德州地区野生黄伞生态环境及初步驯化栽培

首次在德州发现野生黄伞,并成功分离、保种,得到菌种命名为DZS1.文章中较详细的描述了德州地区野生黄伞的自然状态及生长地的生态环境,认为野生黄伞的分布可能同某些昆虫的活动有关.进行了初步的驯化栽培工作,利用摇瓶培养液体接种的方法在实验室条件下得到人工栽培的黄伞子实体,为后续的生产转化打下了基础.

超声治疗生物体焦域温度理论研究

本文研究了在凹球面聚焦换能器作用下,一生物体软组织的温度升高情况。通过生物热传导方程,运用分离变量的方法,推导出了超声作用于生物软组织,焦域温度随时间变化的解析解形式。并通过实验模拟出软组织内焦域温度随时间的变化情况。

石墨烯场效应管传感器关键工艺虚拟仿真实验建设

科教融合,利用现代信息技术,把实验室高水平科研成果转化为虚拟仿真实验教学资源,开发了石墨烯场效应管传感器关键工艺虚拟仿真实验。该实验实现了甲烷气体生长为石墨烯、石墨烯演变为场效应管器件及最终实现传感功能等完整工艺流程,实验内容丰富,涉及多个学科的知识,有助于培养学生多学科交叉思维的意识和能力。

银纳米树突/石墨烯/铜箔增强拉曼基底用于饮用水中微塑料检测

随着全球塑料产品的生产和增加,微塑料污染问题日益受到关注,因此,对于微塑料的监测,就显得尤为重要。本文提出的以石墨烯为纳米间隔的银纳米树突/石墨烯/铜箔SERS基底,具有三维多孔的结构,有利于大分子纳米颗粒进入纳米间隙;同时,在激光激发下,这些纳米间隙间产生强大的“热点”,增加了被检测纳米颗粒的拉曼信号。因此,该SERS基底可以很好的应用于饮用水中100 nm级别聚苯乙烯微塑料的检测。我们通过控制反应时的电流的大小不变,改变反应时间来得到不同的银纳米结构,然后再对基底的灵敏度以及均匀性展开研究,不断优化制备条件,当电沉积时间为15 s时,得到了一种可以用于饮用水中聚苯乙烯微塑料检测的SERS基底,最低检测浓度可达到100μg/mL。因此,制备得到的该SERS基底可以广泛应用于食品安全等领域的SERS检测。

长非编码RNA NRAV在泛癌中的表达和功能研究

LncRNA NRAV是近年来新发现的lncRNA分子,仅少数研究显示其表达水平与肺癌、胰腺导管腺癌的发展紧密相关,但NRAV在其它癌症中的表达情况和功能尚不清晰。通过生物信息学的方法分析NRAV在不同癌症中的差异表达情况及其与癌症患者生存期的关系,并以肝细胞癌(LIHC)作为重点研究对象,基于转录组数据筛选与NRAV共表达的mRNA并进行GO和KEGG功能富集分析,探究NRAV在LIHC中的调控机制与功能。结果显示,NRAV在7种癌症与癌旁组织中差异表达显著,其表达量与5种癌症患者的总生存期以及4种癌症患者的无病生存期显著相关。另外,筛选出的479个共表达靶基因主要富集在DNA修复、蛋白质结合、细胞周期等通路上。该文为进一步了解NRAV与泛癌尤其是肝细胞癌的发生发展关系提供初步依据。

Er^(3+)掺杂锡酸盐光致变色材料的可逆复用模拟和图像光信息存储

随着信息时代的飞速发展,光致变色材料因其在防伪和可擦除光信息存储方面的应用前景而受到越来越多的关注。在这项工作中,报道了一种锡酸盐结构光致变色粉末,在紫外光照射下,其颜色由白色变为棕色,并且可以通过365 nm光处理进行漂白。基于能量转移,将Er^(3+)离子掺杂到Ca_(2.02)SnO_(4)基体中,获得了具有特殊激发(380 nm)和发射(552 nm)特性的发光调制。通过紫外光照射,实现文字、图像信号的存储,然后通过254 nm紫外光读出存储信息,365 nm的光照射后擦除记录信息,通过采用紫外和365 nm交替照射,实现图像防伪。此外,存储的信息经过几个循环几乎没有变化,显示出优异的抗疲劳性和可逆性。这些结果表明,锡酸盐结构Ca_(2.02)SnO_(4):xEr^(3+)光致变色材料在光信息存储和防伪方面具有广阔的多功能应用前景。

