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D-酪氨酸与多黏菌素B修饰高分子涂层的构建及其抗细菌生物被膜功能研究

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高分子学报 2024年第1期55卷 13-26页

作者：殷光明赵娜娜丁小康徐福建北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

聚氯乙烯(PVC)医用导管在使用过程中容易形成细菌生物被膜并引发细菌感染,严重威胁患者生命健康.本研究采用酸敏感动态共价键将具有促进细菌生物被膜解散功能的D-酪氨酸、具有杀菌功能的多黏菌素B,以及具有良好生物相容性的醛化葡聚糖... 详细信息

聚氯乙烯(PVC)医用导管在使用过程中容易形成细菌生物被膜并引发细菌感染,严重威胁患者生命健康.本研究采用酸敏感动态共价键将具有促进细菌生物被膜解散功能的D-酪氨酸、具有杀菌功能的多黏菌素B,以及具有良好生物相容性的醛化葡聚糖修饰到医用导管常用的PVC材料表面,并研究其抗细菌生物被膜形成的功能.研究表明,修饰D-酪氨酸的高分子涂层能够有效抑制PVC表面细菌生物被膜的形成,结晶紫染色的结果表明具有多层交联高分子涂层修饰的PVC表面可以显著降低细菌生物被膜的生成(n=3,***p<0.001),形成的生物被膜仅为未修饰PVC片材表面形成生物被膜的7.2%.该多层交联高分子涂层可有效减少植入体周围细菌感染引发的组织炎症,为构建抗细菌生物被膜医用导管提供了一种新的策略.

关键词：细菌生物被膜 D-酪氨酸高分子涂层抗菌导管

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

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

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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

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材料高通量制备与表征技术研究进展

稀有金属 2024年第6期48卷 858-872页

作者：穆昱颜鲁春庞晓露高克玮北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

材料基因组(MGI)技术是近年来出现的一种材料科学研发新理念,代表着当今世界材料科学研发领域的前沿趋势。通过构建快速响应的材料研发新模式,材料基因组技术可大幅度提高新材料研发效率、减少研发成本、推动材料的工程化应用。作为材... 详细信息

材料基因组(MGI)技术是近年来出现的一种材料科学研发新理念,代表着当今世界材料科学研发领域的前沿趋势。通过构建快速响应的材料研发新模式,材料基因组技术可大幅度提高新材料研发效率、减少研发成本、推动材料的工程化应用。作为材料基因组技术的关键组成部分,材料高通量实验技术目前已形成了一系列具有代表性的材料高通量制备与表征技术。阐述了高通量实验在材料基因组技术中的地位与作用,回顾了高通量实验的研究发展历程,介绍了薄膜、块体、粉体材料高通量制备技术以及光学、电磁学等材料性能的材料高通量表征技术。最后指出了在新型材料高通量表征设备开发方面的不足,并结合数据与人工智能对材料高通量实验技术的未来发展方向做出展望。

关键词：材料基因组(MGI) 高通量制备高通量表征研究进展

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机器学习在金属材料服役性能预测中的应用

工程科学学报 2024年第1期46卷 120-136页

作者：李丰范匡健隆季佳浩商春磊吴宏辉汪水泽毛新平北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 北京科技大学碳中和创新研究院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

在材料基因工程的背景下,数据驱动的机器学习技术推动着材料研究进入了新的范式.机器学习能够充分利用已有的实验数据,在不明晰机制原理的情况下实现对材料服役性能的准确预测,极大地减少了实验所需的时间与成本.本文以机器学习预测金... 详细信息

在材料基因工程的背景下,数据驱动的机器学习技术推动着材料研究进入了新的范式.机器学习能够充分利用已有的实验数据,在不明晰机制原理的情况下实现对材料服役性能的准确预测,极大地减少了实验所需的时间与成本.本文以机器学习预测金属材料的典型服役性能为主题,总结并分析了四种预测金属材料服役性能的常用机器学习模型.以疲劳、蠕变、腐蚀这三种常见的服役性能为代表,介绍了机器学习在这三个性能方面的研究情况,并列举了几个具体的案例进行简要分析.最后,总结了机器学习预测金属材料服役性能的特点,分析了当下机器学习预测金属材料服役性能存在的一些科学问题,并对其发展前景进行了讨论和展望.

关键词：机器学习数据驱动服役性能材料数据

核壳型SiO2@Cu-TiO2@SiO2催化剂用于CO2羧化反应研究

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中国科学:化学 2024年第10期54卷 1888-1896页

作者：刘雪慧兰瑛慧李林娜凌雨轩殷雄北京化工大学化学学院化工资源有效利用国家重点实验室北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心

针对Cu基纳米颗粒作为活性组分催化CO2与末端炔烃反应制备丙炔酸类产品中存在的端炔自偶联副反应和转化率低等问题,本研究开发了一种“外壳层保护”策略,设计并制备了低Cu负载量的SiO2@Cu-TiO2@SiO2催化剂.外层SiO2壳可以保护TiO2在煅... 详细信息

针对Cu基纳米颗粒作为活性组分催化CO2与末端炔烃反应制备丙炔酸类产品中存在的端炔自偶联副反应和转化率低等问题,本研究开发了一种“外壳层保护”策略,设计并制备了低Cu负载量的SiO2@Cu-TiO2@SiO2催化剂.外层SiO2壳可以保护TiO2在煅烧过程中形成稳定的锐钛矿晶相,此外,煅烧过程中形成的孔结构在催化过程中可以通过空间限域作用有效抑制偶联副反应.通过优化,800℃煅烧得到的SiO2@Cu-TiO2@SiO2催化剂在常压CO2气氛中,苯丙炔酸产率达82.4%.本研究为炔酸类所需的非贵金属纳米催化剂的设计与合成提供了新的思路与方法.

关键词：非贵金属催化剂 CO2资源化利用高附加值化学品炔酸