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基于微流控芯片的体外血管网络模型的研究进展

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化学进展 2024年第6期36卷 840-850页

作者：王芳田赵亮郭广生汪夏燕北京工业大学环境安全与生物效应卓越中心化学与生命科学学院化学系北京100124 中央民族大学生命与环境科学学院北京100081

血管是人体维持器官特定功能和调节体内稳态的重要生理系统。随着组织工程技术和微流控技术的不断发展,基于微流控芯片技术的体外微血管系统已经成为生物医学工程领域重要的在体外重构血管模型的手段,为基础研究和转化医学研究提供了新... 详细信息

血管是人体维持器官特定功能和调节体内稳态的重要生理系统。随着组织工程技术和微流控技术的不断发展,基于微流控芯片技术的体外微血管系统已经成为生物医学工程领域重要的在体外重构血管模型的手段,为基础研究和转化医学研究提供了新的工具。微流控技术弥补了传统体外血管模型存在的缺陷,具有巨大的应用潜力。本综述中,我们总结和讨论了微流控体外血管模型的主要构建方法以及各种方法的异同点,为建立更加可靠的体外血管系统模型提供参考。我们也探讨了在这些体外微血管模型的构建过程中,微流控技术所起到的决定性作用和其独特的优势。

关键词：血管内皮细胞微生理系统微流控技术血管网络

景观格局对植物物种α多样性的影响——基于全球尺度研究

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应用与环境生物学报 2024年第3期30卷 431-438页

作者：徐静彭羽李金宁鲍倩如中央民族大学生命与环境科学学院北京100081

景观格局是生物多样性的重要驱动因素.全球尺度下,由于植被类型、采样方法、多样性指数、空间尺度和分析层次不同,关于景观格局对生物多样性的影响仍然存在广泛争议.利用全球标准化的植物群落数据库和30 m分辨率的土地利用/土地覆盖地图... 详细信息

景观格局是生物多样性的重要驱动因素.全球尺度下,由于植被类型、采样方法、多样性指数、空间尺度和分析层次不同,关于景观格局对生物多样性的影响仍然存在广泛争议.利用全球标准化的植物群落数据库和30 m分辨率的土地利用/土地覆盖地图,对1990-2015年期间的植物α多样性以及斑块和景观水平的景观指数进行计算,解析景观格局对植物物种α多样性的贡献.研究发现,景观格局指数与植物多样性的Spearman相关系数显著(P <0.05),随植被类型和观察尺度而不同.随机森林模型和变异分解分析显示斑块数量、边缘密度和景观多样性指数是植物α多样性的重要影响因子,但是其单因子影响效应均低于景观联合效应.景观破碎化和斑块尺度格局的联合效应是灌丛(5.6%)和草地(8.8%)植物多样性变异的主要驱动力.靠近斑块中心,植物α多样性呈现增加趋势.景观格局-植物多样性呈现出尺度依赖性.综上,斑块数量、边缘密度、景观多样性和景观破碎化是植物α多样性的重要影响因子,不同植被类型存在差异.建议平衡斑块和景观水平格局的空间结构,增强景观格局的正效应,以维持全球的植物多样性.

关键词：景观格局景观破碎化景观复杂性斑块尺度 α多样性

MoS@FeS催化电Fenton降解染料废水

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环境化学 2024年

作者：唐娟付艺佳肖琪钦邓雯栩巴图严展飞熊仪凡邢璇中央民族大学

本研究以掺硼金刚石(boron-doped diamond,BDD)电极为阳极,碳毡(carbon felt,CF)为阴极,并采用简单的一步溶剂热法合成Fe、Mo双金属复合材料,构建电Fenton系统,处理亚甲基蓝(methylene blue,MB)污染物.扫描电子显微(scanning electron microscopy,SEM)和X射线衍射(Xray diffraction,XRD)表征结果表明MoS2@FeS2双金属硫化物成功合成.实验结果表明MoS2@FeS2表现出优异的催化性能,在电流密度为5 mA·cm-2,投加量为0.3 g·L-1时,MB降解效率达94.7%,反应速率常数为0.019 min-1,是未投加催化剂的BDD-CF体系(0.008 min-1)的2.38倍.此外,该催化剂在pH为3—9的范围内对MB均具有较高的去除率,在实际应用中不需要调节pH.其机理分析表明在整个反应体系中Fe2+的浓度基本上维持在一个稳定的范围,表明该催化剂可通过Mo4+氧化为Mo6+促进Fe3+与Fe2+之间的氧化还原循环,从而可确保体系中有足够多的Fe2+用于有效活化,最大化H2O2的分解效率以促进·OH的产生,20 min时·OH的浓度达到1.43×10-5mol·L-1.

