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Design of artificial biomimetic channels with Na+permeation rate and selectivity potentially outperforming the natural sodium channel

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Nano Research 2024年第9期17卷 8638-8646页

作者： Zhi Zhu Yan Zhao chao chang Shaojian Yan Tingyu Sun Shiyu Gu Yangmei Li Dengsong Zhang Chunlei Wang Xiao Cheng Zeng School of Optical-Electrical and Computer Engineering University of Shanghai for Science and TechnologyShanghai 200093China Innovation Laboratory of Terahertz Biophysics National Innovation Institute of Defense TechnologyBeijing 100071China School of Physics Peking UniversityBeijing 100871China International Joint Laboratory of Catalytic Chemistry College of SciencesShanghai UniversityShanghai 200444China Department of Materials Science and Engineering City University of Hong KongHong Kong 999077China

Artificial ion channels that enable high-efficiency ion transport have important implications in nanofluidics and biomedical applications such as drug ***,we show a simulation-based chemical design of a biomimetic sodium channel that possesses permeation rate and selectivity potentially higher than those of the state-of-the-art natural vertebrate voltage-gated sodium ***,our theoretical findings have undergone empirical testing,aligning well with the Arrhenius law as derived from a diverse range of experimental *** high-efficiency ion transport is achieved by anchoring the carboxylate functional groups within the channel filter.A key chemical guiding principle underlying the ion channel design is that the free-energy barrier for the Na+passage across the channel should be comparable to typical thermal energy at room *** the implementation of the chemical design,we found that the relatively low free-energy barrier can be attributed to the compensation effect of the carboxylate groups to the partially lost oxygen shell of the ion within the ion channel,as well as to the consonant vibration of the ions inside and outside the *** mechanistic understanding brings new insight,at the molecular level,into the high-efficiency ion transport across the designed membrane *** proof of principle achieved from the simulations will stimulate future experimental confirmation and potential applications of the high-performance artificial channels in nanofluidics and in bioinspired iontronics.

关键词： sodium channels anchoring carboxylate functional groups molecular dynamics simulations low free-energy barrier for ion passage thermal kinetic energy

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Dielectric Constant Calculation of Poly(vinylidene fluoride)Based on Finite Field and Density Functional Theory

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Chinese Journal of Polymer Science 2024年第5期42卷 655-662,I0009页

作者： Yong-Zhi Lin Lu-Kun Feng Ya-Dong Li chao-Fan chang Cai-Zhen Zhu Ming-Liang Wang Jian Xu College of Chemistry and Environmental Engineering Shenzhen UniversityShenzhen518055China Chengdu Institute of Organic Chemistry Chinese Academy of SciencesChengdu610041China

In this study,we proposed a novel method that integrates density functional theory(DFT)with the finite field method to accurately estimate the polarizability and dielectric constant of *** approach effectively accounts for the influence of electronic and geometric conformation changed on the dielectric *** validated our method using polyethylene(PE)and polytetrafluoroethylene(PTFE)as benchmark materials,and found that it reliably predicted their dielectric ***,we explored the impact of conformation variations in poly(vinylidene fluoride)(PVDF)on its dielectric constant and *** resulting dielectric constants ofα-andγ-PVDF(3.0)showed excellent agreement with crystalline PVDF in *** findings illuminate the relationship between PVDF’s structural properties and its electrical behavior,offering valuable insights for material design and applications.

关键词： Dielectric constant PVDF Finite field DFT

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Thermal History of Cambrian Burgess Shale-Type Deposits:New Insights from the Early Cambrian Chengjiang and Qingjiang Fossils of South China

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Journal of Earth Science 2024年第4期35卷 1215-1223页

作者： Yuheng Qiao Linhao Cui Guangyuan Xing Dongjing Fu chao chang Robert Gaines Xingliang Zhang State Key Laboratory of Continental Dynamics Shaanxi Key laboratory of Early Life and EnvironmentsDepartment of GeologyNorthwest UniversityXi’an710069China Department of Geology Pomona CollegeClaremontCA91711USA

Burgess Shale-type deposits provide a wealth of information on the early evolution of *** that are central to understanding the exceptional preservation of these biotas and the paleoenvironments they inhabited may be obscured by the post-depositional alteration due to metamorphism at depth and weathering near the Earth’s *** over 50 Cambrian BST biotas,the Chengjiang and Qingjiang deposits are well known for their richness of soft-bodied taxa,fidelity of preservation,and Early Cambrian *** alteration via weathering has been well-investigated,the thermal maturity of the units bearing the two biotas has not yet been *** we investigate peak metamorphic temperatures of the two deposits using two independent *** gradient analyses demonstrate that the most fossiliferous sections of the Chengjiang were buried at a maximum depth of∼8500 m in the Early Triassic,corresponding to∼300°C,while the type area of the Qingjiang biota was buried at a maximum depth of∼8700 m in the Early Jurassic,corresponding to∼240°*** geothermometer analyses of fossil carbonaceous material demonstrate that peak temperatures varied across localities with different burial *** two productive sections of the Chengjiang biota were thermally altered at a peak temperature of approximately 300°C,and the main locality of the Qingjiang biota experienced a peak temperature of 238±22°*** results from two independent methods are *** BST deposits for which thermal maturity has been documented,the Qingjiang biota is the least thermally mature,and therefore holds promise for enriching our understanding of BST deposits.

