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LNG超高压天然气压缩机气缸结构优化设计改进

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石油和化工设备 2024年第7期27卷 50-53页

作者：申飞于清清马红武王勇重庆高速资产经营管理有限公司重庆401120 重庆气体压缩机厂有限责任公司重庆401300

LNG是天然气液态储存的重要方式,LNG通过超高压天然气压缩机向罐体内部注入天然气并使天然气在LNG罐体内发生液化。LNG超高压压缩机的工作压力高达35MPa,在长时间的往复式压缩运动下,压缩机的气缸会出现磨损、裂纹等安全隐患。为提升压... 详细信息

LNG是天然气液态储存的重要方式,LNG通过超高压天然气压缩机向罐体内部注入天然气并使天然气在LNG罐体内发生液化。LNG超高压压缩机的工作压力高达35MPa,在长时间的往复式压缩运动下,压缩机的气缸会出现磨损、裂纹等安全隐患。为提升压缩机气缸的安全稳定性,通过有限元仿真技术,对高压压缩机气缸内的工艺尺寸进行优化设计,主要对气缸套壁的厚度和冷却水管束的水孔大小进行了优化。压缩机的缸体强度得到了提高,并且提升了冷却水的效果,对超高压天然气压缩机结构的优化设计提供了依据。

关键词： LNG 超高压天然气压缩机气缸结构优化设计

基于图论和约束优化的异源代谢途径设计方法及应用

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生物工程学报 2022年第4期38卷 1390-1407页

作者：余文童袁倩倩马红武王智文天津大学化工学院天津300350 中国科学院天津工业生物技术研究所生物设计中心天津300308

构建高产高附加值产品的微生物细胞工厂是代谢工程的研究目标之一,设计高效的产品合成途径是实现这一目标的重要方式。不同微生物底盘因其代谢能力有所差异,故而可以利用的底物和生产的产品范围有限。为了扩大其生产能力,需要进行代谢... 详细信息

构建高产高附加值产品的微生物细胞工厂是代谢工程的研究目标之一,设计高效的产品合成途径是实现这一目标的重要方式。不同微生物底盘因其代谢能力有所差异,故而可以利用的底物和生产的产品范围有限。为了扩大其生产能力,需要进行代谢途径从无到有的设计。传统代谢工程基于经验进行异源途径设计的方式低效且无法确保结果的全面性,而系统生物学技术的蓬勃发展,为途径设计提供了新的方法。异源代谢途径设计方法主要包括基于图论的途径设计和基于约束优化的途径设计,这些方法利用包含丰富代谢反应信息的数据库,通过图论搜索策略或约束算法,计算出多条产品合成途径,进而筛选出最优途径指导菌株改造。本文将对途径设计所依赖的数据库、途径设计算法及其在代谢工程中的应用进行详细介绍,并讨论现有算法在实际应用中存在的不足和挑战,为研究者选择不同方法进行产品合成途径设计提供指导。

关键词：途径设计代谢网络代谢工程图论方法约束方法

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数字细胞模型的研究及应用

生物工程学报 2022年第11期38卷 4146-4161页

作者：袁倩倩毛志涛杨雪廖小平马红武中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308 中国科学院天津工业生物技术研究所生物设计中心天津300308

组学分析技术的发展推动生物学逐渐成为一门以数据分析为中心的科学。依托生物数据在细胞整体系统水平建立数字细胞模型,对于理解细胞系统组织原理和生命产生进化规律,预测各种环境和基因扰动对细胞功能的影响并指导设计人工生命具有重... 详细信息

组学分析技术的发展推动生物学逐渐成为一门以数据分析为中心的科学。依托生物数据在细胞整体系统水平建立数字细胞模型,对于理解细胞系统组织原理和生命产生进化规律,预测各种环境和基因扰动对细胞功能的影响并指导设计人工生命具有重要意义,因此数字细胞的构建模拟设计已成为合成生物学的核心研究内容与底层支撑技术。本文重点对天津工业生物技术研究所创立十年来在数字细胞研究方面的进展进行回顾介绍,重点包括基因组尺度代谢网络模型的构建、质控以及其在途径设计和指导菌种代谢工程改造方面的应用,进一步结合近年来细胞模型研究的前沿趋势,对整合多种约束的模型的构建和分析研究方面的最新成果进行了介绍,最后对数字细胞研究的未来发展方向进行展望。数字细胞技术将与基因组测序、合成和编辑等合成生物学前沿技术一起提升人们对生命进行读写改创的能力。

