基于碳纳米线圈的细胞应激性测试探针

外界力、电刺激对细胞行为具有显著影响,细胞的力、电应激特性研究广受关注. 使用碳纳米线圈对单个活体细胞定量施加局域力学和电学刺激,探究了细胞的应激特性. 研究发现碳纳米线圈的局域力刺激可以引起细胞的整体响应,且受激响应程度与外力的作用形式和大小有关. 另外,细胞在碳纳米线圈施加的局域电刺激下会产生显著极性响应,并可在撤掉电刺激后逐渐恢复至初始状态,表明其生理结构和功能未受到破坏. 基于碳纳米线圈的非侵入性柔性生物探针具有安全可控、易操作和低成本等优点,在活体细胞对的应激和传导机制研究、细胞行为调控等领域具有广阔的应用前景.     

局域表面等离子体增强锗的光电响应特性

局域表面等离子体共振(local surface plasmon resonance,LSPR)因其对光独特的响应特性而在纳米光电子领域成为研究的重点.作为重要的微电子材料,锗在近红外波段的光电响应较弱,而把局域表面等离子体应用在锗材料中,必然会改善锗的光电响应特性.利用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法,详细研究了1,2,3个银纳米颗粒嵌入锗中的消光光谱.结果发现,在可见光以及近红外比较宽的波长范围内,这种复合结构可以有效增强锗的光电响应特性,且多个孤立的银纳米颗粒会表现出与1个银纳米颗粒不一样的光电响应特性.同时,LSPR导致的光响应特性与光源的偏振、颗粒尺寸、颗粒个数以及颗粒之间的距离有依赖关系.这一结果不仅对锗在光电子领域的应用有重要意义,也可以拓宽局域表面等离子体在纳米光电子领域的应用范围.     

基于有限元法的活细胞粘附问题的力学建模及分析

活细胞粘附在诸如细胞生长、分化、移动和死亡等行为中扮演着重要的角色.同时,基底的力学特性也显著影响着活细胞粘附.为了找出并解释基底力学参数对细胞粘附行为的影响,本文尝试提出了一种弹簧绑定的力学模型.在该模型中,粘附力由处于粘附区域并连接细胞表面和基底表面的弹簧所表示,细胞和基底则分别由弹性壳体和固体所描述.通过改变细胞...     

细胞力学特性对电刺激的响应研究进展

 近40年，探索电刺激在生物医学中的应用引起了人们极大的兴趣，这种兴趣很大程度上来自于电刺激细胞实验研究方面取得的进展，其结果对研发疾病诊疗新技术具有参考意义。从直流电场、正弦电场、脉冲电场3个方面回顾电刺激细胞的实验设备，综述了电刺激对细胞弹性模量、细胞间应力、细胞黏附力、细胞膜系索力等力学特性的影响规律与生物学机理，以及电刺激在诱导细胞分化，凋亡，改变细胞迁移方向等方面的应用。总结了电刺激-细胞力学特性-细胞生物行为关联性研究的进展。直流电场可引导细胞迁移和排列；正弦电场可导致细胞膜和骨架的分离；脉冲电场可破坏细胞膜、细胞骨架、核膜、染色体端粒的结构，使细胞变形。探讨了目前细胞电刺激研究存在的问题，并对未来发展方向提出了建议。     

细胞力学特性对电刺激的响应研究进展

 近40年，探索电刺激在生物医学中的应用引起了人们极大的兴趣，这种兴趣很大程度上来自于电刺激细胞实验研究方面取得的进展，其结果对研发疾病诊疗新技术具有参考意义。从直流电场、正弦电场、脉冲电场3个方面回顾电刺激细胞的实验设备，综述了电刺激对细胞弹性模量、细胞间应力、细胞黏附力、细胞膜系索力等力学特性的影响规律与生物学机理，以及电刺激在诱导细胞分化，凋亡，改变细胞迁移方向等方面的应用。总结了电刺激-细胞力学特性-细胞生物行为关联性研究的进展。直流电场可引导细胞迁移和排列；正弦电场可导致细胞膜和骨架的分离；脉冲电场可破坏细胞膜、细胞骨架、核膜、染色体端粒的结构，使细胞变形。探讨了目前细胞电刺激研究存在的问题，并对未来发展方向提出了建议。     

