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SERS-荧光双模式探针在新冠病毒检测中的应用

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SERS-荧光双模式探针在新冠病毒检测中的应用

作者：郑钦镔临沂大学

学位级别：硕士

新冠疫情引起的新冠病毒感染是一种急性传染型疾病,现有核酸检测和基于侧流免疫层析的检测方法不能同时满足高灵敏和快速检测的需求,这阻碍了它们在疫情防控中的实际应用。因此,有效开发快速、准确检测新冠病毒的方法具有重要意义。为... 详细信息

新冠疫情引起的新冠病毒感染是一种急性传染型疾病,现有核酸检测和基于侧流免疫层析的检测方法不能同时满足高灵敏和快速检测的需求,这阻碍了它们在疫情防控中的实际应用。因此,有效开发快速、准确检测新冠病毒的方法具有重要意义。为了实现快速、准确、灵敏检测新冠病毒,本论文提出了一种基于适体的磁分离生物传感器,以探索基于聚点的SERS荧光双模式检测探针对新冠病毒N-蛋白的准确检测。我们通过在磁性纳米颗粒表面沉积金种子并原位生长金纳米颗粒形成壳层作为SERS基底,并利用核酸杂交技术将聚点组装在SERS基底表面,构建双模式检测探针。在构建的检测探针中,利用适配体作为检测靶标的识别模块,实现检测的特异性;聚点作为SERS和荧光双模式信号报告器,实现双信号输出。该双模式传感器的检测机制是信号报告器聚点与磁性SERS基底之间距离变化时引起荧光和SERS信号的变化。在检测溶液中没有病毒N-蛋白出现时,由于检测探针聚点通过核酸适配体固定在SERS基底上,受强局域等离子场的影响,其荧光信号被有效的猝灭,而拉曼信号大大增强。当病毒N-蛋白出现时,因其更易与核酸适配体结合,使得聚点脱离SERS基底,而不受等离子场的影响,所以会表现出相反的信号变化,即荧光信号恢复拉曼信号减弱。在该实验中,我们通过将N-蛋白分子信息转化为荧光信号和拉曼静默区信号,对溶液中的核衣壳N-蛋白进行了定量分析。取得的主要研究结果如下:依据检测对N-蛋白的荧光/拉曼信号响应,建立了标准曲线,在20 min内即可完成对N-蛋白的检测,其检测限达到5 ng/m L,该探针也表现出了对N-蛋白的特异性及良好的重复性。本论文使用简单的设计构建探针,表现出了明显的优势:(1)信号报告分子聚点含腈基,可产生生物静默区拉曼信号,避免了背景干扰;(2)探针输出荧光SERS双模式检测信号,相互印证,提高检测准确度;(3)探针具有磁分离性质,简化了分离程序,提高了检测效率。我们创新性的探索了基于聚点的荧光-SERS双模式检测策略,目前还未有相关报道,拓宽了聚点在多模式生物传感中的应用。

关键词：表面增强拉曼光谱 N-蛋白双模式检测生物静默区拉曼信号荧光

基于语义的申明式流程模型翻译与反向生成的研究与实现

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作者：杨洪镔北京邮电大学

学位级别：硕士

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塑料废弃物的电催化升级回收技术

高分子材料科学与工程 2024年第7期40卷 181-190页

作者：鄢维李渊潘其云湖北科技职业学院机电工程学院湖北武汉430074 武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心湖北武汉430074 湖北科技职业学院电信工程学院湖北武汉430074 湖北师范大学材料科学与工程学院湖北黄石435000

废弃塑料已导致严重的生态环境问题,开发高效、环保和可持续的塑料升级回收技术是近年来备受关注的热点。与传统化学回收方法相比,电催化重整具有低能耗、无污染和高选择性等特点,能够在温和条件下将塑料氧化为小分子单体或高附加值化学... 详细信息

