生物传感器和体内微型传感器

生物传感器和体内微型传感器是生物工程与微电子学相结合而产生的新型微电子器件,在生物、医学基础研究和临床医学方面有着重要的应用价值.《生物传感器和体内微型传感器》一文介绍了它们的工作原理,综述了这个技术领域的现状和前景.     

传感器技术发展动向

传感器以硅材料为主体,采用各种新材料,制成了各种各样类型,广泛应用于民生机器、产业机器、工业测试设备上,其研究与发展十分活跃.传感器技术利用集成电路技术、薄膜技术、精细加工技术,实现微细化、高集成化、多功能化和高可靠性,取取了惊人的发展. 传感器的感测对象从温度到微生物,范围很广,种类繁多.传感器因用途不同而使用不同的材料、不同的生产技术.这里仅就物理传感器、化学传感器、生物(离子)传感器的发展动向作一简单介绍. 物理传感器——采用精细加工技术制成了微型膜盒式压力传感器、集成电路化微型探头.这种压力传感器将硅进行底部切割腐蚀蚀刻,形成空洞,再用氮化硅将空洞封闭而成,适宜在超小型情况下使用.而微型探头是将进行腐蚀蚀刻,作成探针,     

软体机器人的仿生物理智能

生物可以在各种非结构化自然环境中生存,其身体中所蕴含的物理智能至关重要,涉及材料、结构和形态等要素.通过融合仿生物理智能,有望降低软体机器人的控制成本,提高机器人系统的响应速度和极端环境下的鲁棒性,以及使微型机器人更加智能化.本文阐述了自然界生物的材料、结构、形态学物理智能特征及其原理,介绍了软体机器人实现仿生物理智能的目的及相关的关键技术与方法,列举了软体机器人仿生物理智能的典型应用,最后展望了软体机器人仿生物理智能的未来发展及挑战.软体机器人仿生物理智能有望在高速动态作业、极端环境探索及微型机器人智能化等方面发挥独特的优势,相关研究将进一步促进生物、机器人、材料、化学和计算机学科之间的交叉.     

微机电器

微机电器是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，它涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集中了当今科学技术的许多尖端成果。这一领域的特点是集微型机械、微型传感器、接口、通讯和电源等技术于一体的微型电器。微机电器的发展概况微机电器约有刀年的发展历史，但真正取得进展是近10多年的事，且随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来。1％2年第一个硅微型大压力传感器问世，其后开发出尺寸为如一5阳微米的齿轮、齿轮泵等微型机械。美国在微机电器领域研制开发较…     

定量工程生物学的化学蛋白质组学支撑性技术

定量工程生物学是一门前沿交叉学科,通过设计-合成-测试-学习-再设计路线将不同的生物元器件组合,形成可以执行特定功能的基因线路,再经过不断优化获得稳定的、可控的基因线路,最后将设计优化后的线路引入不同的生命体,以达到预设的目的.这种变革性的方法可以创建一些能够灵敏感知和响应各种环境的工程系统,但在其中的功能检测环节,化学蛋白质组学技术则成为了测试工程改造生物功能和探究其作用机制的重要工具.随着以非天然氨基酸嵌入、生物正交化学、高分辨率质谱等技术为手段的化学蛋白质组学方法的发展,在复杂环境中解析工程生物的蛋白质组时空动力学变化成为可能,为探究工程改造菌或工程改造细胞的工作原理及其在生物体内的作用机制提供了必要的技术支撑,也为定量工程生物学研究中所需的深度功能测试提供了有效方法.本文主要是概述化学蛋白质组学技术在定量工程生物学研究中的潜在应用.     

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．     

生物矿化法制备多孔壳聚糖-聚丙烯酸-磷酸钙复合纳米微粒

介绍了两种在壳聚糖-聚丙烯酸纳米微粒(CS-PAA NPs)表面进行生物矿化制备聚合 物-磷酸钙复合纳米微粒(CS-PAA-CaP NPs)的方法: 氨水滴加法和尿素热分解法. 氨水滴加法得到的复合纳米微粒形状不规则; 尿素的热分解使磷酸钙在CS-PAA粒子表面矿化, 获得形貌规则的复合纳米微粒. 通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和X-射线衍射(XRD)对由尿素热分解法得到的复合纳米微粒进行了表征. 实验结果表明, 尿素热分解矿化方法可以避免CS-PAA粒子在碱性环境中沉淀, 得到具有多孔结构的复合纳米粒子, 粒径约为400~600 nm; 此复合粒子中无机成分约占23%, 其无机成分主要以磷酸氢钙(CaHPO₄)晶体的形式存在. 该复合粒子的多孔结构有望在药物传输以及其他生物医用材料领域有广泛的应用.     

浙江省最新大地热流数据报道

为配合浙江省石油天然气的勘探与资源评价及温州—黄山地学断面地热研究工作,于1992年在浙江境内开展了系统的钻孔地温测量和岩石热导率样品的采集以及室内测试工作,在此基础上获得了29个可靠的实测大地热流数据,从而对宁波、金衢等含油气盆地的热流特征及浙江境内区域热背景取得了比较清晰的认识.欧阳铤等曾报道过浙江省境内的5个热流数据,本文着重报道新近获得的这批热流数据.     

