科研产出
DNA折纸纳米载体在药物递送中的应用
《生物化学与生物物理进展 》 2023 SCI 北大核心 CSCD
摘要：DNA纳米技术是基于沃森克里克碱基配对原则产生可编程核酸结构的技术。因其具有高精度的工程设计、前所未有的可编程性和内在的生物相容性等特点，运用该技术合成的纳米结构不仅可以与小分子、核酸、蛋白质、病毒和癌细胞相互作用，还可以作为纳米载体，递送不同的治疗药物。DNA折纸作为一种有效的、多功能的方法来构建二维和三维可编程的纳米结构，是DNA纳米技术发展的一个里程碑。由于其高度可控的几何形状、空间寻址性、易于化学修饰，DNA折纸在许多领域具有巨大的应用潜力。本文通过介绍DNA折纸的起源、基本原理和目前进展，归纳总结了运用DNA折纸进行药物装载和释放的方式，并基于此技术，展望了今后的发展趋势以及所面临的机遇和挑战。
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激光直写玻璃基平面波导用于荧光成像
《物理学报 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：荧光显微成像技术具有标记能力强、信号强度高、实验成本低、成像过程简单且从活体到离体均可成像等特点,在肿瘤细胞成像、药物分布体内探测等生物学分析成像研究中应用广泛,但如何同时兼具宽视场和高分辨率是当前荧光显微成像领域的一大难点.平面硅波导被发现可实现超薄样品大范围成像,然而其需要溅射沉积或是离子束刻蚀等制备工艺,相关工艺复杂且设备昂贵.本文设计了一种基于皮秒激光直写的平面波导型荧光显微装置,利用皮秒激光刻蚀玻璃表层快速制备微米级沟槽,进一步通过旋涂SU-8光刻胶实现低成本、批量化制备玻璃基平面波导.通过调整激光加工功率、频率、扫描速度等参数可以定制波导直径和深度.采用罗丹明B荧光分子的显微探测实验,验证了该激光直写玻璃基平面波导完全满足高分辨率和大视场的生物成像需要,这种简易快速的加工手段能够有效提升荧光成像领域的经济效益和社会效益.
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太赫兹时域光谱及成像技术在农作物品质检测中的应用研究进展
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：太赫兹辐射以其独特的技术优势,如瞬时性、宽带性、相干性、低能量性、穿透性和吸收性,受到了全世界各国政府、高等院校、科研机构等的高度重视并日趋成为生物医学、材料科学和物理学等领域的新兴研究热点.农作物成分如水分、蛋白、脂肪、淀粉等理论上在太赫兹谱区有较为丰富的吸收;太赫兹波的低辐射特性对农业生物样本检测更为安全;太赫兹波的穿透特性对带包装样本、包衣样本的检测又独具优势;太赫兹时域光谱与成像技术结合还可以进一步对农作物样本的组织形态进行辨别评价,因此太赫兹波技术逐渐成为农作物品质检测领域一项极具应用潜力和应用前景的前沿分析技术.简述了太赫兹时域光谱及成像技术的基本原理,聚焦于太赫兹时域光谱及成像技术在农作物品质检测领域的应用研究现状,对该技术在农作物种子质量鉴别(如品种、转基因和活力)、农作物成分分析(如糖类、水分和淀粉),农作物贮藏品质判别(如新陈度、劣变和虫蚀)以及在农产品安全检测(如农药残留、非法添加物和异物)方面的新近研究工作和进展进行归纳总结,并展望了该技术在农作物品质检测领域的应用前景和发展趋势.
关键词： 太赫兹时域光谱及成像技术;农作物种子质量;农作物成分;农作物贮藏;农产品安全
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一步双修饰策略提高富镍层状氧化物正极材料的电化学性能（英文）
《Transactions of Nonferrous Metals Society of China 》 2022 EI SCI CSCD
摘要：提出一种从表面到体相的一步整体改性策略,同步合成Nb掺杂和LiNbO_3包覆的LiNi_(0.83)Co_(0.1)2Mn_(0.0)5O_2(NCM)正极材料。LiNbO_3包覆层可以调控界面并促进锂离子扩散;更强的Nb—O键能有效抑制Li~+/Ni~(2+)阳离子混排,提高晶体结构稳定性,从而有助于缓解Li~+脱出/嵌入过程中晶格参数的各向异性变化。结果表明:双修饰材料表现出较好的结构稳定性和优异的电化学性能。最佳样品NCM-Nb2在2.7～4.3 V之间以1C循环100次后,容量保持率为90.78%,而原始样品容量保持率仅为67.90%;同时,在10C下具有149.1 mA·h/g的更高倍率性能,这些结果突显了一步双修饰策略协同提高富镍层状氧化物正极材料电化学性能的可行性。
