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嗜盐菌选择性琼脂

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嗜盐菌选择性琼脂相关的资讯

  • 远慕MRS琼脂培养基促销中
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  • 科普系列:选择性原子层沉积技术
    p   很多涉及原子层沉积技术(ALD)的人都知道,选择性原子层沉积是当今热议的话题。各类论文、研讨会和博文层出不穷,详尽地解释了各种可以达到选择性生长目的的新方法。从某种意义上说,选择性ALD运用了长期困扰ALD使用者的效应,即由于ALD的化学反应特性,薄膜生长的成核现象取决于基底表面。通常来说,在ALD领域人们已经在研究如何尽可能减小这种影响。例如,等离子体ALD一般会有可忽略不计的延迟,但对于选择性ALD来说,成核延迟现象却被放大了。 /p p style=" text-align: center" img style=" width: 450px height: 234px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/bcc86ec1-e447-400c-8d88-439d8b625aec.jpg" title=" 02.jpg" height=" 234" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /p p   有意思的是,虽然等离子体ALD一般没有成核延迟现象,但它仍然可被用于选择性ALD。我在埃因霍温的大学同事已登载了相关发现(http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b04701)。它的要点是在等离子体曝光之后再次重复应用抑制剂,这个过程可用视频中所示的三步ABC ALD方法操作。 /p p    strong 以下视频中解释了选择性等离子体ALD技术的全新概念: /strong /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=65C25DD24223E8749C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=490& playerid=2BE2CA2D6C183770& playertype=1" type=" text/javascript" /script p   那么问题来了,人们会选择哪种ALD设备来研究选择性ALD呢。 strong 我相信我们系统中的一些功能会很有用,例如: /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 可应用多种化学前驱物。气箱可容纳多路气体并由MFC进行流量控制 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 可应用抑制剂分子(如在前驱物注入过程中通入NH3或CO) /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 将氢基作为抑制剂:在前驱物注入前使用氢等离子体(或其他等离子体)来抑制特定表面的生长 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆& nbsp 氟化物等离子体:将CFX或F作为抑制剂,在前驱物注入前使用此等离子体,或进行选择性ALD生长时,即每隔几个生长周期就在同一个腔体内进行一次刻蚀的步骤(注意O2等离子体可刻蚀Ru,H2等离子体可刻蚀ZnO)。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 用于抑制生长的自组装单分子膜(SAMS)注入 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 多腔体集成系统,比如与感应耦合等离子体-化学气相沉积(ICP-CVD)腔室(生长非晶硅)、溅射(sputter)腔室或原子层刻蚀(ALE)腔室结合使用 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 用于原表面改性或刻蚀的基底偏压 /p p    strong 牛津仪器的设备可实现优异的控制效果,包括: /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 通过MFC,快速ALD阀门和快速自动压力控制,可获得精准可调的前驱物/气体注入,以实现一面成核另一面不成核的现象。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 使用预真空室和涡轮增压分子泵保持系统的的高真空度,以使抑制现象长时间不受影响。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 使用等离子体可清洁腔体和恢复腔体氛围。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ◆ 带实时诊断功能的生长监控设备:椭圆偏正光谱测量、质谱分析法及发射光谱法 /p p   基于选择性ALD提出的与刻蚀相结合的方法再次让我想到原子尺度工艺处理的问题,我在之前发表的一篇博文中对此进行了讨论。可以想象,通过结合选择性ALD及其他工艺,可以生长出新的超材料(特异材料)和独特结构。例如,通过在选择性曝光的铜中生长石墨烯,或通过周期性刻蚀同一平面的沉积(例如局部选择性ALD),可有效地仅在结构侧边生长材料。因此不论是在普通等离子刻蚀机或带基底偏压特性的FlexAL,结合带导向的离子曝光法也许会是个优势。总得来说,我很期待能有令人惊喜的新发现,新结构和新材料能在可控的方式下诞生。 /p
  • 均多相融合选择性催化制备生物基可降解聚酯单体——岛津XPS用户成果分享
    团队介绍:李福伟研究员团队李福伟老师现任中国科学院兰州化学物理研究所研究员,博士生导师,中科院特聘研究员,国家优秀青年基金获得者。2005年于中科院兰州化学物理研究所夏春谷研究员组获物理化学博士学位,随后在中科院过程工程研究所张锁江院士研究组从事绿色化工研究,2006年4月-2009年12月在新加坡国立大学化学系贺子森教授(Professor Andy Hor, 现香港大学副校长)研究组开展博士后研究。2010年入选中科院“百人计划”并于同年获择优支持,在兰州化学物理研究所开始独立研究工作,研究领域为面向清洁能源和先进合成的绿色催化,主要开展功能含氮杂环化合物的高效催化合成以及可再生碳资源(生物质、二氧化碳)的增值催化转化研究。已发表研究论文80余篇,论文H因子30,其中2011年以来以通讯作者在Chem. Rev., Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catal., J. Catal., Appl. Catal. B: Environ., Green Chem.等期刊上发表50余篇论文。编著中英文专著2个章节,申请授权中国发明专利10余项。曾获中国化学会催化委员会首届“中国催化新秀奖”(2012)、中科院院长优秀奖(2005)等。2015年获国家自然科学基金“优秀青年基金”资助。均多相融合选择性催化制备生物基可降解聚酯单体羟基脂肪酸酯(PHA)是制备生物可降解聚酯高分子材料的重要单体, 现有制备方法存在催化效率和选择性低等不足。从可再生的生物基碳氧资源出发,发展简便、高效、高选择性的催化制备生物基羟基烷酸酯聚酯单体技术具有重要意义和潜在应用价值。中科院兰州化学物理研究所李福伟研究员团队从半纤维素下游产品糠醇出发,发现Pd与具有一定咬角结构的双膦配位后能够高效、高选择性地实现均相催化切断糠醇的羟基C-O键,插入制备PHA所需要的羧酸酯官能团,催化转化数(TON)高达104以上。减压蒸馏出呋喃乙酸酯产物后,催化剂可以循环使用二十次而不失活,为生物质的“量体裁衣”增碳提供了一个新的方法。图1 利用原位XPS分析xNi/CeO2催化剂中Ni物种的结构特点及演变规律Science Technology 以糠醛衍生物呋喃乙酸的C-O键氢解制备6-羟基羧酸酯为例,开发制备了非贵金属催化剂Ni/CeO2,并表现出高的催化活性和稳定性;如图1所示,利用in situ XPS技术详细分析了xNi/CeO2催化剂中Ni物种的结构特点及Ni物种在制备过程中的演变规律,结果显示8Ni/CeO2中存在金属Ni0物种和界面Nin+-VO-Ce物种。研究了Ni/CeO2表界面Ni物种类型及相对含量,发现催化剂界面Ni物种主要为Ni0和Niδ+,结合动力学分析,推断Ni0是C=C加氢的活性中心,而Niδ+是C-O氢解的活性中心。通过改变Ni负载量优化Ni0和Niδ+相对含量,实现C=C加氢和C-O氢解反应速率的动力学匹配,获得理想催化性能。相较于传统的石油基制备方法而言,其合成策略显示出:高的原子经济性,高能源利用率,原料来源可持续,并避免了易爆过氧化物的使用。参考文献Zelun Zhao, Guang Gao, Yongjie Xi, Jia Wang, Peng Sun, Qi Liu, Wenjun Yan, Yi Cui, Zheng Jiang, Fuwei Li*, Chem, 2022, 8, 1034-1049.本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 益生菌活菌计数方法比较研究
    益生菌活菌计数方法现状 随着益生菌功能研究的深入,益生菌越来越多地应用于食品和保健食品中,“ 活菌数”是保证其相关产品质量的一个关键指标。提高益生菌活菌计数方法的准确性和稳定性,可以为企业生产过程中对益生菌相关产品质量的控制、提升食品质量安全水平提供技术支撑,同时可以更好地应用于监管部门的专项抽查、风险监控、执法检验等活动中。 目前较普遍使用的益生菌活菌计数方法是参照国家标准GB 4789.35-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》。 食品用乳酸菌主要分为两大类:一类是食品加工用乳酸菌 第二类是具有健康功能的活的乳酸菌,又称益生菌。与食品加工用乳酸菌特征指标不同的是,益生菌产品的活菌数通常都很高,可达到100亿至1000亿以上,而冷冻干燥菌粉原料中活菌数甚至可达到1000亿至10000亿,且生产日活菌添加量与保质期内活菌稳定性通常是益生菌产品最关键的质量标准和功效指标,也是衡量益生菌原料与终端产品市场价值最核心与关键的因素。现行国标在实际应用中发现,进行高活菌密度、某些特殊剂型及配方或含有某些新菌种的益生菌产品的活菌计数时,常常出现结果不稳定或检验结果明显低于生产时活菌添加量的情况。 影响计数结果最主要的影响因素包括稀释液和计数培养基。样品稀释时,三个因素对活菌的准确计数影响最大:稀释比例、稀释液组成和pH值。综述前人的研究经验(2):样品制备的稀释比例为1:5-1:10 稀释后样品悬液的pH值最好与最佳生长pH值-致 因益生菌具有氧敏感性,稀释液中应该含有抗氧化剂。日本研究者Masamichi MUTO和Fumiaki ABE等(2010年)在研究了多种稀释液配方后认为,Mitsuoka' s缓冲液适用于含有严格厌氧的双歧杆菌活菌产品的稀释,该缓冲液含有磷酸盐、半胱氨酸和吐温80,前2个成分分别具有缓冲能力、抗氧化能力,而吐温80则可改善产品在稀释液中的分散能力。(3)目前国标方法选用的培养基如下:以MRS琼脂(厌氧)为总乳酸菌计数培养基 在含有多菌种的产品中,以添加有莫匹罗星抗生素的MRS琼脂(厌氧)作为双岐杆菌选择性计数培养基,以MC琼脂(需氧)为嗜热链球菌选择性计数培养基,以总乳酸菌数减去双歧杆菌和嗜热链球菌数为乳杆菌数。但是,近年来,综述多个研究结果(2, 3),RCM培养基可提高冷冻干燥双歧杆菌的活菌计数准确性。 此外,本实验室多年来采用GB 4789 .34-2003《食品卫生微生物学检验双岐杆菌检验》中推荐的TPY琼脂培养基用于乳酸菌的计数,发现其用于益生菌产品的活菌计数结果较稳定。 为此,本研究比较了两种稀释液及几种计数培养基对两类代表性益生菌产品(冷冻干燥活菌粉原料和益生菌颗粒产品)活菌计数结果的影响,以确定更符合益生菌产品特点的活菌计数方法。
  • 食品中霉菌检测及微生物检测会遇到哪些问题?又该如何解决?
