检索结果-南通市图书馆

作者：武苑硕吉林大学

学位级别：硕士

搭载自动轮智行底盘的车辆具有高集成度、高传动效率、驱动形式多样、简化整车结构和空间布置灵活等诸多优势,被广泛认为是汽车发展的最终形式。与传统汽车相比,该种类型的电动汽车在车辆节能控制、操纵稳定性控制等方面具有无可比拟的... 详细信息

搭载自动轮智行底盘的车辆具有高集成度、高传动效率、驱动形式多样、简化整车结构和空间布置灵活等诸多优势,被广泛认为是汽车发展的最终形式。与传统汽车相比,该种类型的电动汽车在车辆节能控制、操纵稳定性控制等方面具有无可比拟的优势。同时,这也意味着搭载自动轮智行底盘车辆的动力学控制系统需要全新的研究与设计,设计的优劣将对整车性能产生至关重要的影响。本文依托国家重点研发计划课题“多系统高效集成轮毂电机行动模块与整车转矩矢量分配技术”(2021YFB2500703),针对轮毂电机角模块车辆横向控制系统,从车辆动力学的角度入手,以4WID/4WIS车辆为研究对象,以提高车辆行驶稳定性为主要研究目标,针对4WID系统与4WIS系统的协调控制策略进行深入研究。本文的主要研究工作如下:(1)建立了车辆侧向状态参数估计器,对车辆侧向车速和轮胎侧向力进行估计。采用运动学与动力学融合的侧向车速估计,在运动学估计算法中,基于车辆侧向运动学方程,采用扩展卡尔曼滤波进行估计;在动力学估计器中,基于轮胎模型,对侧向车速进行估计。并通过横摆角速度设置动态权重因子,实现两种估计算法结果的融合。在对轮胎侧向力进行估计中,先对轴侧向力进行估计,再通过侧向车速估计器所给的同轴左右车轮侧向力比值估计左右车轮侧向力。仿真结果表明:侧向车速估计误差最大不超过6.4%,侧向力估计误差最大不超过7.6%,所搭建的估计器估计效果良好。(2)为了防止期望广义力(车辆所需求的总的期望纵、侧向力与期望横摆力矩)超出车辆所能提供的极限,需对驾驶员期望响应进行合理调整。在上层控制中,首先根据滑模控制理论,建立了车辆动力学控制器(VDC)。再将VDC输出的期望广义力分解为前馈与反馈两部分,由于前馈控制部分占比较大,而且前馈部分可直接反应驾驶员期望响应,因此,本文通过调整驾驶员期望响应,来间接调整期望广义力,以防止期望广义力超出车辆所能提供的极限。(3)为了合理调整驾驶员期望响应,在上层控制中,本文建立了基于广义力边界法向量的驾驶员期望响应调整模块。当驾驶员期望响应调整模块激活时,对车辆纵、侧向响应进行协同控制。通过对驾驶员期望纵向加速度变化率进行合理调整,使得驾驶员期望广义力维持在所设定的阈值左右,同时车辆可按照驾驶员期望轨迹行驶。为对纵向加速度变化率进行合理调整,本文基于凸集的方法,寻找到了广义力边界。(4)传统的轮胎力分配方法采用轮胎利用率平方和相加最小作为代价函数,将期望广义力协同分配至各个轮胎。但是,当四个车轮垂直载荷相差较大时,该分配方法会导致轮胎利用率出现畸形,故本文以四个轮胎的最大利用率值最小作为代价函数对轮胎力进行最优分配。在此基础上,本文给出了关于最大轮胎利用率最小问题的数值解法,使得该问题可采用凸优化问题的求解形式求解。本文给出了详细的求解过程:首先,设置对数障碍函数,将含有不等式约束的优化问题转化为等式优化问题,再采用Newtown法求解等式约束优化问题,并采用回溯直线搜索对可行点进行寻找。(5)本文还设计了轮胎力矢量跟踪器,在轮胎侧向力跟踪中,通过HSRI轮胎逆模型得到前馈车轮转角,并根据估计器得到的轮胎侧向力进行反馈修正,为了防止轮胎逆模型和观测器的误差影响车辆响应跟踪,还根据车辆实际响应设计了第二层反馈控制器;在纵向力控制过程中,由轮胎动力学模型得到前馈驱动或制动力矩,再根据HSRI逆模型得到的期望滑移率对轮速进行反馈修正,防止车轮发生严重滑转。(6)最后,本文搭建Car Sim和Simulink联合仿真平台,将所提控制架构与采用传统轮胎力分配方法的控制架构进行了对比仿真验证。在对比控制架构中,无驾驶员期望响应调整模块。选取弯道急加速与急减速等四种仿真工况进行仿真分析。仿真结果表明,本文所设计的整车控制系统可对驾驶员期望响应进行合理调整,使得车辆实际轨迹的曲率半径与驾驶员期望的曲率半径相差较小,相较于对比控制架构最大误差不超过4.7%。并且采用新轮胎力分配方法的车辆,单轮稳定裕度最少提升10%。