关键词： the Chengjiang Biota the Qingjiang Biota burial history Raman geothermometer thermal history Burgess Shale-type Lagerstätte

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Leptonic di-flavor and di-number violation processes at high energyμ^(±)μ^(±)colliders

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Chinese Physics C 2024年第4期48卷 34-50页

作者：杨金磊张肇西冯太傅 CAS Key Laboratory of Theoretical Physics Institute of Theoretical PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Physical Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Physical Science and Technology Lanzhou UniversityLanzhou 730000China Department of Physics Hebei UniversityKey Laboratory of High-precision Computation and Application of Quantum Field Theory of Hebei ProvinceBaoding 071002China

The leptonic di-flavor violation (LFV) processes μ^(±)μ^(±)→e^(±)e^(±) and μ^(±)μ^(±)→τ^(±)τ^(±) and leptonic di-number violation (LNV) processes μ^(±)μ^(±)→W_(i)^(±)W_(j)^(±) (i,j=1,2) at same-sign high energy μ^(±)μ^(±) colliders are studied. The new physics (NP) factors that may play roles in these processes are highlighted by cataloging them into three types. Taking into account the experimental constraints, the processes at μ^(±)μ^(±) colliders are computed, and the results are presented properly. The results lead to the conclusion that observing the NP factors through the LFV and LNV processes at TeV-energy μ^(±)μ^(±) colliders has significant advantages that cannot be achieved elsewhere. Therefore, once the techniques for muon acceleration and collision are developed successfully, the option of building same-sign high energy muon colliders should be seriously considered.

关键词： μ^(±)μ^(±)collider neutral lepton Majorana components

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Ti_(x)NbMoTaW系高熵合金性能的第一性原理计算

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材料导报 2024年第15期38卷 241-248页

作者：彭超赵勇张芳龙旭林金保常超太原科技大学应用科学学院太原030024 山西柴油机工业有限责任公司山西大同037036 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

NbMoTaW合金是目前研究极广泛的难熔高熵合金之一,具有高熵合金高强度、高硬度、耐磨损的优异性能,但其韧性塑性较差,极大影响了其在工程中的应用。本研究在NbMoTaW合金中添加不同比例的Ti元素以提高该合金的塑韧性,通过相形成参数计算... 详细信息

NbMoTaW合金是目前研究极广泛的难熔高熵合金之一,具有高熵合金高强度、高硬度、耐磨损的优异性能,但其韧性塑性较差,极大影响了其在工程中的应用。本研究在NbMoTaW合金中添加不同比例的Ti元素以提高该合金的塑韧性,通过相形成参数计算确定了Ti_(x)NbMoTaW系合金的相结构为固溶体相,运用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算合金晶格常数、基态能量、形成能及焓变值,分析了合金结构稳定性。通过计算合金不同Ti含量时弹性常数、弹性模量、B/G、泊松比ν、柯西压C_(12)-C_(44)等参数研究了合金弹性性质的变化规律。最后对电子态密度分析得知,合金体系成键共价性降低,金属键增强,弹性性质和态密度的结果表明添加Ti有助于该合金韧性的提高。此研究可为设计、改善难熔高熵合金性能提供一定设计思路和理论指导。

关键词：难熔高熵合金第一性原理计算结构分析力学性能 Ti_(x)NbMoTaW

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长沙市预制菜行业食品安全隐患分析及监管机制改进研究

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食品安全导刊 2024年第20期 166-168,172页

作者：昌超长沙商贸旅游职业技术学院湖南长沙410116

预制菜作为现代餐饮的重要组成部分,其便捷性和高效性满足了现代消费者的饮食需求。然而,原料质量的不一致性、加工过程中的控制误差、食品添加剂的滥用与误用、储存与运输中的潜在风险和行业标准与监管缺失等问题,严重威胁着预制菜的... 详细信息

