CO_(2)还原用甲酸脱氢酶分子改造的研究进展

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作者 陆峰 黄玉红 +1 位作者 林燕娜 马富强 《生物技术通报》 北大核心 2025年第3期14-24,共11页

随着全球对可持续能源转型和温室气体减排的迫切需求,CO_(2)的高效绿色转化成为能源、环境科学以及化学工程等多个领域的研究热点。特别是在应对气候变化的背景下,CO_(2)的捕集和利用被视为实现碳中和的重要途径之一。甲酸脱氢酶(FDH)... 随着全球对可持续能源转型和温室气体减排的迫切需求,CO_(2)的高效绿色转化成为能源、环境科学以及化学工程等多个领域的研究热点。特别是在应对气候变化的背景下,CO_(2)的捕集和利用被视为实现碳中和的重要途径之一。甲酸脱氢酶(FDH)作为将CO_(2)还原为甲酸盐的重要生物催化剂,在绿色化学和生物能源转化中展现出巨大的应用潜力,然而其催化活性、热稳定性和辅酶特异性等方面仍存在一定局限性。近年来,随着蛋白质工程技术和分子生物学的不断发展,研究者们提出了多种改造FDH性能的策略,使得FDH的应用前景得到极大提升。例如通过定向突变、结构优化等酶工程手段提高酶的底物亲和力,增强酶的刚性和构象稳定性以及改变辅酶结合位点,拓宽其在绿色转化过程中的应用前景。本文将对近年来FDH催化CO_(2)还原的研究进展进行全面总结,着重分析FDH在催化效率、热稳定性、辅酶特异性等方面的改进措施,探讨分子改造过程中所采取的具体策略,并总结这些策略的规律,以期为未来FDH的分子改造提供新的思路和方法,推动其在CO_(2)还原反应中的应用发展。此外,随着人工智能、机器学习和基因编辑等技术的发展,未来FDH的分子改造将更加高效和精确,这些新兴技术有望在较短的时间内筛选出具有优异性能的FDH突变体,为其在解决全球气候变化和能源危机方面提供可行的绿色解决方案。 展开更多

关键词 CO_(2)还原 甲酸脱氢酶 分子改造 催化效率 热稳定性 辅因子特异性 甲酸盐 NAD+/NADH

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超快脉冲控制PCR(upPCR)技术及应用

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作者 景伟 马富强 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2649-2662,共14页

在精准医疗、个性化医疗的大背景下,分子诊断在病原体检测、肿瘤诊断、优生优育、环境保护、食品安全等领域的应用越来越广泛,并逐渐向操作简单、快速准确、低成本、适用于基层及家庭使用的分子即时检测(point-of-care testing,POCT)方... 在精准医疗、个性化医疗的大背景下,分子诊断在病原体检测、肿瘤诊断、优生优育、环境保护、食品安全等领域的应用越来越广泛,并逐渐向操作简单、快速准确、低成本、适用于基层及家庭使用的分子即时检测(point-of-care testing,POCT)方向发展。超快脉冲控制PCR (ultra-fast pulse-controlled PCR,upPCR)是实时荧光定量PCR (qPCR)技术的延伸和升级,该技术利用能量脉冲控制扩增反应中的金属加热元件(主要是纳米金),在几百微秒内完成溶液局部微环境的快速升温,实现模板DNA的解链变性,停止加热后反应微环境可被周围溶液快速冷却到聚合酶的延伸温度,实现引物退火和模板DNA的扩增,单个变性-扩增循环仅有1.5~5 s,远快于传统PCR (约90 s/循环),从而能够极大地加快扩增反应速度。upPCR技术在保留了传统qPCR高灵敏度、高特异性和多重检测等优势的基础上,增加了超快速(低于15 min)、设备简单等新优势,非常适合用于基层检测等分子POCT场景。本文主要对upPCR技术的原理、设备、核心原料及在分子诊断中的应用进行综述,并对该技术存在的优缺点,以及未来的技术发展和应用趋势进行了讨论。 展开更多

关键词 分子诊断 超快脉冲控制PCR 纳米金 分子即时检测

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高信噪比荧光检测微反射器零模波导器件的研制

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作者 刘轩硕 李传宇 +3 位作者 焦春笑 黄润虎 周连群 郭振 《光学精密工程》 北大核心 2025年第7期1091-1099,共9页