关键词：轮毂电机角模块广义力边界寻找驾驶员期望响应调整轮胎力最优分配

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基于深度学习的车道线检测算法研究

基于深度学习的车道线检测算法研究

作者：党浩文吉林大学

学位级别：硕士

近年来,随着科学技术的不断发展,车道线检测技术也在逐渐进步,各种各样的车道线检测方法相继问世。车道线检测可以分为基于传统图像处理的车道线检测方法以及基于深度学习的车道线检测方法。然而,对于目前主流的车道线检测方法而言,其... 详细信息

近年来,随着科学技术的不断发展,车道线检测技术也在逐渐进步,各种各样的车道线检测方法相继问世。车道线检测可以分为基于传统图像处理的车道线检测方法以及基于深度学习的车道线检测方法。然而,对于目前主流的车道线检测方法而言,其多数是将车道线检测问题转化为基于计算机视觉中的像素分割的问题,这类方法通常拥有不错的检测精度,但是其检测速度相对较慢。为了解决这一问题,将于本文实现一种基于深度学习方法的车道线检测算法,旨在保持较高检测精度基础上,同时以较快的检测速度来完成车道线检测任务。基于以上出发点本文的主要工作内容如下:(1)本文提出了一种新型的特征提取网络。本文首先针对Res Net-50卷积神经网络结构中的下采样层,提出了一种新的改进结构来提高卷积神经网络的特征提取能力,此外本文采用了解大核卷积的方法对特征提取网络结构中的输入层部分进行了额外的优化。本文提出的新型特征提取网络主要是作为本文车道线检测算法框架的骨干网络对输入图片进行特征提取,供后续的车道线检测算法部分使用。(2)本文针对采用的车道线检测算法,提出了两种新的车道线结构损失函数。该车道线结构损失函数不仅提高了特征提取网络在训练过程中的收敛速度,同时也增加了本文整体车道线检测算法的准确率。对于算法本身而言,其主要是将车道线检测过程视为在全局特征下的问题,首先将图片基于行锚点进行分割,之后将每行纵向划分为若干个单元格,从而将车道线检测过程转化为每行中的单元格选择问题,同时利用骨干网络输出的特征提取信息,进而完成对输入图片的车道线检测过程。(3)基于以上两点内容,实现了本文车道线检测算法的相关代码。同时,本文使用了Tusimple以及CULane两种公开车道线数据集完成了相关定量实验及对比实验以验证本文车道线检测算法的有效性。实验结果表明,本文的车道线检测算法较为出色,其在具有较高的检测精度的基础上同时有着较快的检测速度,这在实际的车道线检测任务中具有重要的意义。

关键词：车道线检测卷积神经网络锚点损失函数

媒介地理学视域下吉版纪录片对地域形象建构研究

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媒介地理学视域下吉版纪录片对地域形象建构研究

作者：刘月吉林大学

学位级别：硕士

纪录片是在特定的地理环境下应运而生的,其创作过程与媒介地理学的理论内核紧密相连。纪录片通过巧妙地融合独特的地域文化与媒介形式,构建出一种富有想象力的虚拟地理景观。作为一种重要的媒介载体,纪录片已经成为塑造和展示地域形象... 详细信息

