光镊与DNA纳米技术在膜生物学研究中的应用

生物膜是生命活动中信号传导和物质运输的平台。近年来,多学科的交叉应用为膜蛋白介导的膜融合与分裂、囊泡形成与分泌,以及脂质代谢的调控机制等膜生物学研究带来了新的信息。例如,单分子光镊力谱方法通过精准、定量地检测蛋白与膜的相互作用,为在时空维度上理解这一生物过程的复杂调控机制提供了强有力的手段。此外,DNA纳米技术通过构建纳米尺度可编程的自组装结构,提供了可精确修饰与功能化的分子器件。经过疏水修饰的核酸纳米器件可以作用于磷脂膜或生物膜,进而对膜进行表面改性、诱导形变、控制理化参数以及跨膜通信等调控操作。该领域的进步将为细胞生物学机制研究、分泌囊泡的分析检测、人工脂质体的制备优化、新型分子载具开发以及新型药物开发提供特色的工具手段,并构建新颖的体系平台助力合成生物学、化学生物学以及分子医学的发展。     

室温离子液体EMIGaCl4和GaCl3混合物体积性质的研究

用GaCl3和EMIC混合制成室温离子液体EMIGaCl4,测定了它的Raman光谱,利用基集6—31G^*的Harfree—Fock量子化学从头算估算了GaCl4^-,Ga2Cl7^-,GaCl3的结构、键长、Raman频率和能量,并用密度法测定了不同温度下以室温离子液体EMIGaCl4为溶剂GaCl3的表观摩尔体积和热膨胀系数,讨论了离子间相互作用,指出了在GaCl3／EMIC体系中,当GaCl3过量时,可能发生GaCl3 GaCl4^-—Ga2Cl7^-反应．Raman光谱和量子化学从头算也进一步证实了这个看法。     

塔架环境下运载火箭天线耦合辐射仿真研究

运载火箭无线系统在发射场塔架内测试时的信号辐射十分复杂,为进一步研究整箭状态下的天线辐射特性特别是多天线的耦合辐射,借助UG建模技术和Altair Hyper Works 2017电磁兼容仿真平台,构建塔架-箭体复杂环境下的多天线模型,基于MOM-PO(method of moments-physical optics)混合算法,划定不同计算区域进行不同尺度剖分,实现快速精确求解多个天线耦合辐射电磁参数,并通过试验验证了仿真模型的有效性,拓展研究了单路和多路天线馈电下的近场和远场分布规律。仿真结果分析表明：地面接收天线适合布置在正对活动平台透波口位置;可将其他频段接收天线布置在靠近平台两侧位置;考虑复杂环境绘制的箭上耦合天线方向图可提升地面仿真的覆盖性。     

双光注入分布反馈半导体激光器的非线性动力学态实验研究简

实验研究了分布反馈半导体激光器（DFB-SLs）在双光注入下的非线性动力学行为. 研究结果表明：与单光注入相比,双光注入将使DFB-SLs呈现更丰富、更复杂的非线性动力学行为. 固定两注入光的波长,获得了双光注入强度取不同值时DFB-SLs输出的光谱和功率谱信息. 基于这些信息,对处于A,B和C三种不同情形下双光注入DFB-SLs所呈现的一些典型的动力学状态进行了判定. 最后,给出了双光注入DFB-SLs输出的动力学状态在由两注入光的注入强度构成的参数空间的分布图,并确定了A,B和C情形所在的区域范围.     

模拟太阳光作用下γ-HCH在雪中的光转化

研究了模拟太阳光作用下γ-HCH在雪中的光转化动力学、影响因素、反应产物和机理。实验结果表明:γ-HCH的光转化符合一级动力学方程;H2O2和NO-2促进了γ-HCH的光转化,HCO-3抑制了γ-HCH的光转化,酸性条件抑制了γ-HCH的光转化而碱性条件无影响。γ-HCH光转化的主要途径是还原脱氯。     

植物的向光性

植物的向光性是一个古老的研究课题,但是向光性反应的机理至今仍未完全揭示和证实.本文论述了植物向光性的光受体,介绍了植物根的向光性,着重探讨了植物向光性的机制.提出,在单向光刺激下,植物向光侧很可能会大量合成生长抑制物质,使得向光侧和背光侧生长抑制物质的含量分布不均匀,而生长素则不一定出现分布不均匀的现象.但是向光侧的生长素可能因为受到生长抑制物质的拮抗作用而难以发挥其促进生长的生理作用,进而直接导致了向光性弯曲的发生.     

拟南芥逆境响应蛋白SEP1的初步研究

为了研究拟南芥逆境响应蛋白SEP1的生物学功能,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了SEP1基因缺失的拟南芥突变体sep1-1.和从诺丁汉拟南芥种子库(NASC)购买的SEP1基因敲降突变体sep1-2一样,sep1-1在正常条件下与野生型没有明显差异.但是在1 200μmol photos·m^-2·s^-1高光处理8 h后,两个突变体新生叶片的叶绿体光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大量子产量(F_v/F_m)和野生型(WT)相比有着不同程度的下调,说明PSⅡ的活性降低.亚细胞和叶绿体精细定位结果表明,SEP1是叶绿体基质类囊体膜蛋白.通过蓝绿温和凝胶电泳(BN-PAGE)和二向(2D)SDS-PAGE/蛋白免疫印迹分析发现：SEP1与某些未知蛋白结合形成一个分子质量约为100 ku的复合物,它们可能共同参与了PSⅡ的组装或修复.     

基于深度学习的手术场景运动感知

基于术中影像的运动感知是计算机辅助手术系统开发的重要研究内容,能够为运动补偿、软组织形变分析等应用提供有价值的信息,从而提高手术效率并增强手术安全。然而,手术影像中运动器械的遮挡降低了对局部区域估计的准确性。为解决这一难题,提出一种基于光流网络和解耦表示的运动感知方法,并结合自监督学习范式优化模型。制作了神经外科手术数据集,在PyTorch深度学习框架下对模型进行训练和验证。实验结果表明：该运动估计方法在复杂手术场景中具有稳定性强、准确度高的优点,在计算机辅助手术中具有较高的应用价值。     

基于光流法的粒子图像测速

以对粒子图像测速为目标,使用光流场针对数字图像建立整体光流模型,计算出粒子图像各像素点的速度场。对比不同粒子条件下的速度场从而获得符合光流法测试的粒子图像。采用了基于微分方程的Lucsa-kanade光流场计算方法,对流场显示进行定量化测速,实现对了流场的瞬态测量。光流法应用于粒子图像测速技术中,可用于速度场计算,也可用于修正原有的互相关算法得到的错误矢量。     

基于半导体光放大器的基本RS触发器

在半导体光放大器(SOA)非线性效应的理论基础上,仿真实现了一种新型全光RS触发器.设计基于SOA和光滤波器,实现了两路NRZ码信号的与(AND)、与非(NAND)逻辑运算,在全光与非门的基础上,构造实现全光学基本RS触发器,并通过软件仿真方式验证了其功能.