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机器学习识别激素性股骨头坏死中线粒体自噬诊断标志物及免疫浸润分析

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中国组织工程研究 2025年第11期29卷 2402-2410页

作者：黄柯琪陈跃平陈尚桐李加根广西中医药大学附属瑞康医院广西壮族自治区南宁市530000

背景:线粒体自噬和激素性股骨头坏死的发生、发展关系密切,但具体生物标志物及调控机制尚未明确。目的:通过机器学习算法识别激素性股骨头坏死中线粒体自噬的关键标志物及免疫浸润分析。方法:从GEO数据库下载股骨头坏死数据集GSE123568... 详细信息

背景:线粒体自噬和激素性股骨头坏死的发生、发展关系密切,但具体生物标志物及调控机制尚未明确。目的:通过机器学习算法识别激素性股骨头坏死中线粒体自噬的关键标志物及免疫浸润分析。方法:从GEO数据库下载股骨头坏死数据集GSE123568和GSE74089,分别作为训练集和验证集,在激素性股骨头坏死组和对照组之间选择差异表达基因,进行加权共表达分析。从MitoCarta 3.0数据库下载线粒体自噬相关基因,然后与差异基因和模块基因取交集。利用两种机器学习算法鉴定激素性股骨头坏死线粒体自噬关键基因,利用外部验证集进行验证。采用CIBERSORT和免疫浸润分析免疫细胞占比,单样本基因集富集分析线粒体自噬基因与免疫细胞的相关性分析。结果与结论:①差异分析共获得1163个差异基因,其中有663个上调基因和500个下调基因;加权共表达分析鉴定出4个相关模块,共1412个模块基因;②最终与线粒体自噬基因取交集初步筛选出39个交叉基因可能是疾病相关线粒体自噬基因;GO富集分析结果显示,生物过程主要涉及血红素代谢、线粒体运输、核苷酸双磷酸代谢和硫酯代谢过程,细胞组分主要涉及线粒体基质、线粒体外膜、细胞器外膜和线粒体内膜,分子功能主要涉及脂肪酸连接酶活性、铁-硫簇结合和辅酶A连接酶活性;KEGG富集分析结果共映射出6条通路,主要涉及脂肪酸降解、线粒体自噬、丁酸代谢、脂肪酸生物合成和辅因子生物合成;③经LASSO回归和随机森林算法分析最终得到4个核心基因(ALDH5A1、FBXL4、MCL1和STOM),4个核心基因和诊断列线图外部验证集的受试者工作特征曲线均大于0.9;④激素性股骨头坏死发生发展与活化的树突状细胞、骨髓来源的抑制性细胞、调节性T细胞和中心记忆CD8T细胞等免疫细胞有关;⑤结果显示,4个关键的线粒体自噬基因ALDH5A1、FBXL4、MCL1和STOM通过破骨细胞分化和免疫机制在激素性股骨头坏死进展中发挥关键作用,均具有较好的疾病预测效果,可能作为激素性股骨头坏死诊断和治疗的生物标志物。

关键词：激素性股骨头坏死线粒体自噬机器学习免疫细胞浸润关键标志物

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基于三周期极小曲面晶胞梯度支架的设计及力学性能

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中国组织工程研究 2025年第16期29卷 3449-3457页

作者：朱文博张旭婧许燕石欣桐新疆大学智能制造现代产业学院(机械工程学院) 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830046

背景:现阶段骨软骨一体化支架的弹性模量与天然骨软骨相差较大,植入人体后会引起应力遮蔽现象,从而导致植入物松动变形,影响骨软骨组织修复。轴向三周期极小曲面晶胞梯度支架可与人体骨软骨组织孔隙率及弹性模量相匹配,为骨软骨支架设... 详细信息

