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两性离子共聚物负载和释放抗菌肽的计算机模拟研究

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化工学报 2024年

作者：何杰锋苗朝虹周健华南理工大学化学与化工学院广东省绿色化学产品技术重点实验室

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了由两性离子化合物（PCBMA）或聚乙二醇化合物（PEGMA）修饰的聚赖氨酸-聚乳酸共聚物负载KLA肽和阿霉素的自组装结构与药物负载和释放行为。探讨了共聚物嵌段比、共聚物浓度、载药浓度、离子强度对载药... 详细信息

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了由两性离子化合物（PCBMA）或聚乙二醇化合物（PEGMA）修饰的聚赖氨酸-聚乳酸共聚物负载KLA肽和阿霉素的自组装结构与药物负载和释放行为。探讨了共聚物嵌段比、共聚物浓度、载药浓度、离子强度对载药胶束自组装的影响。结果表明，相较于PEGMA体系，当嵌段比变化时，PCBMA体系始终具有良好的胶束结构稳定性，且能在更宽的浓度范围内形成球形胶束。此外，随着载药浓度增高，PCBMA体系载药稳定性强于药物偏心分布的PEGMA体系；随着离子强度增强，其球形胶束结构形成加快。酸性pH条件下，PCBMA体系的药物释放过程符合“膨胀-解胶束化-释放”的机制，PEGMA体系的释放行为过快且不均匀。本研究在介观尺度上为探究聚合物胶束对抗菌肽与抗癌药物的双重载药/药物释放提供了参考，对优化开发载药材料具有一定指导意义。

关键词：分子模拟介尺度聚合物自组装药物输运两性离子材料

壳聚糖对氧化淀粉凝胶热挤压3D打印成型性的影响

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 1-9页

作者：陈玲吕嘉宇邱志鹏华南理工大学食品科学与工程学院/广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室/淀粉与植物蛋白深加工教育部工程研究中心广东广州510640

氧化淀粉凝胶材料因其具有亲水性和电荷性、易反应与组装等优势,成为近年来食品及生物医药等领域研究和应用的热点材料,但其作为热挤压3D打印凝胶材料时却存在打印成型性较差及凝胶强度较低等缺陷。本研究提出利用壳聚糖与氧化淀粉分子... 详细信息

氧化淀粉凝胶材料因其具有亲水性和电荷性、易反应与组装等优势,成为近年来食品及生物医药等领域研究和应用的热点材料,但其作为热挤压3D打印凝胶材料时却存在打印成型性较差及凝胶强度较低等缺陷。本研究提出利用壳聚糖与氧化淀粉分子间的非共价及化学交联作用对其进行调控,探究不同壳聚糖添加量对氧化淀粉凝胶材料的流变性能、打印成型性和凝胶强度的影响。结果表明:壳聚糖与氧化淀粉糊特性依然呈现典型的剪切稀化特征,随着壳聚糖添加量增加(0.5%~2%),氧化淀粉-壳聚糖凝胶体系中存在氢键及静电吸引等非共价相互作用导致黏度增大,触变性先提升后下降,流动应力(τ_(f))先减小后增大、屈服应力(τ_(y))先增大后减小。相比于氧化淀粉凝胶,氧化淀粉-壳聚糖凝胶均具有良好的打印成型性,尤其是当壳聚糖添加量为1%时,复合凝胶触变性最好,流动应力(τ_(f))最小、屈服应力(τ_(y))最大,因此打印成型性与打印精度最佳。此外,由于壳聚糖与氧化淀粉的非共价相互作用以及希夫碱化学交联作用,使得氧化淀粉凝胶网络结构更加致密,稳定性提升,凝胶强度显著增大,且随壳聚糖添加量增加变化趋势愈加明显。本研究结果可为氧化淀粉凝胶材料的性能改善及适合热挤压3D打印加工需求的氧化淀粉-壳聚糖凝胶材料设计与应用提供理论依据和技术支撑。

