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PDA-PEG纳米颗粒通过抑制软骨下骨破骨和血管生成缓解早期骨关节炎

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PDA-PEG纳米颗粒通过抑制软骨下骨破骨和血管生成缓解早期骨关节炎

作者：吴志凯苏州大学

学位级别：硕士

目的:骨关节炎(OA)被认为是影响患者生存质量的高发性疾病之一,目前其发病机制和治疗方法还不明确。越来越多的证据表明,软骨下骨破骨细胞(OC)和血管生成是骨关节炎发生和发展的关键因素和治疗靶点。本研究中我们合成聚多巴胺纳米颗粒(P... 详细信息

目的:骨关节炎(OA)被认为是影响患者生存质量的高发性疾病之一,目前其发病机制和治疗方法还不明确。越来越多的证据表明,软骨下骨破骨细胞(OC)和血管生成是骨关节炎发生和发展的关键因素和治疗靶点。本研究中我们合成聚多巴胺纳米颗粒(PDA-PEGNPs)后探讨了材料的性能,并对OA小鼠软骨下骨异常骨重塑和血管异常生成做出讨论。希望为早期骨关节炎的治疗提供理论依据。方法:第一部分利用水相法合成氨基端聚乙二醇(mPEG-NH2)修饰的多巴胺纳米粒(PDA-PEG NPs)。对合成的材料进行透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)、Zeta电位、自动元素分析、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射测试(XRD)、紫外-可见光-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)检测。不同浓度的PDA-PEGNPs处理小鼠骨髓来源的巨噬细胞(BMMs)24h、36h、72h后使用CCK-8法检测细胞毒性。用2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、2,2-联苯基-1-苦基肼基(DPPH)和电子自旋共振(ESR)检测PDA-PEGNPs体外无细胞环境下的抗氧化能力。第二部分用RANKL和M-CSF诱导BMMs向OC分化,并用不同浓度的PDA-PEGNPs处理细胞。诱导成功后,利用TRAP染色和F-actin染色检测OC分化,并用DCFH-DA探针检测细胞内ROS,行Western blotting技术检测MAPK下游通路激活情况。用ELISA定量破骨细胞条件培养基(OC-CM)中的血小板衍生生长因子 BB(PDGF-BB)浓度。用 PDGF-BB、PDGF-BB 抗体 PDA-PEGNPs处理人脐静脉内皮细胞(HUVECs)之后我们评估对血管形成和迁移实验的影响。第三部分将12周雄性C57BL/6J小鼠分为三组:Ctrl、ACLT、ACLT+PDA-PEG组。Ctrl组小鼠采用假手术开放关节囊,缝合切口的方法进行。ACLT组和ACLT+PDA-PEG组小鼠离断右膝关节前交叉韧带诱发异常机械负荷相关性OA。此外,ACLT组小鼠腹膜内注射PBS,ACLT+PDA-PEG组小鼠每隔一天腹膜内注射PDA-PEG NPs(10mg/kg)直到4周。使用血管造影检测小鼠膝关节软骨下骨中血管形成情况;micro-CT观察小鼠膝关节软骨下骨的改变。收集小鼠膝关节脱钙切片后行H&E和番红固绿(S&F)染色观察软骨情况,免疫组化检测小鼠膝关节TRAP、CD31、MMP-13观察表达情况。结果:1、PDA-PEG NPs显示为大小均一的球形结构颗粒,直径约为200nm。BMMs在500μg/ml的高浓度下持续72小时,PDA-PEG NPs没有显示出明显的细胞毒性。mPEG-NH2的修饰后,PDA NPs的抗氧化能力得到了保留而且在一定程度上还得到了增强。2、PDA-PEG NPs以浓度依赖性方式显著抑制RANKL+M-CSF处理BMMs向OC的分化,同时也抑制了 ROS的产生。PDA-PEG NPs处理后MAPK信号通路中的p-JNK蛋白表达降低。PDGF-BB促使HUVECs形成血管,用PDGF-BB抗体或PDA-PEG NPs处理可抑制血管形成。此外,PDGF-BB可以促进HUVECs的迁移,然而通过加入PDGF-BB抗体或PDA-PEGNPs可以抑制迁移。3、与Ctrl组相比,ACLT诱导的OA小鼠软骨下骨体积(BV)、骨体积分数(BV/TV)和骨小梁数量(Tb.N)减少,而骨小梁间隙(Tb.Sp)增加。然而PDA-PEGNPs在体内治疗后一定程度上上调了 BV和BV/TV,同时显著促进了 OA小鼠中的Tb.N并降低了 Tb.Sp。此外,OA小鼠软骨下骨血管的体积和数量均显著增加。然而PDA-PEG NPs抑制了OA小鼠的软骨下骨的血管数量和体积,而且与Ctrl组小鼠血管数量保持相似。PDA-PEG NPs还可以减轻软骨损伤的程度和OARSI评分,降低TRAP、CD31、MMP-13和COL10表达。结论:我们证明PDA-PEGNPs对于OA具有潜在的治疗价值。PDA-PEGNPs通过调控MAPK信号通路抑制破骨细胞的形成,并减少细胞内ROS的产生。此外,PDA-PEG NPs通过下调PDGF-BB来抑制破骨细胞相关的血管生成。而且PDA-PEG NPs抑制OA小鼠软骨下骨吸收和血管生成,进一步延缓软骨退变,最终减轻骨关节炎进展。