针对零模波导器件在荧光信号检测中信号收集效率受限、信噪比低的问题,设计并研制了一种实现高信噪比荧光检测的微反射器零模波导器件。通过电磁场有限元仿真数值计算,模拟了该器件在荧光检测中显示出更优的激发光与发射光场强分布。采... 针对零模波导器件在荧光信号检测中信号收集效率受限、信噪比低的问题,设计并研制了一种实现高信噪比荧光检测的微反射器零模波导器件。通过电磁场有限元仿真数值计算,模拟了该器件在荧光检测中显示出更优的激发光与发射光场强分布。采用厚胶工艺进行曝光刻蚀,结合聚焦离子束打孔等微纳工艺,制备了零模波导孔以及高度为6.48μm、底部直径为4.24μm的“三段式”微反射器结构。利用荧光微球对所制备的器件荧光效果进行信号检测性能评估,并对荧光检测成像结果进行灰度量化和信噪比计算。结果显示,该微反射器零模波导器件荧光检测信噪比达到119.6,相较于仅有零模波导孔的器件,荧光检测信噪比提升约4.27倍。所研制的高信噪比零模波导器件有望应用在微弱荧光检测等领域。 展开更多

关键词 零模波导 微反射器 信噪比 荧光信号检测

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TiO_(2)/PSS薄膜对Kretschmann型传感器光谱的调制

4

作者 杨艳 张慧敏 +4 位作者 张旭霖 闫秀晶 蔡雷 李秋顺 董文飞 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第2期297-306,共10页

为了探索二氧化钛(TiO_(2))/聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)纳米薄膜对Kretschmann型表面等离子体共振传感器的影响,系统地研究了沉积不同厚度TiO_(2)/PSS纳米薄膜后传感器的光谱变化,并通过理论模拟分析了光谱变化的内在原因。首先,采用静电层... 为了探索二氧化钛(TiO_(2))/聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)纳米薄膜对Kretschmann型表面等离子体共振传感器的影响,系统地研究了沉积不同厚度TiO_(2)/PSS纳米薄膜后传感器的光谱变化,并通过理论模拟分析了光谱变化的内在原因。首先,采用静电层层自组装技术在溅射了金膜的玻璃芯片表面原位沉积了不同层数的TiO_(2)/PSS薄膜,并实时记录了相应的反射光谱。然后,对原始反射光谱数据进行处理,使光谱曲线更加清晰可见。最后,用MATLAB软件编程对实验结果进行了模拟分析。结果显示,在450~900 nm的波长范围内,随着TiO_(2)/PSS层数的增加,传感器光谱中先后出现了4种不同类型的反射峰,这4类反射峰分别对应了传感器的表面等离子体共振模式、横磁模的一阶模式、二阶模式和三阶模式。研究结果表明通过控制TiO_(2)/PSS薄膜的厚度能调制Kretschmann型传感器的感应模式和反射光谱类型。 展开更多

关键词 Kretschmann 传感器 层层自组装 传感模式

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应用Hilbert变换提取拉曼光谱相位信息进行血液识别分类方法的研究 被引量：2

5

作者 王宁 王驰 +6 位作者 卞海溢 王钧 王鹏 白鹏利 尹焕才 田玉冰 高静 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2412-2418,共7页

将拉曼光谱技术和化学计量学方法相结合实现了对人血和动物血种属的区分,并提出了一种基于Hilbert变换的拉曼光谱相位提取方法,提高了人血与动物血区分的准确度。分别对血液光谱数据和它所对应的相位信息进行主成分分析(PCA),通过主成... 将拉曼光谱技术和化学计量学方法相结合实现了对人血和动物血种属的区分,并提出了一种基于Hilbert变换的拉曼光谱相位提取方法,提高了人血与动物血区分的准确度。分别对血液光谱数据和它所对应的相位信息进行主成分分析(PCA),通过主成分得分图比较两者对人与动物血液的区分程度,并建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型,通过设置合适的分类阈值y,可以实现人与动物血液的有效区分。结果表明在选取第一、第二主成分分析时,利用光谱数据相位信息建立的PCA模型,识别率更高,人与动物血液明显区分开来。其所对应的PLS-DA模型最优主成分数为3,预测标准误差(RMSEP)和决定系数(R2)分别为0.044 3和0.993 2。而用血液原始光谱建立的PLS-DA模型最优主成分数为6,RMSEP和R2分别为0.053 7和0.990 1。说明利用拉曼光谱相位信息建立的PLS-DA模型可以拟合较少的主成分数来获得误差更小的预测结果。进一步观察PLS-DA模型拟合不同主成分数的预测标准误差曲线图,当选取同样多的拟合主成分数时,利用血液拉曼光谱相位信息建立的PLS-DA模型其所对应的预测标准误差均低于原始血液光谱数据。所以,通过提取血液拉曼光谱数据的相位信息,可以降低模型的复杂程度,提高识别准确度。 展开更多

