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蛋白质基防生物污染涂层研究进展

表面技术 2024年

作者：王雪霆晋晓倩葛婉仪刘丽媛邓旭东尹大川西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室

生物污染已成为当代社会的全球性问题，影响着医疗、食品加工、环境保护等多个领域，带来严重的健康和环境风险。作为一种新兴的防污技术，蛋白质基涂层近年来受到广泛关注。本文综述了生物污染在食品、生物医学和工业生产中的危害，并... 详细信息

生物污染已成为当代社会的全球性问题，影响着医疗、食品加工、环境保护等多个领域，带来严重的健康和环境风险。作为一种新兴的防污技术，蛋白质基涂层近年来受到广泛关注。本文综述了生物污染在食品、生物医学和工业生产中的危害，并分析了蛋白质表面涂层策略在防止生物污染中的优势。具体包括：一、利用蛋白质特异性结构和功能团，通过自组装或化学修饰形成抗生物污染涂层；二、蛋白质与小分子复合以增强抗菌能力；三、蛋白质与高分子材料结合形成具有优异机械强度和化学稳定性的涂层。最后，本文总结了蛋白质基防污涂层的优势及其未来面临的挑战。

关键词：生物污染蛋白质防污涂层表面改性

基于DREAM_ZS算法的EIT电阻率反演方法研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 93-103页

作者：李颖马重蕾赵营鸽王冠雄郝虎鹏河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北工业大学河北省生物电磁与神经工程重点实验室天津300130 河北工业大学天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130 新乡医学院三全学院智能医学工程学院河南新乡453003

针对电阻抗成像(EIT)中的电阻率反演及其不确定性量化问题,提出基于贝叶斯理论的不确定性分析方法.首先,利用反向传播(BP)神经网络模型作为正问题替代模型,取得了计算精度高的结果,并且大大提高计算效率.然后,采用基于贝叶斯理论的自适... 详细信息

针对电阻抗成像(EIT)中的电阻率反演及其不确定性量化问题,提出基于贝叶斯理论的不确定性分析方法.首先,利用反向传播(BP)神经网络模型作为正问题替代模型,取得了计算精度高的结果,并且大大提高计算效率.然后,采用基于贝叶斯理论的自适应差分进化Metropolis抽样(DREAM_ZS)算法对电阻率进行反演,并对不同激励模式和不同先验分布进行了对比分析.对模拟头部的4层同心圆模型的反演结果显示,DREAM_ZS抽样算法能够对4个参数进行准确识别,相对激励模式的反演效果最优.4个参数的不确定性程度不同,头皮电阻率不确定性最小,敏感性最强,其次是颅骨,大脑和脑脊液的不确定性较大.进而,对高维参数的圆模型进行仿真,采用相对激励模式,DREAM_ZS抽样算法能够准确反演二维圆模型的各个参数.参数的先验分布为正态分布时,与均匀分布相比,其反演结果不确定性小,对算法的识别效果更强.

关键词：电阻抗成像参数反演贝叶斯理论 BP神经网络 DREAM_ZS算法

川芎嗪抑制ROCK的表达降低模拟失重大鼠血管Ca^(2+)敏感性

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西北大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 919-928页

作者：王慧平白晓镯赵晶赵省心刘朕印党凯高云芳西北大学生命科学学院/西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室陕西西安710069 西北工业大学生命学院/西安市特种医学与健康工程重点实验室陕西西安710072

研究失重条件下血管平滑肌收缩性、Ca^(2+)敏感性及其调控通路RhoA-ROCK蛋白表达的变化,以及川芎嗪干预对其的影响。大鼠尾部悬吊模拟失重,在机体前、后部分别选取颈总动脉和肠系膜上动脉。在模拟失重大鼠颈总动脉中,由苯肾上腺素(PHE)... 详细信息

