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电化学DNA生物传感构筑新方法及性能研究

电化学DNA生物传感构筑新方法及性能研究

作者：屈登峰烟台大学

学位级别：硕士

发展简单、快速、灵敏度高及选择性好的核酸传感检测方法是生化分析、疾病诊断、环境监测等领域的迫切需求。电化学分析具有成本低、检测方便、灵敏度高等诸多优势。本论文致力于发展高灵敏电化学DNA传感分析新方法,基于不同DNA组装策... 详细信息

发展简单、快速、灵敏度高及选择性好的核酸传感检测方法是生化分析、疾病诊断、环境监测等领域的迫切需求。电化学分析具有成本低、检测方便、灵敏度高等诸多优势。本论文致力于发展高灵敏电化学DNA传感分析新方法,基于不同DNA组装策略及信号放大技术（如立足点介导的链置换、熵驱动靶标循环、催化发夹DNA组装、DNA walker等）,构筑了三种不同类型电化学DNA生物传感器,实现了对靶标DNA及尿嘧啶-DNA糖基酶（UDG）的快速高灵敏检测。具体内容包括:1.基于熵驱动靶标循环、Lambda核酸外切酶特异性切割及原位沉积银的电化学氧化检测技术,建立了一种新型DNA电化学生物传感器。将5’-端标记有磷酸基团的单链DNA（称之为燃料DNA）固定在电极表面上。待测溶液中引入三链体DNA组装探针,该三链体DNA是由三条单链DNA链组装而成,且含有靶标DNA识别的立足点（Toehold）。该DNA组装探针在靶标DNA的作用下,通过连续的立足点介导链置换反应,实现靶标循环信号放大（熵驱动靶标循环）,将传感界面上固定的单链DNA转变为大量的双链DNA;形成双链DNA后,标记的磷酸基团可引发Lambda外切酶特异性识别切割及循环放大,将传感界面上的DNA消解。结合DNA链上原位沉积银及电化学氧化检测技术,可实现对靶标DNA的两种响应模式检测（有和无Lambda外切酶）。针对靶标DNA的检测限分别为13.41f M（无Lambda外切酶时）和8.47 f M（有Lambda外切酶时）,实现了靶标DNA的准确高灵敏分析检测。2.基于DNA walker策略,发展了一种DNA纳米机器信号转导及放大技术,并结合DNAzyme循环切割手段,构建得到一种新型电化学DNA传感器,实现了尿嘧啶-DNA糖基酶（UDG）活性的高灵敏检测。电极表面固定Mg-DNAzyme的底物DNA链,具有茎环结构,且标记有亚甲基蓝,用于电化学信号输出。DNA纳米机器是基于双足DNA walker驱动的催化DNA发夹组装操作实现。设计三个茎环DNA序列,其中一个茎环DNA含有尿嘧啶碱基,其可在UDG作用下脱去尿嘧啶碱基,并进一步在特异性内切酶（APE1）的切割作用下,实现链断裂,从而形成双足DNA walker的行走链。其进一步催化另外两个发夹DNA在金纳米颗粒表面组装（其中一条茎环DNA固定在纳米颗粒表面上）,实现纳米金颗粒表面上UDG驱动的双足DNA walker操作,同时在纳米金颗粒表面上形成了组装型DNAzyme序列,其可催化切割电极表面上的DNAzyme底物链,实现电化学信号响应。该策略巧妙结合了纳米金颗粒表面上的双足DNA walker及电极表面上DNA纳米机器的多足walker原理,加快了反应速度,同时显著提高了检测灵敏度,针对UDG的检测限可达4.3×10 U/m L。该研究为DNA纳米机器及生物传感构筑提供了一种新途径。3.本章基于三发夹DNA催化组装策略,发展得到了一种自增强型电化学DNA walker传感检测技术,实现了DNA片段的高灵敏分析检测。设计三个具有茎环结构的DNA,其中一个发夹DNA固定在电极表面上,另一个发夹DNA标记有亚甲基蓝,用于信号输出。这三个发夹DNA可在目标DNA片段作用下,进行级联组装,同时目标DNA片段可循环利用,实现信号放大。电极表面形成的DNA组装体（Y-型结构）,其中一端形成目标DNA的类似物,作用与目标DNA片段类似。其可与电极表面上邻近的发夹DNA继续作用,触发三发夹DNA催化组装,形成级联的DNA walker操作。这种自增强型DNA walker传感检测技术具有操作简单、快速且检测灵敏度高等优势,针对目标DNA片段的检测限可达5.33 f M。该研究为构筑自增强型DNA传感检测技术提供了一种新思路。