关键词：电Fenton BDD CF 亚甲基蓝 MoS @FeS

污水处理系统中噬菌体宿主预测方法研究进展及评价

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应用与环境生物学报 2024年

作者：胡思琪张津睿李佳乐吴宏炜杨婷陈坦张冰中央民族大学生命与环境科学学院

污水处理厂是控制水污染的重要基础设施，生物法污水处理系统通过微生物实现有机物去除和脱氮除磷等目的。噬菌体是一种以微生物为宿主的病毒，在污水厂中广泛存在且数量丰富，噬菌体可通过与宿主的相互作用影响污水厂的运行效果和稳定... 详细信息

污水处理厂是控制水污染的重要基础设施，生物法污水处理系统通过微生物实现有机物去除和脱氮除磷等目的。噬菌体是一种以微生物为宿主的病毒，在污水厂中广泛存在且数量丰富，噬菌体可通过与宿主的相互作用影响污水厂的运行效果和稳定性。因此，准确识别噬菌体及其宿主具有重要意义。首先基于文献计量学分析近年来有关噬菌体的研究现状，随后介绍不同种类噬菌体的特点及生命策略，总结噬菌体注释的常用数据库，包括Pfam、KEGG、RefSeq和IMG/VR；现有宿主预测方法可分为基于宿主、基于噬菌体和综合的方法，这些方法中CRISPR使用最为普遍，使用率超过99%，而iPHoP作为新型的综合性方法，使用率仅次于CRISPR，并且在属水平上的预测准确率最高。最后对宿主预测相关数据库和预测方法的发展进行展望，并结合现状提出噬菌体预测方法优化过程中应该关注的重点：进一步完善和更新现有数据库，补充噬菌体和宿主信息；宿主预测工具应进一步关注种及菌株水平的预测性能，提升种及菌株水平的预测准确度；同时针对评价方法，应建立系统完善的评价体系，以准确评估宿主预测工具性能。

关键词：污水处理系统噬菌体宿主数据库预测方法

BDD-Fe-NADE电芬顿系统降解磺胺类抗生素的作用机理

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环境化学 2024年第2期43卷 662-674页

作者：陈梓慧李婧赵佳怡赵琳何佩儒邢璇中央民族大学北京100081

本研究构建了以BDD电极为阳极,自然空气扩散电极(natural air diffusion electrode,NADE)为阴极,零价铁作为催化剂的电芬顿系统,深入探索了该系统对磺胺嘧啶(sulfadiazine,SD)的降解效果和机理.相较于其他系统,BDD-Fe-NADE系统降解优势... 详细信息

本研究构建了以BDD电极为阳极,自然空气扩散电极(natural air diffusion electrode,NADE)为阴极,零价铁作为催化剂的电芬顿系统,深入探索了该系统对磺胺嘧啶(sulfadiazine,SD)的降解效果和机理.相较于其他系统,BDD-Fe-NADE系统降解优势明显.为进一步探索系统的作用机理,在BDD阳极和NADE阴极之间加入质子交换膜,构建双室降解系统,分别计算阳极室和阴极室中直接电子转移(direct electron transfer,DET)、H_(2)O_(2)、·OH、S_(2)O_(8)^(2-)和·SO_(4)^(-)等氧化性粒子对于磺胺嘧啶降解的贡献率.结果表明,在阳极室中,电极氧化和Fe^(2+)催化S_(2)O_(8)^(2-)产生的·SO_(4)^(-)起主要氧化作用,贡献率分别为49.02%和35.29%;在阴极室中,Fe^(2+)催化H_(2)O_(2)产生的·OH起主要氧化作用,贡献率达99.61%.在不添加污染物的条件下,阳极室积累的S_(2)O_(8)^(2-)浓度在180 min时可达到0.4 mmol·L^(-1),阴极室积累的H_(2)O_(2)浓度在120 min时可达到8 mmol·L^(-1).在初始pH为3时,阴极室pH会随H_(2)O_(2)的生成逐渐增大,阳极室pH由于·OH的生成缓慢降低.利用Gaussian软件在B3LYP/6-31+g(d,p)水平优化SD分子构象,结合密度泛函理论(Density functional theory,DFT)计算电子云密度和福井函数,确定了SD分子中的反应活性位点,利用高效液相色谱串联质谱(Liquid chromatograph mass spectrometer)对中间产物测定,检测到质荷比(m/z)为225、279、185、171等6种中间产物,推测了SD的三种可能降解途径.