    实验室霉菌检测中常见问题霉菌: 不是分类学上的名词,而是一些丝状真菌的通称,属真菌的一部分;其对人类具有双重性,有利的方面是它可以用来酿造、工业发酵、抗生素和酶制剂的生产等,不利方面是它能引起农副产品、食品、原料及器材的腐烂,也感染并引起人类和动、植物的多种疾病,少数种类,如黄曲霉,能产生黄曲霉毒素,黄曲霉毒素是一种致癌物质,危害人、畜的健康和生命。因此,霉菌的检测对于食品的安全性很重要。食品中常见的霉菌:毛霉属、根霉属、曲霉属、青霉属等。检测中的注意事项: 1、取样的代表性。 2、取样工具的无菌。空气中霉菌的孢子含量很高,所以,取样的工具、容器等要经过严格的高压灭菌。 3、检样的方法。 (1)由于霉菌易被携带,所以,检样时操作人员应尽量避免自身携带的可能。 (2)样品的均质及充分振摇。因为有些孢子是连成串的,故均质和振摇能使其充分散开,同时,在各梯度连续稀释时,也要用灭菌吸管反复吹吸几次,使孢子充分散开。 4、培养温度和时间。培养温度25-28℃培养,3天后观察,需培养观察一周。 霉菌检验中常用的培养基:孟加拉红琼脂、马铃薯葡萄糖琼脂、察氏琼脂、高盐察氏琼脂等。 5、检样中常见的问题。 (1)不同稀释度计数结果相同;(2)不生长或生长很好连成片无法计数;原因:①稀释时未经反复振摇,吹吸,导致孢子未充分散开,影响了计数的结果。②由于培养基不适宜,pH值低等,致使生长较慢。③观察时间的掌握。真菌生长较慢,故需5d后才能观察出结果。每天都要观察结果。微生物操作中常见问题的讨论与分析1、划不出单个菌落的原因: (1)平板上有过多的水分;(2)划线时接种环未经反复灼烧; (3)多区划线,三区或四区划线。2、涂布和倾注的区别:涂布利于观察,但由于涂布棒上会带有少量的菌液,可能影响计数的准确性;倾注更为准确,但不利于观察菌落的状态。Beuchat和Matsuda等人分别对这两种方法作了大量比较试验后发现,对霉菌计数来说,涂抹法有以下几方面优越于倾注法:①培养出的霉菌菌落数较多;②培养所需的时间较短;③霉菌孢子、菌落形态特征发育完全,便于鉴定。这是因为绝大多数霉菌是好氧的,在培养基表面生长快,发育好,而混在培养基中发育就受影响,而且在培养基倾注时霉菌孢子易受热损伤。3、培养基的选择:培养基的选择应根据实验材料和检验目的来确定。目前国标方法中使用的培养基有:马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)、孟加拉培养基(RBC)、高盐察氏培养基(CAO),其中PDA和RBC适合于一般的霉菌和酵母菌生长,而CAO则适合于高渗性霉菌生长,酵母菌几乎不长。在日常检测中我们发现,有些常见的耐高渗性霉菌,如局限曲霉、谢瓦曲霉、赤曲霉、Wallemia等在PDA、RBC上生长非常缓慢或不长,而这些菌在高渗培养基如M40Y、DG18(M40Y琼脂配方:蔗糖400g,麦芽提取汁20g,酵母提取汁5g,琼脂20g,氯霉素50mg,蒸馏水1000ml;DG18琼脂配方:葡萄糖10g,蛋白胨5g,KH2PO41g,MgSO47H2O 0.5g,氯霉素0.1g,0.2%二氯硝基苯胺1.0mL,琼脂15g,蒸馏水1000mL,PH6.5)上则正常生长。孢子、形态特征发育良好,而且酵母菌也能在M40Y、DG18上生长,因此,若能同时采用PDA和M40Y(或DG18)分离培养各类样品中的霉菌,将能更全面地反映出污染霉菌的菌相。特别是对干燥食品、高糖食品、淹渍食品等,更有必要同时采用M40Y或DG18。由于霉菌中很多种类不会产生有毒的霉菌毒素,危害较小,而有的菌株即使污染数量不多,但其产生的霉菌毒素却危害较大,因此仅作霉菌计数并不能全面反映其危害程度,重要的是要知道污染菌的菌相,才能更好地判断被污染食品的安全程度。为此,国外有些研究者设计出各类选择性培养基,可以识别产毒的霉菌。如AFPA培养基(配方:酵母提取汁20g,蛋白胨10g,柠檬酸铁铵0.5g,0.2%二氯硝基苯胺1.0mL,琼脂15g,蒸馏水1000mL,PH5.6)用于分离黄曲霉毒素产生菌高污染率的食品。产黄曲霉毒素的菌株黄曲霉和寄生曲霉在AFPA上30℃培养2~3天就形成背面有亮橙黄色的特征性菌落,非常容易识别。有人利用该培养基分离黄曲霉高污染食品花生、玉米等,取得了满意的结果。因此,针对不同样品,有目的地设计出相应的选择性培养基,以筛选污染菌中的危险菌群,将是一个值得探索的方向。4、 培养基配制时应注意的问题:(1)灭菌温度要严格控制,按照要求灭菌,尤其含糖量较高的培养基温度不应太高,过高会导致糖分焦化,影响质量;(2)琼脂培养基不能反复溶化。反复溶化会破坏培养基中的营养成分;(3)培养基不能反复灭菌,反复灭菌也会导致营养成分的破坏;(4)含琼脂的培养基灭菌后,要摇匀。5、 平板的保存:大多数平板如 VRBA、DC、尿素酶生化管、显色系列等要避光低温保存。
  • 仪器表征,科学家提出金属异质结构的区域选择性外延生长新技术!
    【科学背景】与单金属材料相比,贵金属基异质结构(NMHSs)结合了两种或更多种材料,具有整合单金属优势并克服单个组件弱点的潜力,从而在给定应用中实现性能提升,甚至产生额外功能。因此,精确定义组成、结构和界面的NMHSs的受控合成对于推进这一领域的研究至关重要。然而,NMHSs在异质界面处不可避免地存在晶格不匹配问题,由于不同晶体在异质界面处的不对称晶格不匹配,导致难以构建明确定义、原子精确的异质结构。这种晶格不匹配的问题难以准确识别,进一步增加了受控合成的难度。此外,直接一步法合成具有目标结构取向、成分分布和界面的NMHSs尚未得到充分研究,其主要障碍在于如何在成核和生长阶段调节前驱体的热力学和动力学平衡。为了解决这些问题,科学家们提出了三项关键参数:首先,必须准确识别和控制金属前驱体的还原速率,以形成预制的基材材料。其次,基材材料必须足够坚固,以承受后续生长过程中化学环境的变化,并且应具有各向异性,这可以通过在异质界面处实现最佳晶格匹配来达到。最后,必须避免次生材料在基材表面上的不良异质成核,以使其能够顺利外延生长。有鉴于此,厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室的黄小青和来自苏州大学化学化工与材料科学学院的邵琪合作报道了一种动力学控制的一步法合成Pt/Pd-Sb异质结构中的区域选择性架构的方法。通过精确控制Pt前驱体的成核速率,成功合成了两种类型的明确定义的Pt/Pd-Sb异质结构,即在Pd20Sb7六方纳米片上区域选择性外延生长的Pt冠和在Pd20Sb7纳米片上均匀分布的Pt壳。此外,通过相位和形貌调节来验证合成机制。【科学亮点】1. 本研究首次成功实现了一种一步法动力学控制合成框架,用于构建金属异质结构中的区域选择性架构。该方法能够同时考虑金属前驱体的还原速率和异质界面处的晶格匹配关系,解决了传统方法中复杂过程、杂质污染以及不明确生长机制的问题。2. 实验通过一步法合成框架,成功实现了Pd–Sb异质结构的相位和形貌调节。从Pd20Sb7六方纳米片(HPs)到Pd8Sb3 HPs的相位调节,以及从Pd20Sb7 HPs到Pd20Sb7菱形体和Pd20Sb7纳米粒子的形貌调节,为选择和优化基材材料提供了坚实的基础。3. 实验中通过精确控制Pt前驱体的成核速率,合成了两种类型的明确定义的Pt/Pd–Sb异质结构。包括在Pd20Sb7六方纳米片(r-Pt/Pd20Sb7 HPs)上区域选择性外延生长的Pt冠,以及在Pd20Sb7 HPs上均匀分布的Pt壳(u-Pt/Pd20Sb7 HPs)。4. 研究表明,区域选择性外延生长的Pt在Pd20Sb7 HPs上的催化活性大大增强。特别是用于乙醇氧化反应(EOR)时,r-Pt/Pd20Sb7 HPs/C的质量和比活性显著高于商业Pt/C,其活性是商业Pt/C的57倍。此外,r-Pt/Pd20Sb7 HPs/C在2000个循环后表现出更高的稳定性(下降16.3%)和选择性(72.4%),远优于商业Pt/C(56.0%和18.2%)。【科学图文】图1:相位和形态调节的演示。图2. r-Pt/Pd20Sb7 HP 和 u-Pt/Pd20Sb7 HP 的形态表征和结构分析。图3. r-Pt/Pd20Sb7 HPs和u-Pt/Pd20Sb7 HPs的电子结构。图4. r-Pt/Pd20Sb7和u-Pt/Pd20Sb7 HPs的合成机理研究。图5:用于验证区域选择性生长机制的形态调控。图6:Pt/Pd20Sb7 HPs的乙醇氧化反应应用。【科学结论】以上文章提出了一种新颖的动力学控制合成框架,专门用于设计Pt/Pd–Sb异质结构中的区域选择性架构。通过精确调控Pd–Sb互金属相的相结构和形貌,以及Pt前驱体的还原速率,实现了对Pt在异质结构表面生长过程的精确控制。其中,利用Pt与Pd–Sb互金属相之间的优化晶格匹配,有助于实现Pt的偏好性生长,提高了催化性能和稳定性。此外,通过调整不同Pt前驱体的还原动力学,有效地打破了成核和生长的平衡状态,进一步调控了Pt在Pd–Sb表面上的分布规律。这些技术创新为制备具有精确定义结构的异质结构材料提供了新的途径,开拓了材料设计和功能优化的新前景。这种方法不仅适用于催化材料领域,还对电化学、传感器和其他功能材料的开发具有广泛的应用潜力,为未来材料科学和工程提供了重要的理论和实验基础。原文详情:Huang, X., Feng, J., Hu, S. et al. Regioselective epitaxial growth of metallic heterostructures. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01696-0
  • ​Science | 肿瘤抑制因子选择性失活驱动因素:适应性免疫系统
    肿瘤的发生是一个复杂的适应过程,涉及许多细胞功能的改变,包括细胞分化状态、端粒维持、细胞增殖控制、对营养状态改变的适应、血管生成能力的进化、细胞死亡的避免以及对蛋白质毒性和基因组胁迫的适应等等,这些改变被称为肿瘤的生长生存适应(Growth and survival adaptation,GSA)。在肿瘤发生过程中,肿瘤会通过破坏参与抗原处理和呈递的基因或上调抑制性免疫检查点基因来逃避免疫系统。目前已经通过多种方式鉴定发现了肿瘤中的驱动基因,但是这些肿瘤驱动基因是如何发挥作用的还不得而知。为了揭开这一问题的答案,美国霍华德休斯研究所Stephen J. Elledge研究组在Science发文,题为The adaptive immune system is a major driver of selection for tumor suppressor gene inactivation,揭开了肿瘤中肿瘤抑制因子的选择性失活所依赖的主要驱动因素是适应性免疫系统这一机制。肿瘤驱动基因的鉴定主要包括两种方式,其一是通过遗传和生化的方式分析病毒致癌基因或由病毒插入激活的基因【1,2】,其二是通过鉴定家族性癌症综合征以及其他零星发生的癌症鉴定反复出现的突变【3,4】,更为现代的技术对这些基因的分析会通过转座子、RNA干扰、CRISPR基因编辑技术、cDNA过表达以及高通量测序等检定这些基因潜在的肿瘤发生驱动能力。一直以来,肿瘤的生长生存适应基因的系统功能分析一直是癌症研究的焦点,但是目前的一些遗传筛选主要是在体外培养系统之中,这些二维的体外培养系统能够揭示与肿瘤细胞增殖和生存相关的一些基因,但是对于更为复杂的肿瘤微环境中不同细胞类型以及它们之间的相互作用是无法进行揭示的。除了与肿瘤生长和适应相关的基因促使肿瘤的发生和发展之外,肿瘤燎原之火想要进攻机体还需要克服另外一个障碍那就是免疫系统。肿瘤会想办法逃过免疫系统的威胁,造成免疫监视的适应(Immune surveillance adaptation,ISA)。为了对免疫调控基因进行检测,作者们构建了一个CRISPR文库,可以靶向7500个已知或者潜在的药物靶点基因。首先,作者们使用小鼠乳腺肿瘤模型进行文库转染,在选择细胞群体倍增后或者是皮下肿瘤移植到野生型或者是严重联合免疫缺陷型小鼠之中(图1)。通过该筛选,作者们筛到了一些生长调节相关的基因比如Pten,同时也鉴定发现了一些与抗原呈递以及免疫信号通路相关的因子比如B2m、Jak1等。除此之外,作者们还发现了一些熟悉的肿瘤抑制因子在适应性免疫系统存在的情况下出现富集,这引起了作者们的研究兴趣。图1 筛选免疫调控因子的工作流程图为了排除细胞种类特异性的效应,作者们又用相似的方式对结肠肿瘤细胞中进行了鉴定,随后作者们将目标集中在Gna13、Cul3以及Hdac2这三个因子之上,因为在CT26和4T1筛选中这些基因在野生型小鼠中观察到更强的表型以及它们在调节肿瘤细胞对适应性免疫系统的应答中可能存在一些未知的作用。进一步的,为了验证这些基因的作用,作者们对这些基因进行了敲除,这些基因敲除后对于肿瘤的体外增殖生长能力没有显著的影响,但是会在适应性免疫系统存在的情况下出现肿瘤的生长优势(图2),因此Gna13、Hdac2和Cul3会对适应性免疫系统存在的情况下特异性肿瘤抑制,该结果说明肿瘤细胞与免疫系统之间存在一定的相互作用。图2 Gna13基因敲除后只在适应性免疫系统存在的情况下出现肿瘤生长优势为了提高该结果对于药物靶点的指导性,作者们对一些人类肿瘤中已知突变的肿瘤抑制因子进行系统性CRISPR文库筛选。