关键词：熵驱动靶标循环 Toehold介导的链置换反应电化学DNA传感器 DNA walker 催化发夹组装

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偏振可调谐式剪切干涉的大畸变波前实时重构

光学精密工程 2024年第15期32卷 2325-2333页

作者：卞点骆雅婷侯登峰罗哉中国计量大学计量测试与仪器学院浙江杭州310018

为了实现对大畸变波前的实时测量,基于紧凑稳定的剪切干涉结构,提出一种偏振式单帧波前重构方法,有效克服传统横向剪切需要两幅或以上的图像梯度整合缺陷,实时重构大畸变待测样本波前的形貌。以无限共轭模型为理论基础进行仿真分析,对... 详细信息

为了实现对大畸变波前的实时测量,基于紧凑稳定的剪切干涉结构,提出一种偏振式单帧波前重构方法,有效克服传统横向剪切需要两幅或以上的图像梯度整合缺陷,实时重构大畸变待测样本波前的形貌。以无限共轭模型为理论基础进行仿真分析,对生成的大畸变波前样本进行计算重构,验证该优化算法的可行性。在此基础上,搭建双平面镜可调谐剪切干涉共轭结构,结合偏振器件,以分辨率目标靶作为待测对象,对所提算法进行实验验证,实现入射光场波前的实时条纹分离和波前重构。实验结果表明,所提单帧波前法重构样本波面的均方根误差为60 nm,算法运行时间有效提升至0.11 s。所提偏振剪切式光学设计以及单帧波前重构算法,作为一种自干涉剪切方法,无需多幅图像的重建程序,简化横向剪切干涉的实验结构,提高宏微观样本三维形貌的检测效率,在光学定量相干干涉测量领域具有一定的应用潜力。

关键词：剪切干涉波前检测大畸变实时重构偏振调控

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浅谈纸艺教学活动中范例设计和运用的五种方法

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幼儿100（教师版） 2024年第6期 42-44页

作者：缪登勤江苏省南京市侨谊路幼儿园

纸艺教学活动是指以纸质材料为媒介进行艺术造型的教学活动,是美术教育的一种形式。范例是指为幼儿提供感受美、欣赏美的典型素材和启发幼儿表现美、创造美的有效方法,内容包含自然和生活中的图片、实物、视频、步骤图、艺术作品等,具... 详细信息

纸艺教学活动是指以纸质材料为媒介进行艺术造型的教学活动,是美术教育的一种形式。范例是指为幼儿提供感受美、欣赏美的典型素材和启发幼儿表现美、创造美的有效方法,内容包含自然和生活中的图片、实物、视频、步骤图、艺术作品等,具有代表性、典型性和针对性的特点。如果在纸艺教学活动中根据教学目标的需要,有效设计和运用范例,能有针对性地支持幼儿感受与欣赏美的事物,引导幼儿有目的地表现和创造美的作品,丰富其想象力,提高其审美情趣和创造力。

关键词：艺术造型纸质材料纸艺教学艺术作品美术教育教学活动教学目标感受美

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基于粒球原型网络的小样本图像分类方法

计算机应用 2024年

作者：白瑞峰苟光磊文浪缪宛谕重庆理工大学计算机科学与工程学院

针对小样本学习中训练数据稀少以及单一距离度量无法全面衡量样本之间关系的问题，本文提出一种基于粒球原型网络的小样本图像分类方法，将粒球算法应用于查询集，通过自适应更新迭代得到查询集类别信息，并将这些信息与原型网络结合，... 详细信息

针对小样本学习中训练数据稀少以及单一距离度量无法全面衡量样本之间关系的问题，本文提出一种基于粒球原型网络的小样本图像分类方法，将粒球算法应用于查询集，通过自适应更新迭代得到查询集类别信息，并将这些信息与原型网络结合，构造出具有查询集与支持集信息的粒球原型，缓解训练数据量少的问题。在粒球原型网络特征提取后，设计了一个特征筛选模块，用于提取样本重要信息，利用粒球算法得到查询集各类的簇心与初始原型加权融合，构造更具代表性的粒球原型。再计算初始查询集样本与粒球原型的欧氏距离与余弦距离，将二者相乘得到综合考量的距离，使样本间距离度量更全面。最后，按照最邻近分配原则，将查询集样本分配给所属类别。在MiniImageNet和TieredImageNet数据集的5way-1shot和5way-5shot的图像分类任务中，所提方法相较于基线模型——原型网络，在MiniImageNet上分类准确率分别提升了6%和3%；在TieredImageNet上分别提升了6%和3%。并且，所提模型在MiniImageNet上的分类效率比SSL-ProtoNet(Self-supervised Learning Prototypical Network)提升2倍多。实验结果表明，所提方法在有效提高小样本图像分类准确度的同时更具高效性。