研究失重条件下血管平滑肌收缩性、Ca^(2+)敏感性及其调控通路RhoA-ROCK蛋白表达的变化,以及川芎嗪干预对其的影响。大鼠尾部悬吊模拟失重,在机体前、后部分别选取颈总动脉和肠系膜上动脉。在模拟失重大鼠颈总动脉中,由苯肾上腺素(PHE)或KCl诱发的血管收缩性和Ca^(2+)敏感性增强,RhoA激酶2(ROCK II)的表达、肌球蛋白磷酸酶靶亚基1(MYPT1)和肌球蛋白调节轻链(MLC)的磷酸化水平均上升,血管孵育Y-27632(ROCK特异性抑制剂)后可降低以上变化。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦可降低以上变化。模拟失重后,大鼠肠系膜上动脉的收缩性和Ca^(2+)敏感性、ROCK II的表达、MYPT1和MLC的磷酸化水平降低,血管孵育Y-27632对以上变化无明显作用。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦对以上变化无明显作用。结果表明,由RhoA-ROCK调控的血管平滑肌Ca^(2+)敏感性的变化可能是失重条件下机体前后部血管收缩性发生区域性重塑的关键因素。川芎嗪可抑制ROCK蛋白的表达,降低血管平滑肌升高的Ca^(2+)敏感性,从而纠正失重条件下机体前部血管收缩性的增强,但对失重条件下机体后部血管收缩性的减弱无恢复作用。

关键词： Ca^(2+)敏感性 RhoA-ROCK 血管收缩性模拟失重川芎嗪

基于脑电图与近红外光谱的经颅直流电刺激联合运动想象对脑功能的影响研究

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生物医学工程学杂志 2024年第3期41卷 476-484页

作者：么航于洪丽杜博爱河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130

运动想象(MI)以其针对性强、方便易学、无需特殊设备等优点,常被用于体育训练和神经康复等领域,并成为认知神经科学的一种主要研究范式。经颅直流电刺激(tDCS)作为一种新兴的神经调控技术,可调节皮质兴奋性,进而影响运动等功能,然而tDC... 详细信息

运动想象(MI)以其针对性强、方便易学、无需特殊设备等优点,常被用于体育训练和神经康复等领域,并成为认知神经科学的一种主要研究范式。经颅直流电刺激(tDCS)作为一种新兴的神经调控技术,可调节皮质兴奋性,进而影响运动等功能,然而tDCS对于运动想象任务态是否具有积极影响目前尚不明确。本文纳入了16名年轻健康受试者,采集受试者在接受tDCS前、后执行运动想象任务时的脑电(EEG)信号和近红外光谱(NIRS)信号,计算并分析了不同任务期间的多尺度样本熵(MSE)和血红蛋白浓度变化情况。结果发现,tDCS刺激后任务相关脑区的MSE升高,含氧血红蛋白浓度增加,总血红蛋白浓度上升,表明tDCS提高了任务相关脑区的激活程度,说明tDCS对运动想象具有积极作用。本研究或可为tDCS联合运动想象的临床研究提供一定的参考价值。

关键词：运动想象经颅直流电刺激脑电图近红外光谱多尺度样本熵

结合生成对抗网络的电阻抗断层成像技术在肺通气监测中的应用

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 105-113页

作者：赵明康刘珺郭忠圣陈祥琪张帅郑天予河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130

电阻抗断层成像(EIT)技术在肺通气监测和区域性肺功能检测中发挥着重要作用。然而,EIT算法固有的病态特性导致从含有噪声的电压数据中求解电导率时存在明显偏差,难以获得准确的电导率变化分布图像以及清晰的边界轮廓。为了提高EIT在肺... 详细信息

电阻抗断层成像(EIT)技术在肺通气监测和区域性肺功能检测中发挥着重要作用。然而,EIT算法固有的病态特性导致从含有噪声的电压数据中求解电导率时存在明显偏差,难以获得准确的电导率变化分布图像以及清晰的边界轮廓。为了提高EIT在肺通气监测中的成像质量,本文提出将EIT算法与深度学习算法相结合的方法。首先,引用优化因子对卡尔曼滤波算法进行修正并将吉洪诺夫(Tikhonov)正则化引入算法的状态空间表达式,以获得初始肺部重建图像;其次将初始成像结果输入生成对抗网络模型,以重构出精确的肺部轮廓。仿真实验结果表明,该方法生成的肺部图像边界清晰,对噪声具有更强的鲁棒性,基本实现了可视化的效果,可为计算机断层扫描等影像的诊断提供参考意义。