关键词 拉曼光谱技术 化学计量学方法 血液 相位信息

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中间固定式双压电晶片大流量压电泵的研究 被引量：3

6

作者 黄丹 马玉婷 +2 位作者 潘巧生 任艺军 冯志华 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2016年第3期372-376,共5页

为实现结构紧凑、大流量泵在便携产品中的应用,提出以中间固定的圆形双晶片压电振子为激励的压电泵。通过仿真及理论计算对比可得,与传统的边沿支撑振子的压电泵相比,在振子振动单个周期内,中间固定式的泵的腔体体积变化量提高了近50%... 为实现结构紧凑、大流量泵在便携产品中的应用,提出以中间固定的圆形双晶片压电振子为激励的压电泵。通过仿真及理论计算对比可得,与传统的边沿支撑振子的压电泵相比,在振子振动单个周期内,中间固定式的泵的腔体体积变化量提高了近50%。实验所用样泵的尺寸为42 mm×42 mm×14 mm,用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)尺寸为25mm×0.2 mm的压电双晶片激励,该泵在380 Hz,320 V的正弦激励下,最大流量可达到800mL/min。 展开更多

关键词 压电泵 中间固定 大流量 紧凑

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Offner型消热差中波红外成像光谱仪设计 被引量：5

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作者 罗刚银 王弼陡 +1 位作者 陈玉琦 赵义龙 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期85-91,共7页

为了满足中波红外光谱分析的需要,设计了Offner型中波红外成像光谱仪。在分析红外系统消热差方程的基础上,明确通过选择不同热特性材料的合理组合可以设计出合理的消热差光学结构;在分析Offner结构原理的基础上,建立了一种简化的初始结... 为了满足中波红外光谱分析的需要,设计了Offner型中波红外成像光谱仪。在分析红外系统消热差方程的基础上,明确通过选择不同热特性材料的合理组合可以设计出合理的消热差光学结构;在分析Offner结构原理的基础上,建立了一种简化的初始结构求解过程以及采用光学仿真软件进行优化的设计方法。最后,利用该方法设计了工作波段为3~5μm的推扫式成像光谱仪,并进行了一体化消热差设计,工作温度范围为-40~100℃,全视场范围内的弥散斑小于30μm,调制传递函数值在空间截止频率16.7 lp/mm处均大于0.35,光谱分辨率小于15.6 nm,具有较好的光谱分光性能。 展开更多

关键词 光学设计 消热差 OFFNER 中波红外

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用于凝血酶原时间检测的多壁碳纳米管增强型电化学传感器 被引量：2

8

作者 李超 郭振 +4 位作者 张威 姚佳 孔慧 严茹红 周连群 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1345-1353,共9页

针对目前凝血检测仪器存在的成本昂贵操作复杂等问题,制作了一种基于丝网印刷技术的多壁碳纳米管(MWCNTs)增强型电化学传感器用于凝血酶原时间(PT)测量。利用凝血酶切割凝血酶底物实验验证了计时电流法检测凝血酶原时间原理的可行性。... 针对目前凝血检测仪器存在的成本昂贵操作复杂等问题,制作了一种基于丝网印刷技术的多壁碳纳米管(MWCNTs)增强型电化学传感器用于凝血酶原时间(PT)测量。利用凝血酶切割凝血酶底物实验验证了计时电流法检测凝血酶原时间原理的可行性。接着对血浆凝血酶原时间参数进行测量,并用SYSMEXCS5100光学凝血仪验证测量结果。经过测试,凝血酶验证性实验中MWCNT型电化学传感器的电流响应强度较普通电化学传感器增加了(36±1)%,重复实验出峰时间和峰值电流变异系数分别为2.99%和3.27%。测试不同血样PT值,能够清晰的显示出区分度,且挑选三组血样进行PT重复实验,出峰时间变异系数分别为2.26%、3.22%和2.96%,实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.986。MWCNTs增强型型电化学传感器用于PT测试具有良好的重复性和一致性,易于批量生产,大大降低了凝血测量的成本,且适合多种场合的测量,在即时检测领域具有极大潜力。 展开更多