关键词： PDA-PEGNPs 骨关节炎破骨细胞生成血管生成 ROS PDGF-BB

β-胡萝卜素对小鼠急性肝损伤、肾损伤的保护作用

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β-胡萝卜素对小鼠急性肝损伤、肾损伤的保护作用

作者：吴志凯佛山科学技术学院

学位级别：硕士

在畜禽养殖过程中,动物发生肝脏或肾脏损伤会影响肝脏和肾脏正常功能的发挥,影响动物健康和生产力,给养殖业造成一定的经济损失。β-胡萝卜素（β-carotene,βC）具有抗氧化和抗炎等多种生物活性,在生产实践中应用广泛,然而在小鼠急性... 详细信息

在畜禽养殖过程中,动物发生肝脏或肾脏损伤会影响肝脏和肾脏正常功能的发挥,影响动物健康和生产力,给养殖业造成一定的经济损失。β-胡萝卜素（β-carotene,βC）具有抗氧化和抗炎等多种生物活性,在生产实践中应用广泛,然而在小鼠急性肝损伤（Acute liver injury,ALI）、急性肾损伤（Acute kidney injury,AKI）模型中的作用机制仍不清楚。本试验以小鼠为试验对象,使用脂多糖（Lipopolysaccharid,LPS）联合D-氨基半乳糖（D-galactosamine,D-Gal N）建立ALI模型和LPS单独使用建立AKI模型,观察βC对小鼠急性肝损伤和急性肾损伤的保护作用及其机制,为βC在畜禽养殖上的应用提供参考。将30只小鼠随机分为5组:对照组、模型组(LPS 50μg?kg和D-Gal N 500mg?kg)、LPS/D-Gal N+βC(20、40和80 mg?kg)组。按分组给小鼠腹腔注射对应剂量的βC,连续3次,每次间隔24 h。于βC最后一次注射后1 h,腹腔注射LPS/D-Gal N建立小鼠ALI模型,6 h后采集血液和肝脏。肝脏组织切片进行HE染色并观察;试剂盒检测血清ALT、AST活性和肝脏MDA含量,检测肝脏MPO、SOD和GSH-PX水平;应用实时荧光定量PCR法检测TNF-α、IL-6 m RNA水平;Western blotting分析肝脏Nrf2、HO-1、p65、IκB-α、p38和ERK蛋白表达及其磷酸化水平。选取20只小鼠随机分为4组,分别设为对照组、模型组(5 mg?kg LPS)、治疗组(5 mg?kg LPS+40 mg?kgβC)和βC组(40 mg?kg)。腹腔注射3次βC(40 mg?kg),每天一次。最后一天βC注射后1 h,腹腔注射LPS建立小鼠AKI模型,6 h后采集血液和肾脏。肾脏组织切片进行HE染色并观察;应用全自动生化分析仪检测血清CREA、UREA水平;采用试剂盒检测肾脏MDA、GSH含量以及SOD、GSH-PX活性;采用实时荧光定量PCR法检测肾损伤指标（KIM-1、NGAL）、Nrf2、炎性因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）和凋亡相关因子（p53、BAX和Bcl-2）m RNA水平。