关键词：热挤压3D打印氧化淀粉凝胶壳聚糖打印成型性凝胶强度

6063铝合金中性无铬转化膜制备及膜层性能分析

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表面技术 2024年第9期53卷 65-74页

作者：穆松林郭加林欧云才杜军樊雨欣华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 广东华昌集团有限公司广东佛山528225

目的提高铝合金微小器件的耐蚀性,开发一种条件温和可控的转化膜成膜工艺。方法采用中性无铬转化工艺,在6063铝合金表面制备转化膜。通过研究NaF、NH_(4)HF_(2)、KMnO_(4)、十二烷基硫酸钠(SDS)和没食子酸等几种添加剂对转化膜外观与耐... 详细信息

目的提高铝合金微小器件的耐蚀性,开发一种条件温和可控的转化膜成膜工艺。方法采用中性无铬转化工艺,在6063铝合金表面制备转化膜。通过研究NaF、NH_(4)HF_(2)、KMnO_(4)、十二烷基硫酸钠(SDS)和没食子酸等几种添加剂对转化膜外观与耐蚀性的影响,确定NH_(4)HF_(2)为最佳添加剂。采用电化学方法分析膜层的耐蚀性,用SEM和EDS分析表面形貌及元素组成,并采用XRD和XPS表征膜层晶态结构和化合物组成。基于检测结果,简要分析转化膜的成膜过程。结果最终得到了中性转化处理的最佳成膜工艺为EDTA-2Na8.0g/L,单宁酸1.0g/L,Na_(2)WO_(4)6.0g/L,H_(2)ZrF_(6)4.0g/L,NH_(4)HF_(2)3.0g/L,pH6.6,成膜温度为30℃,成膜时间为15 min。该工艺所制备的转化膜外观致密均匀,颜色为浅黄色。电化学测试结果表明,转化膜具有良好耐蚀性,自腐蚀电流密度由基体铝合金的16.22µA/cm^(2)下降为转化处理后的0.87µA/cm^(2)。EDS能谱分析结果表明,膜层主要由Al、C、F、O、Na、Zr和W元素组成。XRD结果显示,膜层中含有Na_(3)AlF_(6)晶体。XPS分析结果表明,膜层中还含有Al_(2)O_(3)、AlF_(3)、WO_(3)、ZrF_(4)以及金属有机络合物。结论采用中性转化处理工艺,可以在6063铝合金表面制备有色均匀、耐蚀性良好的转化膜,膜层主要由Al的难溶化合物组成。

关键词：铝合金中性无铬转化膜性能分析耐蚀性成膜过程

基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络的聚合物挤出过程熔体密度监测方法

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工程科学与技术 2024年

作者：张彬彬陈祝云张飞晋刚华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室华南理工大学广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广东工业大学机电工程学院

聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况，开发能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案，但在... 详细信息

聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况，开发能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案，但在聚合物挤出加工过程中，由于数据类型、工艺参数、操作环境等多变性因素的影响，传统的机器学习方法可能难以捕捉聚合物加工中不同输入参数和输出质量参数之间的复杂关系，使得监测任务难以获得理想的准确性。本文提出了一种基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络（CNN-LSTM）的熔体密度监测方法，用于在线监测聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PC/ABS）共混体系的熔体密度。首先，通过实时采集安装在挤出机模头处的近红外、拉曼及超声3种传感器数据，对3种传感数据进行处理并融合作为输入；然后，通过合理设计的网络结构，利用卷积神经网络的特征提取能力与长短期记忆网络的预测能力，最终实现对聚合物共混过程中的熔体密度的实时监测。基于独立开发的多源传感数据实时采集装置获取的数据，利用CNN-LSTM模型对PC/ABS共混挤出过程的熔体密度进行实时监测，结果表明：该模型能够准确监测聚合物熔体密度，其在测试集上的RMSE和R2分别为0.975 5、0.006 3 g/cm3，比传统的卷积神经网络方法、长短期记忆网络方法、岭回归方法、偏最小二乘回归方法、多层感知机方法和支持向量机回归方法具有更高的预测精度；模型的10次输入平均预测时间为1.523 5 s，能够满足实际生产过程的实时监测。综上所述，所提出的基于多源数据融合与CNN-LSTM模型的熔体密度监测方法显著提高了聚合物挤出过程中熔体密度的实时监测精度，为挤出过程中聚合物的质量提供了可靠的技术支持。