关键词 多壁碳纳米管 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 凝血酶原时间

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近红外荧光扫描用共聚焦光学系统设计 被引量：1

9

作者 罗刚银 王弼陡 +4 位作者 缪鹏 王磊 田浩然 钱庆 王钟周 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期538-544,共7页

为了实现近红外荧光的高分辨率扫描,设计了用于近红外荧光扫描的激光共聚焦光学系统。采用复消色差显微物镜结构设计了物镜,采用凹凸双透镜结构设计了点光源光路和照明光路,采用柯克物镜结构设计了发射光路,并采用ZEMAX软件进行了光学... 为了实现近红外荧光的高分辨率扫描,设计了用于近红外荧光扫描的激光共聚焦光学系统。采用复消色差显微物镜结构设计了物镜,采用凹凸双透镜结构设计了点光源光路和照明光路,采用柯克物镜结构设计了发射光路,并采用ZEMAX软件进行了光学设计和仿真。实验表明:物镜的数值孔径为0.42;点光源光路的焦点弥散斑小于0.2μm,将圆形光斑激光很好地转换成了点光源,其离焦弥散斑的直径小于40μm,满足照明针孔的尺寸要求;照明光路的焦点弥散斑小于1μm,且焦点弥散斑的能量在2μm范围内超过了83%,因此焦点光斑的能量集中度很高;发射光路的离焦弥散斑的直径小于100μm,满足照明针孔的尺寸要求;同时照明光路和发射光路都具有较高的光学传输效率。该激光共聚焦光学系统具有数值孔径较大、工作于近红外光谱区、分辨率高的优点。 展开更多

关键词 光学设计 近红外荧光扫描 激光共聚焦 ZEMAX

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AAV-ITR基因表达微载体在小鼠体内表达

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作者 李泰明 许麒麟 +2 位作者 潘俊杰 刘晓玫 张春 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期246-254,共9页

旨在比较AAV-ITR基因表达微载体及其单体在小鼠不同部位的表达差异,将相同拷贝数的AAV-ITR基因表达微载体和p UC57-minivector-EGFP分别转入小鼠脑组织,另外将相同拷贝数的AAV-ITR基因表达微载体单体,AAV-ITR基因表达微载体和p UC57-min... 旨在比较AAV-ITR基因表达微载体及其单体在小鼠不同部位的表达差异,将相同拷贝数的AAV-ITR基因表达微载体和p UC57-minivector-EGFP分别转入小鼠脑组织,另外将相同拷贝数的AAV-ITR基因表达微载体单体,AAV-ITR基因表达微载体和p UC57-minivector-EGFP转入小鼠骨骼肌中,比较不同时期组织中的残余分子数量。荧光定量PCR、显微荧光观察以及荧光平均光密度和荧光灰度值分析表明,相同拷贝数的AAV-ITR基因表达微载体单体比AAV-ITR基因表达微载体和p UC57-minivectorEGFP具有更高的转染效率,其稳定性也优于AAV-ITR基因表达微载体。结果显示,AAV-ITR基因表达微载体单体在动物体内具有高效表达安全稳定的特点,有望成为基因治疗中一种安全可靠,稳定高效的新型载体。 展开更多

关键词 基因治疗 基因表达微载体 腺相关病毒(AAV) RT-PCR 组织切片

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蜂窝状数字PCR微阵列荧光图像的信息提取 被引量：9

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作者 李树力 李金泽 +3 位作者 郭振 朱文艳 周连群 张芷齐 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2745-2755,共11页

