿真结果分析可知,该实例在给定器件资源约束下,实现了100MHz采样率、2kHz^200kHz带宽信号的RDDC功能,在单片FPGA内完成了对不同带宽信号的数字正交检波与抽取滤波操作,为磁共振成像接收系统提供了一种高通用性与高灵活性的变带宽DDC解决方案。

具有高选择性吸附的表面分子印迹磁性纤维素微球的制备与性能

以纤维素和纳米Fe_3O_4为原料制得磁性纤维素微球,在纤维素微球表面选择合适的模板分子,以甲基丙烯酸、丙烯酰胺和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为功能单体,采用水溶液聚合法制得表面分子印迹磁性纤维素微球.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等表征了分子印迹聚合物微球的结构.以罗丹明B(Rh B)为模板分子,通过吸附动力学与吸附热力学实验研究了表面分子印迹磁性纤维素微球对Rh B的吸附性能,结果表明,制备的表面分子印迹磁性纤维素微球对罗丹明B具有特异性识别作用,饱和吸附量达到0.542 mg/mg,吸附平衡时间为10 h左右.表面分子印迹磁性纤维素微球大大降低了对吸附环境的依赖,并可重复利用.

1,8-萘酰亚胺衍生物复合纤维素水凝胶的制备及荧光性质研究

合成制备了四种1,8-萘酰亚胺类衍生物,制备纤维素荧光水凝胶。采用核磁共振(NMR)技术对合成的1,8-萘酰亚胺类衍生物进行结构确认。利用荧光发射光谱和激发谱对不同荧光分子浓度纤维素荧光水凝胶的荧光光谱进行分析,根据荧光强度与荧光出峰位置探讨了荧光分子在纤维素水凝胶中的聚集态结构及运动行为。随1,8-萘酰亚胺类衍生物浓度增加,分子凝聚对复合水凝胶的荧光行为影响极大。

基于独立成分分析的脑卒中感觉运动网络功能连接异常的研究

目的:运用独立成分分析(independent component analysis,ICA)探讨脑卒中偏瘫患者感觉运动网络功能连接变化。方法:收集33例慢性期左侧皮质下脑卒中患者和34例年龄、性别相匹配的健康志愿者的静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)数据,采用组ICA方法提取出健康对照组与脑卒中患者组的感觉运动网络,并运用双样本t检验(P<0.05,AlphaSim校正)比较其组间差异。结果:与健康对照组相比,ICA提取出的感觉运动网络(包括背侧、腹侧、左侧和右侧感觉运动网络)在患者组均显示其内功能连接明显下降,具体涉及脑区有:背侧感觉运动网络内的左侧中央前回和右侧中央后回,腹侧感觉运动网络内的左侧中央后回,左侧感觉运动网络内的左侧辅助运动皮质和右侧中央后回,右侧感觉运动网络内的左侧中央前后回。结论:脑卒中偏瘫患者涉及全身感觉运动功能连接网络损伤,ICA为更加全面了解感觉运动功能损伤机制提供了一种新的有效途径。

纤维素/PVA复合膜的制备及表征

用新型碱脲溶剂溶解纤维素,通过不同方法与聚乙烯醇(PVA)复合,制备得到纤维素/PVA复合膜。通过固体~1H NMR和^(13)C CP/MAS核磁共振技术对纤维素/PVA复合膜的结构进行表征,结果表明PVA对纤维素的结构几乎无影响,PVA与纤维素间的氢键作用使得纤维素/PVA复合膜稳定存在。力学性能测试结果表明,复合膜具有良好的力学性能。通过溶血实验对复合膜的血液相容性进行了表征,在所有的纤维素/PVA复合膜中,通过冷冻-解冻方法得到的纤维素/PVA复合膜的综合性能最好。

聚乙烯醇微球的制备与表征

采用反相悬浮-化学交联的方法,以聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)水溶液为分散相(水相),含有失水山梨醇单油酸酯(Span-80)为表面活化剂的液体石蜡为连续相(油相),三偏磷酸钠(Sodium Trimetaphosphate, STMP)为交联剂,氢氧化钠为催化剂,制备聚乙烯醇交联微球(CPVA)。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和核磁共振波谱仪(NMR)分析交联产物的结构;通过扫描电子显微镜(SEM)观察微球的表面形貌,并分析微球的粒径分布和平均粒径大小;利用表面接触角测量仪测量微球的表面接触角,分析微球的亲水性;并通过公式计算,考察微球表面所含羟基的数量以及微球的溶胀率。结果表明:微球表面含有大量活性羟基;具有较好的亲水性,干燥的微球粒径大致分布在1～20μm,平均粒径为11.5μm;微球在生理盐水中30min达到吸水平衡,且饱和溶胀率为119.6%。在本文中使用无毒的STMP为交联剂,解决了传统依赖于醛类交联剂造成的生物相容性风险问题。因此,该种方法下制备的PVA微球适合于药物缓释系统。

基于聚乙二醇的可调温敏性共聚物水凝胶的制备与研究

通过自由基共聚的方法,得到了一系列以2-甲氧基乙基丙烯酸酯(MEA)和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯(OEGA)为共聚单体的可调温敏性共聚物及水凝胶。利用液体核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱(GPC)对共聚物的结构和分子量进行表征,通过紫外-可见分光光度计、平衡溶胀率和低场核磁共振对产物的温敏性质进行了研究。结果表明,聚合物和水凝胶的低临界溶解温度随着OEGA的投料比增加而升高,并且呈线性关系。低场核磁共振研究结果表明,水凝胶在达到低临界溶解温度时,结合水被挤出并转化为中间水和自由水。

