考虑非Fourier效应的Chen-Holmes生物传热模型的解析解

对考虑非Fourier效应的Chen-Holmes生物传热模型给出了一个带有热波的代数显式解析解, 该解析解除有重要的理论意义外(如加深对生物组织中热波现象的理解), 还可以作为标准解校验相关数值解与发展数值计算方法.     

煤层中次生生物气的形成途径与母质综合研究

微生物究竟利用煤岩中的哪些物质并通过何种具体途径形成次生生物气,煤层中是否含有丰富的此类物质可形成大量的次生生物气,是重要的基础科学问题.在多方面研究的基础上,运用气体同位素示踪、煤有机地球化学分析与煤热模拟产气实验等方法,对上述问题进行了系统的综合性研究.结果表明:次生生物气形成的具体途径是微生物还原CO2;产次生生物气的煤层具有遭受过微生物降解的特征;热成因气态重烃亦经历了微生物的改造并有可能形成微生物成因CO2;煤在热演化过程中可形成大量的CO2、较多的H2和一定量的气态重烃,加之微生物成因的CO2及煤层水,都可成为次生生物气的直接母源物质.故可溶有机质与气态重烃等组分都可为其他微生物所利用并最终形成次生生物气的母源先质.中低热演化程度的煤层中这些组分丰富,应是形成和寻找次生生物气的主力煤层.     

基于微量量热技术的注射用增溶辅料生物安全性评价

为筛选适宜的注射用增溶辅料、减少注射剂不良反应的发生,以嗜热四膜虫BF5为模式生物,建立基于微量量热技术的注射用增溶辅料生物安全性评价方法.恒温28℃时,监测不同注射用增溶辅料(泊洛沙姆188、吐温80、吐温20、聚乙二醇600、聚乙二醇400)干预嗜热四膜虫BF5生长代谢的热谱曲线,抽提生物热动力学特征参数进行量化评价.结果表明,在不同浓度的上述增溶辅料干预下,嗜热四膜虫BF5生长速率常数(k)、5%抑制浓度(IC5)、最大输出功率(P1,P2)、达峰时间(T1,T2)和发热量(Q)呈现规律性变化;且k与增溶辅料浓度间的线性关系良好(r0.9),IC5依次是泊洛沙姆188为2.18mg/mL,聚乙二醇600为1.35mg/mL,吐温80为1.07mg/mL,聚乙二醇400为0.58mg/mL,吐温20为0.045mg/mL.主成分分析表明,参数k,P1和Q能够较好体现热谱曲线整体信息,可用于增溶辅料生物安全性的量化评价.这也得到综合评价结果的印证,即在相同浓度下,泊洛沙姆188对嗜热四膜虫BF5生长代谢毒性较小,而吐温20毒性较大.     

量热技术在生命科学中的应用

量热学是一门古老而又新兴的高技术综合性学科.微量热技术和差示扫描量热技术(DSC)等在生命科学各领域的应用,为研究生命现象提供了定量的热化学信息,有助于从静态和动态的角度研究生命代谢过程,其研究的层次为:生态系统→生物群体→生物个体→生物组织→细胞→细胞器→生物大分子→生物小分子.量热学与生命科学的结合符合当代学科间相互交叉渗透的发展趋势,因此形成的生物量热学无论在学科的基础理论,还是在技术应用上都是很有生命力的方向.值得有关同行共同开拓.     

基于微量量热技术与化学计量学表征的角类动物药质量生物评价研究

着眼于捕获微生物生长代谢过程中能量变化规律, 采用微量量热技术研究名贵角类动物药(鹿茸、鹿角、羚羊角)对大肠杆菌生长代谢的干预作用, 以热谱曲线相似性和生物热动力学参数如第一生长速率常数(k₁), 第一阶段最大发热功率(P₁)、达峰时间(T₁)、发热量(Q₁), 第二阶段最大发热功率(P₂)、达峰时间(T₂)、发热量(Q₂)为评价指标, 借助化学计量学对生物热动力学特征参数信息进行辨识与抽提. 结果表明, 羚羊角与空白样品之间的相似性较鹿茸、鹿角低; 鹿茸、鹿角可增加微生物生长代谢过程能量(热量), 而羚羊角与之相反. 由此提示, 运用微量量热技术结合化学计量学, 以热谱曲线相似性表征生物活性谱(定性), 以生物热动力学特征参数表征生物效价值(定量), 可实现定性定量评价不同角类动物药的生物活性.     