关键词：聚合物挤出加工熔体密度多传感器数据融合 CNN-LSTM 在线监测

不同益生菌对三华李发酵果汁品质及其体外消化特性的影响

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食品工业科技 2024年第2期45卷 143-151页

作者：杜晓仪杨继国徐玉娟吴继军余元善邹波彭健李璐广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业农村部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室广东广州510610 华南理工大学食品科学与工程学院广东广州510641

以肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides,LM)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum,LF)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus,LR)、植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum,LP)为发酵菌株,研究不同益生菌对三华李发酵果汁理化性质、活性成分、抗氧化能力和体外消化特性的影响规律。结果表明,四种益生菌均能在三华李果汁中正常生长,发酵结束后三华李果汁中的益生菌活菌数均在107~108CFU/mL之间。发酵过程中LF、LR和LP均可消耗三华李果汁中的苹果酸,并生成乳酸和乙酸,降低了三华李果汁的酸度。四种益生菌发酵三华李果汁中,经LM发酵的三华李果汁能够较好的保留果汁颜色,且其具有更高的总酚、总花色苷及抗氧化水平,其次为经LP发酵的三华李果汁。体外消化后,四种益生菌发酵三华李果汁的活菌数、活性成分和抗氧化水平均呈不同程度的下降。然而,经LP和LR发酵的三华李果汁消化结束后的益生菌活菌数、活性成分含量以及抗氧化活性的保留率均较高。综合分析可知,经LP和LR发酵的三华李果汁不仅能够较好保留三华李果汁活性成分和抗氧化水平,而且具有较好的消化耐受性。因此,LP和LR可作为高品质三华李发酵果汁的潜在发酵剂,为益生菌发酵三华李果汁的开发提供理论依据。

关键词：益生菌三华李发酵果汁理化性质活性成分体外消化

不同蛋白来源全营养特医食品乳剂的制备及其体外胃肠消化特性比较

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现代食品科技 2024年

作者：郑键欣杨韵仪陈文荣万芝力方素琼杨晓泉华南理工大学食品科学与工程学院食物蛋白与胶体研究中心广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室仙乐健康科技股份有限公司

为了扩展不同类型蛋白质配料在液态全营养特医食品乳剂中的应用，探究动植物蛋白在特医乳液制备及消化特性方面的差异，该研究分别选取了酪蛋白（CS）、乳清蛋白（WPI）、大豆蛋白（SPI）、豌豆蛋白（PPI）和绿豆蛋白（MPI）作为界面稳... 详细信息

为了扩展不同类型蛋白质配料在液态全营养特医食品乳剂中的应用，探究动植物蛋白在特医乳液制备及消化特性方面的差异，该研究分别选取了酪蛋白（CS）、乳清蛋白（WPI）、大豆蛋白（SPI）、豌豆蛋白（PPI）和绿豆蛋白（MPI）作为界面稳定剂制备乳液，系统探究灭菌工艺和营养成分添加对乳液性质的影响，并筛选其中热稳定的模板乳液（未添加维生素和矿物质）和特医乳液（添加维生素和矿物质）进行体外胃肠消化特性研究。CS、WPI、SPI和PPI制备的特医乳液状态良好，MPI特医乳液出现部分絮凝。灭菌后，WPI、MPI特医乳液分别发生凝胶和絮凝现象；CS、SPI和PPI特医乳液外观均匀，且制备的乳液具有较良好的稳定性，能在30 d内保持粒径和电位稳定。进一步选取CS、SPI和PPI制备的模板乳液和特医乳液进行体外消化性质分析，消化产物测试显示CS与SPI、PPI特医乳液的胃肠消化情况无明显差异，SPI和PPI的游离氨基释放量分别为21.095 mmol/L和19.524 mmol/L。该研究有助于理解不同类型蛋白配料在液态全营养特医乳剂中的应用表现，为液态高蛋白特医食品开发提供一定的技术支持。

