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药物传递系统的多尺度模拟

药物传递系统的多尺度模拟

作者：冯云皓北京化工大学

学位级别：硕士

自21世纪以来,纳米医学辅助治疗的概念已经深入人心,设计包含载药纳米颗粒的新型经皮给药微针给药系统,能够将两种不同的纳米科技珠联璧合。然而,这样的药物递送系统的组分繁多、微观结构复杂,对其的理论研究还尚不完善。为了克服这些困... 详细信息

自21世纪以来,纳米医学辅助治疗的概念已经深入人心,设计包含载药纳米颗粒的新型经皮给药微针给药系统,能够将两种不同的纳米科技珠联璧合。然而,这样的药物递送系统的组分繁多、微观结构复杂,对其的理论研究还尚不完善。为了克服这些困难,研究者开发一种基于介观时空尺度的耗散粒子动力学(DPD)模拟方法。该方法因其特有的模拟尺度与高效的计算效率得到了大量关注。本文将从高分子微针生产设计的实践出发,从三个方面探讨DPD模拟对微针的辅助设计。论文主要工作如下:(一)通过多尺度模拟方法探究微针药物分布并证明了 SRB在PVA溶液中的扩散系数比在HA溶液中的扩散系数低,能有效防止药物从微针尖端扩散到底座。实验方面,制备了载有SRB的PVA和HA微针,并将仿真结果与实验结果进行了比较。为了验证对SRB模拟的结果适用于其他药物,我们还分析了胰岛素在微针中不同的扩散机理。(二)通过我们对透析过程的动态建模,提出了一种新的关于两亲高分子自组装的机理。高分子在透析过程中经历了四种相转变状态:(i)分散态;(ii)预胶束态;(iii)过胶束态;(iv)最终胶束态。模拟结果证明有机溶剂与高分子的疏水段相互作用强度是十分关键的,当二者相互作用很强时,会对微球载药性能产生负面影响。(三)通过DPD模拟的方法,我们为pH诱导的大黄酸自组装机理提供了新的理解。结果表明,在酸性环境下,大黄酸分子倾向于聚集产生聚沉。在碱性环境下,大黄酸分子形成了一系列不连续、高分散性的结构,这种结构热力学稳定性较好但是无法提供所需的力学性能,只能以溶液状态存在。只有当pH适中时,大黄酸结构才能兼具热力学稳定性与良好的力学性能,从而可以形成符合要求的水凝胶体系。

关键词：耗散粒子动力学高分子微针水凝胶自组装多尺度模拟

十八胺基分子组装体在碳钢表面的作用机理与模拟

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高等学校化学学报 2019年第1期40卷 96-107页

作者：马玉聪樊保民郝华吕金玉冯云皓杨彪北京工商大学材料与机械工程学院北京100048 中国科学院化学研究所北京100190 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

应用分子动力学模拟明确了以β-环糊精(β-CyD)为主体、十八胺(ODA)为客体的分子组装体(CDDA)的最优空间构型,并采用动态失重、电化学极化与阻抗测试结合扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角、X射线光电子能谱(XPS)与衰减全反射红外光... 详细信息

应用分子动力学模拟明确了以β-环糊精(β-CyD)为主体、十八胺(ODA)为客体的分子组装体(CDDA)的最优空间构型,并采用动态失重、电化学极化与阻抗测试结合扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角、X射线光电子能谱(XPS)与衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)等表面分析手段,研究了CDDA对Q235碳钢在蒸汽凝结水中的缓蚀机理.结果显示,CDDA的4种构型可共存于组装体系内; 35℃下,添加1 mmol/L CDDA对碳钢的缓蚀率达94. 1%;添加CDDA不改变腐蚀机理,但可同时抑制电化学反应的阴、阳极过程,并显著提升极化阻抗,属于阳极抑制为主的混合型缓蚀剂. XPS和ATR-FTIR结果均表明,CDDA在碳钢/溶液界面释放客体ODA,并由其自发吸附组装形成疏水膜,吸附过程符合Langmuir等温式.分子动力学模拟与量子化学计算结果支持上述ODA释放并于金属表面组装成膜的推断.