作者们对前500个预测的肿瘤抑制因子每个设计了10个sgRNAs,在三个不同的肿瘤细胞品系中进行转染,然后将肿瘤细胞移植到野生型或者适应免疫缺陷型小鼠中。当肿瘤长到目的大小时,作者们对其中的sgRNA丰度进行分析,筛选到的结果发现比如B2m或者Hdac2等肿瘤抑制因子会以一种适应性免疫系统特异性的方式促进肿瘤的生长。另外,作者们还鉴定发现了一个编码粘多糖降解相关的酶Gusb【5】,在转入Gusb的sgRNAs后只在野生型小鼠中出现阳性选择性生长,说明Gusb在调节肿瘤对适应性免疫系统中起着非常重要的作用。但是这肿瘤抑制因子是如何在适应性免疫系统特异性中的发挥作用的呢?GNA13的突变先前被报道发现发生在散发性癌症中,既可以作为癌基因又可以作为抑癌基因发挥功能,最常发生在淋巴瘤、子宫内膜肿瘤、膀胱肿瘤和肝癌中【6】。在适应性免疫系统存在的情况下,作者们发现GNA13可以作为肿瘤抑制因子发挥作用,但是具体的机制并不清楚。为此,作者们在结肠肿瘤细胞系中的构建了GNA13敲除品系,然后将这些细胞作为皮下肿瘤植入WT小鼠或在体外培养,并使用RNA-seq进行转录组分析。通过该分析,作者们发现GNA13的缺失会导致Ccl2表达的提高,进而导致CCL2分泌的增加。先前的研究表明CCL2是髓系细胞的招募因子。在敲低CCL2的情况下对肿瘤的生长并没有显著的影响,但是得在GNA13敲除的背景下敲低CCL2则会显著地削弱肿瘤的生长。另外,作者们发现过表达CCL2足以促进结肠癌肿瘤细胞的生长。因此,GNA13的肿瘤抑制功能是通过负调控CCL2的表达实现的。总的来说,该工作发现在肿瘤发生过程中,相对于严重联合免疫缺陷小鼠,适应性免疫系统中存在肿瘤抑制基因缺失的显著富集,并且这一机制是以癌症和组织特异性的方式实现的。该工作说明肿瘤中抑制因子的选择性失活所依赖的主要驱动因素是适应性免疫系统,为肿瘤的治疗以及肿瘤学的研究提供了新的见解。原文链接:https://science.org/doi/10.1126/science.abg5784
  • 冷冻电镜成果揭示抗偏头痛药物选择性作用机制
    偏头痛是一种影响极为广泛的神经系统疾病,在全球范围内波及超过10亿人口,造成了巨大的社会经济负担。据统计,欧洲每年因偏头痛造成超过270亿欧元的经济损失,在中国约每11个成人中就有1人遭受偏头痛的困扰。此外,偏头痛还会伴随包括抑郁症、焦虑症、癫痫、肥胖和其它慢性疼痛等一系列病症,给患者及其家庭带来沉重负担。   5-羟色胺(5-HT)家族受体是偏头痛、抑郁症、精神分裂症等中枢神经疾病的重要靶点。其中,5-HT1B、5-HT1D和5-HT1F三种亚型与偏头痛的治疗密切相关。多年以来,靶向5-HT1B/1D的激动剂曲普坦类药物被广泛用于偏头痛的治疗。然而,该类药物的血管收缩特性给患有冠心病、脑血管疾病或高血压病史的患者带来了一定的治疗风险。2019年,美国FDA批准了一种高选择性靶向5-HT1F的新型急性偏头痛治疗药物——拉米替坦(Lasmiditan)。拉米替坦能有效地避免曲普坦类药物在心血管方面的副作用,然而其选择性靶向5-HT1F受体的机理尚不明确。5-HT1F作为极具前景的抗偏头痛靶点,对其结构、功能以及选择性药物的作用机制的研究具有重要意义。   近日,中国科学院上海药物研究所徐华强课题组利用冷冻电镜技术,首次解析了5-HT1F受体结合G蛋白以及抗偏头痛药物拉米替坦的复合物结构,揭示了拉米替坦选择性结合5-HT1F受体的结构基础。   冷冻电镜技术,也叫冷冻电子显微镜技术,是在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术,即把样品冻起来并保持低温放进显微镜里面,用高度相干的电子作为光源从上面照下来,透过样品和附近的冰层,受到散射。研究人员再利用探测器和透镜系统把散射信号成像记录下来,最后进行信号处理,得到样品的结构。   冷冻电镜技术作为一种重要的结构生物学研究方法,它与X射线晶体学、核磁共振一起构成了高分辨率结构生物学研究的基础。这项技术获得了2017年的诺贝尔化学奖。获奖理由是“开发出冷冻电子显微镜技术(也称为低温电子显微镜技术)用于确定溶液中的生物分子的高分辨率结构”,简化了生物细胞的成像过程,提高了成像质量。   徐华强课题组的成果以“Structural basis for recognition of anti-migraine drug lasmiditan by the serotonin receptor 5-HT1F–G protein complex”为题,于2021年7月8日在《细胞研究》(Cell Research)上在线发表。 5-HT1F属于5-HT1亚家族成员,但在同源性和配体激活效应上与该亚家族的其它亚型差别相对较大,这也使得5-HT1F成为具有潜力的选择性抗偏头痛靶点。研究团队经过纯化、冷冻制样和数据处理等条件摸索,突破了5-HT1F受体-G蛋白复合物表达量低、复合物组装不稳定的技术瓶颈,最终获得高质量的复合物结构。5-HT1F受体的胞外区附近结构相对其他5-HT亚型受体具有显著的构象变化,这也是药物拉米替坦能够高选择性结合5-HT1F受体的结构基础。a-b. 5-HT1F-Gi-拉米替坦复合物的电镜密度图(a)和原子模型(b); c. 拉米替坦的结合口袋示意图; d. 拉米替坦与5-HT1F受体的相互作用模式图; e. G蛋白招募实验显示拉米替坦对5-HT1F受体具有高度选择性。 徐华强课题组长期致力于在5-羟色胺家族受体的结构与功能研究,并取得了一系列系统性的重要成果。该研究团队于2013年在Science上发表首个5-HT1B受体的晶体结构1;于2018年在Cell Discovery上发表了首个拮抗状态的5-HT1B受体结构2;于2021年3月在Nature上发表3个不同亚型的5-HT受体与G蛋白复合物的冷冻电镜结构,并首次揭示了5-HT受体的脂质调控、组成型激活以及与抗精神分裂症、抗抑郁药物阿立哌唑的作用机制3。该团队在5-HT1F受体和抗偏头痛药物的作用机制上取得的成果,进一步实现了5-HT受体系统研究领域的重要突破。   上海药物所和上海科技大学联合培养博士生黄思婕、上海药物所博士生徐沛雨和研究助理谭阳霞为文章的共同第一作者;上海药物所徐华强研究员和蒋轶研究员为文章的共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、上海市市级科技重大专项、国家自然科学基金和国家科技重大专项的资助。
  • 均衡利用两种 HPLC 和 UHPLC 颗粒结构带来的 选择性、保留度和方法运行时间
    【飞诺美色谱】概述亚 2 μm 和高压仪器的广泛应用可以实现更高的灵敏度,并有效提升色谱性能。 此外,不同的亚 2 μm 颗粒结构为分析学者提供了方法灵活性,通过平衡颗粒结 构和固定相官能团达到方法需求的结果。在本应用中,我们研究关于颗粒结构及 形态所带来的保留强度和方法运行时间之间的平衡。展示应用的比较包含了广 受好评的两种颗粒形态,Kinetex 核-壳和 Luna Omega 热改性全多孔UHPLC 产品。样品采用的是一种常规选择性探测混合物,包含七种不同类别的化合 物——酸性、碱性和中性化合物。&blacksquare 两种颗粒形态&blacksquare 方法轻松扩展 – HPLC至UHPLC&blacksquare 高性能及重现性概述亚 2 μm 和高压仪器的广泛应用可以实现更高的灵敏度,并有效提升色谱性能。 此外,不同的亚 2 μm 颗粒结构为分析学者提供了方法灵活性,通过平衡颗粒结 构和固定相官能团达到方法需求的结果。在本应用中,我们研究关于颗粒结构及 形态所带来的保留强度和方法运行时间之间的平衡。展示应用的比较包含了广 受好评的两种颗粒形态,Kinetex 核-壳和 Luna Omega 热改性全多孔UHPLC 产品。样品采用的是一种常规选择性探测混合物,包含七种不同类别的化合 物——酸性、碱性和中性化合物。&blacksquare 两种颗粒形态&blacksquare 方法轻松扩展 – HPLC至UHPLC&blacksquare 高性能及重现性LC条件色谱柱:Luna® Omega 1.6 µ m C18 Kinetex® 1.7 µ m C18规格:50 x 2.1 mm货号:00B-4742-AN 00B-4475-AN流动相:A:0.1%甲酸水溶液 B:0.1%甲酸乙腈溶液梯度: 时间(min) B% 0 5 0.5 55.5 95 6.5 95 7.0 5 9.0 5流速:5.0 mL/min 温度:30 °C检测器:UV @ 256 nm进样量:0.3 µ L (5 µ g/mL)样品:1. 尿嘧啶 2. 吲哚洛尔 3. 氯苯吡胺 4. 去甲替林 5. 硝基苯甲酸 6. 2-羟基-5-甲基苯甲醛 7. 苯己酮保留强度和选择性重叠使用溶解于 0.1% 甲酸水溶液的同样的标准混合物作为分析物,重叠在相同时间内的色谱图。所有例子中均使用 0.5 μL 进 样量的 5 μL/mL 标准溶液。所有例子中均使用相同的 Waters ACQUITY I-Class 仪器和色谱条件。 结论Luna Omega 和 Kinetex C18 在分析由七种具有代表性的选择性探测组成的混合物时都展现出了广泛的化合物选择性和 保留度。相比 Luna Omega 1.6 μm C18,Kinetex 1.7 μm C18 的整体运行速度更快,但前者的保留度更强。然而,保留强 度的差异也导致了选择性上的细微差异,以及在相同的色谱条件下峰4和峰5的化合物洗脱顺序的反转。因此,方法开发人 员可以通过这两个选项,来缩小可用颗粒结构和固定相选择性的选择范围,找到更加符合他们方法的分析需求。使用 Luna Omega 1.6 μm 和 Kinetex 1.7 μm C18 作为方法开发的起点,能够确保这个方法一开始就具备可以从UHPLC到HPLC实 现可扩展且批次间可重现的优势。
  • 围绕监测站点进行“选择性治理”要不得
    随着污染防治攻坚战深入推进,我国环境质量总体显著改善。同时,环境监测质量监督管理体系逐步健全,环境监测数据总体准确可靠、客观真实,为深入打好污染防治攻坚战发挥了重要的支撑作用。但是,少数地方在环境质量目标考核压力下,围绕考核监测站点组织实施“选择性治理”。比如,采用雾炮车、无人机等移动设备在空气质量监测站点附近区域高频次、高强度喷淋水雾,在附近区域的建筑物、路灯杆等固定设施上安装使用喷淋水雾装置;在地表水环境质量监测站点附近水域人工投放活性炭、化学药剂,安装使用水体稀释、净化装置。上述“选择性治理”措施会使监测站点周围局部环境质量明显好转,污染物浓度监测数据显著下降,取得“立竿见影”的效果。但这种“选择性治理”方式导致站点监测数据不能全面、真实反映当地总体环境质量状况,属于原环境保护部印发的《环境监测数据弄虚作假行为判定及处理办法》第四条第二款中禁止的篡改监测数据行为,即采取人工遮挡、堵塞和喷淋等方式,干扰采样口或周围局部环境的情形。为了充分调动公众参与生态环境保护的积极性,笔者建议相关部门组织建立针对“选择性治理”的举报奖励制度,借助公众监督力量及时发现、严厉惩治人为干扰行为,确保环境质量监测数据的客观性、真实性、代表性。笔者建议,举报奖励制度可以规定举报情形、举报方式、举报调查处理和举报奖励办法等。一是明确“选择性治理”情形。相关部门要明确在空气、地表水环境质量监测站点周边一定范围的保护区域内禁止的“选择性治理”情形。在保护区域内因开展建筑施工等作业需要在一定区域环境内采取属于上述情形的环境治理措施时,应事先向有关部门申请,经批准后方可实施。二是设立“选择性治理”警示牌。在保护区域范围内、边界处设立适当数量的“选择性治理”警示牌,在警示牌上载明保护区域范围、边界,在保护区域内禁止的“选择性治理”情形,采取公众收集证据、进行举报的方式,对有效举报人进行奖励的办法等。三是建立“选择性治理”举报信息平台。组织建立举报信息平台,主要功能是便于公众随时随地上传“选择性治理”行为的照片、录像、语音、文字、位置等举报信息,以及生态环境主管部门组织调查处理举报事项的流程管理、信息公开等。四是依法依规调查处理。依法依规及时组织对举报事项进行调查处理,对于确属“选择性治理”情形的,采取以最差值数据替代监测结果用于环境质量考核等惩罚性措施,严肃追究相关责任单位和人员的责任,并责令责任单位深入分析原因、举一反三整改。对于经调查确认不属实的举报信息,将调查结果及时反馈举报人。五是实施举报奖励。对于经调查确认属实的“选择性治理”举报信息,及时对举报人实施奖励,反馈调查处理结果,并为举报人严格保密举报事项,调动和保护公众的举报积极性。
  • 清洁能源利用重大突破 科学家实现甲烷选择性转化
