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整合素和N-钙黏素协同调控间充质干细胞极性的力学生物学机制研究

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四川大学学报（医学版） 2024年第2期55卷 321-329页

作者：张欢李卓雅林敏西安交通大学生命科学与技术学院生物信息工程教育部重点实验室西安710049 西安交通大学生命科学与技术学院仿生工程与生物力学研究所西安710049

目的研究整合素和N-钙黏着糖蛋白(N-钙黏素)介导的力学黏附对间充质干细胞极性的协同调控作用,并探索其力学生物学机制。方法构建双层聚乙二醇(polyethylene glyeol, PEG)水凝胶,分别修饰RGD和HAVDI多肽,实现与整合素和N-钙黏素的力... 详细信息

目的研究整合素和N-钙黏着糖蛋白(N-钙黏素)介导的力学黏附对间充质干细胞极性的协同调控作用,并探索其力学生物学机制。方法构建双层聚乙二醇(polyethylene glyeol, PEG)水凝胶,分别修饰RGD和HAVDI多肽,实现与整合素和N-钙黏素的力学黏附,模拟整合素介导的细胞-细胞外基质间以及N-钙黏素介导的细胞-细胞间力学相互作用。通过免疫荧光染色表征整合素力学黏附、N-钙黏素力学黏附以及不同细胞内力作用下,有无接触HAVDI多肽的单细胞的极性蛋白磷酸肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)和磷酸化肌动蛋白轻链(phosphorylated myosin light chain, pMLC),并用Image J分析其表达强度和极性分布情况。结果整合素力学黏附诱导接触组中PI3K和pMLC蛋白的极性强度高于非接触组,并使得接触组中PI3K蛋白与β-连环蛋白的极性夹角集中在135°~180°之间,pMLC与β-连环蛋白的极性夹角集中在0°~45°之间。抑制整合素的功能会抑制接触组中PI3K的极性分布,但不会改变pMLC蛋白的极性分布。N-钙黏素力学黏附对PI3K和pMLC蛋白的极性分布的影响与整合素类似,但抑制N-钙黏素的力学黏附作用,会同时抑制接触组中PI3K和pMLC蛋白的极性强度和极性夹角分布,并且会削弱整合素β1的极性强度,降低整合素β1与β-连环蛋白的极性夹角富集在135°~180°之间的细胞百分比。同时发现降低细胞内力会削弱PI3K和pMLC蛋白的极性强度及其极性分布,增强细胞内力会增强PI3K和pMLC蛋白的极性强度及其极性分布。结论整合素和N-钙黏素协同调控细胞蛋白的极性分布,N-钙黏素可以通过局部抑制整合素的方式在干细胞极性调控中发挥重要作用。

关键词：整合素类 N-钙黏着糖蛋白类细胞极性

熔盐沿螺旋十字型单棒层流混合对流传热数值研究

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核动力工程 2024年第3期45卷 76-84页

作者：姜殿强张大林陈凯龙田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学核科学与技术学院西安710049

西安交通大学提出的小型氟盐冷却高温堆(FuSTAR)概念设计采用了螺旋十字型燃料组件。为研究熔盐在螺旋十字型燃料组件的混合对流传热特性,建立了螺旋十字型单棒通道模型。采用计算流体力学(CFD)方法,以实验数据验证数值计算模型,94%壁... 详细信息

西安交通大学提出的小型氟盐冷却高温堆(FuSTAR)概念设计采用了螺旋十字型燃料组件。为研究熔盐在螺旋十字型燃料组件的混合对流传热特性,建立了螺旋十字型单棒通道模型。采用计算流体力学(CFD)方法,以实验数据验证数值计算模型,94%壁温数据点的数值计算值与实验测量值之差在±5℃的范围内,94%平均传热系数数据点的数值计算值与实验测量值相对误差范围是−15%~15%。熔盐沿螺旋十字型棒混合对流传热的结果表明,自然对流在整体混合对流传热的影响程度与入口温度、热流密度有关;Φ/Gz(Φ为自然对流无量纲数的组合变量,Gz为格雷兹数)能更合理地评估自然对流在整体对流传热中的影响程度。此外,拟合了在30≤Re≤500,6≤Pr≤26,600≤Gr≤42000(Re为雷诺数,Pr为普朗特数,Gr为格拉晓夫数)时熔盐沿螺旋十字型单棒的层流混合对流传热关系式。