预制菜作为现代餐饮的重要组成部分,其便捷性和高效性满足了现代消费者的饮食需求。然而,原料质量的不一致性、加工过程中的控制误差、食品添加剂的滥用与误用、储存与运输中的潜在风险和行业标准与监管缺失等问题,严重威胁着预制菜的食品安全。基于此,本文阐述了长沙市预制菜行业在食品安全方面存在的隐患,并提出了全面强化主体责任落实、完善法律法规体系、加强技术创新与应用和建立健全监管机制等改进策略,旨在确保食品安全,促进长沙市预制菜产业的高质量发展。

关键词：预制菜食品安全隐患分析监管机制

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亚精胺通过抑制细胞凋亡、ROS生成及铁死亡减轻脂多糖诱导的小鼠心肌损伤

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南方医科大学学报 2024年第1期44卷 166-172页

作者：张晓红赵品蒯建科常超袁庆西北大学生命科学学院陕西西安710069 西北大学附属医院//西安市第三医院麻醉科陕西西安710018 西北大学生命科学与医学部陕西西安710069

目的观察亚精胺(SPD)对脂多糖(LPS)诱导的脓毒症心肌损伤的保护作用及机制研究。方法在动物水平上,C57BL/6小鼠随机分为:空白对照组(Control)、LPS组(10mg/kg)、LPS+SPD组(5mmol/L),应用HE染色观察小鼠心肌组织形态变化,透射电镜观察心... 详细信息

目的观察亚精胺(SPD)对脂多糖(LPS)诱导的脓毒症心肌损伤的保护作用及机制研究。方法在动物水平上,C57BL/6小鼠随机分为:空白对照组(Control)、LPS组(10mg/kg)、LPS+SPD组(5mmol/L),应用HE染色观察小鼠心肌组织形态变化,透射电镜观察心肌线粒体超微结构。在细胞水平上,根据处理方式及10和20μmol/LSPD,将大鼠H9c2心肌细胞随机分为:Control、LPS、LPS+SPD10、LPS+SPD20组,应用CCK-8试剂盒检测细胞活力,乳酸脱氢酶试剂盒检测细胞LDH水平、ELISA测定心肌细胞cTNI的变化,Western blot检测凋亡蛋白Bax、Bcl-2、Cleaved-caspase3表达水平及铁死亡相关蛋白SLC7A11、GPX4表达水平,应用荧光探针检测细胞活性氧ROS及Fe^(2+)水平,JC-1染色法检测细胞线粒体膜电位。结果小鼠心肌组织HE染色及透射电镜结果显示:Control组心肌及线粒体结构正常,LPS处理后,小鼠心肌组织结构紊乱、间隙变大,并且线粒体明显损伤,出现肿大、空泡化及坏死等现象,SPD处理可改善LPS导致的心肌及线粒体损伤。细胞水平上,与空白对照组相比,LPS组细胞活力明显下降(P<0.05),LDH、cTNI水平明显升高(P<0.05),细胞凋亡蛋白Bax、Cleaved-caspase3水平增加(P<0.05),Bcl-2蛋白表达水平下降(P<0.05),SLC7A11、GPX4蛋白的表达水平降低(P<0.05),细胞活性氧ROS及Fe^(2+)水平增加(P<0.05),线粒体膜电位下降;经SPD预处理后,H9c2细胞活力明显增加(P<0.05),LDH、cTNI水平降低(P<0.05),细胞凋亡蛋白Bax,Cleaved-caspase3的表达水平降低(P<0.05),Bcl-2蛋白表达水平增加(P<0.05),铁死亡相关蛋白SLC7A11、GPX4的表达水平增加(P<0.05),细胞活性氧ROS及Fe^(2+)水平降低(P<0.05),线粒体膜电位上升。结论SPD可减轻脓毒症心肌损伤,其机制与降低细胞凋亡、抑制细胞活性氧ROS产生、减轻铁死亡有关。

关键词：脓毒症脂多糖心肌损伤亚精胺铁死亡

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混合沉积有机分子区域选择性生长的动力学蒙特卡罗模拟研究

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物理学报 2024年第12期73卷 330-337页

作者：汪长超聂青苗石亮陈乃波胡来归鄢波浙江工业大学理学院杭州310023 复旦大学信息科学与工程学院上海200433

由区域选择性生长方法(即分子在预图案表面的自组装技术)制备的有机微纳米图案有望在光电和全彩显示方面发挥巨大作用.而制备多色图案薄膜的有机器件依赖于两种及多种有机分子的成核分配,特别是混合沉积方法的应用有效提高了多色薄膜成... 详细信息

