新烟碱类杀虫剂生物活性的理论研究和结构修饰*

在B3LYP/6-311G基组水平下,运用密度泛函理论(DFT)的量子化学方法,对20种重氮乙烷新烟碱类杀虫剂分子的电子结构特征进行了研究,获得了它们的前线轨道能(EHOMO、ENHOMO、ELUMO、ENLUMO等)、原子电荷(Qi)、摩尔熵(Sm)、偶极矩(μ)等量化参数与物理性质。经最佳变量子集回归研究发现,重氮乙烷新烟碱类杀虫剂分子对果蝇n AChRs、哺乳动物α4β2亚型的亲和力常数(p KD、p KA)分别与ELUMO、QW、QF、QN等参数具有良好的线性关系。逐一或逐四剔除交互验证以及VIF、tα/2检验,所建2个QSAR模型具有良好的稳健性及预测能力。根据2个QSAR模型推断了重氮乙烷新烟碱类分子可能的杀虫机理。进一步研究发现,在重氮乙烷新烟碱类分子的吡啶环上的合适部位,选用不含复键的吸电子能力较强的取代基团对其进行结构修饰,有利于提高修饰后分子的生物活性。基于分子17,设计出4种经结构修饰后对果蝇n AChRs亲和力显著提高的重氮乙烷新烟碱类分子(分别是分子27,28,30和31),希望能得到实验的证实。     

自振荡凝胶的仿生运动

定向运动是生命体最基本的功能,是其进化、生存和繁衍的前提。近年来为了研究生命体的运动机制,许多人工系统被相继开发并用于模拟部分生命体的运动行为。在诸多人工仿生系统里,自振荡凝胶由于同时具有内部驱动产生动能、运动定向性、无缆化和环境自适应等性能而备受瞩目。本文介绍了自振荡凝胶仿生运动的化学-机械能转换的理论根源并综述了仿生运动模式研究近期的进展,在此基础上展望了自振荡凝胶运动研究面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

软机器人的运动行为研究进展

软机器人的出现不仅弥补了传统机器人的缺点,并逐渐成为机器人领域的热点和前沿之一,近年来该领域研究进展十分迅速。本文总结了典型软机器人的运动行为的研究进展,介绍了软机器人按材质类型的分类(包括液晶软机器人、生物分子软机器人、PDMS软机器人、液体软机器人和自振荡凝胶软机器人)及其功能和潜在应用,讨论了当前不同类别软机器人运动的特点和存在的问题,在此基础上展望了软机器人领域面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

定位对应指数与多氯联苯醚理化性质的构效关系

通过计算多氯联苯醚(PCDEs)所有209种可能分子结构的原子特征值,利用分子图形技术获得了定位对应指数;以106种PCDEs的理化性质实验值为建模样本,由多元回归方法建立了PCDEs的饱和蒸气压(P0L)、水溶解度(SW)和正辛醇,水分配系数(KOW)的定量结构一性质相关模型,相关性良好(r＞0.98),估算的平均误差分别为0.12、0.28和0.09.利用此方程对另外103个未见实验数据报道的多氯联苯醚分子的理化性质进行预测,结果和相同氯原子数的实验平均值较为接近,预测能力优于文献.     

AMP-Cu2+-脱氧胆酸-凝胶体系的时空图案及其结构的研究

核苷酸是一类重要的生命物质,在体外模拟胆结石形成的实验中,选取了腺嘌呤核苷酸(AMP)为研究对象,研究了它对Cu2 脱氧胆酸体系形成时空图案的影响,用FTIR表征各种形态沉淀物的结构。结果表明:在AMP存在下的脱氧胆酸 铜离子 凝胶体系中,可形成周期沉淀及分形结构共存的复杂时空图案,红外光谱结果显示其结构中除了脱氧胆酸根(DC- )与铜离子配位外,AMP也参与了配位,可能形成DC- 1 Cu AMP的混配型非化学计量的化合物;AMP 脱氧胆酸 葡萄糖 铜凝胶体系的周期沉淀及分形结构中,AMP、葡萄糖、DC与Cu2 多核配位作用形成和组成结构更复杂的沉淀。     

基于图论方法建立二取代吲哚酮类的拓扑数学模型

新型的二取代吲哚酮类衍生物对人转移胰腺癌细胞Hela有抑制作用,根据密度泛函理论(DFT),通过计算该类化合物的分子连接性指数、电性拓扑状态指数、分子电性距离矢量、分子形状指数,得到153个分子描述符,对它们进行多元逐步回归,得到四个最佳变量,其中R~2=0.908,采用遗传算法进行优化,建立3-3-1型神经网络,得到的训练集的关联度R~2=0.968 5,验证了参数间的非线性关系,影响该类化合物抑制率的主要因素为电性与拓扑环境,影响分子的二维结构的是-CH_2-、=CH-、=C等结构碎片。     