关键词：氟盐冷却高温堆 FuSTAR 螺旋十字型燃料层流混合对流计算流体力学(CFD)

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精细化子通道棒弯曲模型的验证与分析

核动力工程 2024年第1期45卷 65-71页

作者：周杉蒋理单建强郭俊良西安交通大学核科学与技术学院西安710049

为提高子通道程序在棒弯曲情况下对子通道局部参数变化的预测能力,本研究在对子通道进行精细划分的基础上,建立了精细化子通道棒弯曲模型对棒弯曲进行分析,并利用计算流体动力学(CFD)来验证精细化子通道棒弯曲模型对子通道轴流和横流的... 详细信息

为提高子通道程序在棒弯曲情况下对子通道局部参数变化的预测能力,本研究在对子通道进行精细划分的基础上,建立了精细化子通道棒弯曲模型对棒弯曲进行分析,并利用计算流体动力学(CFD)来验证精细化子通道棒弯曲模型对子通道轴流和横流的预测能力。通过CFD对模型进行验证,分析了棒弯曲段轴流和横流的变化趋势。结果表明,程序ATHAS和CFD对轴流和横流的变化趋势预测基本一致,精细化子通道棒弯曲模型可以较好地预测棒弯曲引起的轴流和横流的变化趋势。因此,精细化子通道棒弯曲模型可以预测弯曲棒对局部流场的影响,为临界热流密度的预测提供了基础。

关键词：精细化子通道棒弯曲分布式阻力模型

基于核电厂实测数据的NECP-Bamboo软件验证与确认

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核动力工程 2024年第2期45卷 24-34页

作者：梁毅琳李云召周原成李一松张恒瑞周世龙王伟国欧雨想王嵩哲秦浚玮邵睿智西安交通大学核科学与技术学院西安710049

验证与确认是软件生命周期中的重要环节,反映软件研发真正走向实际应用的过程,是软件从“书架”走向“货架”的重要标志。基于核电厂包括CNP300、M310、CNP650、BEAVRS和HPR1000在内的5种型号商用压水堆共计48个运行循环的实际测量数据,... 详细信息

验证与确认是软件生命周期中的重要环节,反映软件研发真正走向实际应用的过程,是软件从“书架”走向“货架”的重要标志。基于核电厂包括CNP300、M310、CNP650、BEAVRS和HPR1000在内的5种型号商用压水堆共计48个运行循环的实际测量数据,对NECP-Bamboo软件进行了验证与确认。结果表明,采用NECP-Bamboo软件计算获得的控制棒价值、温度系数、临界硼浓度和组件功率分布等堆型关键参数的计算值与实测值误差均能满足工业限值的要求。各个型号堆型相应关键参数误差的95%置信区间范围汇总如下:临界硼浓度为[-37.80,35.39]ppm,控制棒的价值为[-6.18%,3.68%],温度反应系数为[-3.27,2.99]pcm/K,组件相对功率在大于和小于0.9时分别为[-0.64%,-0.12%]和[1.18%,2.94%]。

关键词： NECP-Bamboo CNP300 M310 CNP650 BEAVRS HPR1000 验证与确认

改进的局部最值分段多项式拟合算法精确校正拉曼光谱基线

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1073-1080页

作者：田超凡李剑君翁国军朱键赵军武西安交通大学生命科学与技术学院教育部生物医学信息工程重点实验室陕西西安710049

基线校正作为拉曼光谱预处理极为关键的步骤之一,对进一步拉曼光谱数据分析和实现拉曼成像等有重要意义。目前,最常用的基线校正算法基于多项式拟合,由于其采用手动或半手动的形式,因此依赖人工经验,对用户的专业性要求较高,处理过程繁... 详细信息