关键词：蒸汽凝结水十八胺分子识别与自组装分子动力学量子化学

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超分子缓蚀剂在冷凝水管线钢表面的组装机理

表面技术 2018年第10期47卷 22-29页

作者：樊保民郝华杨彪马震冯云皓北京工商大学北京100048 中国科学院化学研究所北京100190

目的探究十八胺超分子缓蚀剂(HPDA)在蒸汽冷凝水中对碳钢的缓蚀效应,明晰其在冷凝水管线钢表面的组装机理。方法采用动态失重(旋转挂片)法、电化学测试与表面微观形貌观察,分析HPDA在40℃冷凝水中对20#钢的缓蚀效应,并通过X-射线光电子... 详细信息

目的探究十八胺超分子缓蚀剂(HPDA)在蒸汽冷凝水中对碳钢的缓蚀效应,明晰其在冷凝水管线钢表面的组装机理。方法采用动态失重(旋转挂片)法、电化学测试与表面微观形貌观察,分析HPDA在40℃冷凝水中对20#钢的缓蚀效应,并通过X-射线光电子能谱与静态接触角变化,明确HPDA在20#钢表面的缓蚀组装机理。结果动态失重结果表明,HPDA可有效减缓20#钢在冷凝水中的腐蚀,随添加浓度的升高,腐蚀速率下降,缓蚀率上升;当添加100 mg/L HPDA,浸泡72 h后,缓蚀率达到94.11%;同时,在同一添加浓度(100 mg/L)下浸泡约60 h后,缓蚀率开始趋于平稳。动电位扫描研究表明,HPDA可同时抑制20#钢在冷凝水中腐蚀反应的阳极与阴极过程并减小腐蚀电流密度,有效减缓腐蚀,且随添加浓度的增加,缓蚀效果增强,属于阳极抑制为主的混合型缓蚀剂。电化学阻抗谱研究表明,20#钢在冷凝水中的腐蚀仅受电荷转移控制,添加HPDA不改变腐蚀机理,但可显著增大极化阻抗以减缓腐蚀。表面形貌分析显示,加入HPDA后,20#钢试样表面未发现明显的腐蚀迹象,且粗糙度接近新打磨试样。同时,经HPDA处理后的20#钢试样表面呈现疏水特征,且未检测到主体化合物(羟丙基-β-环糊精)的相关价键信息,说明仅有客体十八胺分子在碳钢表面组装成膜。结论 HPDA可有效减缓20#钢在冷凝水中的腐蚀,通过"释放"客体十八胺分子并使其在碳钢表面有序组装形成疏水膜来发挥缓蚀作用。

关键词：十八胺羟丙基-β-环糊精蒸汽冷凝水碳钢超分子化学缓蚀组装

肉桂醛超分子缓蚀剂对冷凝水中铁含量的净化机理

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材料导报 2018年第20期32卷 3660-3666页

作者：马玉聪樊保民郝华吕金玉杨彪冯云皓北京工商大学材料与机械工程学院北京100048 中国科学院北京100190 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

减轻蒸汽冷凝水对输运管线的腐蚀有利于实现其净化并含能直接回用。本研究通过饱和溶液法制备以β-环糊精(β-CyD)为主体,肉桂醛(CA)为客体的超分子缓蚀剂(CDCA)。核磁共振氢谱结果显示CA可从β-CyD的宽端口或窄端口进入疏水空腔,从宽... 详细信息

减轻蒸汽冷凝水对输运管线的腐蚀有利于实现其净化并含能直接回用。本研究通过饱和溶液法制备以β-环糊精(β-CyD)为主体,肉桂醛(CA)为客体的超分子缓蚀剂(CDCA)。核磁共振氢谱结果显示CA可从β-CyD的宽端口或窄端口进入疏水空腔,从宽端口组装的产物总能量低;相溶解度曲线表明CDCA中主、客体的组装计量比为1∶1,结合常数达786mol^(-1)。将CDCA引入冷凝水回收系统可降低水体的全铁含量;现场监测显示,加入CDCA后,冷凝水中的全铁含量显著降低并维持在50～70μg·L^(-1)。动态失重结果表明CDCA可有效抑制碳钢在冷凝水中的腐蚀,并阻滞腐蚀产物向水体扩散,当温度为298K,CDCA的添加浓度为150mg·L^(-1)时,碳钢在水体中的缓蚀率达94.1%。动电位极化结果表明CDCA能同时抑制碳钢在冷凝水中阴、阳极的腐蚀过程,属于阳极抑制为主的混合型缓蚀剂。电化学阻抗谱与线性极化电阻的结果均表明CDCA可显著增大碳钢在冷凝水中腐蚀的极化电阻。表面分析显示经CDCA处理后的碳钢试样仅检测到客体CA的价键信息,因此可推断仅CA在金属表面吸附成膜。理论模拟验证了该推论并指明CA以平行取向吸附于碳钢表面。