    我国科研人员领衔的国际科研团队攻克了甲烷的选择性氧化这一催化研究中的世界性难题。利用新开发的催化剂,该团队实现了氧气条件下将甲烷选择性氧化为甲醇和乙酸。这一研究对于甲烷的转化利用有着十分重要的价值。  记者21日从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉,该院徐君研究员、邓风研究员、齐国栋副研究员等科研团队成员联合英国卡迪夫大学格雷厄姆哈钦斯教授等合作者,开发了金(Au)负载的ZSM-5沸石分子筛(Au/ZSM-5)催化剂,并利用该催化剂实现了甲烷在温和条件下的选择性氧化。  据齐国栋介绍,甲烷广泛分布于天然气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等之中,是最清洁、最丰富的天然碳资源。由于甲烷的储藏地区往往十分偏远,因此在开采现场将甲烷转化为可运输的含氧化合物对甲烷的高效利用具有重大意义。因甲烷的化学键能较大,通常需要高温高压的苛刻条件才能将其转化。工业上采用的办法是先将甲烷转化为一氧化碳和氢气组成的合成气,再转化为高附加值的产物。这一过程不仅能耗极高,而且容易出现二氧化碳等副产品。如何在温和条件下直接将甲烷催化氧化为高附加值的化学品,是化学界一道备受关注的世界性难题。  据悉,利用Au/ZSM-5催化剂,可在120摄氏度至240摄氏度的温度范围内,通过氧气将甲烷选择性氧化生成高附加值化学品甲醇和乙酸。该团队对催化反应过程进行了深入研究,阐明了甲烷的转化反应机制。相关研究成果近日已在线发表于国际学术期刊《自然催化》。
  • Cell Reports | 阐释肾上腺素受体的多样性和配体的选择性——α 2型受体晶体结构解析
    人肾上腺素受体是G蛋白偶联受体,是重要的药物靶标。目前已知肾上腺素受体有三类(α1, α2和β)九种亚型(α1A, α1B, α1D, α2A, α2B, α2C, β1, β2和β3)。2007年,β2肾上腺素受体的非激活这是第一个人源G蛋白偶联受体的晶体结构,是G蛋白偶联受体结构解析的重大突破。2011年,β2肾上腺素受体和G蛋白的复合物结构获得解析,该工作获得了2012年诺贝尔化学奖。这些结构的解析极大地推动了人们对G蛋白偶联受体(特别是β肾上腺素受体)机理的理解。然而,三类肾上腺素受体偶联的G蛋白不同:α1, α2和β类分别偶联Gq、Gi和Gs。通过序列比对,也可以发现三类受体的配体结合口袋也有明显区别。对肾上腺素受体下游信号选择的多样性以及配体的亚型选择性的理解,一直受制于缺乏α类受体的三维精细结构。2019年12月3日,上海科技大学赵素文和钟桂生课题组在Cell Reports上共同发表两篇论文,报道了两个α类受体的三个晶体结构,阐释了肾上腺素受体多样性和配体特异性的机理。在“Structural Basis of the Diversity of Adrenergic Receptors”一文中,作者通过解析α2A受体与部分激动剂和抑制剂的复合物结构,辅助细胞信号实验和计算生物学,分析阐明了在肾上腺素受体家族中序列多样性是如何导致功能多样性的。α2A受体的两个结构整体非常相似,而配体结合口袋的多个残基(包括在肾上腺素受体中不保守的F4127.39)则发生了剧烈的构象变化。通过观察结构和突变实验,研究人员解释了影响配体选择性的重要氨基酸F4127.39的功能:F4127.39是配体结构口袋的“盖子”,它与口袋中的另外三个芳香氨基酸一起形成了一个芳香笼来结合配体中的正电基团,使配体结合时空间和能量效应俱佳。突变F4127.39会使α2A受体的完全激动剂和部分激动剂均丧失效力。α2A受体具有双重药理学效应:激动剂浓度较低时,α2A受体主要和Gi偶联;激动剂浓度较高时,与GS的偶联占据更主导的地位。相应地,在临床中,α2A受体部分激动剂的效果比完全激动剂要好,如用于降压的可乐定(Clonidine)和用于ICU镇静(在我国也广泛用于手术麻醉)的右美托咪定(Dexmedetomidine)都是α2A受体的部分激动剂。为了更好地理解α2A受体的部分激活性(partialagonism),研究人员对多个已知的α2A受体完全激动剂和部分激动剂进行了分子对接,他们发现可以用配体与Y3946.55形成氢键与否,来区分α2A受体的部分激动剂和完全激动剂。作者还发现了三个氨基酸(Y3946.55,I13934.51和K14434.56,第一个位于配体结合口袋,后两个位于G蛋白结合口袋)对α2A受体的G蛋白选择性具有重要作用。精心设计的三个突变体Y3946.55N,I13934.51A和K14434.56A,在细胞信号实验中对部分激动剂的刺激均表现出Gi通路的偏好性,而Gs通路的活性遭到削弱甚至完全被抑制。图1:α2A受体中对配体结合(紫色)和G蛋白通路偏好性(红色)起关键作用的残基而在“Molecular mechanism for ligand recognition and subtype selectivity of α2C adrenergic receptor”文章中,作者展示了α2C受体的三维结构,并通过分子对接、功能实验等手段揭示了α2亚型受体的结构特异性,为相关药物研发提供了分子基础。通过将α2C受体与α2A受体的结构进行对比和巧妙的嵌合体设计,作者发现α2C与α2A的结构主要差异存在于胞外域。在α2C受体口袋边沿,D206ECL2-R409ECL3-Y4056.58形成氢键-盐桥互作网络,特异地影响了α2C受体选择性拮抗剂JP1302和OPC-28326的作用。而在α2A受体口袋上方,由Y98ECL1、R187ECL2、E189ECL2和R4057.32形成的互作网络直接遮盖了部分入口,使得JP1302和OPC-28326这些较大的分子可能被阻挡在外。细胞信号实验结果也显示,破坏Y98ECL1-R187ECL2-E189ECL2-R4057.32互作网络并添加D206ECL2-R409ECL3-Y4056.58相互作用得到的α2A嵌合体对JP1302和OPC-28326有着很好响应。图2:α2CAR-RS79948复合物的结构和决定α2肾上腺素受体亚型选择性的胞外域这两篇文章很好地阐述了肾上腺素受体的多样性和α2受体的配体选择性,为基于精细三维结构的下一代α2受体药物开发奠定了基础。在这两篇论文中,均使用珀金埃尔默的EnVision微孔板检测仪对GPCR的cAMP实验进行定量测定。同时,在α2受体的配体结合实验中,珀金埃尔默提供了从放射性受体拮抗剂、耗材(UniFilter GF/B)到放射性微孔板检测仪MicroBeta的整体解决方案。珀金埃尔默为中国科学家药物研发加油助力。扫描下方二维码,或点击文末“阅读原文”,即可查看论文原文。
  • 单个大肠杆菌检测新思路| naica®全自动微滴芯片数字PCR系统提供最强支撑
    导读尽管各国卫生系统发展迅速,但由病原菌引起的传染病仍然是人类健康的主要威胁之一。据报道,全世界每年有220多万人死于水传播大肠杆菌病原体。尽管大多数大肠菌群是无害的,但某些大肠杆菌的存在可能会导致甚至威胁到人类健康,例如,大肠杆菌O157:H7和其他产志贺毒素的大肠杆菌菌株(非O157 STEC)是食源性疾病的常见因素,可能对健康造成严重后果,尤其是对幼儿。因此,检测大肠杆菌对于生物医学应用以及食品、水和空气质量监测非常重要。大连理工大学环境科学与技术学院,工业生态学与环境工程教育部重点实验室的科学家,开发出基于naica® 全自动微滴芯片数字PCR系统的单细菌检测方法,该方法可以在1.5小时内以单细胞灵敏度选择性检测临床尿液样本中的大肠杆菌 。该方法发表在《Analytical Methods》,题为“Single bacteria detection by droplet DNAzyme-coupled rolling circle amplification”。应用亮点:▶ dDRCA系统,能够快速、选择性地检测具有单细胞敏感性的大肠杆菌 ,dDRCA系统的检测灵敏度比之前报道的PAD高1000倍。▶ 证明了dDRCA系统在尿路感染诊断中的潜在临床适用性,dDRCA能够在不到1.5小时内,从20份临床尿液样本中成功识别出5名UTI患者,而传统的基于培养的方法需要数小时。文中采用naica️® 全自动微滴芯片数字PCR系统液滴微流控技术,快速精准的检测到复杂样本和高背景样本中的致病大肠杆菌。通常扩增需要约4小时进行定量大肠杆菌检测。在这项研究中,我们描述了DNA酶偶联滚圈扩增(RCA),这是一种高效的等温酶DNA复制过程,可在naica️® 全自动微滴芯片数字PCR系统上进行,以建立液滴DNA酶偶联RCA(表示为dDRCA)系统。我们进一步证明,该系统能够在1.5小时内以单细胞敏感性选择性检测临床尿液样本中的大肠杆菌。▲图2(a)通过琼脂糖凝胶电泳分析RCA产物(RP)。(b) 反应混合物在指示反应条件下的荧光响应:+RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (blue line) RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (green line) RFD-EC1/+ RDS/-E. coli (red line) + RFD-EC1/+ RDS/-E. coli (pink line)。(c) Naica Prism3阅读器图像(左)、CLSM图像(中)和荧光显微镜图像(右)为微晶芯片液滴的大小。比例尺:1.4 mm(左)和100 mm(中、右)。指示反应条件下dDRCA系统的荧光图像和荧光滴数:(d)+RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (e)-RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (f) -RFD-EC1/+ RDS/ E. coli (g) + RFD-EC1/+ RDS/ E. coli.使用Naica Prism3阅读器对生成的荧光液滴进行成像和分析。dDRCA系统能够在75分钟内选择性计数具有单细胞敏感性的大肠杆菌,包括20分钟的细胞裂解时间、12分钟的液滴生成时间和43分钟的液滴反应时间。通过比较其他三种常见细菌,包括枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、酸性乳片球菌(P.acidilactici)和唐菖蒲伯克霍尔德菌(B.gladioli)存在时的信号反应,也检查了dDRCA检测大肠杆菌的选择性。当用缓冲液或尿液中的这些意外靶点测试每个dDRCA系统时,未观察到明显的荧光液滴(图4c和S4†)。▲图4(a)不同大肠杆菌浓度(每毫升细胞数)下dDRCA反应的荧光图像。比例尺:1.4 mm。(b) 不同浓度下计数的液滴数与大肠杆菌之间的关系。提供了计数的液滴数量,插图显示了1–104大肠杆菌范围内的线性反应。误差条代表三个独立实验的标准偏差。(c) dDRCA的特异性。最终证明了dDRCA系统在尿路感染(UTI)诊断中的潜在临床适用性。分析了20份患者和健康献血者的临床尿样。整个操作程序包括:(1)细胞收集和裂解(25分钟);(2) 液滴生成(12分钟);(3) 液滴反应(43分钟)。如图5c所示,五个尿样,即ID 6、8、9、12和14,比其他尿样产生大量荧光液滴(3000)。使用传统的大肠杆菌培养方法进一步确认了这些有无大肠杆菌感染的样本(图5d)。因此,对UTI的诊断有很大的希望。▲图5(a)检测尿液样本中的大肠杆菌。(b) 显示尿液样本中计数数与大肠杆菌细胞在1-104范围内的线性相关性的曲线图。(c) 20份临床尿液样本中阳性液滴的数量。(d) CLED(胱氨酸、乳糖电解质缺乏)琼脂细菌尿液培养板。黄色菌落代表大肠杆菌在37℃的CLED琼脂中培养22小时后的生长。该系统能够在不到1.5小时的分析时间内,从20份临床尿液样本中成功识别出5名UTI患者,而传统的基于培养的方法需要数小时。原文:https://doi.org/10.1039/D2AY00656Anaica® 六通道数字PCR系统法国Stilla Technologies公司naica® 六通道数字PCR系统,源于Crystal微滴芯片式数字PCR技术,自动化微滴生成和扩增,每个样本孔可实现6荧光通道的检测,智能化识别微滴并进行质控,3小时内即可获得至少6个靶标基因的绝对拷贝数浓度。
  • 我国科学家成功鉴定高选择性双泛素结合蛋白