纪录片是在特定的地理环境下应运而生的,其创作过程与媒介地理学的理论内核紧密相连。纪录片通过巧妙地融合独特的地域文化与媒介形式,构建出一种富有想象力的虚拟地理景观。作为一种重要的媒介载体,纪录片已经成为塑造和展示地域形象的重要手段。本研究聚焦于吉版纪录片,旨在深入分析其地域文化特色的展现。通过运用媒介地理学的理论框架,本研究从空间、景观、时间、地方和尺度五个维度对吉版纪录片如何构建吉林地域形象进行了深入的剖析。同时,本文还梳理了吉版纪录片的未来发展路径,以期推动纪录片在地域形象塑造方面取得更加卓越的成就。本文从媒介地理学的视角切入,深入探讨了吉版纪录片如何构建吉林地域形象的机制。本研究借助媒介地理学中的空间、时间、地方、景观和尺度等核心概念,深入探讨了吉版纪录片如何展现吉林地域形象的独特之处。在空间维度上,我们重点分析了纪录片中的空间转换,特别是通过流动的媒介空间、交错的媒介空间和压缩的媒介空间三种方式,巧妙地构建了吉林丰富的地理空间。吉版纪录片在现实与媒介空间之间建立了双向联系,成功地将观众引入一个真实而又独特的空间体验。在媒介表达中,不再简单地将某一群体或文化视为“他者”,而是将其纳入到一个更为包容和多元的表达框架中,实现自我与他者之间的对话、交流和融合,从而更加立体、深入地描绘了吉林的地域形象。在时间的长河中,吉版纪录片巧妙地运用媒介的时空灵活性,回溯吉林深厚的历史底蕴,多维度地揭示了吉林形象的历史组成元素。同时,通过细致入微地记录吉林人民对地域文化的坚守与传承,以及地域形象在现实中的发展与创新,生动地呈现了吉林地域形象在时间流转中的丰富内涵和社会历史价值。在景观维度上,从自然景观、民俗景观和城市景观三个角度对吉版纪录片中的地域景观进行了分类,并且运用艺术化“表现”手法来生动展现吉林文化的人文精神内核,从多个角度树立了吉林地域形象。在地方维度上,通过对地方符号和地方情感的分析,探究了吉版纪录片中地方感的折射。最后,从媒介尺度的角度出发,分析了不同的生产主体会形成不同的媒介尺度,并总结不同尺度下吉版纪录片所呈现的吉林地域形象,探析了吉版纪录片的未来发展路径。本文的研究发现,吉版纪录片通过集中地域资源的方式在构建地域形象方面取得了显著成果,希望能为纪录片在地域形象建构过程中提供可供借鉴的经验,激发各地独特地域美的活力。

关键词：媒介地理学吉版纪录片地域形象

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近红外光声光谱血糖检测技术研究

近红外光声光谱血糖检测技术研究

作者：张馨予吉林大学

学位级别：硕士

随着社会发展和人们生活水平的提升,糖尿病已经逐渐成为危害人类身体健康的主要慢性病之一。实时监测糖尿病人血糖水平对其健康尤为重要,但目前广泛使用的针刺采血法不便利且易感染,故无创血糖检测技术成为研究的热点。与其他无创光学... 详细信息