基线校正作为拉曼光谱预处理极为关键的步骤之一,对进一步拉曼光谱数据分析和实现拉曼成像等有重要意义。目前,最常用的基线校正算法基于多项式拟合,由于其采用手动或半手动的形式,因此依赖人工经验,对用户的专业性要求较高,处理过程繁琐,处理结果差异较大。同时,在使用过程中,多项式阶数及移动分段窗口难以选择确定,因此处理的结果常出现欠拟合或过拟合现象。针对传统多项式拟合算法的此类局限性,改进了局部最值分段多项式拟合(NPPF)算法用于精确校正拉曼光谱基线。首先采用了改进的基于分段的局部最值算法,选取光谱中最宽峰底部轮廓的近似横向宽度作为背景点窗口宽度,依次选取窗口内的最小两个值作为需要拟合的背景基线点,避免直接比较或者人工选取导致的背景点选取困难,实现更准确地选取每个背景轮廓基线点。然后通过每个窗口三次拟合迭代覆盖的方式,得到三个拟合曲线函数,选取窗口内每个点对应三个曲线函数值,分别计算与前一拟合值的差值绝对值,取绝对值最小的曲线函数值作为此点拟合曲线值,从而较好地避免了传统分段多项式拟合(PPF)算法中的欠拟合和过拟合现象,同时也确定了拟合过程中的阶数和分段窗口。模拟了两种不同背景类型的拉曼光谱,将NPPF与PPF算法分别对两种模拟光谱进行处理比较,发现NPPF处理结果均方根误差(RMSE)小,证实NPPF较于PPF的优越性。最后,对实际样品(烯啶虫胺、罗丹明6G)的拉曼光谱进行了NPPF和PPF对比处理,发现NPPF的拟合基线较为准确,证实该算法NPPF在拉曼光谱基线校正预处理中具有广泛的实际应用价值和前景。

关键词：拉曼光谱多项式拟合基线校正局部最值

基于中子电报方程的均匀裸堆瞬态中子输运问题解析解研究

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核动力工程 2024年第2期45卷 42-46页

作者：王伟国李云召秦浚玮曹良志西安交通大学核科学与技术学院西安710049

斐克定律作为扩散理论的基础,其本质是在中子输运方程的P1近似方程(电报方程)的基础上进一步忽略了中子流密度关于时间的导数项,因此在瞬态过程中无法准确描述实际的中子动力学过程。本文基于单能中子电报动力学方程,针对一维无限大平... 详细信息

斐克定律作为扩散理论的基础,其本质是在中子输运方程的P1近似方程(电报方程)的基础上进一步忽略了中子流密度关于时间的导数项,因此在瞬态过程中无法准确描述实际的中子动力学过程。本文基于单能中子电报动力学方程,针对一维无限大平板裸堆中子动力学问题,利用分离变量法推导了其解析解,并与扩散中子动力学方程的解析解进行了对比分析。研究发现:在瞬态变化过程中,电报方程的解与扩散方程的解相比,空间项仍保持余弦函数的形式,但是时间项的变化则更为复杂,一是时间项的级数组合形式受到问题的几何和材料的影响,二是高阶谐波表现出随时间振荡变化的规律。该研究结果可以为后续基于中子电报方程的数值理论研究提供参照和依据。

关键词：中子动力学 P1近似电报方程扩散方程解析解

酿酒酵母中萜类化合物的生物合成与代谢调控研究进展

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生物工程学报 2024年第6期40卷 1661-1693页

作者：邢敏钰冉淦侨谭丹陕西省生物农业研究所陕西西安710043 西安交通大学生命科学与技术学院陕西西安710049

萜类化合物是含量最丰富的一类天然化合物,因其种类繁多、生物活性多样,被广泛应用于食品、医药、化工以及新型燃料等领域。萜类化合物的开发利用价值极高,但依靠植物提取和化学合成等传统生产方式很难满足目前的市场需求。随着合成生... 详细信息