废弃塑料已导致严重的生态环境问题,开发高效、环保和可持续的塑料升级回收技术是近年来备受关注的热点。与传统化学回收方法相比,电催化重整具有低能耗、无污染和高选择性等特点,能够在温和条件下将塑料氧化为小分子单体或高附加值化学品,在废弃物资源化利用等领域有着巨大的应用潜力。文中聚焦塑料电催化氧化技术的最新研究进展,系统总结了电催化重整技术在塑料升级回收方面的应用,着重探讨了各类电催化材料的性能与用途,并展望了塑料废弃物电催化回收技术的未来发展方向。

关键词：塑料废弃物电催化重整高附加值化学品升级回收

基于多特征深度子空间聚类的高光谱影像波段选择

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遥感学报 2024年第1期28卷 132-141页

作者：何珂孙伟伟黄可陈镔捷杨刚宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211

高光谱影像受到高维波段间强相关性的困扰,导致处理应用的困难。而现有高光谱波段选择方法通常以线性角度考虑波段间关系,未充分考虑多尺度的信息且容易受到噪声的影响,导致所选的波段子集性能不佳。为了克服上述问题,本文提出了基于多... 详细信息

高光谱影像受到高维波段间强相关性的困扰,导致处理应用的困难。而现有高光谱波段选择方法通常以线性角度考虑波段间关系,未充分考虑多尺度的信息且容易受到噪声的影响,导致所选的波段子集性能不佳。为了克服上述问题,本文提出了基于多特征的深度子空间聚类方法进行高光谱影像波段选择。该方法将自表达层嵌入到卷积自编码器中学习子空间自表达系数,充分考虑了空间信息和光谱信息的交互,用非线性的视角思考了波段间关系。为了提高潜在表征的学习能力,提升自表达系数学习的准确性,本文将注意力模块和多特征提取模块与卷积自编码器相结合,进一步降低了异常值的干扰。本文在3个高光谱遥感影像数据集上,将提出的方法与几种经典主流的方法进行多种对比实验,证明了本文方法能够选择具有代表性的波段子集。

关键词：高光谱遥感降维波段选择多特征深度子空间聚类

龙葵与3种外来入侵植物对Cd的富集和生理响应差异比较

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农业环境科学学报 2024年第9期43卷 1939-1950页

作者：陈娱王海娟王宏镔昆明理工大学环境科学与工程学院/云南省土壤固碳与污染控制重点实验室昆明650500

为研究本土Cd超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)和3种外来入侵植物鬼针草(Bidenspilosa L.)、紫茎泽兰(Ageratina adenophora Spreng)和紫茉莉(Mirabilisjalapa L.)对Cd污染土壤修复效果和生理响应的差异,采用室内盆栽试验,通过设置0、... 详细信息

为研究本土Cd超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)和3种外来入侵植物鬼针草(Bidenspilosa L.)、紫茎泽兰(Ageratina adenophora Spreng)和紫茉莉(Mirabilisjalapa L.)对Cd污染土壤修复效果和生理响应的差异,采用室内盆栽试验,通过设置0、2、10、30 mg·kg^(-1)不同Cd含量,探究本地种龙葵与3种入侵植物在不同Cd含量处理下对Cd富集、Cd提取效率、叶片光合色素含量、抗氧化酶活性、丙二醛和可溶性糖含量的变化。结果表明:在Cd处理下,鬼针草的地上部生物量均显著高于龙葵和其余2种入侵植物。所有Cd含量处理,鬼针草Cd提取效率均最高(0.61%~1.87%),紫茉莉最低(0.02%~0.03%),龙葵(0.30%~0.79%)和紫茎泽兰(0.24%~1.06%)居中。3种Cd含量处理下,鬼针草叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量在4种植物中最高,鬼针草叶片的抗氧化酶活性均显著高于龙葵,龙葵丙二醛含量显著高于入侵植物。逐步回归分析结果表明,龙葵Cd提取效率与叶片丙二醛含量呈显著负相关、与CAT活性呈显著正相关,鬼针草和紫茎泽兰Cd提取效率均与叶片丙二醛含量呈显著负相关。综上,对于含Cd 2~30 mg·kg^(-1)的土壤进行植物修复时,入侵植物鬼针草比本地植物龙葵更具优势。