    近日,中国科大生命科学学院、合肥微尺度物质科学国家实验室田长麟教授和清华大学刘磊教授合作,基于蛋白质化学全合成方法制备了不同类型的双泛素蛋白,在特定位点引入光活化交联基团,并成功鉴定高选择性双泛素结合蛋白。相关研究成果以“Chemical synthesis of diubiquitin-based photoaffinity probes for selectively profiling ubiquitin-binding proteins”为题发表在《Angewante Chemie Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.201611659)》上,该文章于2017年2月1日在网上公开发布。  泛素化修饰是蛋白质翻译后修饰中非常复杂的一类体系,目前发现存在8种多泛素连接方式,分别在泛素蛋白的Met1、Lys6、Lys11、Lys27、Lys29、Lys33、Lys48、ys63等不同位点上接入下一个泛素蛋白。这些不同类型的蛋白质多泛素修饰在细胞自噬、蛋白酶体降解、细胞信号传导及DNA损伤修复等生命活动中执行非常多样的功能。但是,目前针对多泛素蛋白的生物法制备较为困难,导致选择性识别并结合多泛素修饰的蛋白质的了解非常贫乏。近年来,中国科大田长麟实验室和清华大学刘磊实验室通过紧密合作,在蛋白质化学全合成尤其是含有特种标记、翻译后修饰的膜蛋白、蛋白质复合物的化学全合成及组装等方面取得了多项重要突破(Angew Chemie2013,52:9558,JACS2014, 126:3695,Angew Chemie2015, 54:14276, JACS2016, 128:3553等),并于近期发展了蛋白质泛素化修饰的化学合成技术并应用于含泛素化修饰核小体的冷冻电镜(cryo-EM)结构解析(ChemBioChem2017, 18:176)。这些为基于蛋白质化学全合成制备含有光交联基团的不同类型双泛素蛋白制备和高选择性结合蛋白的质谱鉴定提供了重要基础。   含有光交联基团的双泛素蛋白化学全合成及不同类型双泛素特异性结合蛋白的质谱鉴定  近期,中国科大田长麟实验室、严以京实验室和清华大学刘磊实验室密切合作,应用基于蛋白质化学全合成方法制备了Lys48连接、Lys63连接的双泛素蛋白,并在蛋白质化学合成过程中在Ala46位点上引入不同的光交联基团。通过和标准泛素蛋白结合实验,确认了双泛素蛋白合成的有效性,并优化了光交联基团的反应条件。在此基础上,从哺乳动物细胞HEK293裂解液中通过光激活双泛素蛋白,并应用质谱方法鉴定出多个能和Lys48-连接双泛素、Lys63-连接双泛素结合的蛋白质,为后续进一步分析这些双泛素结合蛋白在细胞自噬、DNA损伤修复等生理活动中的功能机制提供了重要的前期基础。相关工作将为分析其他蛋白质相互作用、细胞中配体-受体发现等重要科学问题提供可靠的方法学手段。  合肥微尺度物质科学国家实验室、化学物理系博士研究生梁军为该研究工作的第一作者。该研究工作得到了科技部、国家自然科学基金的资助。
  • 大连化物所揭示二氧化碳高选择性电还原的“双通道”机理
    近日,大连化物所理论催化创新特区研究组(05T8组)肖建平研究员团队与电子科技大学夏川教授团队、中国科学技术大学曾杰教授团队合作在二氧化碳(CO2)转化研究中取得新进展,研发出铅单原子合金化的铜基催化剂(Pb1Cu),实现了CO2高活性、高选择性还原制备甲酸盐,并探究了该过程的理论机理。利用可再生能源进行CO2电还原是实现“双碳”目标的重要手段之一。甲酸是一种能量载体,也可作为燃料电池的液体燃料,通过CO2电还原制备甲酸是其资源化利用的重要研究方向。研究中,夏川团队和曾杰团队通过制备铅单原子合金化的铜基催化剂Pb1Cu,在实现CO2高效电还原制备甲酸盐的同时,保证了该铜基催化剂的高选择性和稳定性。肖建平团队进一步确定了Pb1Cu的催化机理及活性位点,揭示了Pb1Cu的高催化活性和高选择性的根本原因。肖建平团队建立了“双通道”二维反应相图,用于模拟CO2还原在不同催化剂表面的活性趋势变化。研究发现,不同于传统单一催化反应通道所建立的活性趋势,CO2电还原制备甲酸盐过程中存在羧酸根(COOH*)机理和甲酸根(HCOO*)机理,形成催化反应的“双通道”。因此,CO2电还原制备甲酸盐过程的活性趋势体现了双活性顶点的性质。通过反应相图活性趋势的研究,肖建平团队证明,CO2电还原制备甲酸盐反应中,Pb1Cu催化剂主要符合HCOO*机理,这说明更优的HCOO*吸附能是Pb1Cu催化剂表现出高CO2电还原活性的原因。此外,铜位点也被验证是Pb1Cu催化CO2电还原制备甲酸盐的活性位点。该研究为设计高活性和特定选择性电催化材料提供了新思路。相关研究以“Copper-catalysed Exclusive CO2 to Pure Formic Acid Conversion via Single-atom Alloying”为题,于近日发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。该工作的第一作者是中科大博士后郑婷婷,中科大博士研究生刘春晓,我所05T8组助理研究员郭辰曦。上述工作得到中科院洁净能源创新研究院合作基金、国家自然基金委、中科院B类先导专项“功能纳米系统的精准构筑原理与测量”等项目的支持。文章链接:https://doi.org/10.1038/s41565-021-00974-5
  • 核磁共振助力 中德联合发现钠钾离子通道选择性新机制
    p   记者从中国科学技术大学获悉,该校田长麟教授研究组与德国莱布尼茨分子药物所Adam Lange及孙涵课题组合作,应用固体核磁共振、单通道电生理及分子动力学模拟等方法揭示了NaK离子通道的离子选择性新机制。该研究成果已发表在《自然· 通讯》上。 /p p   离子通道是细胞膜上的一类特殊亲水性蛋白质微孔道,在细胞膜上形成动作电位和梯度电位,决定细胞的兴奋性和传导性。绝大多数离子通道对不同的离子有选择性的通透,但仍有一部分离子通道可以非选择性地通过几种离子。研究人员在KcsA钾离子通道结构基础上,提出了“钾离子通道通过选择过滤器中主链C=O形成水合离子配位方式实现离子选择性”的静态机制模型,获得了广泛认同。但是,近年来高分辨率X-射线晶体结构显示NaK离子通道在结合不同离子时其静态通道结构完全一致,这无法解释其如何识别和通透这些离子。 /p p   田长麟课题组以非选择性通道NaK为研究对象,将其重组装到磷脂双分子膜内(还原离子通道所存在的细胞膜环境),并与Adam Lange组合作,通过魔角旋转固体核磁方法获得高分辨固体NMR谱图,并获得了不同金属阳离子条件下谱峰归属。NMR谱图数据表明,NaK在生理环境下通道存在两种构象,钾离子选择结合其中一种,而钠离子选择另一种。双方进一步通过固体核磁对原子间距离测量勾画出了两种构象的结构差别,并用分子动力学模拟的方法验证了两种构象分别对K+和Na+有高度的选择性。 /p p   这一研究成果提出了离子通道选择性的新机制。 /p
  • 97.8万!南宁市疾病预防控制中心实验室试剂耗材、标准物质采购
    项目概况南宁市疾病预防控制中心实验室试剂耗材、标准物质采购(第二批) 采购项目的潜在供应商应在政采云平台(https://www.zcygov.cn/)获取(下载)获取采购文件,并于2021年12月22日 09点30分(北京时间)前提交响应文件。一、项目基本情况项目编号:NNZC2021-J1-991969-YZLZ(采购计划文号:NNZC[2021]7871号-003......具体内容详见附件招标公告项目名称:南宁市疾病预防控制中心实验室试剂耗材、标准物质采购(第二批)采购方式:竞争性谈判预算金额:97.7921000 万元(人民币)采购需求:预算金额:合计97.7921万元。A 分标 53.3652万元; B 分标 28.9772万元;C 分标15.4497万元;采购需求:A分标:项号采购标的单位数量简要技术需求或者货物要求1单通道病毒核酸检测类试剂盒(国产)(肠道病毒等)盒9具体详见采购文件《第二章 采购需求》2双通道病毒核酸检测类试剂盒(国产)(包括流感病毒、肠道病毒等)盒343新型冠状病毒2019-nCOV核酸定值质控品支354病毒DNA/RNA提取试剂盒(预封装)盒1085无RNase10µl带滤芯长吸头盒106无RNase250µl长吸头(带滤芯)箱870.1ml八连排定量管(带盖)箱28封口袋(透明)包1009封口袋(透明)包10010G1型消毒剂浓度试纸盒101196孔透明PCR板(适用于ABI)箱41296孔PCR板封口膜箱313N95防护口罩只120014VITEK细菌鉴定卡(ANC)盒115VITEK细菌鉴定卡(BCL)盒316API生化鉴定条(链球菌)盒117弯曲菌培养检测试剂(双孔滤膜法)盒418Karmali选择性平板盒419甘露醇卵黄多粘菌素琼脂平板瓶1020Baird-Parker琼脂平板瓶1021PALCAM琼脂基础瓶622PALCAM琼脂冻干配套试剂盒2023CIN-1培养基基础瓶224CIN-1培养基配套试剂盒825改良Y琼脂瓶226含铁牛奶琼脂瓶227甘露醇卵黄多粘菌素琼脂基础MYP瓶428查氏琼脂培养基瓶129改良月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤基础(MLST)瓶430万古霉素(改良月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤配套试剂)盒431改良月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤-万古霉素(mLST-Vm肉汤)盒232脑心浸萃琼脂培养基瓶133脑-心浸萃液态培养基(BHI)瓶234改良克氏双糖铁琼脂瓶235KF链球菌琼脂培养基瓶236胆汁液态培养基瓶237改良马铃薯葡萄糖琼脂培养基(mPDA)瓶238PCFA培养基基础瓶239PCFA培养基配套试剂盒440改良马铃薯葡萄糖琼脂培养基配套试剂盒441葡萄糖肉浸液肉汤瓶142尿素盒343氰化钾对照管(KCN)盒244改良CCD琼脂基础(mCCD)瓶245改良CCD琼脂添加剂盒1046改良Skirrow氏琼脂基础瓶247改良Skirrow琼脂添加剂盒1048L-shaped Cell Spreader(一次性L棒)盒1049152唐菖蒲伯克霍尔德氏菌核酸快速检测试剂盒盒1氯化镁孔雀绿肉汤(MM)瓶609带盖离心管
  • 浅谈凝胶过滤层析产品选择指南
    北京德泉兴业商贸有限公司作为Cytiva 思拓凡品牌的代理商将继续秉承公司及品牌理念,以客户为中心,为您提供优质的实验室解决方案。凝胶过滤层析 (GF),也称为尺寸排阻层析 (SEC),基本原理是根据样品分子大小和形状进行分离的一种常用的纯化方法,属于非吸附性层析。图1: Cytiva全新一代Increase系列分子筛预装柱,专门为小规格制备纯化及分析而设计根据应用目的的不同,凝胶过滤层析主要可以分为以下三种方法:1分析型凝胶过滤层析:对于分辨率有很高的要求,上样体积一般在柱体积的0.3% - 0.5%;使用柱子的高度一般为30cm。而在快速纯度检测和筛选的实验中,常用的是15cm柱高的柱子,可以在提供足够分辨率的前提下,缩短运行时间,节省样品和缓冲液。2制备级凝胶过滤层析:对于分辨率有较高的要求,上样体积一般在柱体积的0.5% - 4%。同时,运行时流速较低,使用的柱子高度也比较高 (一般≥ 60cm)。经过纯化后的样品将被直接置换到合适的缓冲液条件中,用于后续的实验或储存。3脱盐与缓冲液置换:与上述精细分离不同,脱盐或缓冲液置换属于组分分离,即,将大分子样品与小分子或离子进行分离的过程,因此对于分辨率的要求相对不高。上样体积可达柱体积的30%。SephadexSephadex填料是早期发现的一种填料,按照交联度的不同,用Sephadex G加数字来区别,数字越小交联度越大,形成的孔径越小,对应的分离范围越小。Sephadex G系列填料目前一般主要用于脱盐与缓冲液置换,且有多种分离范围、颗粒大小可以选择。粗颗粒 (Coarse)流速较快,细颗粒 (Fine)流速较慢,分辨率较高。图2.不同上样量对于脱盐实验结果的影响SepharoseSepharose填料是高流速大分子分离。作为琼脂糖基质的填料,具有非特异性吸附低、回收率高等特点,分离范围宽阔,从10kD – 2×104kD,适合分子量大小差异大而对分辨率要求不高的样本。Sepharose和2,3二溴丙醇反应而成的Sepharose CL系列填料,增强了Sepharose的物理和化学稳定性。特别适合含有机溶剂的分离,能承受较强的在位清洗,并可以高温消毒,同时在流速方面也比传统的Sepharose填料有了明显的提升。Sepharose Fast Flow填料为粒径90μm的高度交联的琼脂糖填料,大大加强了机械性能,流速特快,适合工业规模生产。该填料经去电荷处理,非特异性吸附特低,回收率也得到了了提高。极高的化学稳定性,可用多种促溶剂、有机溶剂工作及1-2M NaOH进行在位清洗。SephacrylSephacryl填料是葡聚糖与N,N-亚甲基二乙酰胺交联而成的一种新型葡聚糖填料。目前Cytiva提供5种不同分离范围的Sephacryl填料:Sephacryl S-100 HR、Sephacryl S-200 HR、Sephacryl S-300 HR、Sephacryl S-400 HR、Sephacryl S-500 HR,选择性广阔。排阻极限甚至可以达到108,不仅可以用于分离一般的蛋白,也可以用于分离蛋白多糖、质粒、甚至较大的病毒颗粒。同时经济型HiPrep 16/60、26/60 Sephacryl S-100,200,300,400,500HR预装柱提高了分辨率和重复性,具有较好的分离特性。SuperoseSuperose填料是分离范围广的填料,同时宽广的分离范围配合高分辨率,能一次性分离生物分子大小差异大的混合物。刚性相比传统填料有了极大的提升,在高粘性液体如8M尿素下也能保持流速,适合糖类、核酸、病毒,特别是包涵体蛋白在促溶剂中的纯化。Superose填料的颗粒细小,大小分布集中,允许高流速纯化,所以适合中、高压层析系统使用。图3.用于精细分离的凝胶过滤层析产品的分离范围SuperdexIncrease平台系列预装柱:进一步缩小了填料粒径,提高了填料的耐压性能,提升了分辨率的同时有效缩短了分离纯化所需的时间。
