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Production of Functional Materials Derived from Regenerated Silk Fibroin by Utilizing 3D Printing and Biomimetic Enzyme-induced Mineralization

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Chinese Journal of Polymer Science 2024年第3期42卷 299-310,I0005页

作者： Ni Chen Fei-Yu Luo Gong-Wen Yang Jin-Rong Yao Xin Chen Zheng-zhong shao State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers Laboratory of Advanced Materials and Department of Macromolecular ScienceFudan UniversityShanghai 200433China

Critical-sized bone defects, commonly encountered in clinical orthopedic surgery, present a significant challenge. One of the promising solutions is to prepare synthetic bone substitute materials with precise structural control, mechanical compatibility, and enhanced osteogenic induction performance, nevertheless the successful preparation of such materials remains difficult. In this study, a two-step technique,integrating an extrusion-based printing process with biomimetic mineralization induced by alkaline phosphatase(ALP), was developed. Initially,a pre-cured hydrogel of regenerated silk fibroin(RSF) with a small quantity of hydroxypropyl cellulose(HPC) and ALP was prepared through heating the mixed aqueous solution. This pre-cured hydrogel demonstrated thixotropic property and could be directly extruded into predetermined structures through a 3D-printer. Subsequently, the 3D-printed RSF-based materials with ALP underwent biomimetic in situ mineralization in calcium glycerophosphate(Ca-GP) mineralizing solution, utilizing the polymer chains of RSF as templates and ALP as a trigger for cleaving phosphate bonds of Ca-GP. The resulting 3D-printed RSF-mineral composites including hydrogel and sponge possessed adjustable compression modulus of megapascal grade and variable hydroxyapatite content, which could be controlled by manipulating the duration of the mineralization process.Moreover, these 3D-printed RSF-mineral composites demonstrated non-cytotoxicity towards rat bone marrow mesenchymal stem cells. Therefore, they may hold great potential for applications involving the replacement of tissues characterized by osteoinductivity and intricate structures.

关键词： Silk protein Alkaline phosphatase Extrusion-based printing Biomineralization

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Novel variants in DNAH6 cause male infertility associated with multiple morphological abnormalities of the sperm flagella(MMAF)and ICSI outcomes

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Asian Journal of Andrology 2024年第1期26卷 91-98页

作者： zhong-Mei shao Yu-Tong Zhu Meng Gu Sen-Chao Guo Hui Yu Kuo-Kuo Li Dong-Dong Tang Yu-Ping Xu Ming-Rong Lv Reproductive Medicine Center Department of Obstetrics and Gynecologythe First Affiliated Hospital of Anhui Medical UniversityHefei 230022China Department of Obstetrics and Gynecology Fuyang Hospital of Anhui Medical UniversityFuyang 236112China NHC Key Laboratory of Study on Abnormal Gametes and Reproductive Tract(Anhui Medical University) Hefei 230032China Key Laboratory of Population Health Across Life Cycle(Anhui Medical University) Ministry of Education of the People'sRepublicof ChinaHefei 230032China

Variations in the dynein axonemal heavy chain gene,dynein axonemal heavy chain 6(DNAH6),lead to multiple morphological abnormalities of the flagella.Recent studies have reported that these deficiencies may result in sperm head deformation.However,whether DNAH6 is also involved in human acrosome biogenesis remains unknown.The purpose of this study was to investigate DNAH6 gene variants and their potential functions in the formation of defective sperm heads and flagella.Whole-exome sequencing was performed on a cohort of 375 patients with asthenoteratozoospermia from the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University(Hefei,China).Hematoxylin and eosin staining,scanning electron microscopy,and transmission electron microscopy were performed to analyze the sperm morphology and ultrastructure.Immunofluorescence staining and Western blot analysis were conducted to examine the effects of genetic variants.We identified three novel deleterious variants in DNAH6 among three unrelated families.The absence of inner dynein arms and radial spokes was observed in the sperm of patients with DNAH6 variants.Additionally,deficiencies in the acrosome,abnormal chromatin compaction,and vacuole-containing sperm heads were observed in these patients with DNAH6 variants.The decreased levels of the component proteins in these defective structures were further confirmed in sperm from patients with DNAH6 variants using Western blot.After intracytoplasmic sperm injection(ICSl)treatment,the partner of one patient with a DNAH6 variant achieved successful pregnancy.Overall,novel variants in DNAH6 genes that contribute to defects in the sperm head and flagella were identified,and the findings indicated Icsl as an effective clinical treatment for such patients.

