CdTe水溶性量子点的合成表征及生物毒性测定——一个化学生物学实验

本实验以反应时间为变量,一步水相法合成了具有不同粒径的CdTe量子点。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表征不同反应时间得到的量子点,并计算其粒径、浓度以及荧光量子产率。取表征最优的量子点组次,配制成不同浓度,与酵母混合培养,用Biomass法测定CdTe量子点生物毒性。该实验涵盖无机合成相关知识,涉及分析表征方法应用以及量子点对生物细胞活性的影响,化学与生物学科交叉融合,有助于学生科研能力的培养与实验综合能力的提升。     

我国化学生物学研究新进展

作为化学领域的一门新兴二级学科,化学生物学已经成为具有举足轻重作用的交叉研究领域,是推动未来生命和化学学科发展的重要动力。近年来,我国的化学生物学研究正在以前所未有的速度蓬勃发展,在基础建设、人才培养、研究经费支持等方面都有了长足的进步。尤其是以国家自然科学基金委"基于化学小分子探针的信号转导过程研究"重大研究计划为依托,我国的化学生物学工作者以小分子探针为工具,充分发挥化学与生命科学等多学科综合交叉的优势,对细胞信号转导中的重要分子事件和机理进行了深入的探索,在一些前沿方向上取得了突出的成绩,相关研究结果多次发表在顶级的国际期刊上。本文对近两年来我国化学生物学领域取得的突出进展加以归纳和介绍:(1)基于小分子化合物及探针的研究。利用有机化学手段,通过设计合成一系列多样化的小分子化合物,以这些探针为工具深入开展了细胞生理、病理活动的调控机制、细胞关键信号转导通路及重要靶标、抑制剂和标记物的发现、基于金属催化剂的活细胞生物分子激活等方面的研究;(2)以化学生物学技术为手段,着重发展了针对蛋白质、核酸和糖等生物大分子的合成、特异标记与操纵方法,用以揭示这些生物大分子所参与的生命活动的调控机制;(3)采用信号传导过程研究与靶标发现相结合,以实现"从功能基因到药物"的药物研发模式,发展了药物靶标功能确证与化合物筛选的联合研究策略;(4)以化学分析为手段,发展了在分子水平、细胞水平或活体动物水平上,获取生物学信息的新方法和新技术。这些研究成果极大地推动了我国化学生物学的进步。共引用63篇参考文献。     

细胞无机化学中值得研究的问题

在探索生命奥秘的过程中,生物无机化学研究由分子层次上升到细胞层次是一个必然的趋势,也是解决实际问题的需要.细胞无机化学研究在细胞生命体系中的无机化学反应和探索无机物对生命过程调节或干预的作用和机理,是探索生命体系复杂性研究的重要部分.细胞是保留完整生命活动特征的最小单位,存在周期、分化和受激等状态的不同.从化学的观点,细胞是一个严密设计的分子有序组装体,为一个多靶分子系统,细胞应答表现为由相关反应组合成的复杂过程.细胞无机化学研究包括无机物种在细胞膜上的结合和随后发生的膜结构和功能改变、跨细胞膜和跨生物组织屏障的转运和细胞代谢、细胞中无机化学反应同细胞信号系统的偶联、无机离子与自由基的相互代谢关系以及细胞-无机物固相的相互作用等方面.本文对当前细胞无机化学研究的重点问题进行了讨论.     

基于新工科内涵的环境化学课程建设*

为了提高环境类人才实践与创新能力,重构了符合新工科理念的环境化学“素养、能力、知识”一体化课程目标;基于科研反哺课程内容增补了新工科元素“环境计算化学——化学品构效关系;基于线上线下混合式构建了“三三三”教学模式,进行了多元化过程考核方式探索,教学设计强化了学生的能力培养与价值塑造。课程建设实践表明,学生的学习获得感与其课堂参与度呈现正相关,基于身边老师的科研反哺和前沿拓展,更能激发学生的应用挑战兴趣,促进提升实践能力和创新能力。环境化学课程实现了全方位新工科内涵式建设,以期为环境工程专业的新工科升级改造提供借鉴。     