关键词：电阻抗断层成像卡尔曼滤波生成对抗网络图像重建

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自主学习感觉生理学习模式的创立与实践

基础医学教育 2024年第6期26卷 454-458页

作者：王慧平于怡张亚妮党凯董靖西北大学生命科学与医学部生理学教研室西安710069 西北工业大学生命学院特种医学与健康工程重点实验室

迄今,有关动物及人体感觉生理方面的研究,已获得7个诺贝尔生理学或医学奖。基于此情况,西北大学生命科学与医学部生理学教学团队通过对历年感觉生理教学过程与结果的研判,进行教学方法创新,提出“诺奖为基,议题为引,自主学习感觉生理”... 详细信息

迄今,有关动物及人体感觉生理方面的研究,已获得7个诺贝尔生理学或医学奖。基于此情况,西北大学生命科学与医学部生理学教学团队通过对历年感觉生理教学过程与结果的研判,进行教学方法创新,提出“诺奖为基,议题为引,自主学习感觉生理”的自主学习模式。学生先通过团队的线上慕课学习感觉生理的基本知识,然后师生以诺奖成果为基础共同商定学习议题,由教师通过对议题的解析引导学生自主学习感觉生理。该自主学习模式显著提高了学生的学习主动性和学习兴趣,加深了学生对感觉生理内容的理解,提升了教师的教学水平,在实践中收到了良好的教学效果。

关键词：生理学感觉生理自主学习议题引导诺贝尔奖教学创新

基于网络药理学与转录组学探究白芷抗失重性骨质流失机制

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航天医学与医学工程 2024年第4期35卷 228-234页

作者：梁学超田野茹康桑柏梁瑞骞爱荣西安市特种医学与健康工程重点实验室西北工业大学生命科学学院西安710072

目的研究白芷对失重性骨质流失的对抗作用及其有效活性成分、作用靶点及分子机制,以期为失重性骨质流失疾病提供新的治疗策略。方法通过构建小鼠后肢尾悬吊力学去负荷模型研究中药白芷对失重性骨质流失的对抗作用。18只健康雄性小鼠随... 详细信息

目的研究白芷对失重性骨质流失的对抗作用及其有效活性成分、作用靶点及分子机制,以期为失重性骨质流失疾病提供新的治疗策略。方法通过构建小鼠后肢尾悬吊力学去负荷模型研究中药白芷对失重性骨质流失的对抗作用。18只健康雄性小鼠随机分为对照组(Control)、尾悬吊组(HLU)和尾悬吊+白芷组(HLU+BZ),每组6只,连续灌胃28 d后,评价白芷对力学去负荷骨质流失模型小鼠骨密度的影响;采用TCMSP、Genecards、OMIM、TTD、DisGeNET等网络药理学数据库筛选出中药白芷有效活性成分及作用靶点;运用转录组测序方法对响应力学去负荷的差异表达基因进行分析,将白芷有效成分作用靶点与响应力学去负荷差异基因靶点交集,获得白芷干预失重性骨质流失的核心基因靶点;利用String数据库和Cytoscape软件构建白芷成分–靶点蛋白互作网络(PPI),采用R Studio软件富集分析白芷治疗失重性骨质流失的关键信号通路。结果对后肢尾悬吊小鼠骨密度扫描定量分析,表明白芷可显著恢复模型小鼠骨密度的损失(P<0.001);通过网络药理学数据库筛选获得10种白芷有效活性成分,306个成分作用靶点,骨质疏松相关疾病靶点1751个,绘制韦恩图计算交集得到33个病药共同靶点。再次通过与模拟失重条件下转录组测序差异表达基因进行靶点交集,获得白芷干预失重性骨质流失的核心基因32个,包括核转录因子(JUN)、Toll样受体4(TLR4)、辣椒素受体(TRPV1)等;对32个核心基因进行富集分析,GO功能富集分析结果显示共得到GO条目194个,其中生物过程(BP)条目123个,主要包括胰岛素样生长因子受体、葡萄糖体内平衡和基因表达负调控等;分子功能(MF)条目28个,包括RNA聚合酶Ⅱ转录因子活性,配体激活的序列特异性DNA结合以及转录因子结合等;细胞组分(CC)条目43个,包括细胞质膜、受体复合物、常染色质等;KEGG富集分析结果表明白芷可能参与调控胰岛素样因子、HIF-1缺氧应激、AMPK等信号通路发挥治疗失重性骨质流失的功能。结论白芷可有效恢复后肢尾悬吊小鼠骨量流失,并可能通过调控响应力学去负荷差异基因的表达,抑制失重应激胁迫所引起的晚期糖基化终末产物(AGEs)积累、氧化应激损伤(活性氧)以及炎症因子的产生,进而参与骨微环境中成骨细胞分化,缓解失重性骨质流失疾病的发生。

