青藏高原对层结大气纬向环流动力影响的模拟实验

本文用旋转层结流体模拟实验方法,研究了青藏高原对西风环流的动力作用。分析了在不同的罗斯贝数R和旋转欧拉数E条件下,高原附近流场的主要特征,并给出了流型的R～E区域图。对于春、秋、冬三季各月的大气平均情况,在主要相似判据R和E相同条件下,对高原东南部的低涡、低槽和切变线系统,高原西北部的斜脊系统、高原上游和下游槽的形态、垂直环流结构和高原北侧与东南侧的急流等流场特征,都得到满意实验结果,这表明青藏高原动力作用对东亚大气环流影响是很重要的。     

仿生制备多级化纳米通道及其离子电流行为研究

自然界中的多级化离子通道在生命活动中发挥着至关重要的作用.生物体内的多级化离子通道包括两种类型:胞间连接通道和多级复合离子通道.研究人员以生物体内的多级化离子通道结构为模型,在仿生制备多级化纳米通道方面做了大量的研究工作.本文综述了人工多级化纳米通道的离子电流行为及其在能量转换中的应用,并展望了仿生制备的多级化纳米通道在未来的应用前景.     

纳通道的物质传输特性及应用

近年来,随着材料科学、微纳加工技术和微纳尺度物质传输理论的发展,纳通道技术得到了越来越多的研究和关注。纳通道包括生物纳通道和人工纳通道,其孔径通常为1~100 nm。在这一尺度下,通道表面与通道内物质之间的作用概率大大增强,使得纳通道表现出许多与宏观体系不同的物质传输特性,例如通道表面电荷与通道内离子之间的静电作用产生了离子选择性,通道内电化学势的不对称分布产生了离子整流特性,物质传输过程中占据通道产生了阻塞脉冲特性等。纳通道中的这些物质传输特性在传感、分离、能源等领域具有广泛应用,例如通过对纳通道进行功能化修饰可以实现门控离子传输;利用亚纳米尺度的通道可以实现单分子传感;利用通道与传输物质之间的相互作用可以实现离子、分子、纳米粒子的分离;利用纳通道的离子选择性可以在通道内实现电荷分离,将不同形式的能量（如光、热、压力、盐差等）高效转化为电能。纳通道技术是化学、材料科学、纳米技术等多学科的交叉集合,在解决生物、环境、能源等基本问题方面具有良好的前景。该文综述了近10年来与纳通道物质传输理论以及纳通道技术应用相关的前沿研究,梳理了纳通道技术的发展过程,并对其在各个领域的应用进行了总结与展望。     

纳米多孔金的单分子层门控离子输运性质研究

生物离子通道能够对环境刺激作出响应,有效地调节细胞内外的物质平衡,保证体内的正常生命活动.研究具有生物离子通道功能的人工离子通道对发展离子开关具有重要的意义.本工作利用电化学去合金法制备了具有三维通道结构的纳米多孔金膜,并将其应用于离子通道,研究其离子输运性质.在电场作用下,纳米多孔金由于发生极化而使通道表现出离子整流性质.在纳米多孔金表面修饰十二烷基硫醇单分子层,利用其疏水效应,通道能够阻止离子的传输,使其处于“关闭”态.溶液中的化学刺激如表面活性剂能够增强电解质溶液在通道表面的浸润,有利于离子的传输,使通道处于“打开”态.这种单分子层修饰的纳米多孔金表现出表面活性剂响应的离子开关特性.     

电动泵技术研究进展

电液动力学（EHD）研究的是在流体上施加电场后流体的流动。在微分析系统中,EHD的主要应用是电动泵（EKP）技术即电泳泵和电渗泵两个主要泵技术。这些独特的泵技术被广泛应用在推动极小截面的管道中化学和生物流体流动,管道尺寸从平方毫米到平方微米量级,甚至纳米通道量级。近年来,电渗泵出现了填充床、整体柱、平行多通道、纳米通道和微孔膜等各种新的形式,显示了其在微分析系统中的集成化和在毛细管液相色谱、流动注射分析和药物输送等应用研究中的潜力。本文对电动泵技术进行评述。     

纳米通道单分子检测低噪音电流放大器系统的研究

研制了一种新型微电流放大器系统,用于检测琢-Hemolysin生物蛋白纳米通道在单分子检测实验中所产生的微弱电流信号(<100 pA)。在1 mol/L KCl、10 mmol/L Tris-HCl,1 mmol/L EDTA的缓冲液(pH 8.0)中测定了DNA-PEG-DNA交联物与纳米通道的穿越和碰撞信号。实验中使用3 kHz贝塞尔滤波器和100 kHz模数转换器来对电流进行采样。结果表明,此放大器系统能够有效降低电流记录过程中的噪音,有利于分辨待测物分子与纳米通道作用所产生的较小阻断的电流信号(<10 pA)。     