基于专业课程培养本科生创新精神和科研能力——以无机合成化学为例

以无机合成化学为例进行了基于专业课程培养本科生创新精神和科研能力的教学方法改革,探索以专业课程为载体加强本科生创新精神和科研能力的培养,提高学生在学习中的主体地位,培养勤于思考、敢于怀疑、勇于创新的素质和精神,提升科研能力,形成终身学习的能力和习惯。教学改革取得了一定的成效。     

人造细胞的化学构建及其生物医学应用研究

人造细胞是模拟生物细胞结构,人工构建的与细胞功能相近的微米囊泡。人造细胞的构建主要有两种模式：自上而下模式主要利用生物学方法对生物基因序列进行重新设计,获得具有细胞类似结构功能的人造细胞;自下而上模式主要利用化学方法采用非生命物质构筑简化的细胞结构模型。自下而上化学模式构建的人造细胞大多只包含执行所需功能的最小单元,具有简单的细胞仿生的结构与功能。本文详细综述了人造细胞的构建模式以及化学构建人造细胞的常见类型,包括脂质囊泡、蛋白体囊泡、聚合物囊泡、凝集体液滴和胶体囊泡等,总结了人造细胞在分析传感、细胞结构与功能模拟、生物载体转运、微纳米反应器、疾病诊疗方面的生物医学应用现状。     

以研究生为主体力量构建化学科普平台的探索与实践

有效利用高校的科研和人才资源优势，依托陕西省"工科化学"实践教学示范中心，创建主要面向中小学生的化学科普平台。通过在科研团队基础上建设以研究生为主体、教师为指导的科普团队，并打造集知识学习、实践探索及兵器特色于一体的"ABC"科普课程体系，开设各类趣味化学及相关学科的实践项目，促进公众正确理解和认识化学，培养他们的科学精神进而提高科学素养。同时，参与科普工作也有效提升了研究生的实践能力，激发了他们从事科研的兴趣，也为研究生的培养开拓了一条新途径。     

高分子化学实验教学中的自主科研创新引导——以“水凝胶的制备与性能研究”为例

在创新型人才的培养中,需要着力提升学生的探索精神、批判思维和实践能力,如何激发学生的科研志趣、提高创新能力是专业基础实验课程面临的挑战。高分子化学实验作为一门专业实验必修课,更应适应时代发展潮流与人才培养趋势,课程在夯实基础实验内容和基本原理的前提下,以更具吸引力的前沿性、应用性的实验背景为引导,通过内容编排,增加"自主研究"的教学模式,给予学生更加广阔的自由发挥空间,培养学生的创新能力和科研素养。经过多年的教学实践,我们以"水凝胶的制备与性能研究"为试点项目,进行了自主探索型立体式高分子化学实验课程体系的建设探索,将经典的溶液聚合实验,拓展为4个有应用背景的"科研工作坊",均取得了非常好的教学效果。我们相信,这种自主研究的实验教学方式,以及立足于培养学生创新能力的实验教学思路,将是未来高分子化学实验课程坚持并不断探索的方向。     

美国化学教育专业博士培养方案研究

基于学科的教育研究人才的培养对于深入推进教育改革具有重要意义。研究了美国6所大学的化学教育专业博士培养方案,分析了其培养目标、课程设置、科研要求、教学实践要求等方面的特点。结果发现：其培养目标既指向基础教育又指向高等教育;课程设置强调化学专业知识、教育理论和研究方法三位一体;科研要求注重科学研究态度的培养和科学研究能力的训练;教学实践要求为将来走上工作岗位奠定基础。结合与其相对应的我国化学课程与教学论专业博士培养方案,提出了明确并扩展培养目标、提高化学专业课程要求、强化研究方法课程、重视教学实践能力等启示。     

高分子化学实验教学的初步探索

主要从四个方面介绍了我校在高分子化学实验教学过程中所做的初步探索:第一,加强实验教学环节,对验证性实验进行改进,设法提高学生对于实验的兴趣和实验教学效果;第二,改革传统的高分子化学实验教学的模式和教学内容,将高分子化学、高分子物理和成型加工所学知识有机结合起来,开设综合性高分子实验课程;第三,紧密结合本校教师科研情况,开设研究创新性实验,并开设第二课程,鼓励学生利用课余时间参与教师的科研,以培养学生独立分析问题、解决问题的能力;第四,结合本校实际情况,适量开设微量、半微量实验。     