神经元轴突电刺激响应的有限元数值模拟

为了研究神经元轴突的微观生理电传导特性,建立了神经元轴突的三维有限元模型,通过数值计算模拟神经元轴突对电刺激的动态响应.建立海马神经元轴突的三维几何模型并指定其生物物理参数,根据Hodgkin-Huxley方程和Maxwell方程,建立偏微分方程组,对神经元轴突有限元模型施加不同持续时间和不同脉冲幅度的电流脉冲并求解,获得神经元轴突的三维电势分布和动作电位曲线.数值模拟结果显示,该神经元轴突的静息电位约为-65 mV;对模型施加持续时间为2 ms,强度0.01 A/m2的电流脉冲刺激未产生动作电位,施以(2 ms、0.2 A/m2),(20ms、0.01 A/m2),(20ms、0.2 A/m2)脉冲刺激均产生动作电位,峰值分别出现在0.012 s、0.017 s和0.012 s,动作电位幅度约为100mV,持续时间约为2 ms.神经元轴突电刺激响应的有限元模拟结果与实验结果吻合,表明所建立的神经元轴突有限元模型及数值模拟方法合理、可靠,为深入研究神经电生理特性提供了基础模型和仿真分析方法.     

电刺激调控干细胞心肌向分化和心肌修复

缺血性心脏疾病是当前全球范围内导致人类死亡的首要原因,基于干细胞的心肌修复疗法前景广阔,然而经干细胞定向诱导分化形成的心肌细胞尚未完全成熟,不能执行正常心肌细胞的功能。在介绍导电材料基电刺激平台和电刺激模型的基础上,重点综述近年来国内外利用电刺激调控干细胞心肌向分化和心肌修复的最新研究进展。研究表明,对接种在导电生物材料上的细胞施加电刺激可显著促进干细胞的心肌向分化以及心肌细胞的成熟和功能化,并且将形貌或3D微环境和电刺激相结合可显著促进干细胞源心肌细胞的成熟,然而目前针对这种联合刺激的研究尚未成熟,未来可更深入地探究细胞外基质微环境和电刺激对细胞的联合作用。     

刺激响应型纳米载体的设计和研究进展

刺激响应型纳米载体主要包括内源性、外源性、双重和多重刺激响应型纳米载体等。内源性刺激响应型纳米载体的设计主要基于肿瘤组织和健康组织之间存在的一些内在生理学显著差异；外源性刺激响应型纳米载体的设计，通常会采用远程装置，具有靶点特异性和药物时-空可控释放的优点；双重和多重刺激响应型纳米载体与单刺激响应型纳米载体相比，具有多功能协同功效的优点。本文主要综述了内源性、外源性、双重和多重刺激响应型纳米载体的设计和研究进展，并对其在肿瘤治疗中的应用前景进行了展望。     

基于COMSOL软件的半线圈电磁远探测响应特性分析

传统电法测井仪器探测深度仅数米,无法满足井周数十米水平井地层边界识别的需求.传统的电磁远探测方法都是基于磁场进行计算的,本文利用半线圈所具有的远探测能力,同时测量电场强度和磁场强度,计算了仪器旋转角度、工作频率、线圈系源距、仪器距边界距离等因素对半线圈响应特性的影响.研究表明:半线圈对旋转角度反应敏感;半线圈接收的信号...     

鲁米诺在玻碳电极上的电化学行为

研究了鲁米诺在玻碳电极上的电化学行为.鲁米诺在玻碳电极上发生不可逆的氧化反应,伴有电活性质粒的弱吸附现象,是一个吸附-扩散混合控制过程.考察了一些因素对鲁米诺电氧化过程的影响,并对电氧化机理进行了讨论.     