研究结果如下:（1）βC对小鼠ALI的保护作用及其机制:与对照组相比,模型组的肝组织有明显的病理变化,血清ALT、AST活性、肝脏MDA含量和MPO、SOD和GSH-PX活性以及TNF-α、IL-6 m RNA表达均发生显著变化（p<0.01或p<0.001）;与模型组相比,βC预处理组的肝组织病理变化有明显改善,血清ALT、AST活性以及肝脏MDA含量和MPO活性以及TNF-α、IL-6 m RNA表达均显著下降（p<0.001）,而SOD、GSH-PX活性显著升高（p<0.05）,表明βC能改善ALI,缓解炎症反应,提高肝脏抗氧化能力;与对照组相比,模型组的p65、IκB-α、p38和ERK的磷酸化水平均显著上升（p<0.01或p<0.001）,Nrf2和HO-1蛋白表达则显著降低;与模型组相比,βC预处理组的p65、IκB-α、p38和ERK的磷酸化水平均显著降低（p<0.001）,Nrf2和HO-1蛋白表达则显著增加（p<0.001）。表明βC通过调控NF-κB、MAPK和Nrf2/HO-1信号通路缓解小鼠ALI损伤情况。（2）βC对小鼠AKI的保护作用及其机制:与对照组相比,模型组的肾组织有明显病理变化,血清CREA、UREA水平升高,肾脏中MDA含量升高,GSH含量及SOD、GSH-PX活性均显著下降（p<0.01）,TNF-α、IL-1β、IL-6、KIM-1、NGAL、p53和BAX m RNA表达显著升高（p<0.05或p<0.01）,而Bcl-2 m RNA表达显著降低（p<0.05）;与模型组相比,治疗组小鼠肾组织病变明显改善,血清中CREA、UREA水平下降（p<0.05或p<0.01）,肾组织中MDA含量显著下降,GSH含量及SOD、GSH-PX活性显著上升（p<0.05或p<0.01）,TNF-α、IL-1β、IL-6、KIM-1、NGAL、p53和BAX m RNA表达显著减少（p<0.05或p<0.01）,Nrf2、Bcl-2 m RNA表达则显著增加（p<0.01）。表明βC可通过调控炎症、氧化应激和细胞凋亡,对小鼠肾脏其保护作用。结果证明,βC能通过NF-κB、MAPK和Nrf2/HO-1信号通路抑制炎症反应,增强抗氧化能力,对小鼠肝脏起保护作用;在小鼠急性肾损伤中,βC可抑制炎症反应和细胞凋亡,增强抗氧化能力,对小鼠肾脏起保护作用。

关键词： β-胡萝卜素 LPS 急性肝损伤急性肾损伤

低浓度甲烷热氧化流向变换反应器的动态行为及余热回收研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第4期52卷 595-606页

作者：李志凯吴志伟秦张峰董梅樊卫斌王建国中国科学院山西煤炭化学研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049 滨州魏桥国科高等技术研究院山东滨州256606

废弃煤矿的低体积分数甲烷(1%-3%)通常被直接排放到大气中,但其较高的升温潜势带来了严重的环境问题。在流向变换反应器中直接热氧化甲烷是一种有吸引力的解决方案,但潜在的爆炸和不稳定燃烧等风险限制了其应用。阐明低含量甲烷在流向... 详细信息