萜类化合物是含量最丰富的一类天然化合物,因其种类繁多、生物活性多样,被广泛应用于食品、医药、化工以及新型燃料等领域。萜类化合物的开发利用价值极高,但依靠植物提取和化学合成等传统生产方式很难满足目前的市场需求。随着合成生物学和代谢工程的发展,构建高效的微生物细胞工厂,特别是以酵母为宿主的细胞工厂,为萜类化合物的大规模生产提供了可能。近年来,研究人员已成功构建出多种萜类化合物的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)工程菌株,并通过合成生物学和代谢调控等方法有效提高了目标产物的产量。本文总结了近几年利用***底盘细胞生物合成萜类化合物的具体实例,阐述了对***生产萜类化合物的调控策略:包括代谢途径构建与优化、关键酶的挖掘与改造、辅因子再生工程、细胞区室化工程、细胞外排工程,以及细胞耐受性改造等,为进一步利用***细胞工厂合成更多更高产量的萜类化合物提供参考。

关键词：酿酒酵母萜类化合物生物合成代谢调控

基于MOOSE平台液态金属冷却快堆燃料性能分析程序开发

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原子能科学技术 2024年第3期58卷 539-548页

作者：邵世豪刘宙宇许晓北宗育凡曹良志吴宏春西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

液态金属冷却快堆对于我国核能创新发展具有非常重要的战略意义,开发适用其的燃料性能分析程序对于快堆的设计与安全分析具有重要意义。本文基于多物理耦合平台MOOSE,开发了燃料性能分析程序LoongCALF,程序面向金属冷却快堆燃料元件。... 详细信息

液态金属冷却快堆对于我国核能创新发展具有非常重要的战略意义,开发适用其的燃料性能分析程序对于快堆的设计与安全分析具有重要意义。本文基于多物理耦合平台MOOSE,开发了燃料性能分析程序LoongCALF,程序面向金属冷却快堆燃料元件。程序采用有限元方法和JFNK方法,能够求解核反应堆燃料的热-力耦合方程,从而得到温度、应力、应变及裂变气体释放等物理量在空间上的分布及随时间的变化。程序采用模块化设计,适用于芯块材料为UO 2和MOX、包壳材料为1515Ti和HT-9的燃料元件。为验证程序的准确性,设计了两个燃料元件算例,并使用LoongCALF程序与中国原子能科学研究院Fiber-Oxide程序对算例进行对比计算。结果表明,LoongCALF程序能够准确模拟液态金属冷却快堆稳态工况条件下燃料元件内部的燃料行为与关键参数演化。

关键词：液态金属冷却快堆 MOOSE 有限元方法燃料性能分析

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基于分子干涉函数的光子-原子相干散射截面计算方法研究

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原子能科学技术 2024年第3期58卷 573-580页

作者：徐宁祖铁军曹良志吴宏春西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

X射线衍射在物质结构分析和材料无损检测领域有着广泛的应用,其基本物理原理为光子与物质发生的相干散射。传统的相干散射截面计算方法基于独立原子形状因子近似方法,忽略了光子动量转移较小时与原子发生相互作用时的分子干涉效应,影响... 详细信息

X射线衍射在物质结构分析和材料无损检测领域有着广泛的应用,其基本物理原理为光子与物质发生的相干散射。传统的相干散射截面计算方法基于独立原子形状因子近似方法,忽略了光子动量转移较小时与原子发生相互作用时的分子干涉效应,影响相干散射截面的计算精度。因此,为了获得光子动量转移较小时精确的相干散射截面,本文在核数据处理程序NECP-Atlas中对基于分子干涉函数的光子-原子相干散射截面计算方法进行研究,利用分子动力学模拟方法计算分子干涉函数,对蒙特卡罗程序使用的ACE格式数据库中的原子形状因子进行修正,并给出了模拟得到的水分子和乙醇分子的分子干涉函数,对基于独立原子形状因子近似方法和考虑分子干涉效应计算得到的水和乙醇的散射成像结果进行了对比分析。数值结果显示:基于分子动力学模拟得到的分子干涉函数计算得到的水的散射成像结果与文献结果吻合较好;同时,当光子动量转移较小时,分子干涉效应对相干散射的次级光子角度分布有着显著影响。本文建立的光子-原子相干散射截面计算方法可显著提高光子动量转移较小时的相干散射次级光子角度分布计算精度,可为X射线衍射模拟提供数据基础。

关键词：核数据处理光子相干散射原子形状因子分子干涉效应 NECP-Atlas

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