随着社会发展和人们生活水平的提升,糖尿病已经逐渐成为危害人类身体健康的主要慢性病之一。实时监测糖尿病人血糖水平对其健康尤为重要,但目前广泛使用的针刺采血法不便利且易感染,故无创血糖检测技术成为研究的热点。与其他无创光学血糖检测方法相比,光声光谱血糖检测技术具有不易受组织散射等优点,因此被广泛研究。但目前光声光谱血糖检测仍然存在系统探测精确度不高和预测结果误差较大等问题亟待解决。为了提高检测精度,本文从光声效应原理入手,结合表面增强红外技术,设计了近红外吸收光谱血糖检测系统和近红外光声光谱血糖检测系统,提取信号多维特征值并建立血糖浓度预测模型,以此得出最优浓度预测结果。本文主要研究内容如下:1.分析了葡萄糖的近红外光谱、红外光的组织传播特性以及光声效应基本理论,结合光声效应理论模型,使用Matlab与Comsol软件分别模拟了光声场分布及光声信号特征,为后续的光声实验提供了理论基础和设计指导。2.建立了两套近红外吸收光谱血糖检测系统,分别采用石英比色皿和透射型Zn Se薄片作为实验传感单元。结合红外表面增强技术,增强了水溶液对光信号的吸收。实验测得透射光信号值随葡萄糖溶液浓度增加而减小,系统分辨率为50 mg/d L。3.建立了三套近红外光声光谱血糖检测系统,包括基于透射型-石英比色皿检测系统、基于反射型-Zn Se-ATR检测系统及基于透射型-Zn Se薄片检测系统,结合表面增强红外技术,增强了光声信号。横向比较各系统,基于透射型-Zn Se薄片检测系统效果最优,在低浓度范围内(0～100 mg/d L)测量分辨率可达10mg/d L,其误差平均值分别为其他两个系统的43%和64%。4.提取了实验得到的光声信号的多维特征,形成数据集。为提高预测精度,先后选择线性拟合、BP神经网络、PSO-BP神经网络、KNN算法及随机森林四种浓度预测模型标定分析数据集,使用多种性能衡量指标、克拉克误差网格及BA图比较了预测模型性能,其中随机森林浓度预测模型预测结果最为精准,均方根误差(Root Mean Squard Error,RMSE)可以达到5.769 mg/d L,所有数据点均落在克拉克误差网格A区,满足临床血糖检测要求。创新点如下:1.利用表面增强红外技术,建立了新型近红外光声光谱血糖检测系统,降低了测量误差,加入金岛膜后信号差值较镀金前增强2.39倍,葡萄糖检测分辨率达到10 mg/d L。2.采用随机森林模型预测血糖浓度,将RMSE降低至5.769 mg/d L,预测数据均落在克拉克误差网格A区。

关键词：光声光谱血糖检测光声池浓度预测模型红外表面增强

面向窝眼轮式排种器优化的水稻种子建模方法研究

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面向窝眼轮式排种器优化的水稻种子建模方法研究

作者：赵海楠吉林大学

学位级别：硕士

为促进黑龙江地区水稻产业机械化发展,提高水稻旱地直播作业效率,应用离散元法对水稻旱地穴播常用的窝眼轮式排种器进行结构优化。在对排种器工作过程进行仿真分析时,需要建立符合实际种群动态响应的颗粒群体模型,那就要建立精确的水稻... 详细信息

为促进黑龙江地区水稻产业机械化发展,提高水稻旱地直播作业效率,应用离散元法对水稻旱地穴播常用的窝眼轮式排种器进行结构优化。在对排种器工作过程进行仿真分析时,需要建立符合实际种群动态响应的颗粒群体模型,那就要建立精确的水稻种子颗粒模型。本文以4个品种的水稻种子为研究对象,对仿真所需的物理力学参数进行测试分析,然后建立水稻种子的几何模型和DEM力学模型,完成水稻种子颗粒模型建立。对本文所建立的模型进行动力学验证,利用参数分段优化方法提高仿真精度。最后对排种器型孔结构进行优化设计,并进行台架对比试验进行验证,本文的主要工作和结论如下。(1)根据长厚比不同对水稻种子进行分类,确定旱优73、哈粳稻10、郑旱10号和南粳9108为研究对象。将水稻种子近似为椭球体,定义其特征尺寸并进行测量分析,发现特征尺寸均呈现正态分布趋势且特征尺寸之间存在较强的相关性,根据相关性确定宽度为主尺寸,长度和厚度为次尺寸。对水稻种子的本征参数以及种子与边界之间的接触参数进行测试分析,其中包括密度、弹性模量、碰撞恢复系数以及静摩擦系数,由于水稻种子的滚动摩擦系数无法通过试验直接测量得到,因此通过标定的方法获得。(2)结合椭圆最大内切圆方程的推论,在保证特征尺寸一定的前提下逐渐改变填充精度,对水稻种子进行几何模型的建立,应用Hertz-Mindlin(no slip)模型作为接触力学模型,完成水稻种子单个籽粒模型的建立,根据主尺寸的分布规律和主尺寸与次尺寸之间的相关关系建立水稻种子颗粒群体模型。然后进行静态堆积角、自流筛分、动态堆积角、排种器排种四组动力学验证试验,确定长厚比大于4的25球模型和长厚比小于4的21球模型可以作为通用模型进行仿真试验。进行参数灵敏度分析确定敏感参数,对其进行参数分段优化分析,结果表明参数分段优化可以提高仿真精度,且分段越多仿真结果越准确。(3)分析型孔长径和型孔边缘倾角对排种器排种过程的影响,确定这两个因素的最大设计范围。设计2因素5水平二次旋转正交组合试验,在离散元软件中进行仿真分析,对仿真结果进行方差分析,确定使合格指数达到最佳的型孔结构参数组合为:型孔长径13mm、边缘倾角32°,此时模型预测的合格率为90.1%、重播率为5.5%、漏播率为4.4%。最后进行台架对比试验证明离散元仿真可以实现对排种过程的高精度模拟与计算。