背景:现阶段骨软骨一体化支架的弹性模量与天然骨软骨相差较大,植入人体后会引起应力遮蔽现象,从而导致植入物松动变形,影响骨软骨组织修复。轴向三周期极小曲面晶胞梯度支架可与人体骨软骨组织孔隙率及弹性模量相匹配,为骨软骨支架设计提供一种新的思路。目的:研究不同晶胞种类和孔径结构对晶胞梯度支架力学性能的影响。方法:使用Gyroid(G)型、Diamond(D)型Primitive(P)型3种基础晶胞,通过三周期极小曲面数学建模,在梯度区域使用不同尺寸、不同种类晶胞,共计构建6种晶胞梯度支架(G-2P-4D、P-2D-4G、D-2P-4D、G-2D-4P、P-2G-4D、D-2G-4P),进行力学实验及仿真模拟实验,评估支架的力学性能,通过计算流体动力学仿真得到了支架内流体的流动性能参数。结果与结论:有限元力学仿真和轴向压缩实验表明,P-2G-4D型与P-2D-4G型梯度支架的弹性模量相较高,分别为148.67 MPa和152.1 MPa,能够承受较高的轴向载荷,提高植入物的力学稳态;D-2P-4G型梯度支架应力分布最为均匀,可有效减少应力集中,使得连接函数区域均能够有效传递应力,减少应力遮蔽;G-2D-4P型梯度支架流动速率变化最小,为0.10-0.48 mm/s,渗透率较高,有利于植入后体液在支架内部流动。基于三周期极小曲面的晶胞梯度支架设计为骨软骨支架设计提供了新思路,仿真分析结果也为支架植入人体后的骨整合预测提供了参考。

关键词：三周期极小曲面晶胞梯度连接函数骨软骨支架力学性能流体性能

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冶金固废载氧体耦合化学链气化制备富氢还原气的探讨

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钢铁钒钛 2025年

作者：刘治桐张淑会兰臣臣吕庆张淑卿孙艳芹华北理工大学冶金与能源学院华北理工大学电气工程学院

氢气以及富氢还原气体的来源是制约氢能在钢铁行业应用的关键，而化学链气化技术可以制备高品质的富氢还原气体，其工艺成熟、成本低廉。载氧体是化学链气化技术中重要的媒介，基于载氧体的性能和类型，综述了化学链气化技术中铁基载氧... 详细信息

氢气以及富氢还原气体的来源是制约氢能在钢铁行业应用的关键，而化学链气化技术可以制备高品质的富氢还原气体，其工艺成熟、成本低廉。载氧体是化学链气化技术中重要的媒介，基于载氧体的性能和类型，综述了化学链气化技术中铁基载氧体的应用现状，冶金固体废弃物载氧体的制备和应用，并讨论了冶金固废载氧体耦合化学链气化技术制备富氢还原气体的可行性，并对冶金固废载氧体在化学链气化技术制备富氢还原气体领域的研究趋势和发展方向进行了展望。

关键词：冶金固体废弃物载氧体化学链气化富氢还原气资源循环利用

基于二维光谱干涉的太赫兹时域光谱单次探测技术

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中国激光 2025年

作者：何文钊陈星宇林庆钢蔡懿曾选科徐世祥光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳市微纳光子信息技术重点实验室深圳大学物理与光电工程学院中国计量大学光学与电子科技学院

单次太赫兹时域光谱探测技术可以对某些不可逆或低重复率事件的进行有效探测。本文通过结合二维光谱干涉和自参考共线光谱干涉方案提出了一种新型太赫兹时域光谱单次探测技术。该技术在此前的共线自参考光谱干涉方案基础上，对入射的探... 详细信息

单次太赫兹时域光谱探测技术可以对某些不可逆或低重复率事件的进行有效探测。本文通过结合二维光谱干涉和自参考共线光谱干涉方案提出了一种新型太赫兹时域光谱单次探测技术。该技术在此前的共线自参考光谱干涉方案基础上，对入射的探测光偏振方向及探测晶体角度进行优化，有效提升了探测的光学调制度。通过引入二维光谱干涉替代一维光谱干涉，增大了单次探测的信息容量，进而实现信噪比的提升。实验结果表明，二维光谱干涉的引入使得探测信噪比相比于共线自参考光谱干涉方案提高了近2.2倍，测得信噪比高达166.7:1。该技术能克服传统的电光取样的“过旋”问题，为单次或低重复频率的强太赫兹场及其应用提供了一种有效探测手段。