关键词：分子识别与自组装蒸汽冷凝水全铁含量分子动力学模拟

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最有前景的18项航空航天技术

科技中国 2016年第9期 1-9页

作者：冯云皓中国国防科技信息中心

在美国《航空周刊》杂志创办100周年之际，该杂志网站于2016年7月29日评选出未来20-40年内比较有前景的18项航空航天技术。

关键词：航空航天技术《航空周刊》杂志

美《网络威慑战略》强调从国家和政府层面应对网络威胁

维普期刊数据库评论

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防务视点 2016年第4期 38-39页

作者：冯云皓

据美国fcdsc00p网站2015年12月18日报道,近日,白宫向美国会提交了《网络威慑战略》文件,全文共35页。根据该文件,美国政府将采取“整个政府层面”和“整个国家层面”的多元性方法,以慑止网络威胁。该文件被认为是初始路线图,既不详尽也... 详细信息

据美国fcdsc00p网站2015年12月18日报道,近日,白宫向美国会提交了《网络威慑战略》文件,全文共35页。根据该文件,美国政府将采取“整个政府层面”和“整个国家层面”的多元性方法,以慑止网络威胁。该文件被认为是初始路线图,既不详尽也不会一成不变,政府将根据新威胁和地缘政治的发展调整优先事项。

关键词：网络威胁网络攻击手段网络安全措施威慑战略网络防御内部威胁地缘政治目标机器内部攻击破坏系统

美国智库就国家安全问题向新任国防部长提出建议

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防务视点 2015年第4期 11-13页

作者：冯云皓

2015年2月3日,新美国安全中心(CNAS)网站发布《行动理念:给第25任国防部长的建议》报告,全文22页。报告称,阿什顿·卡特已被提名为美国第25任国防部长。当前,美国防部面临复杂安全环境的挑战,而奥巴马政府仅剩余最后两年执政时间,卡特... 详细信息

2015年2月3日,新美国安全中心(CNAS)网站发布《行动理念:给第25任国防部长的建议》报告,全文22页。报告称,阿什顿·卡特已被提名为美国第25任国防部长。当前,美国防部面临复杂安全环境的挑战,而奥巴马政府仅剩余最后两年执政时间,卡特要在这一短暂的任期内做出有影响力的贡献。在未来两年内,卡特需要针对所有重大国家安全挑战为奥巴马提供建议。为了帮助卡特及其团队思考国防部面临的各种挑战与机遇,新美国安全中心做出此报告,提出所面临的关键问题并给出具体建议。

关键词：卡特国家安全问题执政时间可审核性中东地区阿什顿军事学说军事合作军事战略远程打击

洛·马公司披露TR-X隐身高空无人侦察机的发展细节

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防务视点 2017年第2期 60-61页

作者：冯云皓

美国《航空周刊》网站2016年8月12日刊文称，随着俄罗斯和中国不断研发先进视距外远程防空导弹技术，美空军的侦察平台需要在距敌方边境更远的位置执行任务，其中包括洛克希德·马丁（以下简称洛·马）公司有人驾驶的U-2和诺斯罗普·格... 详细信息

美国《航空周刊》网站2016年8月12日刊文称，随着俄罗斯和中国不断研发先进视距外远程防空导弹技术，美空军的侦察平台需要在距敌方边境更远的位置执行任务，其中包括洛克希德·马丁（以下简称洛·马）公司有人驾驶的U-2和诺斯罗普·格鲁曼（以下简称诺·格）公司的“全球鹰”无人机。

关键词：无人侦察机公司 “全球鹰”无人机身高《航空周刊》导弹技术俄罗斯美空军

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美国空间作战中心的运行机制及存在问题

防务视点 2016年第5期 44-47页

作者：冯云皓

2016年2月22日，空间评审网站发布了题为《为虎添翼：改进空间作战中心》的文章。文章指出，近期诸多报道广泛讨论了美国军事和国家安全空间作战领域的一个变化，即创建“联合跨部门合成太空作战中心”（JICSpOC），以补充（有可能最终... 详细信息

2016年2月22日，空间评审网站发布了题为《为虎添翼：改进空间作战中心》的文章。文章指出，近期诸多报道广泛讨论了美国军事和国家安全空间作战领域的一个变化，即创建“联合跨部门合成太空作战中心”（JICSpOC），以补充（有可能最终替代）“联合太空作战中心”（JSpOC）的运行。

关键词：作战中心运行机制美国军事空间作战领域国家安全跨部门文章