关键词：离散元法水稻种子颗粒建模参数分段优化窝眼轮式排种器

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抗肿瘤纳米胶囊的制备及应用

抗肿瘤纳米胶囊的制备及应用

作者：王美伊茗吉林大学

学位级别：硕士

恶性肿瘤是当今全球人类健康的致命威胁,其发病率与致死率逐年上升,未来形势将更为严峻。由于肿瘤部位血管分布紊乱、结构异常等原因,乏氧成为大多数实体瘤的主要特征之一。肿瘤组织乏氧不仅会限制许多药物的治疗效果,还会加剧肿瘤的发... 详细信息

恶性肿瘤是当今全球人类健康的致命威胁,其发病率与致死率逐年上升,未来形势将更为严峻。由于肿瘤部位血管分布紊乱、结构异常等原因,乏氧成为大多数实体瘤的主要特征之一。肿瘤组织乏氧不仅会限制许多药物的治疗效果,还会加剧肿瘤的发展和转移,是肿瘤难以治愈且预后不良的主要原因之一。近年来研究人员开发的乏氧激活类药物对乏氧肿瘤细胞表现出了高选择性及细胞毒性,但是由于肿瘤乏氧区域分布不均、乏氧程度具有差异性以及药物被过早代谢,限制了它们在临床的进一步应用。肿瘤通过糖酵解大量消耗葡萄糖来维持能量供应,葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,GOx)能够高效地消耗葡萄糖和氧气,增强肿瘤部位乏氧,克服乏氧激活类药物的原有弊端。但蛋白质及乏氧激活类药物稳定性差,代谢速率快、半衰期短,因此制备高稳定性载药平台以提高蛋白酶类药物稳定性、延长体内半衰期、提高瘤内滞留时间并增加乏氧激活类药物的有效负载浓度,在特定刺激响应下缓慢地释放药物,避免被提前代谢具有十分重要的意义。本文采用原位自由基聚合的方法制备葡萄糖氧化酶纳米胶囊(nGOx),显著提高了GOx的稳定性,延长了瘤内滞留时间并营造了一个持续的肿瘤乏氧微环境。接着制备了谷胱甘肽响应型负载乏氧激活药物替拉扎明(Tirapazamine,TPZ)的介孔二氧化硅纳米胶囊(nMSNs-TPZ),在乏氧环境中TPZ转化为具有细胞毒性的自由基形态,有效杀死肿瘤。这种策略有望为肿瘤治疗及药物递送提供一种新的思路,具体的研究内容如下:在第二章中,首先通过接枝法在GOx表面引入双键基团,为之后自由基聚合提供反应位点,接着以电中性分子丙烯酰胺(Acrylamide,AAM)、正电性分子N-(3-氨丙基)甲基丙烯酰胺(N-(3-Aminopropyl)methacrylamide,APM)作为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(N,N′-Methylenebis(acrylamide),BIS)作为交联剂,加入N,N,N',N'-四甲基乙二胺(N,N,N',N'-Tetraethylethylenediamine,TEMED)及过硫酸铵(Ammonium persulfate,APS)引发自由基聚合,在GOx表面构筑聚合物壳层,即得到nGOx。研究发现,nGOx为粒径20 nm左右,尺寸均一的球形结构,具有良好的催化活性,且其在胰蛋白酶、特定温度及不同p H溶液条件下的稳定性与天然GOx相比有显著提高。此部分工作为GOx的修饰提供了新的思路。在第三章中,首先使用溶胶-凝胶法制备粒径约为50 nm的介孔二氧化硅(Mesoporous Silica Nanoparticles,MSNs),之后通过后嫁接法在MSNs表面接枝可聚合双键,再将TPZ负载在孔道中,最后加入谷胱甘肽响应型交联剂N,N-双(丙烯酰胺)胱胺(N,N'-Bis(acryloyl)cystamine,BAC)在TEMED和APS的自由基聚合引发体系中,实现原位自由基聚合反应。制备的nMSNs-TPZ粒径增大至90 nm左右,并具有良好的GSH响应性药物释放能力,该方法为递送小分子药物及介孔二氧化硅的修饰提供了新的策略。在第四章中,细胞实验证实了nGOx能够有效诱导肿瘤乏氧,且其造成的细胞局部乏氧相较于乏氧培养箱创造的整体乏氧环境更能有效地激活TPZ。通过4T1小鼠肿瘤模型,证实了nGOx具有更长的瘤内滞留时间,且nGOx与nMSNs-TPZ联用具有最优的肿瘤治疗效果,有望成为肿瘤治疗的又一潜在疗法。