关键词： 富镍正极材料 铌 一步策略 双重修饰 结构稳定性 电化学性能
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Sentinel-2宽波段光谱指数预测拔节后受冻冬小麦减产率
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：冬小麦拔节期后的晚霜冻害在区域尺度上表现出一定的空间差异,决定了应对冻害采取分区措施.基于Sentinel-2卫星数据的宽波段光谱指数预测区域冬小麦减产率,对灾情评估和生产管理决策具有重要意义.采用人工模拟霜冻试验,以光谱重采样将ASD FieldSpec?3光谱辐射计获取的冠层反射率模拟为Senti-nel-2传感器对应的波段反射率.采用19个已有光谱指数和以3种形式(简单比值、简单差值、归一化)组合构建的光谱指数构建冬小麦减产率线性回归模型.在每种形式中,筛选出决定系数排名前三的宽波段光谱指数作为候选指数.以商丘地区自然霜冻事件为契机,以Sentinel-2卫星数据计算候选指数,利用地面采样点的实测减产率验证候选指数精度.结果表明:(1)随着处理温度的降低,冬小麦冠层反射率在近红外区呈降低趋势,在可见光区和短波段红外区呈升高趋势;(2)重采样前后反射率数据计算的19个已有光谱指数中,大部分指数与减产率呈显著相关(p<0.001).筛选出的12个候选光谱指数预测冬小麦减产率的线性回归精度较好,在校正集和验证集中的决定系数均高于0.631;(3)Sentinel-2卫星数据计算的候选光谱指数精度验证结果表明,包含波段B9的3个光谱指数未能通过显著性检验,其他9个光谱指数通过极显著性检验(p<0.001).基于波段B8,B8a和B12组合的2个光谱指数(B8a-B12和B8-B12)精度较好,决定系数R2分别为0.543和0.492,均方根误差RMSE分别为8.510%和8.971%.该研究构建光谱指数B8a-B12和B8-B12符合简单差值形式,是预测冬小麦减产率宽波段光谱指数的最佳组合.研究成果揭示了冬小麦幼穗发育期冠层反射率在不同低温胁迫下的响应机制,表明Sentinel-2宽波段光谱指数预测冬小麦减产率有良好的精度,在霜冻后区域尺度上的冬小麦减产率预测具有可行性,对于不同地区霜冻灾害的措施制定具有指导作用.
关键词： 冬小麦 晚霜冻害 光谱重采样 Sentinel-2 遥感 减产率
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长期不同施肥处理对黑土根际土壤有机碳结构组分的影响
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：土壤有机碳是农业生态系统的关键驱动和调节者,特别是根际微域有机碳动态对土壤碳素循环和矿质营养元素释放起着重要作用.研究长期不同化肥和有机肥施用下大豆根际土壤有机碳、活性有机碳以及有机碳结构的变化规律,深入了解根际有机碳固持和稳定机制,为完善农田生态系统碳固持和农田可持续发展提供科学依据和理论支撑.该研究依托黑土长期定位试验,采用化学分析、固态13 C-核磁共振(13 C-NM R)等方法研究大豆根际土壤有机碳含量、活性有机碳含量和有机碳结构组分变化规律.结果表明,与非根际土壤相比,大豆根际土壤有机碳含量显著增加,长期施肥处理能够显著增加根际土壤有机碳和低活性有机碳含量,以常量有机肥加氮磷钾(MNPK)处理提升效果最好.核磁共振实验结果表明,与不施肥处理相比,M N PK处理明显增加根际土壤烷基碳、烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值,降低芳香基碳和芳香碳/总碳比值,在非根际土壤中尤其显著;常量氮磷钾(N P K)处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值,在根际土壤中烷基碳比例和烷基碳/烷氧基碳比值增加,烷氧基碳比例降低,非根际土壤测试结果相反.综上所述,M N PK处理能够显著提升根际有机碳含量,增加有机碳中烷基碳、烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值,促进团聚体形成和增加土粒结构稳定性,而N PK处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值,降低根际烷氧基碳比例,团聚体稳定性降低,同时证明固态13 C-核磁共振技术结合半定量分析能够准确地分析不同有机碳结构组分变化,深刻认识根际土壤有机碳的稳定机制.