蜂窝状堆叠数字PCR微阵列图像因其单元尺寸小、排列密集,荧光信号弱、易受光照分布影响,其样点定位困难。本文提出基于形态学的三通道蜂窝状荧光图像样点寻址算法及数字PCR图像信息提取方法,可快速、有效识别微阵列芯片生物分子微弱荧... 蜂窝状堆叠数字PCR微阵列图像因其单元尺寸小、排列密集,荧光信号弱、易受光照分布影响,其样点定位困难。本文提出基于形态学的三通道蜂窝状荧光图像样点寻址算法及数字PCR图像信息提取方法,可快速、有效识别微阵列芯片生物分子微弱荧光信息。针对不同通道的图像进行配准融合,使样点排布整齐;通过增强图像的对比度,选取有效样点区域,基于改进伽马算法去除光照分布不均效应;基于形态学算法识别紧密排列的样点,对微阵列芯片图像进行单元分割定位,提取每个样点的生物分子荧光信息。该方法处理一块约20000个微单元的数字PCR芯片图像的耗时小于20 s,与现有定位方法相比,处理相同数量样点的图片的耗时可减少3个数量级;通过与标准仪器结果相比,样点识别精度达到98.79%,生物信息计算结果(拷贝数)准确度达到96.2%。本文提出基于形态学的三通道蜂窝状荧光图像样点寻址算法及数字PCR图像信息提取方法克服了蜂窝状堆叠式微阵列荧光图像样点难以定位的问题,与现有方法相比,能够快速、准确地获取生物信息,为数字PCR技术的精准定量奠定了基础。 展开更多

关键词 生物荧光图像 蜂窝状 数字PCR微阵列 寻址定位

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活化部分凝血活酶时间检测石墨烯传感器的研制 被引量：3

12

作者 郑安然 张威 +3 位作者 郭振 李超 严茹红 周连群 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1387-1396,共10页

石墨烯(Graphene,GR)作为一种革命性的材料具有优异的理化特性,其优异的导电性对凝血电化学传感器的研制极其重要。目前大型凝血检测仪器操作复杂、耗时较长,且对活化部分凝血活酶时间(APTT)指标的POCT检测较少。针对这一现状,设计制作... 石墨烯(Graphene,GR)作为一种革命性的材料具有优异的理化特性,其优异的导电性对凝血电化学传感器的研制极其重要。目前大型凝血检测仪器操作复杂、耗时较长,且对活化部分凝血活酶时间(APTT)指标的POCT检测较少。针对这一现状,设计制作一种可以用于APTT指标检测,基于丝网印刷技术的GR改性增强型电化学传感器十分必要。通过凝血酶切割凝血酶底物实验验证计时电流法检测活化部分凝血活酶时间原理的可行性,测量血浆活化部分凝血活酶时间参数,同时使用SYSMEXCS5100光学凝血仪验证测量结果。实验表明,丝网印刷GR改性电极具有良好的一致性,其阻抗测试变异系数为2.71%。凝血酶实验中,GR改性电化学传感器检测的电流响应强度较改性前的电化学传感器增加了16±1%,重复出峰时间和峰值电流变异系数分别为3.29%和3.13%。选取3组血样APTT值,能够清晰地显示出区分度,且每组APTT重复实验的出峰时间变异系数分别为3.20%,3.25%和2.84%,实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.978。GR改性增强型电化学传感器在APTT测试中显示出了较好地重复性,具有在多种场合下进行即时检测的潜力。 展开更多

关键词 石墨烯 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 活化部分凝血活酶时间

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柔性扫描平台最优阶多项式速度曲线控制 被引量：4

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作者 李龙辉 张芷齐 +3 位作者 郭振 罗媛媛 周连群 姚佳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2400-2411,共12页

针对高精度柔性扫描平台以现有速度曲线模型运动时运算量、残余振动大以及稳态时间长等问题,基于时间最优原则建立了最优阶多项式速度曲线,降低高精度柔性扫描平台运动时的残余振动与稳态时间。建立高精度柔性扫描平台简化模型,以速度... 针对高精度柔性扫描平台以现有速度曲线模型运动时运算量、残余振动大以及稳态时间长等问题,基于时间最优原则建立了最优阶多项式速度曲线,降低高精度柔性扫描平台运动时的残余振动与稳态时间。建立高精度柔性扫描平台简化模型,以速度、加速度、加加速度及其一阶导数等限制条件为边界,对不同阶数多项式速度曲线进行残余振动仿真分析,由仿真结果确定多项式速度曲线最优阶,随后构建最优阶多项式速度曲线方程并以高精度柔性扫描平台为对象进行残余振动实验。最优阶多项式速度曲线与传统梯形速度曲线相比,高精度柔性扫描平台实际残余振动加速度峰值降低了67.91%,稳态时间缩短了49.92%;与常规三阶多项式速度曲线相比,高精度柔性扫描平台实际残余振动加速度峰值降低了42.94%,稳态时间缩短了32.50%,具有较好性能。本文提出的最优阶多项式速度曲线模型克服了现有速度曲线在高精度柔性扫描平台应用中运算量与残余振动较大,稳态时间较长的问题,实验结果表明该速度曲线模型有效降低了残余振动,缩短了稳态时间,提高了运行效率,进而提高了高精度柔性扫描平台的性能。 展开更多