关键词：肿瘤乏氧微环境葡萄糖氧化酶替拉扎明纳米胶囊介孔二氧化硅

基于生态系统服务供需的长春市生态安全格局时空变化研究

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基于生态系统服务供需的长春市生态安全格局时空变化研究

作者：李莹雪吉林大学

学位级别：硕士

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马克思恩格斯早期生态思想研究

马克思恩格斯早期生态思想研究

作者：郭宇婷吉林大学

学位级别：硕士

工业革命以来,人类不断改造自然,工农业迅速发展,生物地球化学流动被打破,近年来全球深受全球变暖和极端天气之苦。新中国成立后,经历了环保意识的觉醒和探索,生态建设水平不断提高,环境法律体系越来越完善,我国进入了社会主义生态文明... 详细信息

工业革命以来,人类不断改造自然,工农业迅速发展,生物地球化学流动被打破,近年来全球深受全球变暖和极端天气之苦。新中国成立后,经历了环保意识的觉醒和探索,生态建设水平不断提高,环境法律体系越来越完善,我国进入了社会主义生态文明新时代。本文对马克思恩格斯早期著作进行研究,以寻求对我国生态文明建设的启示。首先,本文研究了马克思恩格斯关于生态文明的思想的形成背景。在工业革命后,生产快速发展的背景下,恩格斯观察到了工业生产对于环境的破坏以及资本主义统治下无产阶级的生活状况之悲惨。国民经济学关于私有制的观点、空想社会主义关于生态问题的思考和德国古典哲学对自然观的探讨则构成了马克思恩格斯生态思想的理论资源。马克思恩格斯生态思想经历了萌芽到成熟的过程。从《乌培河谷来信》到《关于林木盗窃法的辩论》,再到《国民经济学批判大纲》和《英国状况·十八世纪》,马克思恩格斯的生态思想逐渐产生。《1844年经济学哲学手稿》中,马克思提出的“两个和解”为人与自然和谐相处指明了前进的方向。《英国工人阶级状况》指出了悲惨处境根源在于社会制度。要想实现这两个和解,就必须建设生态文明和共产主义,彻底改变人与自然之间的关系。因此本文认为这两部著作标志着二人的生态思想初步形成,这一初步形成为马克思主义生态思想奠定了基础,为生态马克思主义的兴起和发展提供了指引,为新时代生态文明建设提供了理论支持。最后,本文阐述了马克思恩格斯早期生态思想对生态建设的推动作用与对中国式现代化建设的指引作用。在政策性措施方面,要充分发挥党的领导核心作用;充分发挥宏观经济政策的引导作用,使财政起到解决外部性的中介作用,加强环境保护基本制度建设与执行,提高制度建设专业化水平;大力提倡绿色生产和消费方式,加强环境保护教育和宣传,提高实效性。