关键词： asthenoteratospermia DNAH6 intracytoplasmic sperm injection male infertility

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Latitudinal and longitudinal regulation of tissue macrophages in inflammatory diseases

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Genes & Diseases 2022年第5期9卷 1194-1207页

作者： XiaoYi He Stephanie Tan zhong shao Xiao Wang Department of Neurology Affiliated Zhongshan Hospital of Dalian UniversityDalianLiaoning 116001PR China The Third Hospital of Fushun FushunLiaoning 113004PR China Stanley Manne Children’s Research Institute Ann&Robert H.Lurie Children’s Hospital of ChicagoChicagoIL 60611USA Department of Pediatrics Feinberg School of MedicineNorthwestern UniversityChicagoIL 60611USA

Macrophages are dominant innate immune cells.They demonstrate remarkable het-erogeneity and plasticity that are essential for homeostasis and host defense.The heterogeneity of tissue macrophages is shaped by the ontogeny,tissue factors,and environmental signals,a pattern in a tissue-associated latitudinal manner.At the same time,macrophages have long been considered as mainly plastic cells.These cells respond to stimulation quickly and in a stimulus-specific way by utilizing a longitudinal cascaded activation,including coordination of signal trans-ducer,epigenetic elements,and transcription factors,conclusively determine the macrophage phenotypes and functions.With the development of cutting-edge technologies,such as fate-mapping,single-cell transcriptomics,ipsc platform,nanotherapeutic materials,etc.,our under-standing of macrophage biology and the roles in the pathogenesis of diseases is much advanced.This review summarizes recent progress on the latitudinal and longitudinal regulation of tissue macrophages in inflammatory diseases.The latitudinal regulation covers the tissue macrophage or-igins,tissue factors,and environmental signals,reflecting the macrophage heterogeneity.The lon-gitudinal regulation focuses on how multiple factors shape the phenotypes and functions of macrophage subsets to gain plasticity in inflammatory diseases(i.e.,inflammatory bowel disease).In addition,how to target macrophages as a potential therapeutic approach and cutting edge-technologies for tissue macrophage study are also discussed in this review.

关键词： Epigenetic regulation Inflammatory disease microRNA Macrophage origin Macrophage polarization Single-cell RNA-sequencing Tissue macrophage

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学习驱动的分布式异构混合流水车间批量流能效调度优化

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控制理论与应用 2024年第6期41卷 1018-1028页

作者：邵炜世皮德常邵仲世南京航空航天大学计算机科学与技术学院江苏南京211106 南京师范大学计算机与电子信息学院/人工智能学院江苏南京210023 陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710119 江苏省信息安全保密工程中心江苏南京210023

本文研究了分布式异构混合流水车间批量流能效调度问题,其中每个工厂的加工效率不同,工件可以分割成若干子批进入加工系统.以最大完成时间和总能耗为优化目标,建立了混合整数规划模型.本文提出了一种学习驱动的多目标进化算法,包括学习... 详细信息

本文研究了分布式异构混合流水车间批量流能效调度问题,其中每个工厂的加工效率不同,工件可以分割成若干子批进入加工系统.以最大完成时间和总能耗为优化目标,建立了混合整数规划模型.本文提出了一种学习驱动的多目标进化算法,包括学习驱动的全局搜索和局部搜索.引入Q学习作为学习引擎,以种群和非支配解集的评价作为环境反馈信号,通过不断的学习来动态指导搜索操作的选择;基于问题特征,设计了算法的状态集、动作集和奖励机制.Q学习的引入能够及时感知当前搜索的状态,减少搜索操作的盲目性,提高搜索的效率.通过对仿真数据集的测试,表明所提出算法能够有效地求解分布式异构混合流水车间批量流能效调度问题.

关键词：分布式异构混合流水车间批量流调度学习驱动的多目标进化算法整数规划能效优化

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激光诱导击穿光谱技术对水稻产地识别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1553-1558页

作者：宋少忠符少燕刘园园齐春艳李景鹏高勋吉林工程技术师范学院数据科学与人工智能学院吉林长春130052 长春理工大学物理学院吉林长春130022 吉林省农业科学院水稻研究所吉林长春130033 中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102

水稻是中国主要粮食作物,而水稻品质与其生长的外部环境如土壤特性、气候、日照时间和灌溉水等环境息息相关,高品质水稻的产地区域面积有一定地域限制,因此水稻可看成为是一个明显的地理标志物。市场常出现一些假冒或者贴牌的知名优质... 详细信息