关键词： BDD阳极 NADE阴极电芬顿过氧化氢过硫酸盐

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以创新力为导向的“土壤微生物学”教学改革与实践

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微生物学通报 2024年第4期51卷 1175-1189页

作者：宋文琛李崴中央民族大学生命与环境科学学院北京100081

在新时代亟需创新型人才的背景下,现行“土壤微生物”课程教学中存在教学内容相对滞后、缺乏提升学生自主学习和分析能力的培养机制、重分数轻能力等3个主要问题,影响对学生创新能力的培养。为此,根据教学实际情况尝试了4项改革措施:修... 详细信息

在新时代亟需创新型人才的背景下,现行“土壤微生物”课程教学中存在教学内容相对滞后、缺乏提升学生自主学习和分析能力的培养机制、重分数轻能力等3个主要问题,影响对学生创新能力的培养。为此,根据教学实际情况尝试了4项改革措施:修改过时教学内容并紧跟前沿、采取开放引导式教学方法、设计布置“看图说话”或话题讨论模式作业任务,以及期末考核采用试验设计或者观点论文方式。实践表明,这些教学改革获得了绝大多数学生的正面评价,有效提高了学生的创新积极性和创新能力。

关键词：土壤微生物学教学改革创新能力开放引导式教学考核评价方式

电化学氧化反应器尺度效应对于抗生素模拟废水降解的影响

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环境化学 2024年第4期43卷 1274-1281页

作者：周洪举高玮岐任华堂邢璇中央民族大学生命与环境科学学院北京100081

反应器的尺寸对于污水处理效率具有显著的影响,是污水处理从实验室小型反应器到实际中大型反应器应用的关键.本研究建立了尺寸为33.6 cm^(3)(3 cm×8 cm×1.4 cm)的电化学反应器,以掺硼金刚石膜(boron doped diamond,BDD)电极为阳极,对... 详细信息

反应器的尺寸对于污水处理效率具有显著的影响,是污水处理从实验室小型反应器到实际中大型反应器应用的关键.本研究建立了尺寸为33.6 cm^(3)(3 cm×8 cm×1.4 cm)的电化学反应器,以掺硼金刚石膜(boron doped diamond,BDD)电极为阳极,对磺胺对甲氧嘧啶(sulfametoxydiazine,SMD)的氧化降解进行实验测试.在实测数据的基础上,利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件fluent建立电化学氧化反应器降解SMD的数学模型,率定不同电流密度下的电化学表面反应速率,分析反应器尺寸对污染物流动特征分布和浓度特征分布影响,利用CFD模拟,分别将BDD阳极面积放大100倍、225倍和400倍,探究3种工况下的尺度效应模拟.结果表明,BDD体系降解反应器的尺度效应显著,在20 mA·cm^(−2)的电流密度下持续60 min后,3种BDD阳极体系中SMD的降解率分别达到72.7%、68.0%和40.4%,相比实验室反应器降解能力分别下降5.7%、11.8%和47.6%,建议反应器放大尺度小于200倍以免显著影响降解能力.