约束电爆过程中石墨的纳米化机制

利用自行研制的约束电爆石墨制备低维纳米碳装置,通过改变初始充电电压与约束管管径进行系列性电爆实验,实验中对气溶胶形式的电爆产物进行原位取样,并进行显微分析.结合电爆产物显微分析结果和约束管中能量密度与电爆产物粒径间的关系,对电爆过程中石墨的纳米化机制进行研究.研究结果表明:电爆过程中约束管内产生的机械压缩波能够对石墨施加瞬间高压使石墨碎化,这一压缩波在传播过程中对已碎化的石墨进行反复冲击与剥离,从而导致石墨颗粒从约束管中喷射而出.在喷射过程中,石墨颗粒之间以及石墨颗粒与约束管壁之间不断发生碰撞,致使石墨颗粒进一步碎化,并形成低维纳米碳.     

纳米Pt修饰电极碱性条件下甲醇电化学氧化研究

甲醇电化学氧化机理的研究对制备与直接应用于甲醇燃料电池具有重要意义.利用电沉积法制备纳米Pt修饰玻碳电极,以此作为工作电极,基于现场红外光谱技术、循环伏吸法(CVA)、导数循环伏吸法(DCVA)与循环伏安法(CV),研究碱性条件下甲醇的电氧化行为.结果表明与Pt电极相比,纳米Pt修饰电极能更有效地催化甲醇电化学氧化,生成CO_2.进一步研究发现,纳米Pt修饰电极对甲醇氧化转化为甲酸这一过程具有更高的催化活性.     

碳纳米纤维电镀镍方法研究

作为一种增强基材料,碳纳米纤维的优良性能被广泛关注.采用表面活性剂分散碳纳米纤维方法,制备了碳纳米纤维纸.利用电化学工作站,对碳纳米纤维纸进行电镀镍.通过伏安循环曲线和电镀曲线对碳纳米纤维电镀镍的过程进行分析.在碳纳米纤维电镀镍之后进行微观形貌、表面成分和电阻变化分析,发现碳纳米纤维能被镍很好地包覆且电阻率大幅降低.     

电纺碳纳米纤维短纤增强的高介电常数聚酰亚胺复合材料

通过碳化电纺纳米纤维研磨和超声破碎制备碳纳米纤维短纤(SCNFs),并用作填料制备碳纳米纤维短纤/聚酰亚胺(SCNFs/PI)复合材料.研究了SCNFs/PI复合材料的介电性能和力学性能.结果表明:SCNFs既对这种复合材料的机械性能具有显著的改善,也是制备高介电常数复合材料的良好导电填料.与纯PI相比,含 SCNFs质量分数为1%复合材料的抗拉伸强度提升了 39.43%; 同时,这个复合材料也显示了一个质量分数为4%的SCNFs低渗流阈值,此时的介电常数为60.79@100 Hz.这些电纺碳纳米纤维短纤增强的PI复合材料有望作为高性能介电材料在现代电子器件行业中得到良好应用.     

基于玉米醇溶蛋白-透明质酸载体的结肠靶向口服纳米药物研究

设计基于玉米醇溶蛋白(Zein)-透明质酸(HA)的口服纳米载体用于结肠靶向的药物递送.使用超声透析法制备玉米醇溶蛋白-透明质酸-羟基喜树碱(HCPT)纳米药物(Zein-HA@HCPT),利用渴望函数分析法优化纳米药物制备条件,考察纳米药物的微结构、药物释放行为、细胞毒性和靶向摄取能力.Zein-HA@HCPT具有95%以上的药物包封率,有优异的生物学稳定性、生物相容性和独特的抗胃酸分解特性,结肠环境下的药物累积释放显著提升.Zein-HA@HCPT通过CD44受体介导的内吞作用被结肠癌细胞靶向摄取,可提高药物抗肿瘤疗效.     