水稻是中国主要粮食作物,而水稻品质与其生长的外部环境如土壤特性、气候、日照时间和灌溉水等环境息息相关,高品质水稻的产地区域面积有一定地域限制,因此水稻可看成为是一个明显的地理标志物。市场常出现一些假冒或者贴牌的知名优质水稻出售,损害了水稻品牌,降低了消费者的水稻品质保障,并且扰乱了市场稳定性,因此对于水稻产地快速识别技术的需求十分迫切。利用LIBS结合机器学习算法,对吉林省5个产地(大安、公主岭、前郭、松原、洮儿河)的水稻进行产地识别,建立了主成分分析(PCA)算法分别结合Bagged Trees、Weighted KNN、Quadratic SVM和Coarse Gaussian SVM共四种机器学习算法的水稻产地识别模型。实验选取了5个水稻产地共450组在200~900 nm的LIBS数据,对水稻LIBS光谱数据采用卷积平滑(S-G平滑)进行降噪和特征谱线归一化预处理,对水稻LIBS光谱数据进行主成分分析,实现了水稻产地具有较好的聚类空间集群分布,但部分水稻产地存在空间重叠。采用5倍交叉验证,采用PCA-Bagged Trees、PCA-Weighted KNN、PCA-Quadratic SVM和PCA-Coarse Gaussian SVM共四种机器学习模型,水稻产地的识别精度均达到91.8%以上,并且PCA-Quadratic SVM模型的识别精度高达97.3%。结果表明结合LIBS技术和机器学习算法能够高精度和高效率实现水稻产地的识别。

关键词：激光诱导击穿光谱机器学习算法水稻产地识别识别精度

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Modeling of high-temperature reforming reactor based on interactive thermal control with a tail gas combustor

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Advances in Manufacturing 2016年第1期4卷 47-54页

作者： Dan Zhang zhong shao Ji-Ping Xin Ai-Jun Li Shanghai Key Laboratory of Mechanics in EnergyEngineering Institute of Applied Mathematics andMechanics Shanghai University Shanghai 200444People's Republic of China Research Center of Composite Materials ShanghaiUniversity Shanghai 200444 People's Republic of China

This paper proposes a method to model hydrocarbon reforming by coupling detailed chemical kinetics with complex computational fluid dynamics. The entire chemistry of catalyzed reactions was confined within the geometrically simple channels and modeled using the low-dimensional plug model, into which the interactive thermal control of the multi-channel reforming reactor has been implemented with a tail-gas combustor around the external surface of these catalytic channels. The geomet- rically complex flow in the tail gas combustor was simu- lated using FLUENT without involving any chemical reactions. The influences of the conditions at the reactor inlet such as the inlet gas velocity, the inlet gas composi- tion and the variety of hydrocarbons of each channel on gas conversions were investigated numerically. The impact of the tail gas combustor setup on the efficiency of the reforming reactor was also analyzed. Methane catalytic partial oxidation （CPOx） and propane steam reforming （SR） were used to illustrate the approach reported in the present work.

关键词： Computational fluid dynamics Reactionkinetics Catalytic partial oxidation Steam reforming

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基于密度泛函理论的灭蝇胺分子的表面增强拉曼光谱特性

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1566-1570页

作者：李长明顾一凡张红臣宋少忠高勋长春光华学院工程技术研发中心吉林长春130022 长春理工大学物理学院吉林长春130022 吉林工程技术师范学院信息工程学院吉林长春130052

灭蝇胺是一种白色结晶粉末状的应用于各种瓜果类、茄果类、豆类及多种叶菜类农业生产中的昆虫杀虫剂,广泛应用农业生产等领域。灭蝇胺的大量使用对生态环境有极强的破坏性,危害人类身体健康。因此,对蔬菜农业生产过程中的灭蝇胺农药残... 详细信息

灭蝇胺是一种白色结晶粉末状的应用于各种瓜果类、茄果类、豆类及多种叶菜类农业生产中的昆虫杀虫剂,广泛应用农业生产等领域。灭蝇胺的大量使用对生态环境有极强的破坏性,危害人类身体健康。因此,对蔬菜农业生产过程中的灭蝇胺农药残留的快速检测技术的需求十分迫切。表面增强拉曼光谱技术(SERS)具有高灵敏度、高准确度以及样品准备简单等优点,已经成为农药残留检测领域的热点研究技术;密度泛函理论(DFT)可用于分子结构与性质的理论模拟及拉曼光谱的计算。基于密度泛函理论对引入金纳米团簇基底灭蝇胺分子的表面增强拉曼光谱进行计算,采用Multiwfn软件结合VMD软件探究了灭蝇胺分子表面静电势分布,基于B3LYP/6-31++G(d,p)基组对结合4个Au原子团簇形成的灭蝇胺—金纳米团簇复合物采用B3LYP方法,对灭蝇胺分子中与Au纳米团簇可能配位的原子使用6-31++G(d,p)基组,Au原子团簇使用LANL2DZ赝式基组,进行灭蝇胺—金纳米团簇复合物的结构优化与表面增强拉曼光谱计算,获得灭蝇胺分子的拉曼散射光谱和灭蝇胺分子与Au 4聚体吸附的表面增强拉曼光谱,并进行特征峰指认和比较。由分子静电势分布可知,Au纳米团簇可能与灭蝇胺分子中的N_(1)、N_(3)和N 5原子位置处形成配位,与C_(6)H_(10)N_(6)分子形成C_(6)H_(10)N_(6)-4Au纳米团簇化合物。计算对比分析了N_(1)、N_(3)和N_(5)原子配位形成的C_(6)H_(10)N_(6)-4Au的拉曼光谱,由于Au原子团簇的侵入,Au原子团簇与N 1、N 3和N 5配位形成的C_(6)H_(10)N_(6)-4Au分子Raman光谱特征峰最大增强分别达到4.0倍、1.4倍和3.2倍,且Raman谱峰出现了选择增强,并且谱峰位置发生一定程度的红移或者蓝移。研究结果为SERS技术用于蔬菜表面农药残留的快速检测奠定了理论基础。

