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圆红冬孢酵母自主复制序列分离和利用游离型质粒进行基因敲除

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微生物学报 2024年第3期64卷 882-892页

作者：郭霄史硕博北京化工大学生命科学与技术学院软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029

【目的】与整合型表达载体相比,游离型表达载体通常具有更高的拷贝数以实现目标基因的高强度表达,并且对于DNA操作应用更加方便和灵活。然而,目前的研究尚未确定适用于圆红冬孢酵母的游离型质粒,该酵母外源基因的表达或者基于CRISPR/Cas... 详细信息

【目的】与整合型表达载体相比,游离型表达载体通常具有更高的拷贝数以实现目标基因的高强度表达,并且对于DNA操作应用更加方便和灵活。然而,目前的研究尚未确定适用于圆红冬孢酵母的游离型质粒,该酵母外源基因的表达或者基于CRISPR/Cas9的基因组编辑都需要通过整合方式来完成,这也是对其遗传改造进展缓慢的一个重要原因。本研究目的是构建圆红冬孢酵母的游离型质粒,使得其外源基因的表达和基因组编辑更方便省时。【方法】首先对圆红冬孢酵母苯丙氨酸氨裂解酶基因(phenylalanine ammonia-lyase gene,PAL)中可能存在的自主复制序列(autonomously replicating sequences,ARSs)进行挖掘和表征,将该基因及其上下游序列进行分段扩增,构建到带有β-异丙基苹果酸脱氢酶基因(β-isopropyl malate dehydrogenase gene,LEU2)的质粒中,通过电转化的方法导入LEU2基因缺陷的圆红冬孢酵母中,根据转化效率高低鉴定了该酵母的一个ARS。其次,以编码香叶基香叶基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS)的BTS1基因为敲除靶点,将其gRNA构建到基于ARS的游离型质粒中,通过转化子直观的颜色变化来验证该游离型质粒是否成功应用于圆红冬孢酵母的CRISPR/Cas9体系。【结果】本工作鉴定了圆红冬孢酵母的ARS,构建了基于ARS元件的游离型质粒,并将该质粒应用于圆红冬孢酵母CRISPR/Cas9体系,成功实现了基于游离型质粒的基因敲除。【结论】本研究丰富了圆红冬孢酵母现有的工具库,为圆红冬孢酵母的合成生物学应用提供了良好的研究基础和技术支持。

关键词：圆红冬孢酵母自主复制序列游离型质粒

结合极化白化滤波和SimSD-CapsuleNet的PolSAR图像配准

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测绘学报 2024年第3期53卷 450-462页

作者：项德良丁怀跃管冬冬程建达孙晓坤北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029 火箭军工程大学作战保障学院陕西西安710025 临沂大学自动化与电气工程学院山东临沂276000

极化合成孔径雷达(PolSAR)图像配准在地物分类、变化检测、图像融合中都具有广泛应用。现有的PolSAR图像配准方法,无论是基于深度学习还是传统方法,大多采用PolSAR幅度影像信息进行处理。这种处理方式导致大量极化信息丢失,同时在PolSA... 详细信息

极化合成孔径雷达(PolSAR)图像配准在地物分类、变化检测、图像融合中都具有广泛应用。现有的PolSAR图像配准方法,无论是基于深度学习还是传统方法,大多采用PolSAR幅度影像信息进行处理。这种处理方式导致大量极化信息丢失,同时在PolSAR图像固有相干斑噪声影响下,配准精度和可靠性表现不佳。为此,本文首先发展了一种有效的基于极化白化滤波(PWF)精细化处理的关键点检测器,利用PWF对PolSAR图像进行相干斑噪声抑制,通过阈值约束、形态学腐蚀及非极大值抑制来选取显著且分布均匀的匹配关键点。进一步地,本文设计了一种孪生简单稠密胶囊网络(SimSD-CapsuleNet)来快速提取PolSAR图像的浅层纹理特征和深层语义特征,同时为了充分利用极化信息,本文将极化协方差矩阵作为输入数据。本文计算了胶囊形式特征描述符之间的距离,并将其输入硬L2损失函数用于模型的训练。本文方法在不同传感器获取的不同分辨率PolSAR图像上进行验证。结果表明,该方法能够在更短的时间内获取更加均匀且数量更多的匹配关键点,结合PWF和深度神经网络可以实现快速准确的PolSAR图像配准。