关键词：数字细胞基因组尺度代谢网络途径设计多约束模型代谢工程

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麦角硫因生物合成研究的新进展

生物工程学报 2022年第4期38卷 1408-1420页

作者：刘琦毛雨丰廖小平罗家豪马红武姜文侠中国科学院天津工业生物技术研究所天津市工业生物系统与过程工程重点实验室天津300308

麦角硫因是一种独特的细胞生理保护剂,在食品、饮料、化妆品和医药等行业具有广阔的应用前景。生物合成法是麦角硫因制备方法的研究热点。文中介绍了近年来在麦角硫因生物合成途径的鉴定、生物合成关键酶的挖掘、天然可食用菌种以及高... 详细信息

麦角硫因是一种独特的细胞生理保护剂,在食品、饮料、化妆品和医药等行业具有广阔的应用前景。生物合成法是麦角硫因制备方法的研究热点。文中介绍了近年来在麦角硫因生物合成途径的鉴定、生物合成关键酶的挖掘、天然可食用菌种以及高产工程菌的开发等方面取得的新进展,以期从分子层面深入认识麦角硫因生物合成的调控机制,进而利用发酵工程、代谢工程和合成生物学的新技术大幅度提升麦角硫因的生物合成水平。

关键词：麦角硫因生物合成天然蕈菌发酵工程代谢工程

结合元素组成数据进行细胞生长过程代谢通量分析

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化工学报 2002年第8期53卷 847-852页

作者：马红武赵学明郭晓峰鲁晋天津大学化工学院生物工程系天津300072

将细胞内的生物大分子合成网络简化为对某些中心代谢系统前体的需求速率 ,由此得到一枯草杆菌生长代谢网络 ,并以其为对象结合文献数据对细胞生长过程的通量分析方法进行了研究 .提出了一种利用碳元素平衡和一般化还原度平衡将细胞的元... 详细信息

将细胞内的生物大分子合成网络简化为对某些中心代谢系统前体的需求速率 ,由此得到一枯草杆菌生长代谢网络 ,并以其为对象结合文献数据对细胞生长过程的通量分析方法进行了研究 .提出了一种利用碳元素平衡和一般化还原度平衡将细胞的元素组成数据与其分子组成数据相结合计算胞内通量分布的最小二乘解的方法 ,可以利用更多的测量数据 ,并保证各测得量间的一致性 ,从而使计算结果更为可靠 .

关键词：代谢通量分析细胞生长过程细胞组成枯草杆菌生物质合成代谢网络细胞元素组成数据

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基因组尺度集成细胞网络模型研究进展

微生物学通报 2014年第2期41卷 367-375页

作者：武敏马红武代谢工程与系统生物学重点实验室天津大学化工学院天津300072 中国科学院系统微生物工程重点实验室中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308

细胞网络研究是系统生物学的一个研究热点,通过结合计算机模型和实验技术,从系统角度分析复杂的生物系统,可以为生物实验提供指导和预测。近十年来,国内外许多研究团队致力于基因组规模代谢网络、基因调控网络和信号转导网络模型的构建... 详细信息

细胞网络研究是系统生物学的一个研究热点,通过结合计算机模型和实验技术,从系统角度分析复杂的生物系统,可以为生物实验提供指导和预测。近十年来,国内外许多研究团队致力于基因组规模代谢网络、基因调控网络和信号转导网络模型的构建和分析,并取得了一定成果。而不同类型网络的集成和分析是当前生物网络研究中一个新的方向,并带来了诸多新的挑战。在本文中,主要对基因组尺度集成细胞网络模型的研究进展,特别是对代谢网络和转录网络的集成进行了详细论述,着重于集成网络的构建和分析方法,最后对该领域研究前景进行了展望。

关键词：基因组尺度细胞网络模型集成方法集成网络

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基于图论的代谢网络中流通代谢物处理新方法

生物工程学报 2022年第4期38卷 1554-1564页

作者：高雅杰袁倩倩杨雪毛志涛余文童刘浩 Igor Goryanin 马红武天津科技大学生物工程学院天津300457 中国科学院天津工业生物技术研究所生物设计中心天津300308 University of Edinburgh School of InformaticsEdinburghUK