由区域选择性生长方法(即分子在预图案表面的自组装技术)制备的有机微纳米图案有望在光电和全彩显示方面发挥巨大作用.而制备多色图案薄膜的有机器件依赖于两种及多种有机分子的成核分配,特别是混合沉积方法的应用有效提高了多色薄膜成核的效率.本文利用动力学蒙特卡罗方法研究了两种分子间的结合能强弱对混合沉积两种分子以实现相分离式生长的影响.结果表明:当分子间结合能较弱时,两种分子表现出完全不同的相分离生长行为,绝大部分的非平面和平面分子分别沉积在电极顶部和侧面;当分子间结合能较强时,电极顶部及侧面都出现了两类分子的掺杂生长,导致了分子相分离生长的失效.研究证明了分子间的结合能会影响多种有机分子选区生长分离的效果,因此混合沉积两种有机分子时,通过适当调整分子间的结合能,在电极顶部和侧面可分别获得较纯结晶的单色薄膜,从而促进了多色有机微纳米图案在微显示等领域的进一步应用.

关键词：区域选择性生长动力学蒙特卡罗有机分子相分离

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盐酸纳布啡复合右美托咪定在瘢痕子宫剖宫产术后镇痛中的应用观察

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罕少疾病杂志 2024年第8期31卷 90-92页

作者：常超男郑州市金水区总医院麻醉科河南郑州450000

目的探讨予以瘢痕子宫剖宫产术后镇痛产妇盐酸纳布啡注射液复合右美托咪定的疗效。方法选择2021年10月至2022年5月我院收治的瘢痕子宫行剖宫产的产妇100例,按随机数字表法分为两组,各50例。对照组采用舒芬太尼复合右美托咪定镇痛,观察... 详细信息

目的探讨予以瘢痕子宫剖宫产术后镇痛产妇盐酸纳布啡注射液复合右美托咪定的疗效。方法选择2021年10月至2022年5月我院收治的瘢痕子宫行剖宫产的产妇100例,按随机数字表法分为两组,各50例。对照组采用舒芬太尼复合右美托咪定镇痛,观察组采用盐酸纳布啡注射液复合右美托咪定镇痛,对比两组镇痛效果[视觉模拟评分表(VAS)]、镇静效果[Ramsay镇静]、按压镇痛泵次数、术后恢复、情绪状态[焦虑自评量表(SAS)、抑郁自评量表(SDS)]、舒适度[Kolcaba舒适状况量表(GCQ)]及不良反应。结果两组镇痛后12 h VAS、Ramsay评分相比,镇痛后24 hRamsay评分相比,(P>0.05);观察组镇痛24 h后VAS评分为(0.93±0.21)分,低于对照组的(2.01±0.45)分,(P0.05)。结论瘢痕子宫剖宫产术后予以盐酸纳布啡注射液复合右美托咪定,镇痛效果显著,能够有效减少镇痛泵按压次数,加快恢复速度,改善情绪状态,提升舒适度,且应用安全性较好。

关键词：瘢痕子宫剖宫产盐酸纳布啡注射液右美托咪定术后镇痛安全性

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多不饱和脂肪酸对钾通道的调控作用及机理

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生物化学与生物物理进展 2024年第1期51卷 5-19页

作者：孙雨蕉常超吴振华张艺扉田裕涛天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072 天津大学胸科医院心脏外科重症监护室天津300051 天津市脑科学与神经工程重点实验室天津300072

多不饱和脂肪酸具有包括离子通道在内的众多作用靶点,通过作用于这些靶点,可以有效保护免疫系统、神经系统和心血管系统的功能,在一定程度上保护人体健康。电压门控钾离子通道家族K_V7通道和大电导钙离子激活的钾离子通道(BK_(Ca))广泛... 详细信息

多不饱和脂肪酸具有包括离子通道在内的众多作用靶点,通过作用于这些靶点,可以有效保护免疫系统、神经系统和心血管系统的功能,在一定程度上保护人体健康。电压门控钾离子通道家族K_V7通道和大电导钙离子激活的钾离子通道(BK_(Ca))广泛表达于机体的各类组织中,具有重要的生理或病理功能。本综述围绕K_V7和BK_(Ca)通道,根据对已有报道的汇总,多不饱和脂肪酸可以增大K_V7和BK_(Ca)通道的电流幅值,其中对K_V7通道电流的影响主要是改变其电压依赖特性和最大电导值,而对BK_(Ca)通道电流的影响主要是改变其孔道区域关闭态的构象。此外,多不饱和脂肪酸对K_V7和BK_(Ca)通道功能的调节也会受到共表达的辅助亚基影响,但相关机制有待进一步阐明。深入理解多不饱和脂肪酸对K_V7和BK_(Ca)通道调节作用效果和分子机制,有助于全面理解K_V7和BK_(Ca)通道的生理意义,并为相关疾病诊疗策略研究提供新的前景。

关键词：多不饱和脂肪酸 K_V7通道 BK_(Ca)通道脂类分子通道门控

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