关键词：极化合成孔径雷达极化白化滤波器胶囊网络 PolSAR图像配准极化协方差矩阵

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桐油微胶囊的制备及其自修复性能

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 51-58页

作者：王晚玲赵景茂北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

采用吐温-20作为乳化剂成功合成以桐油为芯材、脲醛树脂为壁材的微胶囊;研究了乳化剂的含量、乳化转速和芯壁比对微胶囊表面形貌、粒径、壁厚和芯材含量的影响。最后,将微胶囊添加至环氧涂层进行红外、热稳定性、自愈性、电化学、附着... 详细信息

采用吐温-20作为乳化剂成功合成以桐油为芯材、脲醛树脂为壁材的微胶囊;研究了乳化剂的含量、乳化转速和芯壁比对微胶囊表面形貌、粒径、壁厚和芯材含量的影响。最后,将微胶囊添加至环氧涂层进行红外、热稳定性、自愈性、电化学、附着力、耐水性测试,实验结果表明涂层表现出良好的自愈性能和耐水性;同时通过电化学分析发现,在添加质量分数10%微胶囊的环氧涂层的损伤区域,桐油在氧气的作用下聚合形成新的保护膜,表现出良好的物理阻隔性能。

关键词：桐油脲醛树脂微胶囊自修复

同轴静电共喷纺及其在锂离子电池复合隔膜改性中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 125-132页

作者：任婕刘太奇郑玄之安雪谢成西吴飞翔北京石油化工学院环境材料研究中心北京102617 北京化工大学材料科学与工程系北京100029

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO_(2)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)... 详细信息

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO_(2)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,从外喷口制备颗粒;PVDF溶于DMF和丙酮混合物中,从内喷口制备纤维,成功制备了同时含颗粒和纤维的PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜,复合膜中颗粒的平均粒径为2.01μm,纤维平均直径为0.43μm。然后将PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜原位涂覆在商用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)隔膜上,从而制备了一种新型锂离子电池复合隔膜。测试结果表明,该复合隔膜的孔隙率为85.96%,比UHMWPE基材膜的37.85%有明显的提高,纵向收缩率由7.28%降低到5.26%,复合隔膜接触角由48.55°降低到14.93°。与未改性的商用隔膜相比,同轴静电共喷纺制备的复合隔膜首次充放电比容量由107.8 mAh/g提高到122.4 mAh/g,经50次循环后,仍具有良好的循环稳定性。

关键词：同轴静电共喷纺复合隔膜孔隙率

异养微生物适应性实验室进化利用一碳化合物的研究进展

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生物工程学报 2024年

作者：苏墨靳瑾刘子鹤北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心北京化工大学生命科学与技术学院

为应对全球化石能源枯竭及温室效应对人类造成的威胁，微生物利用一碳化合物生产高附加值的化学品，对提高资源利用率和减少碳排放具有重要意义。本文主要总结了4种已在模式微生物中成功构建的一碳(C1)固定途径，包括核酮糖单磷酸途径... 详细信息

为应对全球化石能源枯竭及温室效应对人类造成的威胁，微生物利用一碳化合物生产高附加值的化学品，对提高资源利用率和减少碳排放具有重要意义。本文主要总结了4种已在模式微生物中成功构建的一碳(C1)固定途径，包括核酮糖单磷酸途径、木酮糖单磷酸途径、卡尔文循环和还原甘氨酸途径。同时，综述了适应性实验室进化作为一种强有力的策略应用于C1化合物利用菌株进化的具体实例。最后，展望了微生物利用一碳化合物面临的挑战和机遇，旨在为提高C1化合物利用效率提供思路。

