冷冻对CuCl_2溶液水团簇结构及CuCl_2与牛血清白蛋白相互作用的影响

为了考察CuCl_2溶液经冷冻作用后分子结构的改变及其生物功能,测定了其冷冻前后电导率和~(17)O-NMR化学位移和半峰宽的变化及随时间的变化规律,并进一步利用荧光光谱、紫外光谱、傅立叶红外光谱和圆二色光谱研究了与冷冻前后的CuCl_2作用后牛血清白蛋白(BSA)的构象变化。研究表明,CuCl_2溶液经冷冻处理后水团簇变小,这一过程可保持8 h左右。光谱实验结果表明冷冻处理后的CuCl_2与BSA的相互作用趋弱,对BSA的增色效应降低,配位诱导作用减小,对α-螺旋结构的氢键破坏作用减弱。红外曲线拟合结果显示与冷冻前后的CuCl_2作用后,BSA的α-螺旋结构由45.9%分别下降到31.8%和33.0%,β-折叠结构由21.1%分别增大到29.1%和26.5%,无规结构则都有所增多。CD谱结果与其一致。用冷冻处理水溶解BSA后与CuCl_2反应,同样具有使CuCl_2与BSA相互作用趋弱的效果,表明冷冻对CuCl_2与BSA相互作用变弱的效应是由于水的分子团簇结构变化引起的。     

水分子团簇结构的改变及其生物效应

概述了近30年来从水分子团簇结构的发现到水分子簇的稳定结构及相关理论计算的研究进展;总结了改变水分子团簇结构的四种方法．包括外加磁场、外加电场、激光辐射以及直接加热法．分别讨论了这四种方法的作用机理;最后简要介绍了改变水分子团簇结构所诱发的生物效应,并对该领域的研究前景作了展望。     

基于扩散强化的Pickering界面生物催化系统构建及CO2矿化过程研究

CO₂的有效利用有助于解决环境和生态问题.碳酸酐酶(CA)等酶分子可精准活化CO₂分子以降低反应能垒,为CO₂的高效和高选择性转化提供了一种有前景的途径.然而,酶离开生物体后易失活,且难以重复利用.目前,包埋型固定化酶是常用且有效的提高酶稳定性与回用率的方法之一,但载体的存在会造成反应物CO₂内扩散阻力增加,降低反应活性.此外,CO₂酶促转化是一个气-液-固三相反应过程,反应体系中CO₂的外扩散性能也需要加强.金属有机骨架(MOFs),特别是咪唑酯骨架(ZIFs),常被用作酶固定化的载体.ZIFs的拓扑结构可被设计成不同形貌,进而通过ZIFs的结构工程来加强分子向其中的内扩散.Pickering乳液是指以固体颗粒代替常规表面活性剂而稳定的乳液.当固体颗粒具有催化活性时,催化剂颗粒会扩大液-液-固或气-液-固三相接触面积,从而有效协调反应物在不同相中的扩散时间.如果酶被用作这些颗粒的活性中心,所制备的Pickering乳液也可能具备类似的特性,可加强底物分子向酶的外扩散.本文选择两种具有不同结构的ZIFs(ZIF-L和ZIF-8),原位包埋CA后形成CA@ZIFs颗粒以稳定Pickeirng乳液.ZIF-L和CA@ZIF-L颗粒显示出独特的二维层状堆叠结构.ZIF-8和CA@ZIF-8颗粒呈棱角清晰的十二面体结构.与CA@ZIF-8颗粒相比,CA@ZIF-L颗粒显示出更大的孔径和更宽的孔径分布,这有助于CO₂从CA@ZIF-L颗粒表面扩散至酶活性中心.利用酶活测试来研究内扩散是否通过结构工程得到了加强,发现CA@ZIF-L颗粒的活性比CA@ZIF-8颗粒高22.3%,推测这是由于CA@ZIF-L颗粒特殊的十字花状结构会缩短CO₂从颗粒表面扩散至酶活性中心的距离.同时,十字花状结构可暴露更多的酶活性位点(CA@ZIF-L颗粒的暴露面积是CA@ZIF-8颗粒的~8倍),从而提升了反应物浓度并显示出更高的催化活性.本文还设计了吸附实验来进一步验证上述假设,发现BSA@ZIF-L颗粒对香豆素的吸附率远高于BSA@ZIF-8颗粒,说明与ZIF-8相比,酶包埋于ZIF-L具有更强的捕获小分子的能力,表明CO₂分子向CA@ZIF-L的扩散速度更快,即CA@ZIF-L的十字花状结构可强化系统的内扩散过程.进一步比较了PIBS和游离多酶体系的催化活性,将CO₂通入每个系统,在反应前20 min,PIBS的pH值下降速度比游离体系快得多,说明PIBS通过在气相和液相间构建更大的界面,缩短了CO₂向CA的扩散距离,从而提高了催化效率,促进了CO₂转化.上述假设也通过扩散动力学的计算得到了验证.为进一步研究PIBS的CO₂矿化能力,本文开展了CaCO₃矿化反应,发现PIBS的CaCO₃产量远高于游离多酶体系,表明构建的PIBS在强化内外扩散方面具有显著优势.最后,评估了PIBS在工业应用中的性能,由CA@ZIF-L和CA@ZIF-8颗粒构建的PIBS显示出较好的可回收性,在第8个循环后,PIBS仍可保持8.9 mg/5 min的CaCO₃产量.综上,PIBS可为CO₂的酶促转化和框架提供一个新方法和新平台.     