  • 选择性吸附分析仪SAA8100入选2019优秀新品提名奖
    麦克仪器公司新推出的选择性吸附分析仪SAA8100近日获得仪器信息网2019科学仪器优 秀新品提名奖。该奖项是由技术评审委员会主席团监督,经仪器信息网编辑审查、中国科学仪器行业“优 秀新品”网络评审团评审,受到了国内外仪器厂商和用户,以及相关媒体的关注与重视。 选择性吸附分析仪SAA8100SAA-8100选择性吸附分析仪是一款基于气固平衡可逆系统的动态吸附分析仪,产品采用可监测多组分吸附的瞬态行为检测系统,可收集多组分瞬态和平衡状态的吸附数据。SAA-8100采用可灵活配置的精密系统,可增加不同的检测器和其他可选附件从而确保提供高质量的分离和出色的流速数据,确保得到高质量的选择性数据。通过集成了精确的质量流量控制器和麦克旗下PID公司专有的高性能混合阀,所得的气体输送系统具有最小的死体积,并确保精确控制组分和流速。SAA-8100将麦克仪器公司及麦克旗下PID公司的成熟技术相结合,通过质量平衡提供高精度、可靠的、选择性气体/蒸汽混合物吸附数据,使其成为评估下一代吸附剂性能的高效工具。SAA-8100选择性吸附分析仪的应用广泛,从气体分离,储存和纯化,突破曲线分析到二氧化碳捕获,吸附选择,评价下一代吸附剂材料以及储能,材料研究等领域应用均表现出强大的优势。独有的特色及众多优点,让麦克SAA-8100从市场众多选择性吸附分析产品中脱颖而出。作为材料表征领域行业引领者,相信麦克仪器公司丰富的产品体系,独具个性的吸附分析产品,未来将为广大的消费者提供更多的选择。关于麦克仪器公司麦克仪器公司是提供材料表征解决方案的全球供应商,在密度、比表面积及孔隙度、粒度及粒形、粉体表征、催化剂表征及工艺开发等五个核心领域拥有先进的仪器和应用技术。麦克仪器公司成立于1962年,总部位于美国佐治亚州诺克罗斯,在全球拥有400多名员工。同时具备丰富的科学知识库和内部生产制造, 麦克仪器公司产品覆盖了石油加工、石化产品和催化剂、食品和制药等多个行业,以及为下一代材料例如石墨烯、MOF材料、纳米催化剂和沸石等提供最前沿的表征技术。在Particulate Systems旗下,麦克仪器公司发现并商业化独特和创新的材料表征技术,对核心产品线进行补充。商业测试实验室–Particle Testing Authority (PTA)实验室可提供表征分析测试服务。战略收购富瑞曼科技有限公司(Freeman Technology Ltd)和PID公司(PID Eng & Tech),也反映公司一直致力于在粉体和催化等工业关键领域提供优化、集成的解决方案.仪器咨询:400-860-5168转0677
  • 大师领衔,诺奖团队在催化10元环高选择性合成中取得新突破!
    【科学背景】[6 + 4]环加成反应是一种潜在的强大合成工具,因其能够构建复杂的10元环结构而成为了研究热点。然而,该反应在反应性和选择性控制方面存在巨大的挑战,尤其是在与简单的碳氢化合物底物兼容的情况下,往往导致副产物的生成或产物的对映选择性较低。有鉴于此,德国马普研究所Benjamin List(2021年诺贝尔化学奖得主)等科学家致力于开发一种新型催化剂,以解决这些问题。他们尝试使用高度酸性且受限的咪唑二磷酰亚胺(IDPi)催化剂,然而在均相条件下并未取得成功,反应性和选择性均未达到预期效果。尽管如此,研究团队意外发现,这些催化剂能够自发形成一种双螺旋形的非共价有机框架(NCOF),并作为异质催化剂在[6 + 4]环加成反应中表现出卓越的立体选择性。这一发现不仅解决了原有的催化挑战,也为合成具有高度立体选择性的10元环提供了新的途径。【科学亮点】1. 实验首次发现,咪唑二磷酰亚胺(IDPi)类催化剂在均相条件下无法催化简单二烯与环庚三烯酮的[6 + 4]环加成反应。尽管这些催化剂在[4 + 2]环加成反应中表现出色,但在[6 + 4]环加成反应中的表现却未能如预期。2. 实验通过发现,这些催化剂在反应过程中自发沉淀,形成一种不溶性的双螺旋非共价有机框架(NCOF)。该NCOF框架展现出独特的反应性和高立体选择性,能够高效地催化简单二烯与环庚三烯酮的[6 + 4]环加成反应。【科学图文】图1: 背景与进展。图2:非均相催化剂活性及表征。图3:催化不对称[6+4]环加成的底物范围。图4: 机理分析。【科学结论】本文通过对不对称[6 + 4]环加成反应的深入研究,揭示了高酸性和受限空间的催化剂在化学合成中的潜在优势。传统的[4 + 2]环加成反应已被广泛应用,但控制[6 + 4]环加成的反应性和选择性依然面临巨大挑战。研究表明,尽管高酸性咪唑二磷酰亚胺催化剂在均相条件下未能有效催化该反应,但其在形成双螺旋非共价有机框架后,展现出卓越的立体选择性和反应活性。这一发现不仅为难以获得的10元环化合物提供了新的合成路径,也突显了非共价自组装结构在催化领域的潜力。未来,通过进一步优化和探索此类催化剂的特性,有望在更广泛的复杂分子合成中实现高效、选择性的化学转化,为材料科学和药物开发等领域带来新的机遇。参考文献:Tianyu Zheng et al. ,A solid noncovalent organic double-helix framework catalyzes asymmetric [6 + 4] cycloaddition.Science385,765-770(2024).DOI:10.1126/science.adp1127
  • 精微高博成功研发JW-SEL200型特种气体选择性吸附仪
    北京精微高博科学技术有限公司与北京化工大学通过艰苦努力,已经成功研发出当今国内外最新技术JW-SEL200型选择性气体吸附仪,与2016年4月正式上市,它是目前国内外应用了最多新技术,新理念的全新仪器,相信一定会引领此类产品的潮流和方向。  (JW-SEL200型特种气体选择吸附仪)  当前,市场上所有的吸附仪均只能测量多孔材料对纯组分气体的吸附等温线,而无法测量混合气体的选择性吸附性能。实际上,我们接触到的都是气体的混合物例如大气,工业尾气等,它们都不是纯组分气体,而是多种气体的混合物,如图1 所示。  图1 工业尾气常常是包含CO2/N2,CO2/Nox等的混合气体  研究发现,单纯通过纯组分气体的吸附量来判断纳微多孔材料的环保性能是不够的,因为多孔材料对混合气体中的不同组分常常产生选择性吸附,即喜好吸附某一种气体,而不喜欢吸附另外一种气体,表明该多孔材料对某种气体具有特殊的优先吸附,只有在得到选择性吸附特性之后,才可能对吸附剂在净化环境方面的作用有一个更准确可靠的判断。如何得到气体的选择性吸附特性参数,国内外尚无确定的方法。为此,北京化工大学曹达鹏教授根据分子模拟的方法,成功的解决了这一问题,提出了DIH理论模型,并得到了学术界的认可。北京精微高博通过和北京化工大学合作,创制了首台JW-SEL200“选择性气体吸附仪”,成功引进了DIH理论模型,实现了纳微多孔材料对混合气体选择性的预测。一旦测量了混合气中两个纯组分的吸附等温线及其吸附热,就能一键式获得不同组成的混合气体的选择性吸附特性,为材料科学家、化学家、环境及化工科学家提供了快捷方便的工具,为气体环境净化领域提供了非常有意义的测试分析方法。
  • 高选择性敞开式质谱离子源:让检测更高效
    p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体,SimSun " 离子源是质谱仪的关键核心部件,其技术及产品的发展不断推动着质谱仪器的进步和应用领域的拓展,如电喷雾离子源(ESI)、基质辅助激光解吸电离源(MALDI)的发明加速了各学科研究领域的革命。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体,SimSun " 常压敞开式离子源是近年来新兴的一种离子源,这类离子源具有无需复杂的样品前处理、操作方便、快速、实时原位、非破坏性等特点。2004年,Cooks等报道了电喷雾解吸离子化(DESI)技术,且首次提出商业化常压敞开式离子源质谱技术的概念,为大气压下直接采样的常压离子化技术的发展起到了重要的推动作用。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体,SimSun " 近日,中国检验检疫科学研究院科研团队在敞开式质谱离子源的研制方面又取得新进展!(点击链接了解更多: a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200709/553444.shtml" target=" _blank" span style=" font-family: 宋体, SimSun color: rgb(192, 0, 0) " strong 张峰团队成功研发出新型敞开式质谱离子源 /strong /span /a )。 /span span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 科研人员研制出一种新型敞开式质谱离子源。该离子源与常用的液相色谱串联质谱技术相比,检测时间由几十分钟可缩短至不到1分钟,检测灵敏度可达到ppb甚至sub-ppb级,而离子源成本由几十万元降至几千元。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 仪器信息网编辑在了解到该研究进展后,第一时间联系到中国检验检疫科学研究院副院长张峰老师,请他详细介绍了该项目进展及其研制技术的发展现状与展望。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体,SimSun " 据项目团队首席专家、中国检验检疫科学研究院副院长张峰介绍,科研团队是将传统的固体基板电喷雾离子源中的惰性基板改进为导电基板,引入分子印迹修饰技术,首次合成分子印迹聚合材料涂布的不锈钢片(MIPCS)。相较于传统固体基板电喷雾离子源,所研制的MIPCS既结合了分子印迹材料可选择性提取及富集目标物的特性,又结合了导电基板空白质谱噪音低的优势,实现选择性富集目标物并提高检测灵敏度。该技术不但可以应用于食品安全检测,还可应用于药品、化妆品、环境等复杂基质的检测中。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体,SimSun " 由于无需繁琐复杂的样品前处理就可以将复杂基质中的目标物质离子化,因此敞开式质谱离子源有其独特优势。张峰说,其团队在该方面的研发主要围绕着“高选择性”进行,通过将高选择性富集材料涂布在导电基板离子源表面,从而提高对样品的选择性富集能力,提高检测灵敏度。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体,SimSun " 未来,该团队还将通过应用分子印迹技术、纳米材料技术、MOF/COF富集技术、免疫技术等研发一整套高选择性离子源,系统解决果蔬、牛奶、肉等食品中农兽药残留、生物毒素等有毒有害物质的检测,从而实现复杂食品中痕量目标物的快速灵敏检测。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体,SimSun " & nbsp /span /p p br/ /p
  • 首次实现单个量子光源的超分辨选择性激发和成像