关键词：外来入侵植物 Cd 提取效率生理生化修复效果

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矿井湿喷过程的产尘特性和复合降尘外加剂的制备

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煤炭学报 2024年第2期49卷 865-875页

作者：蒋仲安司明理张国梁曾发镔李聪北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 国家卫生健康委粉尘危害工程防护重点实验室北京102308 中国安全生产科学研究院北京100012 新疆维吾尔自治区安全生产应急救援指挥中心新疆乌鲁木齐830013

矿井湿喷过程的粉尘污染是制约湿喷支护工程高效、清洁和安全生产的重要因素。为降低湿喷过程粉尘对作业人员的危害,提高矿山企业粉尘防治和职业健康保障的能力,运用气溶胶力学与HertzMindlin碰撞理论,构建了湿喷混凝土冲击产尘的动力... 详细信息

矿井湿喷过程的粉尘污染是制约湿喷支护工程高效、清洁和安全生产的重要因素。为降低湿喷过程粉尘对作业人员的危害,提高矿山企业粉尘防治和职业健康保障的能力,运用气溶胶力学与HertzMindlin碰撞理论,构建了湿喷混凝土冲击产尘的动力学模型;并针对湿喷工艺特点,建立了湿喷混凝土相似实验装置,对不同工艺条件下的产尘特性进行分析;结合湿喷过程外加剂的降尘机制,对外加剂的减弹降尘性能进行研究,配置适用于湿喷工艺的高性能复合降尘外加剂。结果表明,湿喷过程中弥散在空气中的气溶胶颗粒粒径大部分在2μm以下,2μm以下(不含2μm)颗粒数占比在90%以上。湿喷产尘主要受喷射距离、喷射压力和水灰比影响。喷射距离不宜太大或太小;随着喷射距离的增加,颗粒浓度呈先降低后增加的趋势。同样,喷射压力为0.4 MPa时,较为合适。当压力太大时,会导致回弹率和粉尘质量浓度增加;当压力太小时,物料到达受喷面时的动能较小,不能很好地黏附在受喷面。同时,在保证物料流动性的同时,可通过减小水灰比来降低回弹率和产尘量。研制的复合降尘外加剂主要由速凝剂、络合剂、早强剂、黏结剂以及表面活性剂复配形成。通过正交实验以及优化实验,最终确定的湿喷复合降尘外加剂配方及其质量分数为:A-55%、B-3%、C-4.5%、D-0.5%、E-0.15%、水-36.85%。掺入该复合降尘外加剂后,湿喷过程粉尘质量浓度下降了约57%,有效降低湿喷过程的粉尘产生量,降尘效果明显。

关键词：降尘外加剂产尘特性粉尘湿喷矿井

结合色氨酸途径改造和卤化酶分子改造提高全细胞催化7-氯-色氨酸合成能力

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食品与发酵工业 2024年

作者：赵丽雯王天奥周镔侯颖广饶县科学技术局天津科技大学生物工程学院

7-氯-色氨酸（7-Cl-Trp）具有重要生物活性，被广泛用于制药、化学和农业领域。前期研究中，通过在E. coli中同时表达L-氨基酸脱氨酶（L-AAD）和卤化酶构建全细胞催化剂，合成7-氯-色氨酸（7-Cl-Trp），并通过L-AAD和卤化酶表达水平调... 详细信息

7-氯-色氨酸（7-Cl-Trp）具有重要生物活性，被广泛用于制药、化学和农业领域。前期研究中，通过在E. coli中同时表达L-氨基酸脱氨酶（L-AAD）和卤化酶构建全细胞催化剂，合成7-氯-色氨酸（7-Cl-Trp），并通过L-AAD和卤化酶表达水平调节和加强辅酶供应提高7-Cl-Trp合成量。但是7-Cl-Trp合成仍受限于底物色氨酸降解副反应及卤化酶催化效率低。本研究中，首先通过敲除色氨酸降解基因tnaA阻断副反应提高色氨酸利用率，7-Cl-Trp合成量提高了15.8%；然后通过结合定向进化结合定点突变对卤化酶进行分子改造，三点突变体F104Y/T278C/N346E全细胞催化7-Cl-Trp合成量提高了54.9%，动力学分析表明，三点突变体的Kcat增加了50.0%，Km减少了9.2%，整体催化效率提高了65.2%；最后，对全细胞催化条件进行优化，在最优催化条件下（40 ℃，pH 7.4，400 mg/L色氨酸，10 μmol/L FAD）下，12 h后，7-Cl-Trp合成量为105.7 mg/L。该研究为全细胞催化合成卤化物提供了新思路。