风力发电机自循环蒸发内冷系统稳定性的研究

自循环蒸发内冷系统的冷却效率高,可以实现无泵自循环,运行安全可靠,基本免维护,因此适合在大型风力发电机中使用.蒸发内冷系统的稳定性对风力发电机的安全运行十分重要,本文基于非线性分岔理论及其数值延拓法,对自循环蒸发内冷系统应用于风力发电机的的静态稳定性进行了深入研究.获得了系统静态分岔解图,分析了系统演化特性,同时分析了系统分岔现象的参数效应.搭建了实验平台,通过实验观测到了自循环蒸发内冷系统的静态分岔现象,验证了理论计算的正确性.     

土壤汞污染下水稻植株的傅里叶红外光谱特征

土壤汞污染对水稻的生长、发育以及稻米的品质均产生重要影响，目前，应用红外光谱研究汞对水稻植株中有机物分子结构的影响尚不深入。采取大田低、中、高三种汞污染水平下的水稻植株样品，应用傅里叶变换-红外光谱法(FTIR)测定水稻根、茎叶、籽粒三个器官的特征吸收峰，研究不同程度土壤汞污染对植株傅里叶红外光谱特征的影响。结果表明：土壤汞污染导致了汞在水稻植株中的累积，其含量分布为：根>茎叶>籽粒。水稻根、茎叶在3 428，2 922，2 851，2 364，2 344，1 750~1 500和1 150~935 cm-1等波数均受汞污染的影响，而汞污染下的水稻籽粒仅在3 426，2 361，2 335和1 750~1 300 cm-1波数发生了变化。综合分析水稻植株各器官的FTIR光谱特征，可能说明：汞胁迫降低了水稻根、茎叶和籽粒中碳水化合物，刺激了根中羧酸、半乳糖、饱和脂类和茎叶中多种多糖的生成。水稻根和茎叶是阻抑汞迁移与侵害的主要器官。根部似乎是在茎叶加强多糖类物质的生成并向根部转运营养物质的基础上通过分泌有机酸和增强细胞壁、膜的形成，使其与Hg螯合和吸附，阻止汞向根内的迁移来实现抗汞胁迫的。可以通过加强根与茎叶的抗汞过程来降低汞对水稻尤其是稻米的侵害。在种植管理中不仅要重视汞在稻米中的积累，还应当重视汞对水稻生长发育和稻米品质的影响。     

