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基因编码的细胞器钙指示剂研究进展

中国科学：生命科学 2024年第8期54卷 1386-1407页

作者：谷文佳钟梓铱张涵涵张晓嫣王友军北京师范大学生命科学学院生物系抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室北京100875 北京师范大学生命科学学院生物系细胞增殖及调控生物学教育部重点实验室北京100875

真核细胞中的内质网、线粒体等含钙细胞器,是细胞钙信号系统的重要组成部分.揭示这些细胞器中的钙离子动态及稳态有着重要的生理和病理意义.与化学钙探针相比,细胞器特异性表达的基因编码的钙指示剂(genetically encoded Ca^(2+)indicat... 详细信息

真核细胞中的内质网、线粒体等含钙细胞器,是细胞钙信号系统的重要组成部分.揭示这些细胞器中的钙离子动态及稳态有着重要的生理和病理意义.与化学钙探针相比,细胞器特异性表达的基因编码的钙指示剂(genetically encoded Ca^(2+)indicator, GECI)的定位更准确,使用更简便,因而具有很广阔的应用前景.本综述系统梳理了现有的线粒体、内质网、高尔基体、细胞内囊泡以及溶酶体等几种细胞器GECI的研究进展.总结了现有工具的优缺点,展望有待进一步优化的方向,旨在为今后细胞器GECI的开发及优化提供助力.

关键词：细胞器钙指示剂钙成像细胞器钙信号

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滩涂土壤离散元接触模型优化与现场铲削试验

农业工程学报 2024年第8期40卷 107-115页

作者：梁喜凤胡泽郑立文王永维中国计量大学机电工程学院杭州310000 朝阳师范高等专科学校朝阳122000 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310000

为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性(moist elasto-pla... 详细信息

为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性(moist elasto-plastic adhesion,MEPA)模型。通过模拟活塞拔出试验,结合Plackett-Burman试验筛选出影响标定指标的显著参数,完成接触模型参数标定。搭建了铲削试验平台进行现场铲削试验,对比分析了MEPA模型、JKR模型、EEPA模型以及Bonding模型的土壤特性表征效果。试验结果表明,在铲削阻力方面,MEPA模型较JKR模型、EEPA模型和Bonding模型的仿真精度分别提升约65.957%、74.206%和59.326%;相较于现场试验结果,MEPA模型的堆积厚度与侧边距相对误差分别为5.598%和6.362%,两者均保持在10%以内,能够较好地模拟滩涂土壤,对滩涂工作装置的工况模拟和优化设计具有重要意义。

关键词：土壤模型试验离散元法 EDEM二次开发铲削阻力

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利用生物逆合成工具优化代谢路径

化学进展 2024年第4期36卷 501-510页

作者：刘夫锋刘旭芝李金壁路福平天津科技大学生物工程学院

生物催化因其反应条件温和、高效、特异性高和价格低廉等优点，已成为生物合成领域的一种重要技术。生物合成体系内存在一系列高度集成的代谢网络，多酶催化系统的研究在生物合成领域中已成为一个必然趋势，故基于已知产物探索其未知的... 详细信息

生物催化因其反应条件温和、高效、特异性高和价格低廉等优点，已成为生物合成领域的一种重要技术。生物合成体系内存在一系列高度集成的代谢网络，多酶催化系统的研究在生物合成领域中已成为一个必然趋势，故基于已知产物探索其未知的多酶催化逆合成路径具有极大的意义。本综述首先介绍了多酶体系以及逆合成流程的概念，并举例说明了逆合成路径构建工具的设计方法及其优缺点。然后将其主要分为基于宿主的和无宿主的工具，对于这两种类型各列举了部分代表性逆合成工具，用以说明各自的设计流程以及差异。随后进一步讨论了人工智能助力多酶体系的可能性且对多酶路径构建工具的优化及发展进行了展望。

关键词：多酶催化路径设计逆合成生物逆合成工具

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微球递药系统的开发及其疾病治疗应用

科学通报 2024年第13期69卷 1777-1793页

作者：杨心远聂卫敏张倬豪王翀汪巧方仲林商珞然复旦大学生物医学研究院上海200032

微球作为功能载体,能够用于药物的递送.随着材料科学和技术的发展,微球递药系统的研究逐渐得到了广泛关注.作为一种新兴的药物递送方式,微球递药系统有望克服传统给药方式的诸多局限性.此外,微球具有优异的生物相容性和可控性,可以实现... 详细信息

微球作为功能载体,能够用于药物的递送.随着材料科学和技术的发展,微球递药系统的研究逐渐得到了广泛关注.作为一种新兴的药物递送方式,微球递药系统有望克服传统给药方式的诸多局限性.此外,微球具有优异的生物相容性和可控性,可以实现对药物的精准递送和控制释放,从而提高药物的疗效并降低其副作用.基于此,本文首先总结了微球的多种制备方法及常用材料,然后系统总结了具有不同功能的微球递药系统,并概述了其主要疾病治疗应用,最后针对微球递药系统领域面临的挑战和未来发展趋势进行了展望.