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.     

科技发现

美国耶鲁大学的一项研究表明,微型核糖核酸控制着人类的寿命。耶鲁大学研究人员发现,在试验对象自身成长阶段中,有一种核糖核酸同时控制着器官的发育、衰老和死亡。这一研究结果表明了在器官衰老过程中存在“的生物时钟”机制。弗兰克·斯莱克是研究分子、细胞与演化生物学的副     

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.     

21世纪的生物防御

<正>似是而非和过时的政策可能会削弱我们防范传染性疾病的能力。生物武器公约(BWC)于1972年签署,在此之前,许多可怕的疾病——包括兔热病、鼻疽病、Q热病和葡萄球菌肠毒素——都被包括美国、英国和德国在内的各国政府用作合法武器。到了如今的2017年,制造和发明新的生物武器的技术能力呈指数级增长,生物技术和设备可以廉价获得,病原体非常丰富,有些甚至可以从头合成。尽管生物武器没有在现代战争中使用,生物恐怖事     

水生栖热菌Thermus aquaticus的一株溶源性菌株的初报

Thermus属细菌多生活在温泉中,革兰氏阴性,杆状,有时长成纤维状,一般生长温度范围约为45～80℃,是研究生物好热性以及生物高分子耐热机制、生物进化和对环境适应的良好材料.嗜热栖热菌T.thermophilus的烈性     

飞行和游动生物流体力学的国内研究进展概述

在微型飞行器等仿生技术的推动下,飞行和游动的生物力学研究正受到国际和国内学者的关注. 2003年10月曾召开了以此为主题的第214次香山科学会议,对国际上该领域的研究动态作了比较充分的评述.本文着重介绍国内最近在生物外部流体力学研究领域取得的若干进展.     

花药单倍体小麦中微型小孢子的DNA合成

花药单倍体小麦(Triticum aestivum L.)由于花粉母细胞只有21条染色体(n=21),每条染色体都没有同源对象,所以减数分裂不正常,结果形成的小孢子大小不等,其中有一部分特小的小孢子只有少数几条染色体,我们称之为微型小孢子(mini-microspore),并曾认为它在细胞工程上和理论研究上可能有一定用途。微型小孢子是一种微小的细胞,最近几年其他作者对用不同方法获得的植物微细胞在细胞工程中的可能用途也做了一些探索。有的作者研究了动物微细胞的DNA合成情况,为了研究微型小孢子的细胞生物学特点,探索它     

瘿蜂的生命历程

瘿蜂主要以橡树、小无花果树和某些玫瑰科植物作为它们的寄主,大部分瘿蜂都很小,大的也只有家蝇那么大.它们既是微型建筑设计师,也是生物秘密的掌控者--自2400年前古希腊名医希波克拉底对瘿瘤的医疗作用进行描述后,其神秘的生物特性一直游离于科学家和自然学家的知识范围之外.     

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.     

液氦温区分离型二级脉管制冷机研究

研制了一台液氦温区分离型二级脉管制冷机. 该制冷机由两台独立的脉管制冷机组成, 一级回热器冷端和二级回热器中部通过热桥相连, 从根本上弥补了传统耦合型多级脉管制冷机级间干扰的不足. 单独测试第1级脉管最低制冷温度达到13.8 K, 这是单级脉管制冷机最低制冷温度新纪录. 采用双压缩机双旋转阀驱动该二级脉管, 第2级最低制冷温度达2.5 K, 并可同时在4.2 K和37.5 K获得508 mW和15 W制冷量. 为了简化结构、扩大应用, 首次采用单压缩机单旋转阀驱动分离型脉管制冷机, 达到了相同的制冷性能.     

纳米摩擦学研究进展与存在问题

90年代国际上兴起的纳米科学技术被认为是面向21世纪的新科技,它是在0.1～100nm尺度上研究自然界现象中原子、分子行为与规律,以期在深化对客观世界认识的基础上,实现直接由人类按需要排布原子,制造出性能独特的产品.纳米科技的出现无疑是现代科学的重大突破,将深刻影响国民经济的未来发展,并由此派生出一系列的新学科。纳米摩擦学就是其中重要的分支。在纳米科技中,当前人们普遍关心和急需解决的理论与实践问题主要有:微材料特性、微观摩擦、磨损和润滑、微系统优化设计理论以及纳米级结构和制造工艺等。 现代机械科学的发展出现机电一体化、超精密化和微型化的趋势,许多高新技术装置如微电子设备、微型机器人、生物医疗器械和精密测试仪器等的摩擦副间隙常处于纳米量级。微型机械中因受到尺寸效应的影响,使表面粘着力、摩擦力和润滑膜粘滞力相对于传统机械中的体积力而言显得非常突出,微摩擦磨损和纳米薄膜润滑已成为关键问题,因此纳米摩擦学对现代机械的发展具有重要意义。