纳米载体及其药物释放

通过纳米载体运输药物,并在特定的组织释放药物已经成为生物医学的热门研究之一.由于实体肿瘤的高通透性和滞留效应,纳米颗粒容易进入肿瘤细胞,并在肿瘤细胞中富集,因此以纳米粒子为载体加载药物并在目标细胞或组织释放药物可以提高靶部位的药物浓度,增加药效,降低药物对生物体全身的毒副作用.通常,载药的纳米粒子释放药物的方式有两种,即扩散型释放与侵袭型释放.而刺激纳米粒子释放药物的方式多种多样,包括pH响应、酶响应、光响应、磁响应以及超声波响应等.主要介绍了多功能纳米粒子的载药原理及其研究现状.     

强磁场对球墨铸铁退火处理的影响

研究了强磁场对退火处理球墨铸铁力学性能以及渗碳体分解、碳扩散的影响．在平行试样方向上施加强磁场进行退火处理后，球铁的拉伸强度、硬度降低．延伸率、断面收缩率升高．SEM分析表明，施加强磁场能够显著地提高渗碳体分解和碳扩散的速度．磁化力F是加速渗碳体溶解和碳扩散的驱动力，通过推导可以得出单位体积力F的表达式。     

脂质体包覆的多重响应性PDMAEMA纳米凝胶的研究

纳米载体中药物的环境响应性释放在生物医学领域具有重要意义.本文以脂质体为模板,pH和温度双响应的甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)为单体,水溶性还原敏感的胱氨酸甲基丙烯酸酯(CDA)为交联剂,通过模板原位聚合法制备了脂质体包覆的pH、温度、还原多重响应性纳米凝胶(lipogels).通过透射电镜(TEM)观察lipogels形貌,采用激光粒度仪探究不同刺激条件及牛血清白蛋白(BSA)对lipogels粒径的影响.并以盐酸阿霉素为亲水性药物模型,研究不同刺激条件下lipogels的药物释放行为.结果表明,模板原位聚合法制备的lipogels呈均一的球形结构,粒径随pH值降低而增大,随温度升高而变小,在还原剂作用下lipogels结构被破坏,形貌呈碎片状.同时,lipogels具有良好的抗蛋白吸附稳定性和良好的血液相容性.体外药物释放行为表明该lipogels具有pH、还原、温度多重响应性.     

液晶聚合物分子排列调控的研究进展

液晶的应用不仅仅局限于电视或电脑,具有光响应性的液晶在许多领域都存在应用,如平板显示、光学领域、光驱动设备以及许多正在发展的微科技领域. 液晶作为一种中间相的物质,既表现出了液体的流动性,又具有晶态的分子规整排列的性质. 液晶软物质材料具有许多有趣的性质,如自组装性质;长程有序的流动性;分子协同作用;双折射性质和物理性质（光、力、和电）的各向异性;外场诱导的表面分子取向;以及液晶弹性体的刺激响应性形变. 文中综述了具有不同液晶分子取向排列的液晶聚合物的刺激响应性形变,着重介绍了光取向技术诱导液晶分子取向的液晶聚合物的刺激响应性形变行为,并展望了未来液晶材料的设计在微流体和微型机器人领域的潜在应用.     

p53信号网络的非线性动力学研究

p53蛋白作为细胞内重要的肿瘤抑制因子,通过复杂的信号转导网络调节细胞生理活动,维护基因组的稳定性与完整性.p53网络能对细胞遭遇的一系列应激信号(如DNA损伤、致癌基因激活和端粒受损等)做出响应,启动DNA修复、细胞周期阻滞、细胞衰老或凋亡等来避免基因组缺陷的复制和遗传.p53蛋白浓度在细胞应激响应过程中呈现脉冲、开关等动力学行为,具有丰富的非线性特征.本文旨在综述p53网络动力学领域的最新进展,揭示细胞DNA损伤响应过程中p53动力学与功能之间的潜在联系.