关键词：失重骨质流失转录组测序白芷网络药理学

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诱导同源蛋白质二聚化的方法

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：郭俊霞刘森湖北工业大学生命科学与健康工程学院工业发酵省部共建协同创新中心湖北微生元生物科技有限公司湖北工业大学生命科学与健康工程学院发酵工程教育部重点实验室

同源蛋白质二聚化是一种普遍的现象，在许多生物过程中发挥着关键作用。多数细胞事件，如信号转导、转录辅因子募集、酶激活，甚至致病途径，都通过同源蛋白质-蛋白质相互作用受到显著调节。调控同源蛋白质二聚化过程和了解其分子机制... 详细信息

同源蛋白质二聚化是一种普遍的现象，在许多生物过程中发挥着关键作用。多数细胞事件，如信号转导、转录辅因子募集、酶激活，甚至致病途径，都通过同源蛋白质-蛋白质相互作用受到显著调节。调控同源蛋白质二聚化过程和了解其分子机制对于生物医学应用以及剖析复杂的生物调控网络至关重要。邻近效应或分子的物理接近效应是生物过程中必不可少的调节因素，可以通过诱导二聚化方法来控制。基于临近诱导的化学诱导二聚化（chemically induced dimerization， CID）系统与光诱导二聚化（light induced dimerization， LID）系统为调节二聚化蛋白质的功能提供了强大的工具，并得到逐步发展。近年来，金属离子、核酸和分子主客体系统被提出作为正交控制同源蛋白质二聚化的新方法。本综述阐述了通过CID系统、LID系统以及超分子化学的手段诱导同源蛋白质二聚化的方法与应用，以期为今后同源蛋白质二聚化的应用发展提供一些参考与思路。

关键词：蛋白质-蛋白质相互作用邻近诱导同源二聚化化学诱导二聚化光诱导二聚化

CDK12参与模拟失重抑制成骨细胞增殖的作用及机制

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医用生物力学 2024年第S1期 409-409页

作者：胡丽芳钟文金梁舒静骞爱荣西北工业大学生命学院西安市特种医学与健康工程重点实验室骨代谢研究室

目的失重环境下成骨细胞增殖能力下降是引起失重性骨丢失的重要原因之一,然而其具体机制仍不清楚。本文在前期研究基础上,研究CDK12参与模拟失重抑制成骨细胞增殖的作用及机制。方法采用RPM模拟失重条件,以CDK12高/低表达成骨细胞与...

目的失重环境下成骨细胞增殖能力下降是引起失重性骨丢失的重要原因之一,然而其具体机制仍不清楚。本文在前期研究基础上,研究CDK12参与模拟失重抑制成骨细胞增殖的作用及机制。方法采用RPM模拟失重条件,以CDK12高/低表达成骨细胞与对照组成骨细胞为研究对象,分别采用Ed U染色、流式细胞术、细胞免疫荧光染色、Real time PCR和Western Blot检测成骨细胞增殖、细胞周期、CDK12分布,以及CDK12介导的信号转导的变化,并检测CDK12高表达对失重抑制成骨细胞增殖的挽救作用。结果 (1)模拟失重条件抑制成骨细胞增殖,改变细胞周期,下调成骨细胞中CDK12表达;(2) CDK12低表达抑制成骨细胞增殖,且改变细胞周期;(3)模拟失重条件或CDK12低表达抑制了RNAPⅡ磷酸化水平,并下调了DNA复制相关基因表达;(4)模拟失重条件下,CDK12高表达促进成骨细胞增殖、增加RNAPⅡ磷酸化水平,并上调DNA复制相关基因表达,对模拟失重条件抑制成骨细胞增殖具有挽救作用。结论CDK12在模拟失重条件抑制成骨细胞增殖中起重要作用。模拟失重条件下,CDK12表达受到抑制,RNAPⅡ磷酸化水平降低,进而抑制CDC6等DNA复制相关基因表达,改变细胞周期,导致成骨细胞增殖能力下降,而CDK12高表达对模拟失重抑制成骨细胞增殖具有挽救作用。

关键词：