二氢吡啶类新衍生物的合成

二氢吡啶类化合物是一类重要的钙通道阻滞剂 ,广泛用于治疗心绞痛 ,室上心律失常 ,高血压和外周血管性疾病[1] 。近年来 ,对二氢吡啶新衍生物的研究中 ,在提高其药效的前提下 ,更注重开发其长效性 ,提高生物利用度以及功效扩增 ,如兼备抗血栓[2 ] ,抗心律失常等作用。本着这样的目的 ,设计合成了系列二氢吡啶新衍生物。以硝苯吡啶作阳性对照 ,对化合物 ( 1 )～ ( 5 ) (表 1 ) ,应用跨膜流动技术[3 ] ,研究其对细胞膜Ｃａ2 + 通道的作用 ,结果表明 5个化合物对电压依赖性钙离子通道均有显著阻滞作用 (表 2 ) ,其它药理考查尚在进行中。化合物…     

简易制备高整流比的异质纳米通道

生命体内的离子通道在各种生物功能调节过程及生命活动中具有重要的意义.模仿生物孔道的离子输运性质,构筑人工纳米通道,并研究人工纳米通道的离子输运性质是一项具有重大意义的研究课题.本文通过双面阳极氧化和原位扩孔结合的方法制备了对称结构的沙漏形氧化铝纳米通道.通过在对称结构的沙漏形氧化铝（AAO）纳米通道一侧粘贴一层透明胶带,经过热处理后,获得了一种具有高整流比的有机-无机异质纳米通道.基于非对称的结构和电荷分布,氧化铝纳米通道与有机纳米通道在复合区域形成异质结构.由于多孔AAO纳米通道和有机纳米通道的协同效应,异质纳米通道表现出独特的纳米流体二极管特性,即在比较宽的pH范围内具有单一的整流方向.在该体系中,氧化铝纳米通道内壁的羟基和有机纳米通道内壁的羧基在不同pH值下所带电荷性质不同,使异质结构纳米通道内壁表面电荷的性质和电荷密度发生改变,可以通过调节体系的pH来调控通道内的离子传输.     

细胞内游离离子及离子通道的核磁共振研究

生物细胞内游离离子及离：子通道(Ca^2 、Mg^2 、Na^ 、K^ 以及Na^ ／Ca^2 和Na^ ／Li^ 交换等)在生理病理过程中起着重要作用。用于这些方面研究的生物核磁共振方法主要包括有：^31PNMR、^19NMR、^7Li NMR及^23Na NMR等。^31P NMR主要用于对细胞内小分子代谢物、pH及游离Mg^2 的分析测定；^19F NMR是利用氟代指示剂间接地测定细胞内游离Mg^2 和Ca^2 的浓度，进而对钙镁离子通道进行分析研究；^7Li NMR、^23Na NMR等方法分别用于研究Li^ 、Na^ ／Li^ 交换、Mg^2 ／Li^ 交换、Na^ 及K^ 等。为了更好地理解和阐释细胞内离子的调控机制，本文对近几年核磁共振技术在这些方面的应用进行了综述。     

高分子填料在生物法处理废水中的应用进展

对生物法处理废水用的高分子填料进行了综述。首先,从无机高分子填料、有机高分子填料两方面介绍了其应用特点及对废水中有机物的作用机理和去除效果;其次,介绍了新型生物填料,主要从生物亲和亲水磁性填料和酶促生物填料两方面介绍其在废水处理中的应用。     

流场驱动高分子链迁移穿过微通道的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学模拟方法研究了高分子链在流场驱动作用下迁移穿过微通道过程中的链构象变化和动力学行为.在足够大的流场力驱动作用下,高分子链在沿着流场方向逐渐被拉伸,从而能够穿过管径小于其自身尺寸的微通道.耗散粒子动力学模拟结果表明高分子链的迁移过程主要分为3个步骤:(1)在流场驱动作用下,高分子链漂移并逐渐靠近微通道入口;(2)高分子链逐渐调整自身构象,并使其部分进入微通道;(3)高分子链成功穿过微通道.同时,模拟还发现当高分子链尺寸大于微通道细管道管径时,高分子链穿过微通道所需的平均迁移时间随着流量的增加而逐渐减小.此外,为了研究高分子链刚性对高分子链穿过微通道的影响,模型中还引入了蠕虫状高分子链模型.模拟结果发现,高分子链的链刚性越强,其迁移穿过微通道的时间越长.     

引言

<正>微流控技术(Microfluidics)自上世纪90年代提出以来,目前已发展成为当今世界上最前沿的科技领域之一。该技术以方寸大小的芯片为主要平台,将生物和化学等领域所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离和检测等基本操作单元集成到具有微通道网络的芯片上,通过流体操控完成复杂的分析过程或特定功能。该技术具有微型化、集成化与     

水通道蛋白启发下的人工水通道研究进展

受水通道蛋白(AQP)结构与功能启发,含有生物水通道或人工水通道(AWC)的仿生膜近年来取得了显著进展.借鉴AQP的传输特性,所制备的AWC获得了高度的选择性及水快速运输能力.通过对AQP的结构原型进行分析,对标AWC中H2O分子选择性和渗透特性,尝试提出了"门控效应"、"润湿效应"和"排队效应"3种效应,并对现有嵌入...     