关键词：粒球算法粒球原型综合度量小样本学习自适应迭代更新

酸酐化LLDPE/PS增容母料对PLA/LLDPE/PS共混物性能的影响

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高分子材料科学与工程 2024年第2期40卷 83-90页

作者：黎官羽何松迪陈佳敏缪培峰徐建平常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 江苏培达塑料有限公司江苏张家港215600

在聚乳酸(PLA)/聚苯乙烯(PS)/线型低密度聚乙烯(LLDPE)(质量比40:30:30)共混物中加入酸酐化LLDPE/PS(质量比50:50)增容母料,考察增容母料用量对共混物力学性能、热性能、动态流变性能、微观形貌和孔径分布的影响。红外分析表明,共混体... 详细信息

在聚乳酸(PLA)/聚苯乙烯(PS)/线型低密度聚乙烯(LLDPE)(质量比40:30:30)共混物中加入酸酐化LLDPE/PS(质量比50:50)增容母料,考察增容母料用量对共混物力学性能、热性能、动态流变性能、微观形貌和孔径分布的影响。红外分析表明,共混体系加入酸酐化增容母料后有(LLDPE-g-PS)-g-PLA接枝共聚物生成;力学性能测试表明,在加入质量分数10%的增容母料后,相较于简单共混物,其拉伸强度提高了160.5%,断裂伸长率提高了184%,继续增大增容母料用量,力学性能提升并不明显;热性能分析表明,共混物中的PLA相结晶规整度提高,加入10%增容母料后,PLA的熔点(Tm)上升了2.03℃,LLDPE的结晶温度(TC)上升了1.23℃;动态流变测试结果表明,随着增容母料用量的增大,共混物的储能模量(G')、损耗模量(G'')和复数黏度(η*)均有上升,损耗因子(tanδ)下降;扫描电镜分析表明,加入增容母料使共混物相分散均匀、相尺寸减小;压汞仪测试表明,共混物经正庚烷、环己烷抽提后,遗留的“PLA”形成了分级多孔结构,增容母料的加入,使“PLA”孔径缩小,比表面积增大。

关键词：聚乳酸共混物相容化分级多孔结构

华北克拉通胶莱盆地马山地区粗面英安岩磷灰石U-Pb年代学及其地质意义

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现代地质 2024年第1期38卷 117-127页

作者：朱拓何登洋黄雅琪邱昆峰中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)深时数字地球前沿科学中心北京100083

五莲—青岛—烟台断裂是胶莱盆地重要的控盆断裂之一,控制了盆地的形成与演化,主要由牟平—即墨断裂和桃村断裂等多条NNE向断裂组成。前人研究表明,五莲—青岛—烟台断裂运动学转换历史先后可划分为晚侏罗世左旋走滑、早白垩世伸展断陷... 详细信息

五莲—青岛—烟台断裂是胶莱盆地重要的控盆断裂之一,控制了盆地的形成与演化,主要由牟平—即墨断裂和桃村断裂等多条NNE向断裂组成。前人研究表明,五莲—青岛—烟台断裂运动学转换历史先后可划分为晚侏罗世左旋走滑、早白垩世伸展断陷和晚白垩世—古新世右旋走滑三个阶段,但其新生代右旋走滑事件的持续时间仍存在争议。已有研究表明,区域上同尺度断裂走滑运动温度为550~650℃,显著高于磷灰石U-Pb体系封闭温度(350~550℃),因此磷灰石可能是记录五莲—青岛—烟台断裂右旋走滑的理想对象。本文选取胶莱盆地马山粗面英安岩中的磷灰石进行U-Pb年代学研究,拟约束五莲—青岛—烟台断裂的右旋走滑持续时间。磷灰石U-Pb年龄为(64.1±3.7)Ma,明显晚于早白垩世寄主粗面英安岩锆石U-Pb年龄(119.3±1.6)Ma,表明自早白垩世以来磷灰石至少经历了一次热事件导致其U-Pb同位素体系重置。早白垩世以来,由于印度板块和欧亚板块的碰撞,以及古太平洋板块由NWW向俯冲转变为NW向俯冲,导致了古新世胶莱盆地N—S向拉分和牟平—即墨断裂右旋走滑。因此,本文认为马山粗面英安岩磷灰石U-Pb年龄记录了五莲—青岛—烟台断裂右旋走滑热事件,表明其右旋走滑可能持续到古新世。