关键词：表面增强拉曼光谱密度泛函理论光谱增强因子灭蝇胺分子

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新时代高校教师职业道德修养的实践要求与价值引领

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黔南民族师范学院学报 2024年第2期44卷 69-76页

作者：钟少兰黔南民族职业技术学院贵州都匀558000

高校教师是做好思想政治教育工作的具体组织者、推动者、实践者,是教育引导学生做人做事的一面镜子和成长成才的人生导师,其职业道德修养直接影响到思想政治教育工作的成效和育人质量,直接影响着高校立德树人根本任务的有效实施。新时... 详细信息

高校教师是做好思想政治教育工作的具体组织者、推动者、实践者,是教育引导学生做人做事的一面镜子和成长成才的人生导师,其职业道德修养直接影响到思想政治教育工作的成效和育人质量,直接影响着高校立德树人根本任务的有效实施。新时代对高校教师职业道德修养提出了内涵更深广、标准更高严、影响更深远的要求,这就要求教师坚守育人的初心使命,必须从党的创新理论中汲取营养、以做党和人民满意的好老师为追求标准、在推进“三全育人”的实践行动中加强职业道德修养,在实践中强化党的创新理论对大学生的思想引领,强化中华优秀传统文化对大学生情操的熏陶浸润,强化社会主义核心价值观对大学生责任意识的培育塑造。

关键词：高校教师职业道德修养实践要求价值引领新时代

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A new hierarchical software architecture towards safety-critical aspects of a drone system

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Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 2019年第3期20卷 353-362页

作者： Xiao-rui ZHU Chen LIANG Zhen-guo YIN zhong shao Meng-qi LIU Hao CHEN Department of Mechanical Engineering and Automation Harbin Institute of Technology (Shenzhen) Department of Computer Science Yale University

A new hierarchical software architecture is proposed to improve the safety and reliability of a safetycritical drone system from the perspective of its source code. The proposed architecture uses formal verification methods to ensure that the implementation of each module satisfies its expected design specification, so that it prevents a drone from crashing due to unexpected software failures. This study builds on top of a formally verified operating system kernel, certified kit operating system(CertiKOS). Since device drivers are considered the most important parts affecting the safety of the drone system, we focus mainly on verifying bus drivers such as the serial peripheral interface and the inter-integrated circuit drivers in a drone system using a rigorous formal verification method. Experiments have been carried out to demonstrate the improvement in reliability in case of device anomalies.

关键词： Safety-critical Drone Software architecture Formal verification

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面向RISC-V的基础数学库实现

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电子学报 2024年第5期52卷 1633-1647页

作者：李飞郭绍忠郝江伟侯明宋广辉许瑾晨信息工程大学河南郑州450002 数学工程与先进计算国家重点实验室河南郑州450002

RISC-V指令集架构(Instruction Set Architecture,ISA)作为一种新兴的精简ISA,因免费、开源、自由等特点而得到快速发展.由于国内外对RISC-V的研究主要集中在硬件开发,软件生态相较于成熟ISA还很薄弱,实现一套RISC-V指令集高性能基础数... 详细信息

RISC-V指令集架构(Instruction Set Architecture,ISA)作为一种新兴的精简ISA,因免费、开源、自由等特点而得到快速发展.由于国内外对RISC-V的研究主要集中在硬件开发,软件生态相较于成熟ISA还很薄弱,实现一套RISC-V指令集高性能基础数学库可以进一步丰富RISC-V软件生态.本文基于自动化移植技术实现申威数学库到RISC-V的移植,为RISC-V指令架构提供首个使用向量指令优化的基础数学库系统.本文提出向量寄存器自动分支查表法与路径标记插入法,重点解决不同架构间寄存器映射过程中的寄存器复用问题,实现寄存器正确高效映射,并依据不同指令等价转换策略自动化移植数学函数69个.测试结果表明,RISC-V基础数学库函数可实现正确计算,最大误差为1.90ULP,函数性能平均为157.03节拍.

关键词： RISC-V 申威汇编向量数学库自动化移植

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