离子色谱法同时测定土壤中Cl-、SO42-和 NO3-

利用离子色谱法同时测定土壤中的Cl^-、SO4^2-、NO3^-三种无机阴离子。采用30 mmol/L KOH淋洗液在1.2 mL/min流速下对Cl^-、SO4^2-、NO3^-三种无机阴离子进行分离测定,混合标准溶液的相对标准偏差为0.16%~0.84%,三种阴离子的线性范围都在0~150 mg/L,线性相关系数均大于0.999。三种阴离子的检出限分别是0.062、0.096和0.064 mg/L。对四种国家标准物质的测定结果表明(n=9),测定值与标准值一致,相对标准偏差(RSD)<3%,三种阴离子的加标回收率为95.6%~109%。采用离子色谱法测定土壤中的Cl^-、SO4^2-、NO3^-三种无机阴离子,方法简便、快捷、无污染,对人体无任何伤害,真正实现了绿色化学的分析要求。在6 min以内完成分析,适合大批量土壤水溶盐阴离子的测定。     

Ca2+-Mg2+-Zn2+体系在水溶性聚磷酸铵溶液中螯合规律的研究

近年来,水溶性聚磷酸铵在液体肥料和复合肥料的领域受到了广泛的关注,并在发达国家中得到了大面积的推广及应用。在pH值为5.5~8.0、温度为278.15 K~323.15 K的条件下,本文采用滴定法研究Ca_²⁺-Mg_²⁺-Zn_²⁺体系在聚磷酸铵溶液中的螯合规律。实验结果表明：相同质量分数的聚磷酸铵溶液对金属离子的螯合量会随着体系中Ca_²⁺、Mg_²⁺、Zn_²⁺的摩尔浓度的变化而变化;随着温度的升高而逐渐降低;随着pH的增加而逐渐增加;随着聚合度的升高而逐渐增加。采用傅里叶红外光谱对聚磷酸铵和A₁B₃C₃体系的螯合物进行表征。     

多晶GeSe薄膜的制备及在太阳能电池中的应用

硒化亚锗(GeSe)由于具有原材料储量丰富、绿色无毒、组成简单、稳定以及吸光系数高等优势,很适合被用于制备薄膜太阳能电池的光吸收层。然而,目前对其研究较少,其主要难点在于如何制备高质量的多晶GeSe薄膜。本工作采用物理气相沉积法制备GeSe薄膜,之后通过硫化铵溶液及退火处理,有效地将非晶GeSe转变为多晶GeSe。将其组装成简单平面薄膜结构太阳能电池器件后,相比于未处理的非晶GeSe太阳能电池,电池的光电流有了显著提升,对应的电池效率提升了13倍左右。进一步将未封装的电池放置在空气中一个月后,发现其仍能保持原有效率,证明其具有优异的稳定性。     

微波消解-ICP-MS法测定硫磺中18种微量元素

建立了用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定硫磺中18种微量元素(锂、镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镉、砷、硒、钡、铅和汞)的定量分析方法。通过对消解所用试剂及条件进行研究,确定最佳的样品处理条件;为了获得最佳的信噪比并降低光谱干扰,研究采用单变量方法,对ICP-MS的射频功率和雾化气体流量等因素进行了性能优化。结果显示：该方法各元素的校准曲线线性相关系数在0.999以上,所有元素的检出限(LODs) 在0.001-0.962 mg/Kg之间,测定下限范围在0.004-3.85 mg/Kg之间,回收率在82.9 %~115 %之间,相对标准偏差均小于3 %。     