关键词：适应性实验室进化代谢工程一碳化合物核酮糖单磷酸途径卡尔文循环还原甘氨酸途径

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结构化液体的设计、构筑与应用

高分子学报 2024年第5期55卷 485-508页

作者：封维潇 Thomas P.Russell 史少伟北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029 Department of Polymer Science and Engineering University of MassachusettsAmherstMassachusetts 01003

结构化液体是近年来基于二元流体体系,利用固体粒子液/液界面自组装和堵塞相变构筑的一类非平衡态软物质材料,兼具固体的结构稳定性和液体的流动性.然而,受限于组装基元和成型方法,制备具有精准结构的智能结构化液体及衍生功能材料仍面... 详细信息

结构化液体是近年来基于二元流体体系,利用固体粒子液/液界面自组装和堵塞相变构筑的一类非平衡态软物质材料,兼具固体的结构稳定性和液体的流动性.然而,受限于组装基元和成型方法,制备具有精准结构的智能结构化液体及衍生功能材料仍面临挑战.我们课题组在该领域开展了大量研究工作,在发展界面调控新机制,制备液体/固体新材料,以及实现材料器件新突破等方面取得了系列创新成果.本专论从固体粒子界面自组装机制出发,重点阐述了一种利用纳米粒子和聚合物液/液界面共组装制备纳米粒子表面活性剂,进而构筑结构化液体的普适策略;总结归纳了结构化液体在响应性调控、高效精准构筑以及功能材料制备等方面的研究进展;并对该领域面临的机遇和挑战做出展望.

关键词：结构化液体纳米粒子表面活性剂液/液界面自组装

基于核磁共振技术测量研究锂电池正极导电浆料的分散性

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计量学报 2024年第4期45卷 580-585页

作者：周萍栾振超厦门市计量检定测试院福建厦门361000 北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029

采用核磁共振(NMR)技术研究了不同类型导电颗粒制备的锂电池正极导电浆料。通过测量导电浆料的弛豫时间和弛豫谱,发现了在同等研磨分散条件下炭黑浆料的弛豫时间与比表面积(BET)值呈负相关性,且炭黑浆料弛豫谱为单峰结构,说明炭黑更容... 详细信息

采用核磁共振(NMR)技术研究了不同类型导电颗粒制备的锂电池正极导电浆料。通过测量导电浆料的弛豫时间和弛豫谱,发现了在同等研磨分散条件下炭黑浆料的弛豫时间与比表面积(BET)值呈负相关性,且炭黑浆料弛豫谱为单峰结构,说明炭黑更容易得到分散;而碳纳米管(CNT)浆料的弛豫谱全部为多峰结构,说明CNT的分散性较差。研究结果表明,CNT浆料的固含量越大,颗粒的比表面积越大,那么弛豫谱主峰的弛豫时间就越大,主峰信号占比就越低,说明CNT在溶剂中就越容易发生纠缠和团聚。

关键词：电学计量导电浆料锂电池分散性核磁共振弛豫时间弛豫谱

氧化石墨烯/次磷酸铝杂化物的制备及其对PC/ABS合金阻燃性能的改善

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 46-53页

作者：张竞帆张胜赵景茂北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)合金作为用量最大的塑料合金之一,在使用过程中其易燃性对人民的生命财产安全造成了严重的威胁,因此对其进行阻燃改性十分必要。通过自组装方法,制备了聚乙烯亚胺(PEI)接枝氧化石墨烯纳米片(PEI-... 详细信息

聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)合金作为用量最大的塑料合金之一,在使用过程中其易燃性对人民的生命财产安全造成了严重的威胁,因此对其进行阻燃改性十分必要。通过自组装方法,制备了聚乙烯亚胺(PEI)接枝氧化石墨烯纳米片(PEI-GO)来修饰次磷酸铝(AHP)。制备的PEI-GO@AHP杂化物,作为PC/ABS(质量比为70/30)合金的阻燃剂。引入质量分数为8%的PEI-GO@AHP,可确保PC/ABS达到UL-94 V-0等级和29.1%的极限氧指数(LOI)。其最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别降低了41.0%和19.6%。本研究提供了一种简单而有效的方法来制备阻燃PC/ABS合金。

