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RNA荧光适配体在生物传感与成像中的应用研究进展

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分析化学 2024年第4期52卷 481-491页

作者：邱星晨范存霞白瑞谷雨李长明郭春显苏州科技大学材料科学与工程学院苏州科技大学环境科学与工程学院苏州科技大学物理科学与技术学院

RNA荧光适配体是近年来发展起来的一种简单且有效的RNA分子荧光标记工具，可与不发光或发光微弱的小分子荧光团结合，显著增强其发光性能。RNA荧光适配体具有结构简单、易合成以及毒性低等优点，已成为生物传感和成像等研究领域的重要... 详细信息

RNA荧光适配体是近年来发展起来的一种简单且有效的RNA分子荧光标记工具，可与不发光或发光微弱的小分子荧光团结合，显著增强其发光性能。RNA荧光适配体具有结构简单、易合成以及毒性低等优点，已成为生物传感和成像等研究领域的重要工具。本文介绍了目前已开发的RNA荧光适配体，包括Malachite Green(MG)、Spinach、Broccoli、Mango、Corn和Pepper家族等，概述了其对应的荧光团的特点，从细胞外检测和细胞成像两个方面对RNA荧光适配体的应用研究进展进行了总结和评述，分析了RNA荧光适配体研究中存在的问题及优化策略，展望了其发展前景，以期为临床标记小分子化合物、RNA、蛋白质和研究适配体与荧光小分子团之间的相互作用提供参考。

关键词：荧光适配体 RNA 生物传感生物成像评述

非线性最小二乘法在傅里叶变换红外光谱定量分析中的误差估计

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光子学报 2024年第4期53卷 20-31页

作者：李新春刘建国徐亮沈先春徐寒杨束胜全王钰豪金岭邓亚颂孙永丰中国科学技术大学环境科学与光电技术学院合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室合肥230031

根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明... 详细信息

根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明,对于自研抽取式傅里叶变换红外光谱仪,8次平均光谱即可满足反演误差小于3%的需求,64次平均光谱的反演结果配合估计误差可以实现对平均浓度的覆盖率达到100%。随着噪声水平的降低,仪器、环境等非噪声因素的扰动是估计误差的主要部分。该方法在优化光谱定量分析的参数配置和指导光谱仪器系统设计等诸多方面具有重要的应用前景。

关键词：傅里叶变换红外光谱定量分析非线性最小二乘多组分误差估计

柠檬酸辅助甜高粱对南方典型母质土壤的镉修复效应

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环境科学 2024年第5期45卷 3016-3026页

作者：刘梦宇罗绪锋辜娇峰易轩韬周航曾鹏廖柏寒中南林业科技大学环境科学与工程学院长沙410004

甜高粱生物量大,镉(Cd)吸收能力强,具有植物修复Cd污染土壤的潜力.为研究柠檬酸辅助甜高粱对南方典型母质土壤的Cd修复效应,在湖南省2种典型成土母质(中性紫泥田和黄麻砂泥田)Cd污染农田,开展甜高粱植物修复田间试验.结果表明:①柠檬酸... 详细信息

甜高粱生物量大,镉(Cd)吸收能力强,具有植物修复Cd污染土壤的潜力.为研究柠檬酸辅助甜高粱对南方典型母质土壤的Cd修复效应,在湖南省2种典型成土母质(中性紫泥田和黄麻砂泥田)Cd污染农田,开展甜高粱植物修复田间试验.结果表明:①柠檬酸对甜高粱生长无抑制,施用柠檬酸后甜高粱成熟期地上部生物量均呈现增大趋势,增幅为10.1%~24.7%;②甜高粱种植和柠檬酸施用降低了土壤pH值,其中柠檬酸施用进一步降低甜高粱各生育期土壤pH值,且在中性紫泥田降幅更大,降低了0.24~0.72个单位;③甜高粱种植和柠檬酸施用降低了土壤Cd总量,中性紫泥田和黄麻砂泥田降幅分别为23.8%~52.2%和17.1%~31.8%,并同时增大两地土壤Cd酸可提取态占比38.6%~147.7%和4.8%~22.7%;④柠檬酸施用显著提高甜高粱各部位Cd含量,中性紫泥田甜高粱茎和叶ω(Cd)分别为0.25~1.90 mg·kg^(−1)和0.21~0.64 mg·kg^(−1),均高于黄麻砂泥田;⑤施用柠檬酸后中性紫泥田甜高粱成熟期地上部Cd提取量可达47.56 g·hm^(−2).综上,柠檬酸可强化甜高粱修复Cd污染土壤效率,在中性紫泥田上效果更好,该技术具有重金属污染农田的边生产边修复潜力.

