梁山慈竹微纤丝角的X射线衍射技术解析及对拉伸力学的影响

采用X射线衍射技术对梁山慈竹微纤丝角(MFA)的变异特性进行了研究,并就微纤丝角对拉伸力学的影响进行了分析。结果表明,梁山慈竹微纤丝角随竹龄增加的变化较小,三年生竹的微纤丝角最大,为8.521°,二、三年生竹微纤丝角的平均值明显大于四、五年生竹,差异绝对值小于0.1°。竹秆基部、中部和上部微纤丝角的平均值分别为8.499°,8.497°和8.483°,变异系数在5%左右。微纤丝角从竹青到竹黄呈增大的趋势。方差分析表明,径向部位对微纤丝角有显著性影响,竹龄和纵向部位对微纤丝角无显著影响。顺纹拉伸强度和杨氏模量呈线性相关(r=0.57)。微纤丝角对力学性能有一定影响,拉伸强度和杨氏模量中分别有35%和43%的变异由微纤丝角引起。     

基于计算机层析成像(CT)技术的梁山慈竹密度检测研究

密度是竹材重要的物理指标之一,与竹材的许多物理力学性能紧密相关。采用计算机层析成像(CT)技术,对2-5年生梁山慈竹(Dendroclamus farinosus)的密度时空变异特性进行了系统研究;利用正交试验设计确定了适宜的扫描参数,对其气干密度(Y)与相对应的CT值(X)之间的相关性进行分析研究,建立了线性回归模型(Y=0.001 X+1.148)并验证了该模型的准确性,得出两者之间存在着线性关系;同时利用模型计算出梁山慈竹径向和纵向的密度变化规律。为实现梁山慈竹密度的精准高效检测提供了新方法,也为深入研究竹材的材性和构造提供了新思路。     

姜黄素抑制刺猬信号诱导小细胞肺癌细胞凋亡

目的：探讨姜黄素对小细胞肺癌NCI- H446细胞的作用及可能机制。方法不同浓度（5、10、15μmol/L）的姜黄素作用于小细胞肺癌NCI- H446细胞后,采用MTT法检测细胞增殖,流式细胞仪检测细胞凋亡,Western blot技术检测索尼克刺猬信号（Shh）、脑胶质瘤相关癌基因1（Gli1）的表达水平。结果不同浓度的姜黄素与小细胞肺癌NCI- H446细胞共培养后,浓度为15μmol/L的姜黄素能明显抑制NCI- H446细胞的增殖。与其余各组相比,差异有统计学意义（P＜0.01）。小细胞肺癌NCI- H446细胞经姜黄素处理后,姜黄素15μmol/L与其余各组比较,细胞凋亡率的差异有统计学意义（P＜0.01）。经姜黄素（15μmol/L）处理的NCI- H446细胞,Shh和Gli1表达均明显降低,与对照组相比,差异均有统计学意义（P＜0.01）。结论姜黄素能通过抑制刺猬信号通路,抑制小细胞肺癌细胞的增殖,诱导其凋亡。     

铜唑防腐剂处理竹材的同步辐射无损检测研究

第三代同步辐射光源X射线具有高亮度、光谱连续、宽频谱范围、高空间分辨率、高衬度分辨率等独特优越性,可实现光谱精准计算及能量可调,对低Z材料内部结构边缘增强图像方面也具有很强的优势。利用上海同步辐射光源X射线双能减影和相衬成像技术,实现铜唑防腐剂处理竹材的同步辐射无损检测研究,并获得了Cu的分布图和处理材的内部结构,该技术为防腐处理竹材解剖学研究提供了一个重要无损检测手段。     

拉曼光谱在天然纤维素结构研究中的应用进展

纤维素是木质纤维生物质细胞壁的骨架物质,也是生物燃料制备过程中重要的前驱体。作为重要的天然有机高分子,纤维素分子结构的研究备受关注。拉曼光谱仪因其较高的分辨率及无损检测的特点可在多尺度研究天然纤维素复杂分子链及聚集态结构。本文在比较了色散型拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪的构造及相关参数的基础上,详细综述了拉曼光谱技术在植物细胞壁纤维素微区分布、天然纤维素酶解发酵、分子链空间取向、分子形变、结晶度与多晶态转变等方面的研究进展。并对拉曼光谱技术在天然纤维素分子结构研究中存在的问题进行了总结,提出了可能的解决方案,以促进拉曼光谱技术在天然有机高分子研究领域的应用。     