关键词：太赫兹时域光谱电光取样单次测量干涉光谱

电弧增材制造高锰奥氏体低温钢拉伸各向异性研究

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武汉科技大学学报 2025年

作者：成志超王红鸿张书畅曾潘科武汉科技大学材料学部伏能士智能设备(上海)有限公司武汉分公司

采用电弧增材制造技术制备了高锰奥氏体低温钢三维墙体，墙体三个面分别取横纵两方向的试样进行单轴拉伸试验，并针对沉积区与搭接区进行单轴拉伸试验，结合显微组织研究了电弧增材制造高锰奥氏体低温钢在三维空间上拉伸的各向异性。结... 详细信息

采用电弧增材制造技术制备了高锰奥氏体低温钢三维墙体，墙体三个面分别取横纵两方向的试样进行单轴拉伸试验，并针对沉积区与搭接区进行单轴拉伸试验，结合显微组织研究了电弧增材制造高锰奥氏体低温钢在三维空间上拉伸的各向异性。结果表明电弧增材制造高锰奥氏体低温钢墙体各向抗拉强度高于600 MPa，延伸率大于35%，垂直于沉积方向的截面横纵向拉伸试样的抗拉强度差异最大，值为8.8%。柱状晶的生长方向是造成拉伸力学性能各向异性的主要原因，柱状晶为单向组织，沿柱状晶生长方向界面强度高；垂直于柱状晶生长方向界面强度低。由沉积区与搭接区组成的周期结构是造成拉伸力学性能各向异性的次要原因，搭接区晶粒取向不一致，晶粒尺寸小，加工硬化能力弱，在拉伸时颈缩和断裂最先在搭接区发生。调控沉积区和搭接区的大小和位置可以作为控制高锰奥氏体低温钢电弧增材制造构件拉伸各向异性的途径之一。

关键词：高锰奥氏体低温钢电弧增材制造力学性能拉伸各向异性周期结构

气测录井高重烃组分异常特征及流体性质快速识别

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特种油气藏 2025年

作者：胡益涛曾烃详陈沛钟鹏付群超柴华杜坤中法渤海地质服务有限公司湛江分公司南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) 中海石油(中国)有限公司湛江分公司

近年南海西部油田部分探井陆续出现“高重烃组分，低轻烃组分”的气测异常，针对此类高重烃组分气测异常特征认识不清、形成机理不明及流体性质识别难等问题，对研究区气测组分异常数据进行统计并分析其产生原因，开展基于机器学习分类... 详细信息

近年南海西部油田部分探井陆续出现“高重烃组分，低轻烃组分”的气测异常，针对此类高重烃组分气测异常特征认识不清、形成机理不明及流体性质识别难等问题，对研究区气测组分异常数据进行统计并分析其产生原因，开展基于机器学习分类预测模型识别流体性质研究。分析认为：此类气测异常主要原因是油藏早期形成后受到改造或破坏，油气发生二次运移，期间轻烃组分损失较多，而重烃组分损失较少；高重烃组分气测异常的烃组分受地质构造变化程度、盖层封堵性、原油性质等综合影响；随机森林模型在研究区高重烃组分气测数据集上训练及预测分类效果好，能准确、高效识别流体性质。该研究从气测录井技术角度为识别油藏改造提供新思路，对油气勘探开发具有重要的指导意义。

关键词：气测录井烃组分气测组分次生油藏机器学习

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激光锻造对薄壁件微观结构及力学性能的影响

激光与光电子学进展 2025年

作者：陈胡黎嘉杰曾镜灵张永康广东工业大学广东省海洋能源装备先进制造技术重点实验室

5083铝合金具有出色的抗腐蚀性和焊接性能，是用于制造海洋工程装备的理想材料。在恶劣的海洋环境中，5083铝合金制造的海洋工程装备仍需要频繁检修和维护。为了制备高质量的铝合金薄壁件，延长海洋工程装备的使用寿命，探讨了激光锻造... 详细信息

5083铝合金具有出色的抗腐蚀性和焊接性能，是用于制造海洋工程装备的理想材料。在恶劣的海洋环境中，5083铝合金制造的海洋工程装备仍需要频繁检修和维护。为了制备高质量的铝合金薄壁件，延长海洋工程装备的使用寿命，探讨了激光锻造复合电弧增材制造技术对薄壁件微观组织、孔隙率和力学性能的影响。结果显示，激光锻造能够有效促进晶粒细化，减少气孔的数量和尺寸，显著提高沉积层的致密度和整体制造质量。通过显微硬度和拉伸性能测试，发现引入激光锻造工艺的薄壁件显微硬度提升了21.07%，横向抗拉强度和纵向拉伸强度分别提升了4.52%和14.91%，断后延伸率也有显著提升。因此，激光锻造能够显著改善5083铝合金薄壁件的微观结构和力学性能，为海洋工程装备的高效修复与性能优化提供了一种有效的技术途径。