关键词： 7-氯-色氨酸卤化酶 L-氨基酸脱氨酶色氨酸酶定向进化)

基于空间插值的不规则海洋地质样品测试分析数据聚类算法研究

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热带海洋学报 2024年第2期43卷 166-172页

作者：邵长高严镔陈秋广州海洋地质调查局三亚南海地质研究所海南三亚572025 中国地质调查局南海地质科学院海南三亚572025 中国地质大学地理与信息工程学院湖北武汉430078

海洋地质调查中获取大量海洋沉积物柱状样样品测试分析数据,样品测试分析目的不同导致柱状样数据采样深度不同,由此造成地质取样数据在三维空间上呈现不规则散点状分布。传统聚类算法无法在三维空间上对此类不规则散点数据进行聚类分析... 详细信息

海洋地质调查中获取大量海洋沉积物柱状样样品测试分析数据,样品测试分析目的不同导致柱状样数据采样深度不同,由此造成地质取样数据在三维空间上呈现不规则散点状分布。传统聚类算法无法在三维空间上对此类不规则散点数据进行聚类分析。对此,文章设计了一种基于空间插值的不规则地质样品测试分析数据聚类算法,有效地将三维样品测试分析散点数据降为二维数据后进行聚类分析,本算法较好地解决了地质体中试验测试数据的不均衡性问题,为海洋地质大数据分析提供了基础技术方法。

关键词：地质取样实验测试聚类算法空间插值三维

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基于多特征融合的露天矿区道路负障碍检测

煤炭学报 2024年第5期49卷 2561-2572页

作者：阮顺领鄢盛钰顾清华卢才武西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学矿山系统工程研究所陕西西安710055 西安市智慧工业感知计算与决策重点实验室陕西西安710055

随着智慧矿山概念的逐步落实,智能化、无人化逐渐在矿区落实,露天矿卡车无人驾驶日益成为矿山智能化建设的主要内容,为解决露天矿区复杂多变的道路因坑洼、塌陷等路面小部分下陷出现的非规则负障碍而导致矿区无人车、重载卡车侧翻等安... 详细信息

随着智慧矿山概念的逐步落实,智能化、无人化逐渐在矿区落实,露天矿卡车无人驾驶日益成为矿山智能化建设的主要内容,为解决露天矿区复杂多变的道路因坑洼、塌陷等路面小部分下陷出现的非规则负障碍而导致矿区无人车、重载卡车侧翻等安全难题,提升矿区安全驾驶系数,提出一种多特征融合的露天矿区道路负障碍检测方法。该方法使用BiFPN特征融合模块,提高小型负障碍检测权重占比;引入空间和通道双注意力机制提高对负障碍边缘的特征提取和特征融合能力,从而提高对道路小尺度负障碍的检测精度;采用SIoU Loss作为模型边界框损失函数并使用K-means++方法优化Anchor以提高负障碍检测模型的收敛速度和边界框定位效果,并基于遗传算法优化超参数让模型更贴合矿区场景,最终实现对矿区道路负障碍的快速精准识别。实验表明该检测模型能快速准确识别复杂背景下露天矿区道路负障碍目标,对道路负障碍目标的检测精度、召回率、平均精确度均值分别达到了96.9%、89.9%、95.3%,且该模型大小仅有12.7 MB。对比其他主流检测网络,该网络模型更适合复杂环境下露天矿区非结构化道路行驶安全需求,且该检测模型的鲁棒性好,可适配于多种情况的露天矿区,为实际环境复杂多变的露天矿区非结构化道路负向障碍检测提供了可行的方法,为露天矿无人卡车安全生产运输提供安全预警。

关键词：露天矿区无人卡车负障碍检测特征融合安全预警