细胞穿膜肽的穿膜活性与序列特征的关系

细胞穿膜肽(cell penetrating peptides,CPPs)是一种小分子多肽,能够容易地穿过细胞膜.这类分子,尤其是具有靶向功能的CPPs为高效率投送药物到靶细胞带来希望.因此,对其展开研究对于生物医学有着一定的意义.本工作主要从序列水平对具有不同穿膜活性的CPPs进行研究,试图找出影响CPPs穿膜活性的因素,以及不同活性CPPs与非穿膜肽(Non CPPs)序列上的差异,并引入一种分析生物序列的方法.我们基于CPPsite数据库和不同的文献获取CPPs和Non CPPs序列,并进一步从CPPs序列中提取具有高、中、低穿膜活性的穿膜肽(HCPPs、MCPPs、LCPPs)用于构建数据集.基于这些数据集,开展了以下研究:首先,利用方差分析的方法,对不同活性的CPPs以及Non CPPs的氨基酸及二级结构组成进行分析,发现氨基酸的静电与疏水相互作用对CPPs的穿膜活性起到了重要影响,同时螺旋结构和无规卷曲也会影响CPPs的穿膜活性;其次,使用理化性质与长度将不同活性的CPPs展示在二维平面上,发现在某些特殊的性质下不同活性的CPPs与Non CPPs可以产生聚簇现象,HCPPs、MCPPs以及LCPPs和Non CPPs被分成了三簇,这种现象显示了它们之间的差异;最后,本文引入了生物序列理化质心的概念,将组成序列的残基看作质点,进而把序列抽象成质点系进行研究,并将此方法应用到CPPs的分析中,通过PCA方法将不同活性的CPPs投射到三维平面上,结果发现绝大部分CPPs聚在一起,部分LCPPs与Non CPPs聚在一起.此工作对于CPPs的设计,以及理解不同活性CPPs序列上的差异具有一定的意义.另外,本文引入的生物序列理化质心的分析方法也可以用于其他生物问题的分析,同时它们可以作为某些生物分类问题的输入参数,在模式识别中起到一定的作用.

高压诱导小蛋白Chignoli变性的分子动力学研究

在温度为300K,压强为200、1000和2000MPa时,分别对小蛋白Chignolin进行了50ns的分子动力学模拟,模拟中考虑了水的压缩性系数随压强的改变情况.结果表明,在高压下Chignolin的构象产生非常显著的变化,出现了完全去折叠.通过研究水和Chignolin之间氢键作用发现,两者之间的氢键数目变化趋势与蛋白质构象变化相一致.进一步研究还发现,压强的增大还会抑制Chignolin的去折叠;同时对高压诱导小蛋白变性的机理进行了分析.

用Z曲线对禽流感病毒的简要分析

由Z曲线理论根据相应的软件绘制出禽流感病毒(Avian Influenza Virus,AIV)部分片断的Z曲线,并通过对其分析得出禽流感病毒的一些基本特征。

SiO_(2)气凝胶/PET保温隔热毡的制备与性能研究

以针刺聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维毡为主体,二氧化硅(SiO_(2))气凝胶为添加剂,分别采用黏结复合法、溶胶凝胶原位生长法和二次复合法制备SiO_(2)/PET保温隔热毡,研究SiO_(2)/PET保温隔热毡的结构与性能,并对3种方法进行对比。结果表明:黏结复合法对PET纤维毡的保温隔热性能提升有限;溶胶凝胶原位生长法制SiO_(2)/PET保温隔热毡的导热系数最低达0.026 W/(m·k),保温隔热性能好,但该方法制备过程较复杂,耗时长且成本高,不利于产业化推广;二次复合法制SiO_(2)/PET保温隔热毡的导热系数最低达0.028 W/(m·k),保温隔热性能较好,该方法制备过程简单、制备时间短、成本低,具有规模化推广应用价值。

计算方法研究HIV-1蛋白酶及其变异与小分子GRL-0519的相互作用

艾滋病病毒在世界范围内的传播,严重地威胁到人们的身心健康.HIV-1蛋白酶的残基变异严重地削弱了药物的治疗效果.为了研究残基变异D30N、I54M和V82A对蛋白酶结合抑制剂GRL-0519的影响,本研究进行了4个30 ns的分子动力学(MD)模拟,并采用溶解相互自由能(SIE)方法计算了蛋白酶和抑制剂的结合能.计算结果表明,极性相互作用不利于变异的蛋白酶结合抑制剂,而对于野生型的蛋白酶(WT),极性相互作用有微弱的贡献,极性相互作用是残基变异抗药性的主要原因,计算得到的总结合能与实验的数据一致.为了说明每个残基在抗药性中的贡献,采用分子力场的方法计算了每一个残基与小分子作用的范德华作用能,并分析了抑制剂与蛋白酶形成的氢键.范德华作用分析表明,V82A残基变异对结合模式的影响较小,相对于WT,D30N有5个残基的范德华贡献差异大于0.4 kcal/mol,I54M残基变异的蛋白酶有6个残基.氢键的分析说明,D30N和I54M变异丢失了几个氢键;范德华作用和氢键的分析结果与SIE的计算结果一致.研究结果为设计新的更有效的抗HIV-1蛋白酶变异的抑制剂提供了理论指导.