关键词：激光锻造微观组织孔隙率力学性能

番茄根际生防菌的分离鉴定及对镰刀菌根腐病的生防潜力评价

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山东农业科学 2025年

作者：曾鲸津赵浩宇刘江卢情内江职业技术学院现代农业学院四川省农业科学院植物保护研究所/农业部西南作物有害生物综合治理重点实验室四川飘绿植物保护有限公司

为筛选番茄镰刀菌根腐病（Fusarium spp.）的高效拮抗菌株，本研究从健康番茄根际分离得到菌株，采用形态学、生理生化及16S rRNA基因序列分析对关键拮抗菌的分类地位及拮抗性进行鉴定评估，并采用盆栽和田间试验测定其生防效果。结果... 详细信息

为筛选番茄镰刀菌根腐病（Fusarium spp.）的高效拮抗菌株，本研究从健康番茄根际分离得到菌株，采用形态学、生理生化及16S rRNA基因序列分析对关键拮抗菌的分类地位及拮抗性进行鉴定评估，并采用盆栽和田间试验测定其生防效果。结果表明，从设施发病区健康番茄根际土中获得93株分离菌，以尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）为靶标菌得到具有抑菌作用的7株拮抗菌，通过定性、定量检测发现菌株MS06拮抗效果最强，具有养分活化、分泌IAA、产铁载体、产纤维素酶和蛋白酶等特性。基于形态学、16S rRNA进化树分析显示菌株MS06为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）。将菌株MS06的发酵液应用于盆栽、大田试验，番茄镰刀菌根腐病发病率分别为0、4.87%，病情指数分别为0、1.87%，防治效果分别为100%、80.21%，推测其抑菌机理为通过分泌几丁质酶和纤维素酶，溶解尖孢镰刀菌的细胞壁和菌丝，使其失去侵染能力，进而抑制病原菌的生长。综上，贝莱斯芽孢杆菌MS06具有优良的生防功能，其菌剂的田间应用对番茄镰刀根腐病具有较好的防治效果，或可作为番茄益生拮抗菌剂的候选菌株资源。

关键词：番茄贝莱斯芽孢杆菌镰刀菌根腐病拮抗菌生防效果

不同面密度的PVDF电纺纳米纤维膜对CF/EP复合材料层压板的层间断裂韧性的实验研究与数值模拟

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复合材料科学与工程 2025年

作者：彭焱韦廖贤曾塘玉马传国桂林电子科技大学材料科学与工程学院广西电子信息材料构效关系重点实验室

本研究探讨了不同面密度的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维膜作为增强材料，对碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料层压板层间断裂韧性的提升效果。为此，分别制备了三种不同面密度(9 g/m2、15 g/m、28 g/m)的PVDF电纺纳米纤维膜，并将其插入... 详细信息

本研究探讨了不同面密度的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维膜作为增强材料，对碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料层压板层间断裂韧性的提升效果。为此，分别制备了三种不同面密度(9 g/m2、15 g/m、28 g/m)的PVDF电纺纳米纤维膜，并将其插入层压板的层间以进行实验分析。结果显示，面密度为15 g/m的PVDF纳米纤维膜对层压板层间断裂韧性的提升最为显著，相对于未引入纤维膜的层压板，分别提升了I型和II型断裂韧性67%和13%。SEM分析发现，PVDF纳米纤维膜的增韧机制主要包括纤维桥接、拔出和断裂等过程。此外，基于内聚力模型的有限元模拟方法对I型和II型层间断裂行为的数值模拟发现，PVDF纳米纤维膜的加入并未显著改变层间区域的界面强度，而是通过纤维骨架作用有效阻碍了层间裂纹在树脂中的扩展。数值模拟结果与实验结果较为吻合，从而验证了内聚力模型在模拟PVDF纤维膜插层增强CF/EP复合材料层压板层间断裂行为的可行性。

关键词：复合材料层间断裂韧性静电纺丝内聚力单元