基于纤维素丙烯酸酯的温敏性凝胶的合成与研究

在离子液体中对纤维素进行均相丙烯酰化,得到一定取代度的纤维素丙烯酸酯。利用纤维素中引入的双键与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(PEGA)进行共聚,得到一种具有温敏性的凝胶。利用固体核磁共振^(13)C定量交叉极化/魔角旋转(QCP/MAS)对凝胶结构进行表征,通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、差示扫描量热法(DSC)、平衡溶胀比测试(ESR)对产物的温敏性进行研究。结果表明,成功制备出具有温敏性的凝胶,其低临界溶解温度(LCST)约为65℃。

猕猴脑部定制多通道接收线圈的仿真设计

目的对某一特定猕猴设计一款高填充系数、高信噪比的多通道接收线圈,并通过仿真验证其可行性。材料与方法通过电磁场及高速电路仿真软件,对线圈的形状、位置、线圈间的去耦、线圈的调谐匹配等进行仿真,进而得出最优的线圈设计。结果利用LC去耦网络及重叠面积去耦法完成了四通道线圈去耦仿真,并由此确定线圈的形状位置以及电路的各项参数。结论本文通过仿真验证了对某一特定猕猴设计一款定制多通道接收线圈的可行性,并得到一系列设计参数,为后续的线圈制作以及实际线圈的电路调试等简化设计流程,降低研发成本。

静息态功能MRI评价储尿状态下原发性单症状夜间遗尿患儿脑功能

目的采用静息态功能MRI(rs-fMRI)评价储尿状态下原发性单症状夜间遗尿(PMNE)患儿脑网络功能改变。方法对30例PMNE患儿(PMNE组)及28名健康儿童(对照组)采集储尿状态下脑rs-fMRI数据,分析组间度中心性(DC)存在差异的脑区,并以之为种子点,评价组间脑功能连接(FC)存在差异的脑区。结果相较对照组,PMNE组患儿右侧额下回DC值显著升高(FWE校正,P<0.05),且该脑区与左侧额中回、左侧额下回及右侧楔前叶FC均显著升高(FWE校正,P均<0.05)。结论膀胱储尿状态下,PMNE患儿右侧额下回、右侧楔前叶和左侧前额叶等脑区可能存在脑功能代偿效应,增强自身警觉性和排尿抑制功能,以维持清醒状态下正常储尿。

基于卷积神经网络的定量磁化率图像重建

文中提出了解决定量磁化率成像中偶极子反卷积的病态逆问题和快速重建高质量无伪影的定量磁化率图像的算法。基于k空间阈值法(TKD)初步重建三维定量磁化率图像(QSM),随后将TKD重建图像输入训练完成的三维卷积神经网络(CNN)模型中获得预测图像。在k空间中将TKD重建图像与CNN预测图像进行融合重建最终QSM图像。结果表明:与金标准相比,算法能够重建视觉上误差较小和无条形伪影的磁化率图像;卷积神经网络可以恢复病态区域的信号,k空间融合方法有效解决了偶极子反卷积的病态性。测试集上的重建结果在标准均方根误差(NRMSE)和高频误差范数(HFEN)重建误差上均低于主流算法。

腹部磁化率成像中基于K空间的相位校正

腹部磁共振定量磁化率成像中使用双极读出梯度采集的数据会产生奇偶回波相位误差,该误差会影响局部场图和磁化率测量的准确性。文中提出了一种基于K空间的算法来校正这种相位误差,该算法是利用互相关函数对奇偶回波中心的对齐程度建模并通过模拟退火算法来求目标函数全局最优值。数值仿真结果表明,文中提出的校正算法在一阶相位误差项系数从0.004变化到0.12均是有效的。人体腹部实验表明,奇偶回波的相位误差得到了校正,运用校正算法后成功重建得到了定量磁化率图。

Y186F突变对光受体蛋白古紫质-4质子传输和能量转换的影响

光驱动质子泵是一类以视黄醛为主要发色团的七-跨膜光敏受体蛋白,其功能是利用质子由胞内输送到胞外所形成的氢离子浓度梯度,通过ATP的合成将光能转化为化学能。本研究以细菌古紫质-4（archaerhodopsin-4,aR4）为研究对象,旨在探究位于视黄醛结合口袋的芳香性残基酪氨酸186（Y186）对其质子泵功能以及能量转换效率的影响。利用重叠延伸PCR技术构建Y186F^L33-aR4突变体,并通过紫外-可见光吸收光谱、动力学瞬态吸收光谱以及ATP生成率测定等手段,对RC^L33-aR4（recombinant aR4）和Y186F^L33-aR4突变体进行对比研究。研究表明,相较于RC^L33-aR4,Y186F^L33-aR4突变体的紫外-可见光谱最大吸收峰发生了4 nm的蓝移,M中间态寿命延长了约5倍,O中间态寿命则延长了约2倍,同时突变之后造成了质子泵功能的明显减弱。此外,相较于重组RC^L33-aR4菌株,Y186F^L33-aR4突变体菌株的ATP生成率约降低了36.5%。因此可以判定。