关键词：微粒药物载体材料药物递送疾病治疗

基于射频波强化的试验型水热反应器设计与测试

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农业机械学报 2024年

作者：仵明太张浩张一鸣段钰婷王博文王绍金令博西北农林科技大学机械与电子工程学院华盛顿州立大学生物系统工程系

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化，存在穿透深度小、加热均匀性差的问题，利用加热均匀性更好的射频波为热源，基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力... 详细信息

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化，存在穿透深度小、加热均匀性差的问题，利用加热均匀性更好的射频波为热源，基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力调节装置、光纤测温计和气动磁力搅拌器4部分构成，首先对整机结构及工作原理进行阐述，然后基于内压薄壁圆筒应力分析理论和磁力耦合传动理论对双层反应釜和气动磁力搅拌器的关键零部件进行设计并完成了压力调节装置和测温方式的设计和选型，最后完成射频强化水热反应试验平台的搭建并选取搅拌转速、液固比和射频极板间距对水热反应器的搅拌和升温性能进行了测试。结果表明：当液固比大于20 mL/g时，搅拌转速与对照样品纯水无显著差异（p > 0.05），此时液固比不再是影响搅拌转速的主要因素；当液固比小于40 mL/g、搅拌转速大于150 r/min时，极板间距是影响物料升温速率的主要因素，随着极板间距的减小，升温速率不断加快，当极板间距为130 mm时，升温速率可达到8～10 °C/min。

关键词：射频加热水热提取过程强化反应釜磁力搅拌

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豆科植物特异SnRK1调控共生固氮的机制

科学通报 2024年第2期69卷 137-139页

作者：郭达刘鹏董江丽王涛中国农业大学生物学院北京100193

豆科植物和根瘤菌之间的共生固氮(symbiotic nitrogen fixation,SNF)是高度耗能的代谢过程,植物每获取1 g固定的氮(N2)需要消耗5.2~18.8 g的碳源[1].尽管这一行为互利于双方,但共生固氮的有效进行依赖于豆科植物持续的碳源供应[2].豆科... 详细信息

豆科植物和根瘤菌之间的共生固氮(symbiotic nitrogen fixation,SNF)是高度耗能的代谢过程,植物每获取1 g固定的氮(N2)需要消耗5.2~18.8 g的碳源[1].尽管这一行为互利于双方,但共生固氮的有效进行依赖于豆科植物持续的碳源供应[2].豆科新型能量感受器GmNAS1/GmNAP1的发现,为设计高效利用作物周围环境中的碳源、提高共生固氮能力提供了理论支撑[3].然而,豆科植物在缺氮时如何分配能量和碳源实现高耗能共生固氮的分子机制尚不清楚[4].豆科植物是否有独特的能量感受器参与这一过程是科学家们一直探究的问题.

关键词：豆科植物共生固氮周围环境 NAP1 感受器根瘤菌代谢过程高效利用

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低聚半乳糖对便秘小鼠的缓解作用及机制

食品工业科技 2024年

作者：潘雅沈飞陈鸣冯凤琴浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州康源食品科技有限公司

目的：研究低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides，GOS）对洛派丁胺（loperamide，Lop）诱导的小鼠便秘的缓解作用及其机制，为便秘治疗提供新依据。方法：将36只雄性BALB/C小鼠随机分为3组，分别为空白组、造模组、GOS组。检测各组小... 详细信息

目的：研究低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides，GOS）对洛派丁胺（loperamide，Lop）诱导的小鼠便秘的缓解作用及其机制，为便秘治疗提供新依据。方法：将36只雄性BALB/C小鼠随机分为3组，分别为空白组、造模组、GOS组。检测各组小鼠生长状态、排便情况和小肠推进率。利用HE染色观察结肠组织形态变化；实时荧光定量聚合酶链式反应测定小鼠结肠中水通道蛋白、粘蛋白和紧密连接蛋白的mRNA表达；16S rRNA测序分析粪便肠道菌群；气相色谱法测定短链脂肪酸含量。结果：与造模组相比，GOS组小鼠体重增加量显著提高（P<0.05），首颗黑便排出时间显著缩短（P<0.05），5h粪便颗粒数和含水量显著增加（P<0.05）；结肠组织损伤缓解；结肠组织中AQP4和AQP8的mRNA表达降低69.30%和56.38%，Muc2、Muc3和Zo-1的mRNA表达提高74.94%、61.61%和73.49%，均出现显著差异（P<0.05）；粪便中有益菌Lactobacillus和norank＿f＿Muribaculaceae的丰度增加，丙酸和丁酸含量显著增加（P<0.05）。结论：GOS具有显著的缓解便秘作用，其机制可能与修复肠道屏障损伤、调节肠道水代谢和肠道菌群组成有关。