关键词：阻燃聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)合金次磷酸铝(AHP)

苝二酰亚胺共价有机框架超级还原剂用于高效光催化芳基卤化物还原反应

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 171-183页

作者：金昱丞刘小琳曲琛李长骏王海龙詹晓宁曹昕怡李晓锋于宝秋张琪齐冬冬姜建壮北京科技大学化学系功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室北京材料基因组工程高级创新中心北京100083 北京化工大学材料科学与工程学院有机-无机复合材料国家重点实验室北京100029

自由基离子型分子光催化剂被证实是具有很强还原能力的可见光超级还原剂,它们在促进惰性的有机反应(例如将芳基卤化物还原为芳基自由基)方面具有突出的催化能力.然而,由于分子聚集严重地降低其催化活性,因而针对非均相超级还原剂的研究... 详细信息

自由基离子型分子光催化剂被证实是具有很强还原能力的可见光超级还原剂,它们在促进惰性的有机反应(例如将芳基卤化物还原为芳基自由基)方面具有突出的催化能力.然而,由于分子聚集严重地降低其催化活性,因而针对非均相超级还原剂的研究较少.本文提出了一种新的方法来解决上述问题,通过溶剂热反应将具有连续光诱导电子转移机制的苝二亚胺超级还原剂(PDI)异质化为二维给体-受体(D-A)共价有机框架(COFs).即以N,N'-双(3-戊基)-2,5,8,11-四(4-甲酰基苯基)苝二酰亚胺(TFPDI)与1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘\(Py-TA)或2,3,6,7-四(4-氨基基苯基)四硫富瓦烯(TTF-TA)为原料,通过溶剂热反应分别制备了两种高晶态二维D-A型COF结构:USTB-21和USTB-22,并用于芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物的光催化还原反应.X射线衍射和理论模拟结果表明,USTB-21和USTB-22具有二维共价键连接的层状结构,分别呈现AA和AB的堆积方式.在各自最佳反应条件下,COFs显示出与均相催化剂相媲美的可见光催化性能,可高效地还原一系列芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物.其中,USTB-22在可见光驱动不同的芳香卤化物还原时,3 h内的转化率高达99%.瞬态吸收光谱结果表明,相比于均相催化剂(N,N'-双(2,6-二异丙基苯基)苝二酰亚胺),自由基阴离子激发态寿命是150 ps,USTB-21和USTB-22具有更长的激发态寿命,分别为210和260 ps.顺磁共振波谱测试结果证明,自由基阴离子光催化剂异质化成晶态D-A型COFs能够有效地促进电荷分离效率和延长激发态寿命.上述结果说明,USTB-22具有良好的光催化性能主要是因为其激发态寿命较长以及电荷分离效率较好.理论模拟结果表明,所制备的材料具有D-A型的电子结构.对COF的模型片段进行理论计算,揭示了各步反应路径中吉布斯自由能的变化,从而进一步阐明了光催化机理.在催化反应过程中,芳基卤化物还原途径可分为两个阶段:第一阶段为双光子能量输入和光驱电子转移,包括光子捕获和(TTF-PDI•−)^(*)产生以及光驱动电子转移到4-溴苯乙酮底物;第二阶段为能量输出,用于还原4-溴苯乙酮底物生成苯乙酮.综上所述,本文通过溶剂热反应将具有连续光诱导电子转移机制的苝二亚胺超级还原剂异质化为二维D-A型COFs结构.该结构在芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物等的光催化还原反应中,可很好地促进电子从光催化剂转移到反应物,进而显著提高光催化反应的活性和选择性;本研究对于未来设计新型自由基离子型高效光催化剂提供了新的思路.

关键词：苝酰亚胺共价有机骨架光催化剂均相芳基卤化物的还原