电厂温排水对生态环境的影响及对策

随着电力工业的发展,热排放对水环境造成的污染越来越受到人们的关注.文章概述了电厂温排水对水生生态环境、海洋环境及水生生物的影响,并提出了温排水的热污染控制对策.     

生物磁流体传热的耗散粒子动力学模拟

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)是一种基于粒子的拉格朗日型介观方法,对生物磁流体等复杂流体流动与传热问题具有较大优势.如果考虑铁磁流体动力学(ferrohydrodynamic,FHD)效应和磁流体动力学(magnetohydrodynamic,MHD)效应,生物磁流体的流动传热问题非常复杂,因而引起了众多学者的关注.本文提出了一种简单可行的方案建立了DPD流体介观参数与真实流体宏观输运系数之间的联系.在此基础上,采用DPD方法模拟了半环形区域内生物磁流体的流动与传热问题并且考虑了磁数和哈特曼数对区域内温度场和流场的影响.结果表明,随着磁数的增加,热磁对流会产生3个热羽流和4个漩涡.此外,哈特曼数的增加会引起热源表面大部分区域的局部怒塞尔数的显著下降.     

测定生物软组织导热系数的微型热针

近年来我国在热物性研究领域开展了大量工作,并获得了许多成果,但涉及生物和医学工程的生物软组织导热系数的测定尚处于起步阶段。本文作者在国内首次利用微型热针对猪肉类和内脏器官进行了测试,获得了满意的结果。这种微型热针具有使用方便、测试时间短、     

大面积鲨鱼皮复制制备仿生减阻表面研究

对水下低阻动物坚硬表皮形貌进行直接复制以成形出比较接近生物原型的仿生减阻表面, 是生物复制成形工艺应用于仿生减阻表面研究的新尝试. 以鲨鱼皮为生物复制模板, 采用热压印法对其外端形貌进行了大面积微复制, 进而拼接制备出了仿鲨鱼减阻蒙皮. 平板样件水筒阻力试验结果表明, 采用生物复制成形工艺制备出的仿鲨鱼减阻表面具有明显的减阻效果, 在试验工况内, 最大减阻率达到8.25%.     

我们能复活猛犸象吗?

我们知道,地球上所有生物的生命特征都是由DNA决定的,DNA涵盖了生物的全部遗传信息,而且不同的生物对应不同的DNA序列,就像-本神奇的密码手册绝无重复.如果我们能够破解其中的信息,就有可能重塑生命.已灭绝的皮雷安野山羊的成功克隆冉度引起了人们的热议:我们能够复活已灭绝动物如猛犸象、恐龙吗?     

微生物代谢特征热化学研究进展

对生物体系新陈代谢规律的研究和探讨是生命科学研究的重要内容之一.用热力学和动力学原理及微量热技术研究微生物的代谢特征,建立微生物体系在各种不同条件下的热动力学模型,寻求其生长代谢规律,已成为一项新兴的有发展前途的研究课题.本文着重介绍微生物代谢特征热化学的研究进展.     

调幅电磁波作用下Kl及KMnO_4氧化还原反应的新特点

人们早已熟知静电场、静磁场对化学反应的作用,在光谱分析中人们也知道物质对微波的谐振吸收,即微波对物质分子能级的影响.现在射频电磁波特别是微波对化学反应的作用正受到人们的关注.大量的实验证实了微波能显著提高化学反应的速度和改变反应的机制.特别在生物电磁学实验中人们发现微弱的微波能量也能导致明显的生物效应,即生物效应的能量主要来自于生物体内的新陈代谢,即电磁波影响了新陈代谢过程,这就是所谓的非热生物电磁效应.1992年10月在荷兰的Breukelen召开了首届世界微波化学大会,会议就微波化     

两亲性共聚物热致水凝胶

随温度升高发生溶胶-凝胶转变的热致水凝胶是一类重要的可注射的生物医用材料.当其相转变温度处于或高于室温而低于体温时,该类材料可在室温或低温下负载药物或细胞,并在注射入人体后原位形成凝胶,成为药物持续释放的储库或细胞生长的支架.目前,常见的热致凝胶化的聚合物包括聚乙二醇(PEG)/聚多肽嵌段共聚物、聚有机磷腈,以及PEG/聚酯嵌段共聚物等.本综述侧重于复旦大学生物医用材料课题组在PEG/聚酯类可注射性热致水凝胶方面的研究进展,并结合国内外其他课题组的相关研究,介绍了此类材料性能的调控规律、凝胶化机理,以及潜在的医学应用.     