关键词：磷灰石U-Pb年代学粗面英安岩五莲—青岛—烟台断裂古新世右旋走滑

改进YOLOv8s与DeepSORT的矿工帽带检测及人员跟踪

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计算机工程与应用 2024年第5期60卷 328-335页

作者：丁玲缪小然胡建峰赵作鹏张新建江苏联合职业技术学院徐州财经分院江苏徐州221116 中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿河南永城476600

不系帽带,安全帽等于没戴。然而现有的安全帽检测方法,缺乏对帽带异常佩戴的检测研究。针对此问题,结合煤矿井下特殊的作业环境,以人员安全帽帽带检测及人员跟踪为研究对象,提出了CM-YOLOv8s算法检测安全帽及其帽带,利用DeepSORT算法对... 详细信息

不系帽带,安全帽等于没戴。然而现有的安全帽检测方法,缺乏对帽带异常佩戴的检测研究。针对此问题,结合煤矿井下特殊的作业环境,以人员安全帽帽带检测及人员跟踪为研究对象,提出了CM-YOLOv8s算法检测安全帽及其帽带,利用DeepSORT算法对未系帽带的作业人员进行跟踪。利用井下监控视频制作数据集,使用CM-YOLOv8s对井下人员安全帽帽带进行检测:在YOLOv8s的基础上引入更高分辨率的特征图并新增了一种级联查询机制,在不提高计算成本的前提下能完成对小物体更精准的检测。利用改进DeepSORT对人员进行编码追踪:采用更深层卷积替换DeepSORT中小型残差网络来强化外观信息提取能力。通过自制井下安全帽帽带检测及跟踪数据集对改进算法进行验证,实验结果表明:CM-YOLOv8s的安全帽帽带识别算法平均精度均值达到92.3%,较YOLOv8s提高4.2个百分点。此外,基于CM-YOLOv8s与DeepSORT的安全帽规范佩戴识别系统的平均准确率为85.37%,检测速度达到59 FPS。提出的安全帽帽带检测算法,通过检测帽带是否在人员下颚附近来鉴别安全帽是否规范佩戴,能较好地平衡检测速度与精度,并能适应复杂的井下环境。通过在陈四楼煤矿数月的应用表明,实现了对安全帽佩戴异常的监测预警,加强了对矿工规范佩戴安全帽的有效监管。

关键词：安全帽帽带检测实时监测 YOLOv8 DeepSORT

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基于光照可靠性掩膜的低光照图像增强算法

计算机工程与应用 2024年

作者：曹晓倩王旸刘伟峰焦登辉陕西科技大学电气与控制工程学院惠州市聚飞光电有限公司

针对具有局部强光源、局部有色光源的低光照场景图像增强中存在的局部过曝光、局部染色和附加噪声等问题，提出一种基于光照可靠性掩膜的低光照图像增强算法。核心思想是：根据输入图像的光照分量逐像素标记超低光照、过曝光、单通道过... 详细信息

针对具有局部强光源、局部有色光源的低光照场景图像增强中存在的局部过曝光、局部染色和附加噪声等问题，提出一种基于光照可靠性掩膜的低光照图像增强算法。核心思想是：根据输入图像的光照分量逐像素标记超低光照、过曝光、单通道过曝光等光照不可靠区域并建立“S型”光照可靠性掩膜曲线模型以消除输入低光照图像的局部光照不一致性。以此为基础，设计了由光照估计子模块、光照一致性修正子模块和低光照图像增强子模块组成的基于光照可靠性掩膜的低光照图像增强网络。通过MEF、LIME、DICM、VV等测试数据集的广泛实验表明，所提算法可以显著消除局部过曝光、局部染色及附加噪声等问题，且在NIQE（Natural Image Quality Evaluator， NIQE）与SSIM（Structural Similarity Index， SSIM）等指标上优于现有算法。本文相关代码和预训练模型可通过https://***/fififft/MLightGAN获取。

关键词：低光照图像增强局部光照不一致光照可靠性掩膜光照估计

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北流打造“家门口”就业服务圈

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