金属组学在急性心肌梗死早期诊断的应用

为探讨急性心肌梗死(AMI)患者血清中K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺含量变化,并研究其与心肌梗死患者之间的关系。选取2022年5月至2023年2月收治的AMI患者37例,同时选取健康体检者35例作为对照组。依据入院时或体检时收集的抽血样本进行临床生化分析,比较两组间血清K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺含量,采用判别方程、主成分分析法(PCA),判断分析哪种金属离子对于心肌梗死的诊断价值大。结果表明,AMI患者的血清中Ca²⁺和Fe²⁺含量低于健康对照组,差异具有统计学意义。基于血钙、铁水平两组具有显著性差异,以它们为基础进行判别分析,获得判别函数式。将血清中K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺     

P(VAc-MMA)为基体的聚合物电解质研究

以醋酸乙烯酯(VAc)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体, 采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物聚(醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸甲酯)[P(VAc-MMA)], 并以此聚合物为基体制备了聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、扫描电镜(SEM)、差热/热重分析(DSC/TG)、X射线衍射(XRD)、机械性能测试和电化学交流阻抗等方法对聚合物和聚合物电解质的性质进行了研究. 测试结果表明: VAc和MMA聚合生成P(VAc-MMA); 聚合物膜含有大量微孔结构, 利于离子传输; 聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和机械强度; 25 ℃下, 最高的离子电导率达到了1.27× 10^－3 S•cm^－1; 离子电导率随着温度的升高而迅速增加, 电导率-温度曲线符合Arrhenius方程.     

一种检测CO32-比率荧光探针的合成及其在细胞成像中的应用

本文设计开发了一种以2,6-二甲酰基对甲苯酚为母体的新型荧光探针HMI,可用于高效识别EtOH-H₂O (8/2, v/v, HEPES 10 mM, pH =7.4)体系中的CO_3^2-。HMI在660 nm处显示发射带,加入CO_3^2-后,在600 nm的等吸收点激发时,原来在660 nm处的荧光淬灭,而以540 nm为中心的新发射带荧光显着增加,为比率型荧光探针。HMI对CO_3^2-表现出高选择性且具有较强的抗干扰能力。此外,荧光探针HMI对CO_3^2-荧光响应的检测限较低,可达到3.938×10^_-6 M。更具有意义的是,HMI探针对CO_3^2-的检测能够在实际水样中起到很好的应用,而且细胞成像研究表明,HMI可用于活体MCF-7细胞中CO_3^2-的成像。     

ICP-OES法快速测定华阳川铀多金属矿中铌和铅

采用氢氟酸-硝酸-高氯酸体系对华阳川铀多金属矿进行高温消解,并对消解条件进行优化。使用电感耦合高频等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES),在最佳仪器条件下,对华阳川铀多金属矿中铌元素和铅元素进行检测。结果表明,方法线性相关系数为分别为0.9998和0.9999,两种元素在标准样品中的加标回收率在96.0% ~104% 之间,平行样的相对标准偏差约0.50%~3.32%。实际样品加标回收率约为96.1 % ~ 102 %。该分析测试方法可以对华阳川铀多金属矿中铌铅元素进行快速、准确的测定。     

New salts of graphite,C12+HF2− & C24+SiF5− and the treshold for the oxidative intercalation of graphite

Third row transition metal hexafluorides (MF₆) for which the electron affinity exceeds 130 kcal/mole (M = Os, Ir, Pt) have been found to intercalate graphite with electron oxidation of the host lattice, whereas those with inferior electron affinities (M = W, Re) do not intercalate¹. This behavior can be rationalized on kinetic or thermodynamic grounds; arguing for the latter, a simple Born-Haber cycle may be used which suggests an electron affinity threshold of 120–130 kcal/mole for the MF₆ intercalation reaction. For the general case of intercalation reactions by metal fluorides (with or without added fluorine), wherein the graphite lattice is oxidized, the threshold is determined by the free energy of the half-reaction which produces the intercalating fluoro-anion. The lattice energy of the graphite salt must also be taken into account when comparing free energy thresholds for large (e.g., MF₆) and small (e.g. HF₂^?) intercalating species.We have evaluated the free energy of formation of a number of fluoro-anions from the heats of formation and lattice energies of salts which contain them. These studies indicate a threshold free energy of ca. 110 kcal/mole for graphite intercalation. Two ‘borderline’ second stage compounds, C₂₄⁺SiF₅^? and C₁₂⁺HF₂^?, have been synthesized.