关键词：甜高粱柠檬酸镉(Cd) 生育期成土母质植物修复

颗粒群冲击诱导光伏电池性能衰减的特性与机理

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爆炸与冲击 2024年第1期44卷 179-188页

作者：王易航吴先前黄晨光中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 中国科学院力学研究所北京100190

光伏电池由于具有较高的光电转化效率,在沙漠等太阳能充足的地方被广泛应用。但在沙尘长期冲击的环境下,光伏电池内部结构易出现累积损伤,使光电转化效率大幅降低。因此,研究颗粒群冲击条件下光伏电池的力-电行为具有重要意义。基于分... 详细信息

光伏电池由于具有较高的光电转化效率,在沙漠等太阳能充足的地方被广泛应用。但在沙尘长期冲击的环境下,光伏电池内部结构易出现累积损伤,使光电转化效率大幅降低。因此,研究颗粒群冲击条件下光伏电池的力-电行为具有重要意义。基于分离式霍普金森压杆,发展了一种驱动较大尺寸颗粒群高速冲击的实验方法,并系统测量了不同冲击条件下,多晶硅光伏电池的损伤行为与光电转化性能衰减规律。研究结果表明,随着颗粒直径、冲击速度和数密度的增加,光伏电池的光电转换效率快速降低;颗粒冲击后光伏电池表现出三种典型的损伤模式,并给出了对应的应力阈值条件。基于实验测试结果,发展了多晶硅光伏电池颗粒群冲击损伤诱导光电转化性能退化模型,为沙砾冲击环境下光伏电池光电性能衰减规律提供了有效的预测方法。

关键词：光伏电池颗粒群冲击光电转化效率转化效率退化模型

过氧化钙/海泡石海藻酸钠缓释凝胶复合材料的制备及其对内源磷的控制性能

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环境科学 2024年第4期45卷 2160-2170页

作者：曲思彤单苏洁王崇铭吴玲予李大鹏黄勇苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 苏州科技大学环境生物技术研究所苏州215009

以载纳米过氧化钙海泡石为基本骨架,采用海藻酸钠包覆和镧离子交联研制了CPS60@SA/La复合材料,通过批量吸附实验和表征分析考察了其对富营养化水体中磷的去除效果及机制.结果表明,所制材料具有良好的释氧性和除磷能力,纳米过氧化钙和镧... 详细信息

以载纳米过氧化钙海泡石为基本骨架,采用海藻酸钠包覆和镧离子交联研制了CPS60@SA/La复合材料,通过批量吸附实验和表征分析考察了其对富营养化水体中磷的去除效果及机制.结果表明,所制材料具有良好的释氧性和除磷能力,纳米过氧化钙和镧位点是其主要的活性组分.随着缓释凝胶用量增加,磷的去除率也相应增加;CPS60@SA/La对高浓度磷的去除过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型的描述,最大吸附容量为198.25 mg·g^(-1) (20℃);CPS60@SA/La在p H 3~9范围内均对磷酸盐有良好的去除能力,F^(-)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)和HA的共存对CPS60@SA/La的除磷效果有轻微抑制作用;在实际河道水体中,该复合材料可缓慢释氧,保持水体溶解氧浓度大约为8.51 mg·L^(-1),为泥水界面处的好氧微生物提供良好条件,对上覆水和间隙水中的磷酸盐均有良好的去除和固定能力,去除效果稳定,其使用有望提升水体自净能力.

关键词：富营养化控制过氧化钙镧(La) 缓释凝胶磷(P) 海藻酸钠(SA)

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双针热脉冲测定冻土热特性的数值模拟方法

农业工程学报 2024年第11期40卷 92-99页

作者：张媛媛刘湘君赵天悦赫刘台何海龙刘刚中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测... 详细信息

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测量热导率(λ)和比热(C_(v))。为了能够准确测定冻土的λ和C_v,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热。该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比。结果表明:1)COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合(R^(2)=0.998 9);2)当土壤初始温度低于-5℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性(R^(2)> 0.93),在-1~0℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离(R^(2) 0.7)。该研究结果检验了有限元仿真用于真实冻土DPHP研究的可行性,可为准确预测冻土热特性的研究提供方法。

关键词：冻土数值模拟热传导双针热脉冲移动边界

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基于生信分析纳米银对斑马鱼的毒性和机制

中国环境科学 2024年第2期44卷 1101-1110页

作者：范子怡宋杰杨正冯晨葛文浩王慧利钱秋慧苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009

依托GEO数据库的GSE50718、GSE61186和GSE89653数据集,从中提取斑马鱼的转录组相关数据,通过生物信息学分析鉴定不同粒径和涂层的纳米银对斑马鱼进行暴露产生的显著差异基因,并比较相关差异基因的数量和上、下调关系.研究发现,斑马鱼的... 详细信息