关键词 速度曲线 残余振动 稳态时间 柔性扫描平台 S曲线

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微孔式数字PCR荧光芯片的自动对焦 被引量：4

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作者 朱文艳 周连群 +6 位作者 张芷齐 李金泽 李龙辉 高旭 李树力 郭振 姚佳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2065-2075,共11页

为了快速获取微孔式数字PCR芯片清晰的荧光图像,解决传统方法针对微尺度阵列单元自动对焦存在的计算量大,耗时长等问题,建立了基于像素个数随离焦距离变化特征模型的自动对焦方法。依次取3个彼此间隔相同距离的微孔式数字PCR芯片的荧光... 为了快速获取微孔式数字PCR芯片清晰的荧光图像,解决传统方法针对微尺度阵列单元自动对焦存在的计算量大,耗时长等问题,建立了基于像素个数随离焦距离变化特征模型的自动对焦方法。依次取3个彼此间隔相同距离的微孔式数字PCR芯片的荧光图像,通过自适应窗口选取与阈值计算,统计窗口区域内大于阈值的像素个数,代入特征函数计算离焦距离,并通过统计出的3个位置的像素个数值判断离焦方向,继而进行对焦。该方法仅需统计13×13个像素大小的对焦窗口中灰度大于阈值的像素个数,且完成对焦仅需4步,对焦结果完全满足后续计算的清晰度要求,与传统爬山方法相比,对焦步骤数平均减少了51.89%,实现了微孔式数字PCR芯片的准确快速对焦。本文提出的自动对焦方法克服了现有算法计算量大、对焦步骤繁琐的缺点,预测准确、速度快,最大程度上减少样本曝光时间,进而减少荧光的淬灭,为后续计算提供更为原始且精确的图像。 展开更多

关键词 自动对焦 自适应阈值 特征函数 微孔式数字PCR芯片 荧光成像

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倏逝场照明的集成零模波导纳米孔芯片 被引量：1

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作者 俞鹏飞 付博文 +3 位作者 李传宇 李超 周连群 郭振 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期62-70,共9页

为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证。采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波... 为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证。采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构,对微观结构进行表征,并借助荧光微球对芯片的性能进行验证。通过荧光微球测试,制备的集成化芯片可以实现荧光微球的有效激发;通过微观结构表征,衍射光栅周期为(352.8±2.6)nm,齿宽为(155.3±2.4)nm,刻蚀深度为(67.8±3.5)nm;光波导芯层的宽度为(504.05±10.35)nm,高度为(184.9±8.9)nm;零模波导直径为(200.2±6.4)nm,深度为(301.3±7.6)nm,满足设计要求。芯片尺寸为22 mm×22 mm,最小线宽为155 nm,通过8个衍射光栅、约1000条光波导以及数十万个零模波导阵列结构的片上集成,为零模波导的照明提供了一种紧凑且有效的解决方案。 展开更多

关键词 集成光学 光波导 衍射光栅 零模波导阵列

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薄膜Lamb波传感器用于胃蛋白酶原I检测 被引量：1

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作者 魏巍 张威 +3 位作者 孔慧 李传宇 张芷齐 周连群 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2280-2288,共9页