    p   光的衍射极限限制了常规光学成像的分辨率和介质光子器件的尺寸,将对光的操控和利用制约在波长水平,而金属纳米结构的表面等离激元可以将光场束缚在纳米结构表面,使突破衍射极限的纳米尺度光操控成为可能。金属纳米线不仅具有显著的局域电磁场增强效应,可以在纳米尺度上增强光与原子、分子、量子点、色心等纳米量子光源的相互作用,而且支持传输的表面等离激元模式,可作为等离激元纳米波导实现亚波长束缚的光信号传输,是构建片上纳米光子回路的基本元件。金属纳米线与单个纳米量子光源的耦合可以实现单个量子化的表面等离激元的产生和传输,对该体系的研究对于深入认识单光子水平上光与物质相互作用的基本物理和设计纳米量子光子器件都具有重要意义。集成在金属纳米线上的多个纳米量子光源可以通过表面等离激元发生相互作用,产生新的光学现象,如协同辐射和量子纠缠。当纳米光源之间的距离达到亚波长尺度时,光学显微镜的分辨率限制了对金属纳米线上的多个纳米光源进行超分辨成像和超分辨可控激发,阻碍了相关实验的进展。 /p p   针对上述问题,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件实验室魏红副研究员和合作者设计了一种利用金属纳米线上的表面等离激元干涉场作为激发源的超分辨激发和成像方法。由于表面等离激元干涉条纹的周期远小于激发光波长,这种方法具有突破衍射极限的光学分辨率。银纳米线上的传输表面等离激元与局域表面等离激元的干涉形成之字形分布的电场,反向传输的两束表面等离激元干涉形成周期性对称分布的电场。通过调控两束激发光之间的相位差,上述两种等离激元干涉场的分布都沿着纳米线移动,使纳米线上的量子点处的电场强度发生变化,从而可以调控量子点的激发。利用该方法可以实现对相距几十纳米的两个量子点的选择性激发,实验中通过对相距100 nm的两个量子点的选择性激发演示了该技术的可行性。通过将结构照明显微成像技术与金属纳米线上的表面等离激元干涉场相结合,利用模拟计算实现了对多个量子点的超分辨光学成像,分辨率约为96 nm。该工作为研究和表征等离激元纳米波导与多个纳米量子光源耦合体系的光学特性提供了一种实验方法,对于深入认识纳米尺度上表面等离激元增强的光与物质相互作用的机理和规律、设计基于表面等离激元的纳米/量子光子器件和回路等具有重要意义。相关研究结果发表在Nano Letters 18, 2009-2015 (2018)。 /p p   魏红副研究员对金属纳米线表面等离激元的物理特性及其调控进行了长期的系统的研究,取得了一系列原创性的成果。最近她和合作者受邀在国际著名综述期刊Chemical Reviews(影响因子47.9)上发表邀请综述Plasmon Waveguiding in Nanowires [Chemical Reviews 118, 2882-2926 (2018)]。该论文得到了审稿人一致的高度评价,被认为是一篇非常及时、全面和权威的综述(“a very timely and comprehensive review”, “a comprehensive and authoritative review”),是纳米等离激元光子学领域最好的综述论文之一(“one of the best reviews in nanoplasmonics field”)。 /p p   上述工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委和科技部的资助。 /p p    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/4a2fb2c3-f2db-44d4-9c56-367bfaca07e6.jpg" title=" 1.png" / /p p   图1. 利用银纳米线表面等离激元实现对量子点的可控激发(Nano Lett. 18, 2009-2015 (2018))。 /p p    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/0f754c10-d33c-4c70-a4cc-9aabce79ba2c.jpg" title=" 2.png" / /p p   图2. 利用银纳米线表面等离激元选择性激发两个相距100 nm的量子点中的任意一个(Nano Lett. 18, 2009-2015 (2018))。 /p p    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/1074f43b-c0b0-4cd4-99b6-6f18fcfa4c79.jpg" title=" 3.png" / /p p   图3. 将表面等离激元干涉场用于结构照明显微成像技术实现对多个量子点的超分辨光学成像(Nano Lett. 18, 2009-2015 (2018))。 /p p    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/04354f19-0558-4348-9b78-f63646341f13.jpg" title=" 4.jpg" / /p p   图4. 金属纳米线中表面等离激元传输的示意图、表面等离激元模式色散关系的示意图以及三个研究方向(Chem. Rev. 118, 2882-2926 (2018))。 /p p br/ /p
  • SPR-NMR方法:选择性增强或过滤出感兴趣的核磁信号
    一、背景介绍 固体NMR借助魔角旋转(Magic-angle spinning, MAS)技术削弱或消除偶极耦合等各向异性相互作用,实现了固体NMR谱的高分辨。但是,与偶极耦合相关的结构及动力学等信息也会在MAS下丢失。施加特定的射频脉冲照射,干扰MAS对偶极耦合的平均作用,主动地恢复偶极耦合,这一方法被称为偶极重耦。偶极重耦是固体NMR建立相关谱、测量距离和分析动力学的核心。偶极重耦方法的种类和形式多样。根据其有效的频率范围,偶极重耦方法可被大致分为宽带(Broadband)、频带选择(Band-selective)和频率选择(Frequency-selective)等三类(图1)。不同的重耦方法适用于不同研究目标,例如,对于13C标记的蛋白质,宽带方法可用于建立13C-13C全相关,频带选择方法用于建立脂肪碳的13C-13C相关,而频率选择方法则主要用于建立特定残基或基团的13C-13C相关。图1. 重耦方法按重耦效率与频率偏置(offset)的关联可分为宽带(Broadband)、频带选择(Band-selective)和频率选择(Frequency-selective)重耦。从左至右分别为SPC-521、PR5和SPR-51在10 kHz转速下的模拟图,红色表示重耦效率高。二、研究内容中科院精密测量科学与技术创新研究院的杨俊课题组发展了一类全新的具有频率选择性的同核偶极重耦方法SPR-Nn(Selective Phase-optimized Recoupling)(图2)。SPR方法在理论上可实现任意自旋间的选择性同核重耦,弥补了旋转共振(Rotational Resonance)只能实现化学位移差为m*νR(m为整数)的核自旋间的选择性重耦的缺陷。图2. SPR-Nn脉冲方法。在SPR-Nn中,n个转动周期包含了N个脉冲对,射频场强度ν1 = (P/π)*(N/n)*νR(νR为魔角旋转频率,τR为转动周期,N和n为正整数)。在SPR实验中,发射机中心放置在两个核的共振峰的中间即可实现重耦,建立两核的相关。相对于常用的方法(图3A),SPR仅通过改变13C发射机的中心频率,就可以非常简便地在13C全标记样品中有选择地建立13Cα-13Cβ相关、13Cβ-13Cγ相关或者13Cγ-13Cδ相关(图3B-D)。图3. U-15N, 13C标记formyl-Met-Leu-Phe三肽的2D 13C-13C相关谱,分别用DARR(A)和SPR-51(B-D)重耦方法获得。SPR-51的13C发射机中心频率分别设置在46.5(B)、28.9(C)和19.3(D)ppm。SPR主要用于选择性增强或过滤出感兴趣的核磁信号。在150 kHz超高转速下,SPR-54和SPR-56可用于选择性地增强全质子化样品中的1H-1H相关信号。相对于常用的RFDR宽带方法,SPR方法能够将特定的1H-1H相关信号增强2-6倍,有助于距离或结构分析(图4A)。在~ 10 kHz中低转速下,SPR-51与双量子滤波技术的结合可实现13C-13C相关谱的编辑,从复杂的膜蛋白中过滤出丙氨酸(Alanine)、丝氨酸(Serine)或苏氨酸(Threonine)的信号,从而简化谱图分析(图4B)。基于平均哈密顿的理论分析表明:SPR重耦的频率选择性主要来源于两个自旋的偶极双量子项和化学位移和项的作用。通过改变SPR中脉冲p的长度,作者实现了可控的频率选择性(即任意改变重耦的频率带宽),并完成了系统的理论描述及实验验证。图4. 基于SPR 1H-1H重耦(A)和13C-13C重耦(B)的脉冲序列及2D相关谱。SPR分别实现了对U-15N, 13C标记formyl-Met-Leu-Phe三肽中1HN-1HN相关的选择性增强(A),实现了对AqpZ膜蛋白中的丙氨酸(Alanine)、丝氨酸(Serine)或苏氨酸(Threonine)信号的选择性观测(B)。SPR是一个系统的研究。张正逢等首先建立了SPR方法,并展示了其在150 kHz超高转速下1H-1H相关实验中的良好效果,相关工作于2020年发表在Journal of Physical Chemistry Letters上,论文标题是“Selectively Enhanced 1H-1H Correlations in Proton-Detected Solid State NMR under Ultrafast MAS Conditions”。随后,张正逢和博士研究生肖航等完成了SPR在谱编辑中的应用,在理论上发现了脉冲p对SPR重耦的频率选择性的调控作用,相关工作于2021年分别发表在Journal of Biomolecular NMR和Journal of Chemical Physics上。杨俊研究员和张正逢副研究员是3项研究工作的通讯作者。这些研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目和中国科学院的资助。三、相关文献1. Z.F. Zhang*, A. Oss, M.L. Org, A. Samoson, M.Y. Li, H. Tan, Y.C. Su, J. Yang*, Selectively Enhanced H-1-H-1 Correlations in Proton-Detected Solid-State NMR under Ultrafast MAS Conditions, J. Phys. Chem. Lett., 11 (2020) 8077-8083. (https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02412)2. H. Xiao, Z.F. Zhang*, Y.X. Zhao, J. Yang*, Spectral editing of alanine, serine, and threonine in uniformly labeled proteins based on frequency-selective homonuclear recoupling in solid-state NMR, J. Biomol. NMR, 75 (2021) 193-202. (https://doi.org/10.1007/s10858-021-00367-9)3. H. Xiao, Z.F. Zhang*, J. Yang*, Theory of frequency-selective homonuclear dipolar recoupling in solid-state NMR, J. Chem. Phys., 155 (2021) 174105. (https://doi.org/10.1063/5.0065396)
  • 智能所开发出新型重金属离子选择性检测技术
    近日,中科院合肥物质科学研究院智能所仿生功能材料与传感器件研究中心973首席科学家刘锦淮研究员和中科院“引进海外杰出人才”黄行九研究员的课题组针对重金属离子的选择性电化学检测,创新性地提出了“选择性吸附产生选择性的电化学响应”的检测策略。   重金属离子污染一直是环境安全所面临的重大问题之一。其中,如何发展快速、高选择性地检测重金属离子方法成为了控制和处理重金属离子污染的关键环节。电化学检测方法以其响应速度快、灵敏度高等特点,成为最具应用前景的检测方法之一。目前通常是采用生物分子电极或通过层层化学自组装修饰电极等方法来提高电化学检测的灵敏度和选择性,但这些方法通常存在对环境要求苛刻、稳定性差以及操作复杂等问题。   智能所课题组研究人员合成了对汞离子具有选择性吸附的聚吡咯/还原石墨烯氧化物纳米材料,经过一系列试验,发现该纳米材料对汞离子具有选择性响应,其电化学响应规律与吸附过程具有高度一致的关联性,很好地诠释了“选择性吸附产生选择性的电化学响应”的电化学检测机理。本研究为设计和构筑基于纳米结构材料的高选择性电化学传感器提出了新的思路,尤其对揭示其中纳米结构材料的作用具有重要的指导意义。   相关研究论文已发表在英国皇家化学学会学术期刊《化学通讯》(Chem. Commun.)上,并受邀作期刊封底报道。审稿专家认为:“此工作提出了水中有毒金属离子检测的新方法,首次将纳米材料的吸附性能和电化学响应相关联起来,为有毒金属离子的选择性电化学检测开辟一种新的途径。这种方法非常可靠。”   以上研究工作得到了国家重点基础研究发展计划(973项目)“应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究”和中科院“引进海外杰出人才”百人计划项目等的支持。   检测示意图   《化学通讯》封底报道插图
  • 化学所与索尼公司合作实现单壁碳纳米管选择性分离/富集
    自单壁碳纳米管被发现以来,其优异的电学性能引起了广泛的关注。但是,现有方法制备的单壁碳纳米管都是金属性管和半导体性管的混合物,两种管的互相影响会降低彼此的器件性能。为使金属性管和半导体性管各尽其用,而不是互相影响进而降低彼此的器件性能,单壁碳纳米管的分离/富集就显得尤为重要,并成为本领域一个亟待解决的瓶颈问题。   化学所有机固体院重点实验室与日本索尼公司先进材料实验室的科研人员合作,在单壁碳纳米管分离/富集领域取得了新进展,有关研究成果申请了发明专利并发表在近期的《先进材料》(Adv. Mater., 2009, 21, 813-816)上。   他们采用实验室常用的化学气相沉积装置(图1),在400摄氏度的高温下通入刻蚀性气体,从而实现了单壁管的选择性分离/富集。与当前广泛报导的溶液分离方法选择性反应(刻蚀)金属性碳管不同,这种气相刻蚀的方法选择性刻蚀半导体性单壁管(图2),被刻蚀的碳管转化为二氧化碳气体排出装置外,而金属性单壁管则被保留在了装置内。本方法对于不同直径范围的半导体管均有选择性刻蚀作用,尤其是对于直径小于1.18 nm半导体管,刻蚀效率高达90%。此外,本方法还具有成本低廉,操作方便,易于规模化及对金属性碳管破坏性小等优点,为大规模富集金属性单壁碳纳米管提供了一个新的思路。北京大学物理系相关教授还利用密度泛函法对选择性刻蚀进行了理论计算。     图1 用于气相刻蚀的电炉装置      图2 选择性分离前后碳管样品的Raman 光谱(a,b),及紫外可见近红外光谱(c,d)