废弃煤矿的低体积分数甲烷(1%-3%)通常被直接排放到大气中,但其较高的升温潜势带来了严重的环境问题。在流向变换反应器中直接热氧化甲烷是一种有吸引力的解决方案,但潜在的爆炸和不稳定燃烧等风险限制了其应用。阐明低含量甲烷在流向变换反应器中热氧化的动力学行为是开发工业级反应器的基础。为此,采用数值模拟的方法分析了低含量甲烷热氧化流向变换反应器的自热操作边界,深入研究了热空气导出量对流向变换反应器行为的影响。结果显示,甲烷体积分数超过0.2%即可实现自热操作;甲烷体积分数从0.5%提升至3.0%,最高床温仍维持在1200℃左右。当甲烷体积分数超过0.5%,可以回收部分热量;相同甲烷含量条件下,最高床温随着热气抽出量的增加而增加;随着甲烷体积分数从0.5%提升到3.0%,允许导出的热空气从12.5%几乎线性地增加到32%。进一步研究发现,以30-50 s的时间间隔反向流动可以确保甲烷的完全转化和床温稳定。上述结果表明,甲烷体积分数在1%-3%时,采用热氧化处理可以实现余热回收;此外,通过调整换向时间和热空气导出量可以实现床层温度控制。

关键词：低含量甲烷热氧化流向变换反应器余热回收热空气导出

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基于混合自适应选择模型的燃气轮机建模

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2737-2747,I0019页

作者：张宝凯中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽省合肥市230031

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂... 详细信息

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂家控制策略组态逻辑与偏互信息确定与燃机计算功率相关的变量作为建模对象;然后,利用量子粒子群QPSO辨识模型、深度置信网络DBN算法以及ELMAN算法构建子模型;最后,针对不同工况,结合QPSO优化的DBN分类模型自适应选择子模型进行燃机计算功率预测。基于9E燃气轮机工况数据验证结果表明,提出的算法能够准确的预测燃气轮机计算功率。

关键词：数据驱动燃气轮机自适应选择预测

基于微信公众平台的高校图书馆数字阅读推广研究——以天津地区高校图书馆为例

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图书馆工作与研究 2024年第6期 106-112页

作者：吴志静天津职业技术师范大学图书馆

文章以天津地区15家高校图书馆为例，分析其利用微信公众平台开展数字阅读推广现状及存在的问题，并提出基于微信公众平台的高校图书馆数字阅读推广策略，即优化数字阅读推广流程，加强高校图书馆数字资源建设，丰富微信公众平台数字阅... 详细信息

文章以天津地区15家高校图书馆为例，分析其利用微信公众平台开展数字阅读推广现状及存在的问题，并提出基于微信公众平台的高校图书馆数字阅读推广策略，即优化数字阅读推广流程，加强高校图书馆数字资源建设，丰富微信公众平台数字阅读推广服务模式，完善微信公众平台服务功能，加强数字阅读推广人才队伍建设。

关键词：高校图书馆微信数字阅读推广天津

考虑工人路径的多智能体强化学习空间众包任务分配方法

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控制与决策 2024年第1期39卷 319-326页

作者：纪苗苗吴志彬四川大学商学院成都610065

针对工人和任务进行匹配是空间众包研究的核心问题之一,但已有的方法通常会忽略工人路径对任务分配结果产生的影响.传统的任务分配方法存在计算速度慢、适用范围小和协作效果不突出等问题.对此,从空间众包平台的角度出发研究面向路网的... 详细信息

针对工人和任务进行匹配是空间众包研究的核心问题之一,但已有的方法通常会忽略工人路径对任务分配结果产生的影响.传统的任务分配方法存在计算速度慢、适用范围小和协作效果不突出等问题.对此,从空间众包平台的角度出发研究面向路网的空间众包任务分配问题,以任务完成时间最短为目标,提出考虑工人路径规划的基于多智能体强化学习的QMIX-A*算法,缩短任务的平均完成时间,进而提高用户的满意度.大量的数值仿真研究验证了QMIX-A*的有效性和稳定性,为空间众包服务平台的任务分配与路径优化策略的选择提供决策支持.