关键词：植物蛋白豆球蛋白特医食品全营养乳液胃肠消化性

木质素磺酸钠加强市政污泥好氧发酵重金属钝化

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化学工程 2024年第1期52卷 6-11,35页

作者：刘果莹胡湛波郭俊灵黄伟彬郑榆凯广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 华南理工大学环境与能源学院广东广州510006

为探究SLS(木质素磺酸钠)对市政污泥好氧发酵重金属(Cr、Zn、Pb、Cu)钝化的影响,分别添加物料总质量0%、5%、10%、15%的SLS(标记为CK、SLS5、SLS10、SLS15)与市政污泥进行好氧发酵,并通过Pearson系数和冗余分析对理化因素与重金属开展... 详细信息

为探究SLS(木质素磺酸钠)对市政污泥好氧发酵重金属(Cr、Zn、Pb、Cu)钝化的影响,分别添加物料总质量0%、5%、10%、15%的SLS(标记为CK、SLS5、SLS10、SLS15)与市政污泥进行好氧发酵,并通过Pearson系数和冗余分析对理化因素与重金属开展相关性分析。重金属分析显示,添加SLS的处理组对重金属钝化效果均优于CK组,其中SLS5组对Cr、Zn、Pb钝化效果最好,钝化率分别为81.46%、32.58%、98.61%,SLS15组对Cu钝化效果最好,钝化率为41.67%。Pearson系数和冗余分析表明,Cr、Zn、Pb、Cu重金属生物有效性均与OM(有机质)呈极显著的正相关(P研究条件下,添加5%的SLS对市政污泥好氧发酵重金属钝化效果最佳。

关键词：市政污泥好氧发酵重金属木质素磺酸钠

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二氧化碳碳化沉淀制备碳酸钇的反应过程研究

中国稀土学报 2024年第1期42卷 90-101,I0003页

作者：陈金发赖安邦何志宏昝苗苗卢颖肖燕飞江西理工大学材料冶金化学学部赣州市绿色冶金与过程强化工程技术研究中心自然资源部离子型稀土资源与环境重点实验室稀土产品检测与溯源国家市场监管重点实验室江西赣州341000

CO_(2)碳化沉淀制备特殊物性金属化合物粉体具有成本低、操作简单等优点,已成功应用于纳米、大比表面稀土氧化物的制备。以Y元素为研究对象,针对酸/碱体系下CO_(2)碳化沉淀制备碳酸钇的反应过程进行研究。结果表明,氯化钇的引入会迅速与... 详细信息

CO_(2)碳化沉淀制备特殊物性金属化合物粉体具有成本低、操作简单等优点,已成功应用于纳米、大比表面稀土氧化物的制备。以Y元素为研究对象,针对酸/碱体系下CO_(2)碳化沉淀制备碳酸钇的反应过程进行研究。结果表明,氯化钇的引入会迅速与H_(2)CO_(3)-H_(2)O体系中的HCO_(3)^(-)离子反应生成Y_(2)(CO_(3))_(3)·xH_(2)O,从而促进H_(2)CO_(3)的电离,导致pH小于9.0的溶液中HCO_(3)^(-)的占比小于1%。在酸性体系下,CO_(2)首先发生溶解吸收电离,然后Y^(3+)与HCO_(3)^(-)反应进行沉淀,而NaOH的加入中和了反应释放出的H^(+),从而控制碳化体系pH;整个碳化过程符合一级反应动力学模型,由传质扩散和化学反应混合控制。在碱性体系下,Y(OH)_(3)的转化率随着CO_(2)通入迅速增加,然后由于碳酸钇对Y(OH)_(3)的包裹钝化而趋于平稳,进而Y(OH)_(3)结构坍塌碳化转化率急剧增加至完全转化。而在酸碱不同体系中,温度越高,均更易形成均相沉淀体系,有利于碳酸钇的晶型生长,获得结晶性能良好的Y_(2)(CO_(3))_(3)·2H_(2)O。本文的研究强化了对CO_(2)碳化沉淀碳酸钇反应过程的认识,有利于指导特殊物性稀土氧化物的均相可控及高效制备。