关键词：马克思恩格斯早期生态思想两个和解生态问题中国式现代化

金纳米粒子类酶活性调控及其在氨基糖苷类抗生素检测中的应用

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金纳米粒子类酶活性调控及其在氨基糖苷类抗生素检测中的应用

作者：王欢吉林大学

学位级别：硕士

氨基糖苷类抗生素（Aminoglycosides,AGs）是一类广谱抗菌药物,因其成本低廉、杀菌效率高,目前被广泛用于畜牧业食品安全领域,然而由于AGs的滥用使得牛奶等动物源食品容易受到抗生素残留物的污染,这些残留物会通过食物链累积到人体从而... 详细信息

氨基糖苷类抗生素（Aminoglycosides,AGs）是一类广谱抗菌药物,因其成本低廉、杀菌效率高,目前被广泛用于畜牧业食品安全领域,然而由于AGs的滥用使得牛奶等动物源食品容易受到抗生素残留物的污染,这些残留物会通过食物链累积到人体从而产生神经肌肉阻滞、肾毒性等毒副作用。传统AGs的检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法和液相色谱-质谱法,这些方法虽能有效检测AGs,但仍存在耗时、成本高、操作繁琐、难度大和易受干扰等障碍。因此,开发简便、经济、快速、灵敏度高、选择性好的AGs检测方法是迫切需要的。金纳米粒子（Gold nanoparticles,AuNPs）是一种具有类酶催化活性的纳米材料,通过其类酶活性的调控可以构建比色传感平台,实现多种分析物的检测。但是目前该类检测方法的开发缺乏相应的理论支撑,其类酶活性调控的机制尚不明确,同时此类检测方法大多只呈现单一颜色变化,导致裸眼分析的精度较低,可靠性不足。若与金纳米棒（Gold nanorods,AuNRs）刻蚀策略相结合可以很好地弥补这一不足,AuNRs的可调性强,局部表面等离子体共振（Localized surface plasmon resonance,LSPR）范围宽,可以呈现更丰富的颜色变化,更适合作为信号输出材料。本论文首先研究了AGs对AuNPs类过氧化物酶活性和类过氧化氢酶活性调控的作用机制,然后以AuNPs为识别元件,AuNRs为信号转导元件,构建了两种比色传感方法实现了对AGs的分析检测,主要研究内容如下:（1）分别以两种典型的AGs:卡那霉素（Kanamycin,KAN）和妥布霉素（Tobramycin,TOB）为例,从相互作用力、酶促动力学、羟基自由基和电子转移能力四个方面研究了AGs对AuNPs类过氧化物酶活性和类过氧化氢酶活性调控的作用机制,解释了AuNPs类酶活性增强的原因,为AGs比色传感方法的构建提供理论基础。（2）分别以KAN和TOB为分析物,基于AuNPs的类酶活性调控介导AuNRs刻蚀构建了两种多彩比色方法。中性条件下,AuNPs催化过氧化氢（H2O2）氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine,TMB）生成TMB2+,TMB2+可以定向刻蚀AuNRs。随着KAN浓度的增加,AuNPs的催化能力增强,刻蚀剂TMB2+的浓度逐渐增加,AuNRs的LSPR逐渐蓝移,峰位移与KAN浓度在66～528n M范围内成线性关系,检出限为3.40 n M。碱性条件下,AuNPs催化H2O2生成H2O和O2,剩余未参与反应的H2O2可以与碘离子（I–）反应,生成碘三离子（I3–）,I3–可以刻蚀AuNRs。随着TOB浓度的增加,H2O2的剩余量逐渐减少,生成刻蚀剂I3–的浓度也逐渐减少,使AuNRs的LSPR逐渐红移,峰位移与TOB浓度在0.63～2.5μM范围内成线性关系,检出限为0.19μM。两种方法均伴随丰富的颜色变化,且在实际样品牛奶的检测中表现良好。

关键词：金纳米粒子金纳米棒氨基糖苷类抗生素纳米酶刻蚀多彩比色

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普特医疗器械有限公司发展战略研究

普特医疗器械有限公司发展战略研究

作者：王婉蓉吉林大学

学位级别：硕士