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液滴在超疏水植物叶面的沉积：实验和分子动力学模拟（英文）
《物理化学学报 》 2022 SCI 北大核心 CSCD
摘要：农药液滴在靶标植物叶面的动态沉积对于提高农药利用率具有重要的意义，特别是在超疏水植物叶面的动态沉积。在本文中，我们利用生物基表面活性剂和甘油之间的氢键作用来增强液滴在超疏水植物叶面的有效沉积。在较低浓度的山梨醇-烷基胺表面活性剂溶液中，添加0.001%的甘油，可有效抑制液滴在不同超疏水/疏水植物叶片表面的弹跳和飞溅行为。结果表明，甘油的加入并没有显著改变山梨醇-烷基胺表面活性剂溶液的表面张力、粘度和聚集体的形态。核磁共振波谱(DOSY)显示，甘油加速了山梨醇-烷基胺表面活性剂分子的扩散速度。利用分子动力学模拟，对山梨醇-烷基胺表面活性剂/甘油体系的能量演化及表面活性剂相对于固体表面距离的分布进行了研究。这项目工作不仅为抑制液滴在植物叶面的弹跳飞溅提供了一种建设性的方法，而且为选择农用表面活性剂提供了理论基础。
关键词： 动态沉积 生物表面活性剂 甘油 氢键 分子动力学模拟
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基于荧光光谱分析秸秆深埋还田黑土剖面DOC组分结构变化特征
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：以黑土为研究对象,分析不同深度玉米秸秆还田(0~2,3~10,11~20,21~30和31~40 cm)后可溶性有机碳(DOC)的荧光特性差异,探讨秸秆深还田后腐殖化程度的变化特征.结果表明:秸秆还田可提高土壤DOC的含量.三维荧光光谱特征表明,土壤DOC的荧光组分均为2种,CK~T4处理分别为类腐殖质物质组分(Ex/Em=250~275/455 nm)和类色氨酸物质组分(Ex/Em=225~237/340~350 nm),而T5处理分别为类腐殖质物质组分(Ex/Em=250~275/455 nm)和类酪氨酸物质组分(Ex/Em=225/304 nm),还田31~40 cm深度有较小的自生成分,且腐殖化系数最高.土壤DOC组分C1的荧光强度有随着秸秆还田深度的加深而增大的趋势,C2组分则呈波动性的状态,荧光强度先增强再减弱.土壤DOC受自生源和外生源共同作用(FI>1.4,0.6 关键词：
秸秆还田
土壤深度
土壤DOC
三维荧光光谱
PARAFAC分析
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利用Turbiscan多重光散射技术研究常温液体奶酪的稳定性
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：常温液体奶酪是一种能够在室温下贮藏3~6个月的奶酪产品.液体奶酪在经高温处理后体系中的微生物数量达到商业无菌水平,但由于液体奶酪是一种水包油的不稳定乳液体系,在常温贮藏过程中,由于分散相颗粒的迁移和粒径大小变化导致乳液体系容易出现聚集、絮凝、浮油及沉淀等失稳现象,从而影响产品品质,缩短产品货架期,准确判断液体奶酪的稳定性对优化其加工条件具有重要意义.传统液态乳制品的稳定性评价主要是通过加速实验后肉眼观察分层、沉淀等情况,以及动态光散射等手段,尚缺乏快速可靠以及量化的评价标准.T urbiscan多重光技术在测试流体的稳定性时,无需对样品进行前处理,可实时检测样品的背向散射光和透射光的强度,计算出体系内部颗粒的迁移速率、沉淀层的厚度、体系的不稳定指数等参数,因此是评价流体稳定性的有效手段.研究利用T urbiscan多重光散射技术评价乳化盐、乳化剂、稳定剂和甜味剂的添加量对常温液体奶酪稳定性影响,同时以TSI值和感官得分为响应值,采用响应面法中的Box-Behnken试验设计模型优化常温液体奶酪的最佳配方工艺条件,并分析了导致常温液体奶酪不稳定的主要因素.研究发现:当乳化盐添加量为0.20%,0.40%,0.60% 和0.80% 时,24 h后的不稳定性指数从0.4增加到12.6;当乳化剂添加量为0.80%,1.0% 时,24 h后的不稳定性指数从0.95增加到3.9;当稳定剂添加量为0.7%,0.9% 时,24 h后的不稳定性指数从0.9增加到1.3,而甜味剂对体系整体稳定性的影响差异不显著.各因素对常温液体奶酪的不稳定性指数和感官得分影响顺序为乳化盐添加量(A)>乳化剂添加量(B)>稳定剂添加量(C).乳化盐添加量0.60%、乳化剂添加量0.60%、稳定剂添加量0.70%、甜味剂添加量5.5% 时,产品品质最佳且稳定性最高,在此优化条件下,样品在37℃,24 h内的整体不稳定指数值为0.80,样品顶端、底端的背散射光强变化值分别为0.66和0.78,感官评分为89分.研究表明通过调整乳化盐、乳化剂和稳定剂的用量能够很好地解决常温液体奶酪分层的问题,提高常温液体奶酪的稳定性.
关键词： 常温液体奶酪 Turbiscan多重光散射 稳定性 乳化盐
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金属-陶瓷电热蒸发-原子荧光法快速测定土壤中汞
《分析化学 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：研制了一种由金属-陶瓷杯和催化热解炉组成的金属-陶瓷电热蒸发（MCH-ETV）装置，将其与原子荧光光谱仪（AFS）联用，集成为一套MCH-ETV-AFS仪器系统，通过优化蒸发功率、原子化器条件、工作气体流速等参数，建立了一种直接进样快速检测土壤中汞（Hg）的方法。在最优条件下，Hg的检出限（LOD）为0.16 ng/g（进样量50 mg）,在8～590 ng/g线性范围内，线性相关系数（R~2）为0.996。3种土壤基体标准物质的Hg测定值在其标定的不确定度范围内，9种实际土壤样品的Hg测定值与标准方法的测定结果无显著性差异（p＞0.05）,回收率为96%～107%;真实土壤样品多次测定的相对标准偏差（RSD）在2%～11%之间。研究结果表明，本方法具有良好的准确度和精密度。由于无需金汞齐的富集过程，本方法在3 min内即可完成检测，采用的MCH-ETV尺寸小、功耗低（＜200 W）,这为进一步研发小型化测汞仪提供了新思路。
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