基于二维材料的仿生纳流体通道在能量转化中的应用

生物启发的仿生人工纳流体通道以其可控的几何结构和可调的化学性质而迅速发展成为一个热门研究领域, 其中, 基于二维(2D)纳米材料的二维纳流体通道具有易于制造、 高效的化学改性和致密堆积的片层通道结构以及流体阻力小等优势而受到广泛关注, 预期在渗透能转换方面具有巨大的潜力. 本文简要介绍了二维纳流体通道的特征及优势; 基于二维仿生能量转换体系最新进展以及对二维纳流体通道能量转化发展前景进行了展望.     

20(S)-原人参二醇促进CFTR氯离子通道开放

利用氯离子通道细胞荧光测定模型对386种中药单体化合物进行筛选, 发现20(S)-原人参二醇对依赖于cAMP的CFTR氯离子通道具有激活作用. 20(S)-原人参二醇能够以剂量依赖的方式激活野生型CFTR氯离子通道, 其激活作用通过更为可靠的氯离子通道短路电流测定系统得到证实. 20(S)-原人参二醇对CFTR氯离子通道的激活效应具有作用迅速且可逆的特点. 其在发挥激活作用时依赖于腺苷环化酶激动剂Forskolin的存在, 单独与细胞孵育不提高细胞内cAMP的水平, 表明对CFTR氯离子通道的激活作用是通过与CFTR直接结合实现的. 该化合物对ΔF508-CFTR突变氯离子通道的开放也具有特征相似的激活作用.     

阵列纳米通道中氨基官能团质子化研究

质子化过程是大多数酸碱理论的核心,也发生在许多生命过程中。因此,研究限域环境中分子或官能团的质子化过程将为进一步认识酸碱理论和阐述限域环境中生物分子的基本行为提供理论依据。本文提出了一种以荷电电化学探针检测多孔氧化铝阵列纳米通道内表面官能团质子化过程的新方法。该方法利用纳米通道表面官能团的质子化过程改变了表面荷电性质,从而调控荷电电化学探针在纳米通道中的传输行为。实验中以喷涂在阵列氧化铝纳米通道膜一侧的薄金膜为工作电极,检测通过阵列纳米通道荷电电化学探针的流量,以此获得纳米通道限域条件下的质子化过程。同时以多孔氧化铝阵列纳米通道为限域空腔,利用硅烷化反应将氨基修饰在纳米通道的内表面,通过检测不同pH值条件下铁氰酸根离子在纳米通道中流量的变化,获得了纳米通道限域条件下氨基质子化滴定曲线。结果表明,纳米通道限域条件下氨基官能团发生一步质子化,其pK1/2值为5.9。本文提出的方法适用于研究纳米通道限域条件下其它官能团或生物分子的质子化过程。     

蛋白质DNA混合微点阵和微流控芯片的整合

在活化的石英片上制作蛋白质和DNA微点阵, 并可逆地将其与含有通道的多聚二甲基硅氧烷弹性橡胶封接在一起, 使蛋白质和DNA微点阵组装在微通道列阵内; 实现在微通道列阵内同时检测和分析蛋白质与DNA的功能. 为了降低多聚二甲基硅氧烷弹性橡胶的疏水性, 增强其生物相容性, 实验通过多聚赖氨酸对多聚二甲基硅氧烷弹性橡胶的修饰, 提高了它的亲水性, 使溶液能够在微通道内顺畅地流通. 实验表明, 这种混合芯片能够提高检测速度和增加检测的信息量.     

纳米技术在毛细管电泳和微流控芯片电泳生物大分子分离中的应用*

在分离领域,纳米技术主要以两种形式改善分离效果,一种是利用金、二氧化硅、聚合物、金属氧化物和碳纳米管等纳米材料,二是通过微机电加工、化学方法或者自组装技术构筑纳米障碍物和纳通道等纳米结构。本文对两种不同形式的纳米技术在毛细管电泳和微流控芯片电泳生物分离中的应用进行了综述。并对该领域未来的发展进行了展望。     

生物乙醇重整制氢反应器

生物乙醇重整制氢是一种具有良好应用前景的制氢技术,是当前低碳能源领域的研究热点.发展生物乙醇重整制氢技术的关键是研发在低温下具有高活性和高选择性的新型重整催化剂,以及开发新式高效的催化反应器.本文着眼于反应器对生物乙醇重整制氢过程的影响,综述了国内外固定床反应器、微通道反应器和膜反应器等生物乙醇重整制氢反应器的研究现状...     

聚合物基纳米通道的构筑、功能化及应用研究进展

纳米通道在生命过程中起着至关重要的作用。利用聚合物基纳米通道研究离子、分子等在通道内的输运、识别、响应及门控的仿生过程和性质,受到了科学家的广泛关注和研究。目前,构筑聚合物基纳米通道最常用方法是径迹刻蚀技术。刻蚀后的固态纳米通道具有可功能化的基团,科学家正在广泛开展探究纳米孔道功能化的方法研究。本文主要从几种聚合物的刻蚀方法及形状控制,来介绍纳米通道的构筑方法。同时,本文还总结了纳米通道功能化修饰的常用方法。最后,介绍了纳米通道在多方面的应用、未来的展望以及目前该领域存在的一些挑战。