关键词：数学模型尺度效应磺胺对甲氧嘧啶电化学氧化 BDD电极

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西蒙得木HSP20基因家族的进化、表达和功能分析

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生物技术通报 2024年第6期40卷 190-202页

作者：李博静郑腊梅吴乌云高飞周宜君中央民族大学生命与环境科学学院北京100081

【目的】研究西蒙得木HSP20家族成员的结构和功能,为后续研究提供支撑。【方法】从结构分析、系统发育、表达模式等方面对西蒙得木HSP20家族成员(ScHSP20s)进行系统分析,并对ScHSP20-17进行功能分析。【结果】西蒙得木基因组中包含35个H... 详细信息

【目的】研究西蒙得木HSP20家族成员的结构和功能,为后续研究提供支撑。【方法】从结构分析、系统发育、表达模式等方面对西蒙得木HSP20家族成员(ScHSP20s)进行系统分析,并对ScHSP20-17进行功能分析。【结果】西蒙得木基因组中包含35个HSP20基因座位,其中8个基因涉及串联重复,5个涉及片段重复。系统发育分析表明,35个ScHSP20聚为12个亚家族,其中核质亚家族数量最多。启动子分析表明,多数ScHSP20家族成员启动子区域含有激素响应和非生物胁迫等相关顺式作用元件。转录组分析表明,ScHSP20-35和ScHSP20-17等部分热激蛋白基因在花和种子发育过程中表达量发生显著性改变,而ScHSP20-17和ScHSP20-28等基因受高温诱导。亚细胞定位分析表明,ScHSP20-17编码的蛋白定位于细胞核中,并且在大肠杆菌、酵母和烟草中过表达ScHSP20-17能显著提高它们对高温胁迫的耐受性。【结论】部分ScHSP20家族成员参与了西蒙得木生殖发育和非生物胁迫应答。

关键词：西蒙得木 HSP20 亚细胞定位表达分析高温胁迫

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西南民族药用植物野坝子抗胃癌的作用机制

中华中医药杂志 2024年第7期39卷 3696-3704页

作者：于琼宋雅雅危志强余卫星贺婉娜刘立亚龙春林中央民族大学民族医药教育部重点实验室北京100081 中央民族大学药学院北京100081 中央民族大学民族地区生态环境国家民委重点实验室北京100081 中央民族大学生命与环境科学学院北京100081 中央民族大学国家安全研究院北京100081

目的:基于网络药理学和分子对接技术,探讨野坝子治疗胃癌的有效成分、作用靶点以及作用机制,并通过体外细胞实验进行验证。方法:采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对野坝子水提物进行化学成分分析与鉴定,基于这些成分运用网... 详细信息

目的:基于网络药理学和分子对接技术,探讨野坝子治疗胃癌的有效成分、作用靶点以及作用机制,并通过体外细胞实验进行验证。方法:采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对野坝子水提物进行化学成分分析与鉴定,基于这些成分运用网络药理学工具筛选野坝子治疗胃癌的有效成分与作用靶点,构建“活性成分-靶点”网络,预测相关信号通路;体外细胞实验检测野坝子对胃癌MGC-803细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡的影响,并利用Western Blot法检测相关蛋白表达水平变化。结果:网络药理学分析显示,野坝子可通过咖啡酸苯乙酯、高车前素等关键成分作用PI3K-Akt通路等途径上的核心靶点发挥抗胃癌作用。细胞实验结果显示,与对照组比较,0.01、0.05、0.10 mg/mL野坝子水提物显著抑制了MGC-803胃癌细胞的增殖活性,并能有效诱导细胞凋亡。此外,0.01、0.025、0.05 mg/mL野坝子水提物还能显著抑制MGC-803细胞的迁移与侵袭。Western Blot结果显示,与对照组比较,经0.05、0.10 mg/mL野坝子水提物处理后的细胞,其p-Akt、Bcl-2、MMP-2及MMP-9蛋白表达水平呈现下调趋势,促凋亡蛋白Bax表达显著增加(P<0.05)。结论:野坝子可通过多成分、多靶点调控PI3K-Akt通路等途径实现杀伤胃癌细胞的作用。

关键词：野坝子胃癌网络药理学细胞凋亡细胞迁移细胞侵袭机制成分靶点