核酸碱基(胞嘧啶)水合作用的蒙特卡罗模拟

生物大分子常处于极性溶剂(水)的环境中,因此生物大分子构型的稳定及其生理功能的正常发挥与溶剂效应密切有关.本文根据估算玻尔兹曼统计平均的蒙特卡罗方法的理论,对核酸硷基的水合作用进行统计热力学的超分子连续统(SuPermolecule-Continuum)的蒙特卡罗模拟处理,计算由于溶剂效应而产生的热焓(H)、亥姆兹自由能(A)以及熵(S)的变化.     

生物活体温升振荡效应的热波解释

生物活体组织受热而发生温度振荡的事实是生物传热领域内长期得不到合理解释的经典难题.Roemer等在其系列文章中详细研讨了这一问题,但实验难圆其说;Tharp等则人为选定一时间滞后方程描述该现象,但却缺乏严格理论基础.我们将更能反映导热本质的热波理论引入Pennes生物传热方程,成功地解决了上述问题.Pennes方程为-(?)·q+W_hC_h(T_h-T)+q_m+q_r=ρC(?)T/(?)T.(1)非Fourier效应导热公式为     

基于生物网络的中医药学原理探索

中医药生物学基础不清、方剂作用机制不明、缺乏符合中医药整体特点的研究方法学体系是中医药现代化研究面临的关键瓶颈.随着信息学与系统生物学等新兴学科的发展,以生物网络为切入点开展中医药学与人工智能、大数据、信息学等前沿科学技术的交叉研究,成为探索中医药科学原理、促进中医药现代化的重要途径.基于生物网络的“网络靶标”理论有望突破宏微观内在关联解析的鸿沟,实现还原论和整体论的有机融合,架起传统中医与现代医学研究桥梁,成为探索中医药学原理的突破口之一.“寒、热”等中医药核心诊疗概念、治未病等中医特色理论的科学内涵阐明是解读中医药学原理的重要组成部分.本文基于李梢课题组的研究,综述了基于生物网络的中医药研究理论与技术方法,及其应用于“寒、热”“治未病”等中医特色理论的病证结合科学原理探索所取得的进展,以期为利用现代科学技术解读中医药学原理,促进中医药现代化提供参考.     

土壤生态学

一门新兴学科在介绍土壤生态学之前,首先要弄清楚什么是生态系统.生态系统这一术语,乍听起来比较生疏,可是换成“生物和环境是统一体”这句话,大家就不陌生了.这里所指的生物包括动物、植物和微生物,所指的环境就是自然界的非生物因素,如气候、岩石、水、土、光、热等.两者之间的相互依存、相互制约,而     

最古老的沟鞭藻: 来自山西永济中元古代晚期的化石和分子生物学证据

在山西永济地区中元古代晚期地层北大尖组产出丰富的、保存良好的有机壁化石, 其中有大量带刺疑源类, 在形态上和超微结构上有与沟鞭藻相似的特征(如双层壁结构和板片构造), 它们可能是最早的沟鞭藻化石. 为了进一步探讨这些有机壁化石的生物亲缘关系, 对这些有机壁化石进行了热模拟实验并分析了其热解产物, 在热模拟产物中检测到沟鞭藻的生物标志化合物——甲藻甾烷, 因此证实了形态学上的推断. 这一研究将沟鞭藻分子化石的记录提前了1~4亿年, 可能的实体化石记录提前了7~9亿年, 同时与分子钟的推测基本吻合.     

差示扫描微量热法研究蛋白质及其相关体系进展

蛋白质是一类重要的生物大分子,其结构与性质得到了广泛的研究.差示扫描微量热法(DSC)可以获得蛋白质的热容(C_p)与温度的关系,对我们认识蛋白质的性质有重要的帮助作用.同时,DSC研究蛋白质相关体系新方法也在不断涌现.本文介绍了差示扫描微量热法在研究蛋白质解折叠机理、蛋白质稳定性以及复杂蛋白质体系等几个方面的进展.     

淮南煤田次生生物成因与热成因混合型煤层气成藏动力学系统演化

在剖析煤系沉积史、埋藏史、热史、生气史的基础上，将淮南煤田的次生生物成因和热成因混合型煤层气的成藏动力学系统分为4个演化阶段：①泥炭浅埋和早期生物气阶段；②煤层深埋和热成因气阶段；③煤系剥露和吸附气散失阶段；④煤系再埋藏和次生生物气补充阶段．淮南煤层气成藏模型具有盆心聚气特征，但是，热成因气不是它的主要气源．在盆地隆升、煤系剥露蚀顶、热成因气大量散失之后，只有得到作为附加气源的次生生物气的有效补充，才能在适当条件下形成这种混合型煤层气藏．