北洋2#制冷剂循环性能试验研究

研究了一种双元混合物——北洋2#,它具有优于R22的环保性能和良好的循环性能。在同机型标准空调工况下检测,其性能(COP)较R22低1.7%,但其制冷量较R22高14.6%;其COP较R410A和R32均高8%。在低温区的检测试验证明:其COP稍低于R22,但是其能达到比R22更低的温度。并且北洋2#的制冷速度比R22快35.9%。所以,北洋2#可以作为R22有潜力的替代制冷剂。     

CuCl2和CuSO4的核磁共振系数、粘度系数及其与水分子结构的关系（英文）

测定了较低浓度范围内CuCl2、CuSO4水溶液的粘度系数（B）、核磁共振（NMR）系数（B′）及其对水17ONMR化学位移的影响,进一步计算了Cu2＋、Cl-、SO420-的粘度系数及核磁共振系数,并与文献值进行了比较.利用17ONMR化学位移、粘度系数和核磁共振系数与水团簇结构和水分子缔合的关系,分析了CuCl2、CuSO4对水结构的影响.结果表明,CuCl2和CuSO4均具有促进水分子缔合,使水团簇加大的作用,且CuSO4对水的缔合作用大于CuCl2,Cl-对水缔合的破坏作用大于SO420-.Cu2＋作为顺磁离子,在核磁共振弛豫过程中,具有明显的缩短水中质子的自旋-晶格弛豫时间,使谱线变宽的作用.     

大型客机座舱混合送风形式的数值模拟

提出了一种新的四风口混合送风形式，并采用计算流体力学（CFD）对其送风效果进行评估。首先利用真实MD-82飞机实验平台的气流实验数据对所采用的非定常RNG k-ε模型进行了验证；然后针对某机型座舱的热天地面工况，用上述验证后的CFD模型分别对这种新的四风口送风形式及现行的两风口、三风口混合送风形式进行了数值仿真；最后对这三种送风形式营造的客舱环境从速度、温度、局部热舒适度等角度进行了分析比较。结果表明：非定常RNG k-ε模型能够准确合理地预测客机座舱内的空气流动；两风口送风形式在乘客周围形成较大风速，脚部吹风感达15%；三风口送风形式下走廊风速达到0.5m/s，会引起工作人员的热不舒适；而新的四风口送风形式在乘客周围大部分区域的风速低于0.1 m/s，垂直温差引起的不满意率（PD）平均值约为0.5%，吹风感引起的不满意率（DR）在身体周围大部分区域低于5%，其舒适度是三种送风形式中最优的，适合在客机上使用。     

离子对水结构的影响

液态水中广泛存在的氢键网络使其作为一种结构性很强的液体在自然界中发挥着独一无二的作用。电解质溶于水中后,以水合离子形式存在,离子附近强大的电场使水合层中的偶极水分子发生重排,这些水分子的结构与本体水的结构存在差异。一个多世纪以来,科学家做了大量关于离子对水结构影响的研究。本文从静态谱学和溶剂动力学两方面综述了离子对水结构影响的研究进展,概括了水中氢键的研究情况,并就离子对水结构影响在生物化学方向的重大意义-Hofmeister效应作了解释。     

电形成法制备脂质体

脂质体具有类似生物膜的双分子层结构,利用电形成法制备的脂质体多为10-100μm的巨型单层囊泡,在光学显微镜下容易观察,因此利用电形成法制备的脂质体在模拟和替代细胞等方面的研究和应用具有较大潜力。本文对电形成法制备脂质体的研究进行了综述。文中介绍了传统的及改进后的电形成装置,对双分子层厚度、渗透压、电解质、固体表面、电压、频率、温度、pH值等过程参数对脂质体形成的影响作了详细阐述。