关键词：多智能体强化学习空间众包任务分配路径优化路网

智能化背景下建筑消防防火分隔技术的应用研究

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石油化工建设 2023年第6期45卷 102-104页

作者：吴志凯上海市金山区消防救援支队 201500

防火分隔技术引入国内的时间比较短,在实际应用过程中,仍然存在着很多不足之处,要想有效解决此类问题,需要相关人员从不同技术特点出发,采用相应策略。阐述了消防防火分隔技术的含义与技术种类,并提出一些可行性建议。

关键词：智能化建筑消防防火分隔

基于BERT与生成对抗的民航陆空通话意图挖掘

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 740-750页

作者：马兰孟诗君吴志军中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

针对民航陆空通话领域语料难以获取、实体分布不均,以及意图信息提取中实体规范不足且准确率有待提升等问题,为了更好地提取陆空通话意图信息,提出一种融合本体的基于双向转换编码器(bidirectional encoder representations from transf... 详细信息

针对民航陆空通话领域语料难以获取、实体分布不均,以及意图信息提取中实体规范不足且准确率有待提升等问题,为了更好地提取陆空通话意图信息,提出一种融合本体的基于双向转换编码器(bidirectional encoder representations from transformers,BERT)与生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)的陆空通话意图信息挖掘方法,并引入航班池信息对提取的部分信息进行校验修正,形成空中交通管制(air traffic control,ATC)系统可理解的结构化信息。首先,使用改进的GAN模型进行陆空通话智能文本生成,可有效进行数据增强,平衡各类实体信息分布并扩充数据集;然后,根据欧洲单一天空空中交通管理项目定义的本体规则进行意图的分类与标注;之后,通过BERT预训练模型生成字向量并解决一词多义问题,利用双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络双向编码提取上下句语义特征,同时将该语义特征送入条件随机场(conditional random field,CRF)模型进行推理预测,学习标签的依赖关系并加以约束,以获取全局最优结果;最后,根据编辑距离(edit distance,ED)算法进行意图信息合理性校验与修正。对比实验结果表明,所提方法的宏平均F_(1)值达到了98.75%,在民航陆空通话数据集上的意图挖掘性能优于其他主流模型,为其加入数字化进程奠定了基础。

关键词：民航陆空通话信息提取生成对抗网络本体双向转换编码器

颗粒间碰撞对槽道湍流中颗粒聚集效应的影响研究

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力学学报 2024年第2期56卷 365-376页

作者：崔元凯张欢兰州大学湍流−颗粒研究中心兰州730000 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000 兰州大学土木工程与力学学院兰州730000

颗粒两相湍流广泛存在于自然现象和工业流动中,与人们的生活和生产活动息息相关.通常情况下,当颗粒的体积分数小于O(10^(-4))时,颗粒间的碰撞效应被忽略.一些研究发现,在颗粒两相壁湍流中,即使在低体积分数情况下,由于湍泳和倾向性聚集... 详细信息

颗粒两相湍流广泛存在于自然现象和工业流动中,与人们的生活和生产活动息息相关.通常情况下,当颗粒的体积分数小于O(10^(-4))时,颗粒间的碰撞效应被忽略.一些研究发现,在颗粒两相壁湍流中,即使在低体积分数情况下,由于湍泳和倾向性聚集会导致颗粒局部浓度较高,颗粒间的碰撞频繁发生.然而,已有结果大多针对均匀各向同性湍流或采用大涡模拟的研究手段,尚缺少关于颗粒两相槽道湍流的直接数值模拟研究,颗粒间碰撞对颗粒聚集程度和形态影响的定量规律仍不清楚.文章基于欧拉-拉格朗日点颗粒框架,在摩擦雷诺数为Re_(τ)=180的条件下,采用直接数值模拟探讨了有/无颗粒间碰撞时水平槽道湍流中双分散颗粒聚集模式的差异.算例的颗粒平均质量分数为Φm~O(1),因此模型中还考虑了颗粒对流场的反馈作用.研究发现,颗粒间碰撞驱使近壁颗粒向槽道中心迁移,导致颗粒平均浓度的壁法向廓线变得十分平坦,抑制了壁湍流中颗粒的湍泳现象.同时,颗粒间碰撞导致颗粒在与壁面平行的水平薄层内更加均匀地分布.特别是在黏性底层内,各向异性的颗粒条带结构完全消失.这些结果表明,颗粒间碰撞显著抑制了水平槽道湍流中颗粒的湍泳和近壁区的倾向性聚集现象.

关键词：颗粒两相湍流槽道湍流颗粒聚集颗粒间碰撞直接数值模拟