  • 大连化物所揭示高效二氧化碳/一氧化碳电解反应的选择性变化机制
    近日,中国科学院院士、中科院大连化学物理研究所纳米与界面催化研究组研究员包信和与研究员汪国雄、高敦峰团队,在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展。该研究揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制,并组装出千瓦级电堆,为二氧化碳/一氧化碳电解的实际应用提供了参考。   二氧化碳电解反应利用可再生能源产生的电能将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品,是近年来快速发展、颇具应用前景的负碳技术。乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物具有较高的能量密度和市场需求,是理想的电解产物。然而,在工业级电流密度下高选择性生成多碳产物仍存在挑战。   本工作基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合废气这一现状,通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境,实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加,电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸,且电流密度显著增加。在0.6 MPa CO条件下,乙酸法拉第效率为48%,总电流密度达到3 A cm-2。机理研究表明,产物选择性变化受到*CO覆盖度和局部pH值影响,低*CO覆盖度时优先生成乙烯,高*CO覆盖度和高局部pH值利于乙酸的形成。在优化的电解条件下,多碳产物的法拉第效率和分电流密度分别达到90.0%和3.1 A cm-2,对应于100.0%碳选择性和75.0%收率,优于热催化CO加氢反应。为进一步验证电解过程的可行性,该团队组装了4节100 cm2的碱性膜电堆,其电解功率最高达到2.85 kW,在总电流为150 A时,乙烯的生成速率为457.5 mL min-1;在总电流为250 A时,乙酸的生成速率为2.97 g min-1。该研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考,而且为二氧化碳/一氧化碳电解从实验室走向实际应用奠定了技术基础。   相关研究成果以Coverage-driven selectivity switch from ethylene to acetate in high-rate CO2/CO electrolysis为题,发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(A类)“变革性洁净能源关键技术与示范”等的支持。大连化物所揭示高效二氧化碳/一氧化碳电解反应的选择性变化机制
  • 中科院首次发展高选择性检测GSH荧光传感器
    近日,中科院理化技术研究所超分子光化学研究组首次发展了一类在活体细胞中选择性检测谷胱甘肽(GSH)的反应型荧光传感器。相关研究结果日前发表于《美国化学会志》。   自由基损伤是组织损伤的重要分子机制之一,许多疾病,如心脏病、阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和肿瘤等的损伤机制中都有自由基的参与。   “含巯基的生物小分子,如半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、GSH,会通过清除生物体系内过多的自由基来维持氧化还原平衡。”该研究组副研究员陈玉哲说。   据介绍,作为细胞内含量最多的含巯基生物小分子,GSH不仅参与了细胞抗氧化反应、维持机体的氧化还原平衡,还参与了调节细胞增生、机体免疫应答以及在神经系统中充当神经调质和神经递质的作用。   然而,含巯基的生物小分子结构和反应活性的相似性,往往使得一般检测GSH的荧光探针对Cys和Hcy产生相同或相似的响应。因此,发展高选择性检测GSH的荧光传感器仍然存在巨大挑战。   在文章中,研究组报道了一类基于单氯代BODIPY类衍生物的比率式荧光化学传感器。不同于传统的荧光检测机理,研究组利用了全新的“两步反应”,将GSH与Cys和Hcy区分开来。   “常规的检测,主要是通过巯基和传感器之间发生反应来实现,因而对GSH、Cys和Hcy会产生相似的响应 而我们利用新颖的两步反应机制,Cys和Hcy通过巯基和氨基的协同反应最终生成氨基取代的产物,而GSH生成巯基取代的产物,使其在光谱上产生明显的变化,与Cys和Hcy区分开来。”陈玉哲阐述。   业内专家认为,该成果将为研究肿瘤、心脏病、衰老等疾病的影响及诊疗手段提供新的方法。   据了解,相关研究工作得到了国家自然科学基金委优秀青年科学基金、科技部“973”计划以及中科院“百人计划”的资助
  • 香港大学、香港理工大学和山东大学联合研究团队《Science》:仿若绿植物的选择性定向液体传输
    液体在固体表面的定向传输对许多应用都至关重要,例如生物医学检测、水收集、海水淡化、传热传质等。自然界中的定向传输现象为液体在表界面传输提供了丰富的解决方案。例如,仙人掌将收集的雾汽从刺尖输送到根部;蜘蛛丝将捕获的雾汽从周期性纺锤结输送到关节;蜥蜴通过相互连接的毛细通道将水输送到鼻子;翼状猪笼草利用多尺度结构从唇内边缘向外边缘定向输送花蜜;南洋杉叶利用毛细锯齿效应沿固定方向输送特定液体。然而,科学家们在这些生物体系中发现,液体传输都具有相同的模式,即一种液体只能沿着固定的方向定向传输。这不禁令我们好奇,自然界是否还存在其他的液体输运模式?探索新颖的液体传输机制,将为定向液体传输的设计提供新的启发和灵感。近日,香港大学、香港理工大学和山东大学联合研究团队在多肉植物若绿(Crassula muscosa)身上取得了重要发现——液体可以在其茎上沿正反两个方向中任一方向实现定向流动。该研究成果以“Selective directional liquid transport on shoot surfaces of Crassula muscosa”为题,发表在顶级科学期刊《Science》上。香港大学博士生杨玲、博士后李威为论文的共同第一作者,香港理工大学王立秋讲席教授、香港大学尹晓波教授和山东大学李加乾研究员为论文的通讯作者。若绿(Crassula muscosa)原产于干旱但多雾的南非和纳米比亚地区,它的茎叶很容易被雾汽润湿并捕获雾滴,进而为其生长提供充足的水分。若绿外形美观,清新奇特。抵不住对若绿的喜爱之情,研究人员也亲自养了一盆。在给若绿浇水时,他们发现液体在水平放置的不同若绿茎上,竟然可以选择朝着茎尖或根部这两个截然相反的方向自发地单向运动,这与传统认知中一种液体只能沿固定方向流动的观点大相径庭。图1 若绿图片。研究团队首次报道了这一自然界的选择性定向液体传输现象。通过进一步观察,他们发现这一神奇的现象得益于若绿叶片独特的不对称折返结构——叶片两端具有不同的折返角,包括朝向茎尖的上折返角(ω1)和朝向根部的下折返角(ω2),从而导致液体弯液面在两个相反方向存在差异,使得液体能够选择性地沿不同方向运动。这一研究成果不仅揭示了大自然中鲜为人知的独特液体传输机制,也为工程应用中设计更加灵活高效的液体输运系统提供了新的启发和可能。图2 若绿茎表面的选择性定向液体传输。为了进一步探索这一选择性定向液体传输现象,研究团队利用3D打印技术制造了一种模仿若绿叶片结构的阵列(Crassula muscosa-inspired arrays , CMIAs)。在具有不同折返角的CMIA I 和CMIA II上,他们观测到滴加的液体分别沿着正负两个相反的方向流动。通过高速相机观察液体流动规律,研究人员提出了一种各向异性弯液面理论模型来解释这一现象。结合实验观测结果,他们利用这一理论揭示了通过调节CMIAs的两个折返角和间距可以精准控制液体的流动方向。受此规律的启发,研究团队进而制作了可通过磁场和机械拉伸精准调控液体流动方向的磁控及柔性CMIAs。这些创新性的CMIAs结构不仅验证了理论模型,也展示了利用结构化表面实现灵活可控液体输运的新途径。图3 人造CMIAs上的选择性定向液体传输。图4 理论计算与实验结果解释流向调控规律。图5 磁场控制和拉伸控制的选择性定向液体传输。图6 图案化液体定向流动,三通阀控制的液体分配和混合。总的来说,研究团队成功揭示了若绿植物叶片表面独特的选择性定向液体传输现象。其关键在于叶片两端存在不对称的折返角度,从而产生异质的液体弯月面轮廓,最终导致液体能够自发选择性地沿正负两个相反方向进行定向传输。这一令人瞩目的发现,激发了研究人员设计可实时切换液体传输方向的新结构。这些创新成果不仅展示了可重构的液体传输、智能的传输方向调节, 还实现了自发和长距离的定向液体传输。这些突破性技术在生物医学检测、化学反应分析等领域都具有广阔的应用前景。
  • 环保部:有些地方选择性执行环保标准
    &ldquo 有的地方不但没有环保地方标准,甚至连国家环保标准都不想执行,或者选择性执行。&rdquo 在28日的&ldquo 2014(第十二届)水业战略论坛&rdquo 上,环境保护部科技标准司司长熊跃辉说。   作为环保标准体系中不可或缺的重要组成部分,地方环保标准与国家环保标准互为补充。熊跃辉说,国家环保标准的制定需要照顾全国的情况,无法针对某些地方特殊、突出的环境问题,但可以通过强化地方标准来解决一些地方群众反映强烈的环境问题。   &ldquo 昨天我签了一个文,就是关于加强地方环保标准工作的指导性意见。&rdquo 熊跃辉表示,要调动各省市区人民政府,通过地方标准这个平台,去解决其所在区域内严重、突出的环境问题,消除这一地区的特殊污染物。   2010年,环保部修订发布了《地方环境质量标准和污染物排放标准备案管理办法》。2013年印发的《国家环境保护标准&ldquo 十二五&rdquo 发展规划》提出了国家与地方两级环保标准协调发展的环保标准管理战略。   环保部的一项统计显示,2010年至今依法制定并在环保部备案的有78项地方环保标准,占到1984年首部《水污染防治法》确立地方环保标准制度以来累计总数(126项)的62%,加上一批正在抓紧修订、将于近期发布的标准,具有强制性法律约束力的地方污染物排放标准数量已经与同类国家环保标准数量基本持平。   其中,北京针对大气污染问题制定了机动车、锅炉、石化等污染物排放标准 上海、广东等地理顺地方环保标准管理机制并率先开展了VOCs(挥发性有机化合物)控制标准体系建设 山东、河南等地制定实施了严格的区域、流域污染物排放综合标准 天津、河北、浙江、重庆、福建等地也制定、备案了一批地方环保标准 江苏、四川等地在标准实施情况评估等方面开展了探索。   但熊跃辉此前带队的调研组发现,有三分之一强的省、市、自治区人民政府迄今没有一项对应的地方环保标准,&ldquo 部分地区还不能依法制定、备案地方标准 部分地方标准与国家标准之间的体系协调性较差,实施困难&rdquo 。   熊跃辉用了三句话来描述我国环保现状:&ldquo 不缺技术缺责任、不缺投资缺机制、不缺标准缺执行。&rdquo 他说,目前我国在水、大气等污染治理的技术准备十分充足,治污难题不在技术,而在企业的社会责任感。没有污染治理的责任和压力,就没有污染治理的动力。   环保部对治污市场的调查发现,一些资本充足或技术先进的投资者或企业面对广阔的环保市场却无从下手,而一些应交给市场的治污设施仍被政府&ldquo 把持&rdquo 不放手。有些企业环保服务企业拿到项目,并不主要依靠充足的资本和技术准备,而是更多地依靠所谓的&ldquo 人脉关系&rdquo 。所有这些,都归因于缺乏科学的市场运行机制。   他认为,加快制定地方环保标准是开展精细化环境管理、解决区域性和流域性环境问题的有效手段,也是引领和支撑环境管理转型、促进政府职能转变的重要措施。   &ldquo 通过严格标准,能够压缩过剩产能、淘汰落后产能。&rdquo 熊跃辉说,所谓&ldquo 标准紧一紧,市场进一步&rdquo ,标准新增或修订能催生一个巨大的市场空间。他举例说,此前水泥行业的治理标准紧一紧,水泥治污市场就多出了100亿~200亿元。
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