新型三唑并噻二唑衍生物对PTP1B的抑制活性的比较分子力场分析研究

基于比较分子力场分析(CoMFA)方法建立21种新型三唑并噻二唑衍生物对蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B(PTP1B)的抑制活性(pM_P)的三维定量构效关系(3D-QSAR)。训练集中17个化合物用于建立预测模型,测试集5个化合物作为模型验证。已建立的CoMFA模型的交叉验证系数(R_(cv)~2)、非交叉验证系数(R~2)分别为0. 432、0. 975,说明所建模型具有较强的稳定性和良好的预测能力。该模型中立体场、静电场贡献率依次为59. 2%、40. 8%,表明影响抑制活性(pM_P)的主要因素是取代基的空间位阻及疏水性,其次是取代基的氢键及配位作用。基于此研究结果,设计了3个具有较高抑制活性的新化合物,有待医学实验验证。     

钨酸铋量子点和纳米片修饰石墨相氮化碳复合催化剂的制备及其可见光催化活性增强

利用超声-水热法、使用油酸钠辅助合成钨酸铋(Bi₂WO₆)量子点/纳米片修饰的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)(Bi₂WO₆/g-C₃N₄)复合光催化剂。 通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、N₂吸附-脱附等技术手段获得Bi₂WO₆/g-C₃N₄催化剂的组成、结构和光吸收性能,分析合成机理。 以罗丹明B(RhB)水溶液为模拟污染物,考察Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合催化剂的可见光催化活性。 结果表明:g-C₃N₄和Bi₂WO₆的质量比为3:7的Bi₂WO₆/g-C₃N₄-30具有最有效的异质界面,电化学阻抗和光电流测试结果显示该催化剂的光生载流子传输速率快、复合率低,可见光照射120 min对RhB的降解率达到95.8%;通过活性物质捕捉实验获知光生空穴是光催化反应中的主要活性物质,分析异质界面对光催化活性的影响,进而提出光催化反应机理。     

在紫外和可见光下具有高催化活性的珊瑚状金红石型二氧化钛的制备

采用溶剂热法在二乙二醇溶液中制备了珊瑚状的金红石二氧化钛(Rut-dg)。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表明样品呈均匀分散的球形颗粒,直径约为1μm,表面具有珊瑚状的突起结构,半径约10 nm。氮气吸附-脱附结果表明样品比表面达到228 m2·g-1,是商品金红石的7倍多。由于其特殊的形貌,Rut-dg在紫外光下的催化产氢量达到25 000μmol·g-1·h-1,比P25高出50%,是商品金红石活性的13倍。在可见光下的产氢量为270μmol·g-1·h-1,而P25和商品金红石则没有明显活性。进一步实验表明,Rut-dg样品表面检测不到可能引起活性增加的有机杂质存在,因此,珊瑚状的形貌是影响活性的重要因素。样品在300℃焙烧后,珊瑚状表面结构明显烧结,比表面下降了50%,导致产氢量下降了15%～25%,这也说明珊瑚状结构大大促进了光催化产氢活性的提高。     

ATP-Co~(2+)-脱氧胆酸-凝胶体系的分形/周期沉淀

在体外模拟胆结石形成的实验中,选取腺苷-5'-三磷酸(ATP)-金属离子-脱氧胆酸(DC)凝胶体系进行了分形/周期有序结构的生长实验,研究ATP对Co2+-脱氧胆酸凝胶体系形成的分形/周期沉淀的影响,用FTIR表征有序沉淀物的结构.结果表明:在ATP存在下的Co2+-DC凝胶体系中,可形成周期沉淀及分形结构共存的复杂时空图案,ATP对Co2+-脱氧胆酸凝胶体系形成的图案模式较AMP的影响显著,体系的图案从分形模式转化为周期沉淀,ATP、脱氧胆酸钠、Co2+-存在复杂的相互作用,生成透明晶体新物质;红外光谱结果显示该晶体为脱氧胆酸,周期沉淀物为ATP、DC共同与金属离子配位的结果.此结果说明核苷酸作为重要的生命物质在结石形成过程中起到重要作用,结石的形成具有复杂的、非线性化学特性.