关键词：低聚半乳糖洛派丁胺便秘肠道菌群肠道屏障

不同含水率与静置时间下滩涂土壤流变特性试验

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农业工程学报 2024年第1期40卷 182-190页

作者：梁喜凤史延楠秦叶波姚莹张慧王永维中国计量大学机电工程学院杭州310018 浙江省农业技术推广中心杭州310000 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058

为了研究贝类养殖的滩涂土壤的流变属性和结构稳定性,采用旋转流变仪对不同含水率和不同静置时间的滩涂土壤进行了流变试验,通过单因素试验研究了各因素对滩涂土壤流变特性的影响,并分析了土壤剪切过程中的变化机理。同时,通过Response ... 详细信息

为了研究贝类养殖的滩涂土壤的流变属性和结构稳定性,采用旋转流变仪对不同含水率和不同静置时间的滩涂土壤进行了流变试验,通过单因素试验研究了各因素对滩涂土壤流变特性的影响,并分析了土壤剪切过程中的变化机理。同时,通过Response Surface Methodology中的Central Composite Design试验建立了屈服应力与含水率和静置时间之间的数值模型,并比较了含水率和静置时间对屈服应力产生的影响。结果表明:1)剪切过程中滩涂试样经过了弹塑性阶段、固液转化阶段和流体阶段,滩涂土壤表现出了静置时间越长,固液转化阶段就越长的性质,且剪切过程中表现出剪切稀化的性质。2)静置时间的增加会导致整体剪切应力和屈服应力同时增加,含水率的增加会导致整体剪切应力和屈服应力的降低,且滩涂土壤存在一个含水率分界点,此含水率分界点在64.5%~67.0%之间,当超过这个含水率分界点的试样的静置时间超过31 h时,试样的屈服应力基本不会再发生较大的波动,大小在2240~4380 Pa之间,此外,静置时间在0~53 h之间且含水率在62.0%~69.5%之间的试样的屈服应力在1870~5410 Pa之间。3)含水率对屈服应力的影响比静置时间的影响更加显著,模型的R^(2)为0.9534,并且在验证试验中,屈服应力的测量值与预测值之间的误差在15.0%以内,都说明了数值模型的可靠性。研究定性和定量地表征了滩涂土壤的流变特性,为滩涂贝类采收机械的研发和优化提供参考。

关键词：含水率响应面试验静置时间滩涂土壤流变特性屈服应力

低温冷凝沉积法3D打印骨组织工程左旋聚乳酸/珍珠粉复合支架

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中国组织工程研究 2024年第17期28卷 2702-2707页

作者：刚芳莉石瑞马春阳肖一忻州师范学院生物系山西省忻州市034000 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京市100083

背景:大面积骨缺损的修复目前仍面临严峻挑战,研发可个性化定制、低成本且具有成骨诱导活性的组织工程支架用于骨修复意义深远。目的:探索低温冷凝沉积法实现3D打印含珍珠复合材料骨组织工程支架的工艺流程,并进一步测试该复合支架的理... 详细信息

背景:大面积骨缺损的修复目前仍面临严峻挑战,研发可个性化定制、低成本且具有成骨诱导活性的组织工程支架用于骨修复意义深远。目的:探索低温冷凝沉积法实现3D打印含珍珠复合材料骨组织工程支架的工艺流程,并进一步测试该复合支架的理化性能和体外生物学功能。方法:采用研磨过筛法制备珍珠粉,将不同质量的珍珠粉加入左旋聚乳酸墨水中,使珍珠粉与左旋聚乳酸的质量比分别为0,0.1,0.2,0.3,0.5,采用低温冷凝沉积法3D打印左旋聚乳酸/珍珠粉复合支架。检测支架的微观形貌、抗压性能、水接触角、细胞相容性以及体外促成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜显示5组支架均有直径2μm甚至更小的微孔,形状不规则且相互连通;②5组支架均具有良好的抗压性能,其中珍珠粉0.5组支架的压缩强度高于其他4组支架(P<0.05),珍珠粉0.2组、珍珠粉0.5组的水接触角小于珍珠粉0组(P<0.01,P<0.001);③将骨髓间充质干细胞分别与5组支架共培养1,3,5 d,珍珠粉0.1组、珍珠粉0.2组、珍珠粉0.3组、珍珠粉0.5组培养3,5 d的细胞增殖均快于珍珠粉0组(P<0.05);培养1 d的活死染色显示,各组支架上的细胞数量较少,但均为活细胞;④将骨髓间充质干细胞分别接种至珍珠粉0组、珍珠粉0.1组支架表面进行成骨诱导分化,珍珠粉0.1组诱导4,6 d的碱性磷酸酶活性高于珍珠粉0组(P<0.05);⑤结果表明,左旋聚乳酸/珍珠粉复合支架具有良好的抗压强度、亲水性、细胞相容性与促成骨性能。

关键词：低温冷凝沉积法 3D打印左旋聚乳酸珍珠粉复合支架骨组织修复细胞相容性成骨分化