依托GEO数据库的GSE50718、GSE61186和GSE89653数据集,从中提取斑马鱼的转录组相关数据,通过生物信息学分析鉴定不同粒径和涂层的纳米银对斑马鱼进行暴露产生的显著差异基因,并比较相关差异基因的数量和上、下调关系.研究发现,斑马鱼的差异表达基因数量按从多到少的排序为:PVP-AgNPs-50nm> AgNO_(3)> PVP-AgNPs-150nm;Maltose-AgNPs> AgNPs.通过GO、KEGG和GSEA富集分析,本研究发现纳米银差异基因主要在免疫相关通路中有显著富集,而硝酸银则主要影响细胞周期及代谢途径.这一发现暗示纳米银与硝酸银在分子层面上的作用机制存在明显的差异.推测纳米银的毒性作用不仅源于释放的银离子,还与其“颗粒特异性”紧密相关.此外,纳米银的表面涂层亦对其毒性产生影响.这些发现为纳米银的安全有效应用提供了有益的参考和策略性建议.

关键词：纳米银生物信息学斑马鱼粒径表面涂层

基于多重信息融合与轨迹关联修正的多目标跟踪方法

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控制与决策 2024年第6期39卷 1888-1896页

作者：田嘉意李辉李赛宇陈双敏刘云青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266061

一阶段多目标跟踪框架由于可以有效提升算法跟踪效率而备受关注,然而该框架在提升效率的同时忽略了检测与关联任务间信息的交互,且目标遮挡的频发会导致轨迹碎片的增加,从而影响跟踪效果.针对这些问题,提出基于多重信息融合与轨迹关联... 详细信息

一阶段多目标跟踪框架由于可以有效提升算法跟踪效率而备受关注,然而该框架在提升效率的同时忽略了检测与关联任务间信息的交互,且目标遮挡的频发会导致轨迹碎片的增加,从而影响跟踪效果.针对这些问题,提出基于多重信息融合与轨迹关联修正的多目标跟踪方法.通过无锚一阶段主干网络,在检测器上另外建立跟踪分支预测跟踪偏移量和嵌入特征信息;设计中和匹配关联模块优化跨帧特征匹配方式,协调检测与关联任务,提升两任务间信息交互能力;采用多重信息融合模块,对时空多层次特征进行融合以获得更加丰富的特征信息;提出轨迹关联修正网络处理因遮挡造成的轨迹碎片,通过改进数据关联方式评估碎片与检测低分目标关系,尝试找回遮挡目标轨迹;将提出的算法在MOT16和MOT17数据集上进行评估,并与其他优异的算法定量比较.通过分析实验结果可以发现,所提出的方法能有效缓解关键性问题,提升算法整体性能.

关键词：多目标跟踪轨迹碎片嵌入特征中和匹配多重信息融合轨迹关联修正

浮选药剂油酸对施氏矿物转化及重金属Cr迁移的影响

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中国环境科学 2024年第2期44卷 768-780页

作者：于生慧冯馨怡王翼远张蕾郭军康陕西科技大学环境科学与工程学院陕西西安710021

采用快速化学法合成施氏矿物(Sch)和含Cr施氏矿物(Cr-Sch),并通过批量实验法,系统研究油酸浓度和pH值对Sch转化进程及转化过程中Cr的迁移.研究表明,油酸钠能够显著抑制Sch的溶解—转化进程,油酸根与Sch溶解所释放的Fe离子结合为络合物... 详细信息

采用快速化学法合成施氏矿物(Sch)和含Cr施氏矿物(Cr-Sch),并通过批量实验法,系统研究油酸浓度和pH值对Sch转化进程及转化过程中Cr的迁移.研究表明,油酸钠能够显著抑制Sch的溶解—转化进程,油酸根与Sch溶解所释放的Fe离子结合为络合物或沉淀附着于Sch表面,抑制转化的进行;Cr(VI)的掺杂能够增强Sch的稳定性,从而进一步抑制Sch的转化速率.实验体系pH值升高有利于Sch向针铁矿的转化.此外,Sch中Cr的释放规律与Sch的溶解转化速率密切相关.在低pH值条件下,Cr持续向环境中释放;高的pH值条件下,环境中Cr的释放量极大降低,Sch中的Cr进入到次生针铁矿中.

关键词：施氏矿物油酸针铁矿转化 Cr(VI)