关键词：二氧化碳碳化碳酸钇反应过程物种分布

碳载体空位工程助力原位合成的Pt纳米枝晶促进电催化氧气还原

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 260-271页

作者：廖伟周乾龙瑾吴臣中王彬彭琼曹建新王青梅贵州大学化学与化工学院贵州省双碳与新能源技术创新发展研究院贵州大学工业废弃物高效利用工程研究中心贵州大学绿色化工与清洁能源技术重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学物理学院贵州贵阳550025 华南理工大学化学与化工学院广东广州510641

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)易从碳载体上脱落,严重降低了ORR的催化活性.此外,Pt的高成本和稀缺性也限制了其广泛应用.相比之下,Pt纳米枝晶(NDs)因具有高利用率的表面活性位点而备受关注.然而,Pt NDs的合成通常需要严格控制反应条件,且其与碳基底间的弱相互作用易导致活性位点损失和性能下降.因此,开发具有强金属载体相互作用的Pt复合碳催化剂对PEMFCs的实际应用至关重要.本文通过原位Cl-介导的生长策略,结合碳本征空位工程,成功制备了分散在富含碳本征空位的中空氮掺杂碳基底上的Pt NDs催化剂(Pt@HNC-V-800).拉曼光谱和电子顺磁共振光谱结果表明,碳本征空位的形成机制源于碳基底结构中氮原子的耗散,该过程引起碳原子的重新排列,进而产生了丰富的本征缺陷位点.X射线吸收光谱和X射线光电子能谱结果表明,与无碳空位的Pt@HNC催化剂相比,富含本征碳空位的样品(Pt@HNC-V-800)表现出较低的Pt-Pt键配位数(8.64)和更强的给电子效应.得益于Pt NDs丰富的活性位点及其与本征碳空位基底之间的强电子效应,Pt@HNC-V-800的ORR半波电位高达0.947 V,质量活性和比表面活性分别为1.55 A mg^(-1) Pt和1.85 mA cm^(-2),是商用Pt/C的8.2和6.8倍(0.191 A mg^(-1)Pt和0.27 mA cm^(-2)).加速耐久性测试结果表明,经20000次电势循环后,Pt@HNC-V-800的活性无明显变化,其活性损失远低于无碳本征空位的Pt@HNC材料和商业Pt/C催化剂.因此,与无碳本征空位的Pt@HNC材料相比,Pt@HNC-V-800的ORR活性和稳定性都有较大提升,进一步证实了碳本征空位工程协同Pt NDs策略的优越性.此外,密度泛函理论计算结果表明,Pt@HNC-V的丰富空位降低了氧中间体过电势,优化了ORR中间体在Pt NDs上的吸附能,进而提高了催化剂的ORR本征活性.同时,富碳本征空位的存在增强了Pt NDs在碳载体上的结合能,使Pt NDs不易在电势循环过程中脱离碳载体,从而增强了稳定性.综上所述,本文通过Pt NDs与碳本征空位工程协同效应策略,精准调控碳负载Pt基催化剂的结构,大幅提升其在酸性条件下的ORR性能,为进一步设计高性能的ORR电催化剂提供了新思路.

关键词：氧还原反应 Pt纳米枝晶碳本征空位电催化剂金属载体相互作用