合成生物学与工业生物技术

合成生物学是近年来发展起来的新兴学科，因其具有重要的研究意义和巨大的应用开发潜力而备受关注，发展极为迅速。本文对合成生物学的国内外研究概况、发展方向及其对工业生物技术领域的推动作用进行了概述。     

500W固体激光器光束质量的研究

分析了500W脉冲固体激光器输出光束质量差,激光器工作不稳定的原因,运用激光光学的相关理论和分析方法,研究了含热透镜腔动态工作特性。通过热焦距测试实验,得到500W脉冲固体激光器热焦距变化的函数关系,找出500W脉冲固体激光器稳定工作的最佳腔参数和稳定工作区域。     

大直径磁性液体密封新结构的优化设计

磁性液体密封应用于大轴径的工况下时，环形永磁体作为磁性液体密封的磁源结构，存在因直径过大导致充磁不均匀进而引发的密封耐压能力降低的问题。为解决这一问题，设计了一种轴上永磁体的磁性液体密封结构，该结构的环形永磁体设计在轴上，与传统的磁性液体密封相比减小了环形永磁体的直径，同时减小了结构总体的轴向尺寸，使其具有结构紧凑的特点。通过有限元仿真对环形永磁体的几何参数进行优化，同时对比了新结构在极靴上开极齿和在环形永磁体上开极齿两种方式耐压能力的区别。通过模拟分析得到所设计密封结构磁通密度在极齿上的分布以及大小，并计算出理论耐压能力，证明了所设计密封结构的合理性。     

β—内酰胺抗生素工业中的酶工程

在激烈竞争的β－内酰胺抗生素中工业中,酶法生产因其商效,低成本,安全无污染和质量稳定等优点脱颖而出,本文根据β－内酶胺抗生素工业的生产近况,对酶的生产和稳定化,酶法水解以及酶法合成β－内酰胺抗生素这些酶法生产的关键步骤提出对策,酶工程将推动我国β－内酰胺抗生素工业的进程。     

基于元胞自动机模型的城市土地利用变化模拟

为了研究城市发展带来的城市土地利用空间格局变化,综合运用元胞自动机、多维驱动力分析和情景分析方法,构建了城市土地利用变化模拟系统。建立了宏观、中观和微观3个尺度上的驱动力量化和耦合作用函数。通过识别驱动力变化与城市空间发展特征的关联性,解决了元胞自动机模型参数的时间效应问题。结合情景分析方法,确定城市不同发展情景下的参数取值,进而对未来城市土地利用变化进行了系统模拟。4种预测情景的用地总量分别为220.32km2、253.28km2、231.52km2、310.52km2。研究结果表明:城市土地利用变化受经济增长、空间管制政策等驱动力影响明显,同心圆、组团式发展模式的用地集约水平较高,沿主要对外交通轴线带扩展模式的用地扩张问题较为突出。     

蓝光445nm/绿光532nm双波段激光物证搜索仪

激光物证搜索仪,可以无损直接发现潜在手印、汗液、精斑、血液等体液和其它隐藏,处理或者覆盖过的证据等,而不用对其进行化学预处理,从而保证其原始信息的真实性、完整性和生物活性。各种波长的激光物证搜索仪中,输出波长445nm的蓝激光和532nm的绿激光物证搜索仪最具有应用价值。设计了基于输出波长445nm/532nm的蓝绿光双波段激光物证搜索仪,系统实现三种波段激光(蓝光、绿光、蓝绿光混合)输出,结合了(蓝光/绿光)分别在物证搜索的优势,扩大了应用范围,提高了现场操作性,具有较大的推广应用价值。     

ER~+和ER~-乳腺肿瘤细胞中mRNA和非编码RNA的表达模式

利用microarray分别获得MCF-7(雌激素受体阳性,ER?)和MDA-MB-231(雌激素受体阴性,ER?)两种乳腺肿瘤细胞的miRNA,lncRNA和mRNA表达谱.筛选差异表达的miRNA,预测其靶基因;对lncRNA和mRNA芯片数据进行生物信息学分析,对差异基因进行gene ontology(GO)和pathway(信号通路)分析.对差异表达的mRNA和miRNA的靶基因作交集,再与差异表达的lncRNA建立共表达关系,在mRNA-lncRNA共表达网络中导入miRNA-mRNA相互作用,借此获得关键miRNA-mRNA-lncRNA相互作用.结果发现雌激素受体表型不同的乳腺肿瘤细胞中mRNA和非编码RNA的表达有显著性差异.在差异表达的miRNA中,miR-19a-3p,miR-19b-3p等在MCF-7细胞中表达明显下调,miR-148b-3p等在MCF-7细胞中表达显著上调.差异表达miRNA的靶基因分析结果显示,miR-19a-3p和miR-19b-3p的靶基因为ESR1;在差异表达的lncRNA中,uc001vet.1(DLEU1,Fc=15.44),uc001ver.2(DLEU1,Fc=4.13)在MCF-7细胞中的表达明显增高.共表达分析表明,ESR1与uc001vet.1和uc001ver.2具有较高的共表达系数,而且miR-19a和miR-19b与DLEU1均在13号染色体上.推断miR-19a和miR-19b可能与DLEU1共同作用影响ESR1的表达.由此推断miRNA-mRNA-lncRNA相互作用影响不同雌激素表型乳腺癌肿瘤细胞的发生发展,雌激素受体可能受miRNA和lncRNA的共同调控作用.     

生物炼制中的科学难点——戊糖利用及其调控机制

以可再生的生物质资源替代不可再生的化石资源，实现工业原材料的根本转变，是转变经济增长模式、保障社会经济可持续发展的重大战略需求。木质纤维原料富含己糖和戊糖，而微生物戊糖代谢能力上的不足是一个共性问题。因此，解析微生物戊糖代谢及其调控过程的本质．是拓展微生物底物利用范围、提高微生物利用木质纤维原料能力的关键。本文综合概括了戊糖代谢及其调控的研究意义、国内外的研究概况、拟解决的关键科学问题以及研究方向。     

航空继电器激光焊接系统的研究

采用300W脉冲YAG激光器作为光源,研究开发了航空继电器专用激光焊接系统和焊接工艺。该系统具有性能稳定、精度高、焊接成品率高等特点。仔细探讨了航空继电器外壳与底座密封焊接的工艺特点,通过反复实验,找到了最佳输出功率、脉冲频率、脉冲波形、气体保护等激光焊接工艺参数和方法,提高了焊接质量和焊接成品率。焊接成品表面光滑、气密性高、热影响区小,达到了国外同类产品质量标准,解决了长期以来该类继电器的焊接只能依靠进口设备的问题。     

IEC61850标准在变电站自动化中的运用

文章在介绍IEC61850标准的主要内容和技术特点的基础上,重点讨论基于IEC61850标准的变电站通信系统通信方式。