黄藤细胞壁木质素区域化学分子光谱成像研究

整合共聚焦显微荧光和拉曼光谱成像技术系统研究了黄藤藤茎组织中不同类型细胞以及同一细胞不同形态区域的木质素区域化学特点。共聚焦荧光成像表明黄藤藤茎组织中木质素主要汇聚于初生木质部导管、次生木质部导管、维管束间的薄壁组织细胞以及纤维细胞角隅区。基于荧光光谱差异的光谱成像线性拆分结果显示纤维细胞次生壁由宽、窄层交替的同心层状结构组成,且窄层具有更高的木质化程度。比较黄藤、毛竹、芒草、毛白杨和虎皮松拉曼光谱发现黄藤材细胞壁拉曼光谱与阔叶木毛白杨类似,证实了黄藤材的化学组成更加趋近于阔叶木毛白杨。对拉曼光谱中木质素特征峰成像进一步揭示出纤维细胞中木质素不均一的分布规律: 其中细胞角隅胞间层和复合胞间层的拉曼信号强度最高,表明较高的木质化程度,其次是次生壁中的窄层,而次生壁宽层中拉曼特征峰强度最低,这一分布规律与竹材纤维细胞中木质素分布规律类似。宽、窄层中木质素不仅存在浓度上的差异,而且木质素基本结构单元的比例亦不同。采取光谱去卷积的方法排除了碳水化合物的影响,发现窄层中愈创木基(G型)木质素与紫丁香基木质素(S型)比例为0.19,而在宽层中这一比值为0.14,这一结果亦解释了宽、窄层荧光光谱间的差异。该研究结果对探索黄藤细胞壁生物合成及力学响应机制研究具有重要理论指导意义。     

木材、竹材密度的CT技术检测

CT在木质材料无损检测中应用日趋广泛,其密度检测是这一应用的关键技术之一。本文用CT对木材、竹材气干材密度进行了研究。通过分析气干材密度(0.303～1.061 g·cm-3)与相应CT值的相互关系,获得24种木材气干材密度与相应CT值之间的线性模型,以及25种木质材料(24种木材及1种竹材)气干材密度与其CT值的混合数学线性模型,相关系数R均达0.99以上,实现了木质材料密度的高效连续精确无损检测,是木质材料CT技术量化检测的突破,为CT技术更好应用于木竹材科学研究与生产加工提供了技术支持和参考依据。     

利用X射线衍射技术分析黄藤材微纤丝角、结晶度及γ射线的影响

为了解棕榈藤材基本材性、提高我国棕榈藤资源高附加值加工利用水平,以我国特有的黄藤为研究对象,应用X射线衍射法测定黄藤材微纤丝角、结晶度,并就γ射线辐照处理对微纤丝角、结晶度有何影响进行了分析。结果表明:纤维微纤丝角在33.4°～38.7°范围内,平均为36.1°;藤皮处微纤丝角不比藤芯处的大。当标准剂量率为2.5×103Gy.h-1、辐射剂量分别为3,9和15kGy三个水平时,辐照处理前后对应微纤丝角分别为36.2°和35.8°,35.9°和35.4°,36.2°和35.4°,较处理前分别减小了1.10%,1.39%和2.21%。纤维素结晶度在24.8%～32.0%范围内,平均为28.6%,藤皮处结晶度均比藤芯处高。辐照处理前后对应结晶度分别为28.1%和26.0%,28.1%和26.9%,28.5%和27.1%,较处理前分别减小了7.58%,4.34%和4.70%,其中当辐射剂量为3kGy时,辐照导致结晶度差异在0.001水平上极显著。     

基于CT技术的古琴琴腔构造无损检测研究

古琴的材质特性及制作工艺影响着古琴的品质,同时古琴形制与琴腔布局关系到古琴工艺的完善与传承, 因此在不破坏古琴结构的前提下获取内部琴腔特征与参数十分重要。利用CT无损检测技术对古琴整体进行扫描,得到了琴腔构造断层图,从而研究了古琴面板木纹纹理、面板底板的连接方式和内部缺陷,并运用Mimics软件中的面绘制法实现了古琴琴腔构造的三维重建,使CT断层扫描图像由二维转换为三维立体,更加完整全面地展现古琴琴腔构造形态,最后获得古琴具体琴腔尺寸。实验研究表明,仲尼式与落霞式古琴琴腔构造差异显著,其中仲尼式琴腔表面起伏变化较大,落霞式琴腔表面趋于平缓;仲尼式琴腔体积小于落霞式,琴项位对比明显。通过利用CT无损检测技术实现了对古琴内部信息的准确获取,这对于探究古琴的制作工艺及质量检测起到重要的技术支撑作用,同时也为其他传统珍贵器具内部结构的无损研究提供参考依据。     

竹材的纳米TiO_2改性及抗菌防霉性能研究

竹材是一种重要的森林资源,但容易腐朽霉变,在户外使用受到限制。可采用溶胶-凝胶法,在低温条件下制备了TiO2溶胶,并通过浸渍提拉的方式,完成了竹材的纳米TiO2改性。同时利用电子核磁共振波谱仪(NMR)、场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDAX)对TiO2进行形态和结构表征,重点研究了温度对TiO2薄膜形态、晶型及抗菌防霉性能的影响。研究结果表明,3种温度(20,60,105℃)处理的TiO2改性竹材不仅完全保持了竹材的天然颜色、纹理、结构,而且抗菌性能由不具抗菌性变为对大肠杆菌的杀菌率超过99%,防霉性能提高了10倍以上。这种方法有望成为竹材功能性改良的新手段,并对包括木材在内的其他天然生物质材料保护和改良也具有借鉴意义。