高强度聚焦超声技术的作用机理研究

高强度聚焦超声(HIFU)技术起源于二十世纪四十年代,由于其无损、快捷的作用于病灶部位,使病变组织瞬间凝固坏死,因此,相比传统的医学治疗手段,具有深远的医学应用价值。却由于当时缺乏成熟的定位和成像技术而停止不前。直到最近二十年,随着精确定位和成像技术快速发展,HIFU技术潜在的各种优点以及不足之处,不断呈现于世人面前。本文就目前国际上对HIFU技术的研究和医学中的应用作一概述。

鸟嘌呤核糖开关识别配体小分子

鸟嘌呤核糖开关是一类位于mRNA的非翻译区,可直接结合有机代谢物,通过调整自身构象变化从而调控基因表达的mRNA元件.鸟嘌呤核糖开关识别配体具有高度特异性和选择性.用动力学模拟的方法,研究鸟嘌呤核糖开关特异识别配体小分子的本质和用热力学积分算法计算核糖开关与配体分子的相对结合自由能.研究发现,核糖开关的结合口袋与配体通过氢键形式相互作用,不同配体与核糖开关结合的亲和力不同.嘌呤配体2-号位对核糖开关的结合必不可少,6-号位对核糖开关的结合关系复杂.

以实际气体为工作物质的卡诺循环

卡诺循环的工作物质可以是气体(理想气体或实际气体),液体,也可以是固体。现以范德瓦耳斯气体(实际气体)为例,计算卡诺循环的热功转换效率。

Shewanella oneidensis MR-1基因组蛋白质编码基因重注释预测及功能分析

公共数据库中蛋白编码基因错误注释问题影响了数据库的使用质量.通过综合运用多种计算方法对在生物能源及环境治理中具有重要应用的Shewanella oneidensis MR-1菌基因组蛋白编码基因进行了重注释,结果得到2个过注释基因,并发现了289个新基因.基于功能已知的蛋白质编码基因表明所采用的过注释算法得到的Ac、MCC、AUC分别为99.90%、0.9982和0.9999.基于BLAST和COG对预测得到的289个欠注释基因进行功能预测表明有152个欠注释蛋白质编码基因得到明确的生物学功能,为今后的深入研究提供了数据支持.

基于TCGA数据库分析长非编码RNA在肺鳞癌中的表达及预后意义

我国肺癌的发病率和死亡率在所有恶性肿瘤中是最高的,通常被诊断时已是晚期,总体5年生存率只有15%左右.相较于其他类型的肺癌,肺鳞癌(LUSC)的5年生存率更低.早期检测对肺鳞癌患者非常重要,但是现有的肺鳞癌肿瘤标记物还不能满足临床需求.长非编码RNA(lncRNA)近年来被发现与多种癌症相关并可作为生物标记物.本文基于TCGA数据库中肺鳞癌的lncRNA表达数据和临床数据,筛选了肺鳞癌组织和癌旁组织差异表达的lncRNA,然后筛选其中与患者预后显著相关的lncRNA,再使用LASSO回归分析方法从中筛选肺鳞癌lncRNA标志物,最终获得7个潜在关键lncRNA:AC009501.1、AC010168.2、SNHG21、FEZF1-AS1、AC011374.1、AC015922.3、MIR22HG,可以为挖掘有效、可靠的肺鳞癌生物标志物提供参考.

基于DNA序列分析的固有无序蛋白序列特征研究

固有无序蛋白是一类没有稳定三维结构,却能行使重要生物学功能的蛋白质,广泛参与多种生理与病理过程.目前对固有无序蛋白的研究还停留在蛋白质序列,因此借助混沌可视化模型,首次比较分析了固有无序蛋白有序区和无序区序列对应DNA序列的差异特征.结果表明,固有无序蛋白有序区和无序区在对应DNA序列的碱基组成及二联体核苷酸使用等序列特征存在差异.可为今后固有无序蛋白相关研究提供新思路.

石墨烯场效应管及增强拉曼生物传感器研究

纳米生物传感器是将纳米材料作为新型生物传感介质,基于电学、光学等物理原理设计而成的新型生物传感器.该类传感器具有体积小、响应速度快、测量精度高等优点.可对病原微生物、疾病标志物及药物小分子等多类物质进行灵敏检测,在食品安全、疾病诊断、药物开发等领域具有十分重要的应用价值.当前,纳米生物传感器在稳定性、低浓度定量检测及分子动态信息检测等方面仍然面临一些问题.制备新型优质纳米传感材料、研制高性能传感器,揭示传感器物理工作机理、建立精准的分析模型等是解决这些问题,推动纳米生物传感器技术进一步发展的有效途径.该项目发展了多种制备优质纳米传感材料的方法,制备了大尺寸石墨烯单晶及多种石墨烯/纳米金属复合材料;首次以石墨烯单晶为导电沟道研制了高稳定、高灵敏、高通量、低消耗的单晶石墨烯场效应管(G-FET)生物传感器,发展了G-FET检测分子互作(相互作用)动态信息的新方法;提出了石墨烯/纳米金属表面增强拉曼(SERS)的方法,利用纳米金属优良的电磁增强效应及石墨烯隔离钝化、分子富集、抑制激光漂白、化学增强及抗氧化等综合理化效应,发展了一种高灵敏、高稳定、可定量的SERS传感方法;基于G-FET及SERS实现了对分子互作动力学及亲和力、基因突变、疾病标志物等灵敏可靠的检测.该研究的实施得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、泰山学者基金资助.