使用图论方法对基因组尺度代谢网络进行途径搜索是目前途径设计中最常用的方法之一。然而,由于流通代谢物(如H^(+)、H_(2)O、CO_(2)和ATP等)的影响,图论搜索得到的途径在生物学上经常是不可行的。虽然前人提出了一些方法对流通代谢物进... 详细信息

使用图论方法对基因组尺度代谢网络进行途径搜索是目前途径设计中最常用的方法之一。然而,由于流通代谢物(如H^(+)、H_(2)O、CO_(2)和ATP等)的影响,图论搜索得到的途径在生物学上经常是不可行的。虽然前人提出了一些方法对流通代谢物进行处理,但均存在一些问题,目前还没有标准的处理方法。文中基于流通代谢物在反应中作为转移磷酸等功能基团转移载体的特性,提出了一种对流通代谢物成对处理的方法,并将其按照其在功能基团转移中发挥的作用进行优先级排序,以保证每个反应都有对应的代谢物连接,进而通过程序实现自动化处理。与已有其他方法处理结果的比较表明,这种流通代谢物成对排序处理的方法可以排除掉生物学不可行的途径,从而提高途径搜索的准确性,为利用图论方法进行途径设计和可视化提供更好的支撑。

关键词：代谢网络模型图论方法流通代谢物途径分析

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石油行业用柱塞式压缩机的优化选择与设计

石油和化工设备 2023年第1期26卷 54-56页

作者：马红武彭宏达王勇纪斌重庆气体压缩机厂有限责任公司重庆401300 中海油惠州石化有限公司广东惠州516000 中国石油吉林石化公司吉林吉林132021

在我国石油工业体系中,压缩机是重要的生产设备。压缩机具有多种类型,应用于不同的生产环境,其中柱塞式压缩机在石油行业中应用广泛,保障了油气开采的正常进行。柱塞式压缩机灵活、高效、故障率偏低,针对于不同气体密度环境也能开展正... 详细信息

在我国石油工业体系中,压缩机是重要的生产设备。压缩机具有多种类型,应用于不同的生产环境,其中柱塞式压缩机在石油行业中应用广泛,保障了油气开采的正常进行。柱塞式压缩机灵活、高效、故障率偏低,针对于不同气体密度环境也能开展正常的工序。以HG-9887型柱塞式压缩机为研究对象,讨论了柱塞式压缩机的设计、性能、可靠性、可维护性、可用性等方面的优选匹配设计、维护方法,为柱塞式压缩机选择、安装、维护提供了依据。

关键词：石油行业柱塞式压缩机优化选择工程应用匹配设计

面向微生物遗传操作的编辑序列设计工具的研究进展

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合成生物学 2023年第1期4卷 30-46页

作者：杨毅毛雨丰杨春贺王猛廖小平马红武中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院系统微生物工程重点实验室天津300308 天津科技大学生物工程学院天津300457

以同源重组、CRISPR等为代表的遗传操作技术是合成生物学的重要支撑技术。高效准确的遗传操作依赖于可准确定位编辑位点和实现序列改造的编辑序列(如引物序列、同源臂序列、sgRNA序列等)。由于遗传改造目标与遗传操作技术丰富多变,加之... 详细信息

以同源重组、CRISPR等为代表的遗传操作技术是合成生物学的重要支撑技术。高效准确的遗传操作依赖于可准确定位编辑位点和实现序列改造的编辑序列(如引物序列、同源臂序列、sgRNA序列等)。由于遗传改造目标与遗传操作技术丰富多变,加之近年来基于生物铸造厂(BioFoundry)的自动化遗传改造模式对高通量设计的需求日益增加,使得通过计算机辅助设计工具实现精准快速的编辑序列设计愈发重要。本文针对不同阶段实现不同目标的微生物遗传操作技术和相应的编辑序列辅助设计工具的发展进行了综述。按照不同编辑序列类型和遗传操作应用场景,将编辑序列设计工具划分为四种类型:引物设计工具、DNA组装的设计工具、sgRNA设计工具、基因组编辑的全流程设计工具,对各类编辑序列设计工具的应用及存在的问题进行了分析总结并对未来的研究方向进行了展望。编辑序列设计工具的发展将有助于实现合成生物学“设计—构建—测试—学习”(designbuild-test-learn,DBTL)工作循环中上游的基因型“设计”与下游“构建”两个关键环节之间的无缝衔接。

关键词：编辑序列 DNA组装基因组编辑全流程设计生物工厂