为满足大规模胃癌早期筛查对胃蛋白酶原I(PGI)检测高灵敏度、高效率、操作简单、样品量少的需求,本文构建了一种PGI抗体功能化薄膜型Lamb波生物传感器。对传感器检测腔薄膜进行PGI抗体自组装修饰,传感器检测腔表面修饰的PGI抗体将样品中... 为满足大规模胃癌早期筛查对胃蛋白酶原I(PGI)检测高灵敏度、高效率、操作简单、样品量少的需求,本文构建了一种PGI抗体功能化薄膜型Lamb波生物传感器。对传感器检测腔薄膜进行PGI抗体自组装修饰,传感器检测腔表面修饰的PGI抗体将样品中PGI抗原特异性的捕获并固定在检测腔薄膜表面,Lamb波传感器薄膜表面质量增加导致其A0模式中心频率发生移动,且频率移动量与检测腔表面吸附物质质量增加量正相关,实现对样本中PGI抗原浓度的检测。实验结果表明:PGI抗体功能化薄膜Lamb波生物传感器对PGI抗原实测灵敏度约为102.114 Hz/ng/mL,理论最低检测限(LOD)为0.176ng/mL,单个样本检测时间为40min,与现有基于光学检测法PGI检测技术相比,具有检测系统简单、操作简单、不需要专业人员操作等显著优势,且比多数光学检测法LOD更低,比电化学法PGI检测技术LOD低两个数量级。结果表明,本文提出的PGI抗体免疫功能化薄膜型Lamb波生物传感器对PGI检测且具有检测下限低、灵敏度高、检测效率高、操作简单、无需样品预处理等特点,满足大规模早期胃癌筛查的基本需求。 展开更多

关键词 胃癌 薄膜Lamb波传感器 胃蛋白酶原I 免疫

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PCR管内温度的精准预测及快速控温 被引量：2

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作者 张月业 姚佳 +2 位作者 张芷齐 李金泽 周连群 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第11期150-156,共7页

聚合酶链式反应(PCR)分析仪以样品块(Block)温度为控制对象实现样本温度控制,易产生热滞效应。为减小管内迟滞,缩短样本的变温时间,该研究在利用有限元分析技术建立单孔样本热传导模型的基础上,构建一种融合初始温度-目标温度-等效热阻... 聚合酶链式反应(PCR)分析仪以样品块(Block)温度为控制对象实现样本温度控制,易产生热滞效应。为减小管内迟滞,缩短样本的变温时间,该研究在利用有限元分析技术建立单孔样本热传导模型的基础上,构建一种融合初始温度-目标温度-等效热阻的三参数模型预测管内实际温度,实现PCR过程管内温度实时跟踪。根据模型精准预测管内温度,对样品块进行精准快速控温,大幅缩短升降温时间,降低了管内样品的传热迟滞。实验结果表明,与管内实际温度相比,管内样品温度预测方法误差低于±1.5℃;样品块温度控制目标曲线优化后,管内温度迟滞时间缩短了27%以上。该文提出精准控制温度过冲的优化方法在保证管内样本温度的基础上显著缩短了PCR热循环整体时间,有利于实现更快速、更精准的核酸定量检测结果。 展开更多

关键词 聚合酶链式反应 有限元分析 温度预测 温度优化

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用于核酸提取样本容积最优化的等频率运动控制

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作者 蒋新 姚佳 +4 位作者 李东书 王天一 李金泽 李莹雪 周连群 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第11期157-165,共9页

为实现核酸提取振荡运动下样本容积最优化,将等频率运动控制算法应用于核酸提取过程中,通过提高核酸提取运动过程的平稳性,使振荡运动下核酸样本容积得到有效提升。基于搭建的STM32高精度控制平台,通过等频率离散化的方式控制步进电机使... 为实现核酸提取振荡运动下样本容积最优化,将等频率运动控制算法应用于核酸提取过程中,通过提高核酸提取运动过程的平稳性,使振荡运动下核酸样本容积得到有效提升。基于搭建的STM32高精度控制平台,通过等频率离散化的方式控制步进电机使用Sigmoid曲线实现加减速过程,实现步进电机的平滑、精确控制。提出的等频率离散加减速运动控制算法可解决变速过程中速度变化不平稳问题。对比等时间采样的实验表明,相同实验参数下,采用等频率离散的方式比等时间离散能更快达到目标频率。在精度对比上,采用等频率离散的方式在定位精度上比等时间离散法提高39.47%。在核酸提取应用中,等频率离散法比等时间离散法可有效提高核酸样本容积20.62μL。与传统Sigmoid函数模型实现S型曲线加减速控制算法相比,等频率离散法可提升运动定位精度使抽提过程更加顺滑,有效提高了核酸提取振荡运动下的样本容积。 展开更多

关键词 步进电机 核酸提取 加减速控制 SIGMOID函数 定位精度

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Th9细胞及其细胞因子IL-9在慢性淋巴细胞白血病中的表达及临床意义

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作者 沙巴艾提·吐达洪 庞楠楠 +5 位作者 谢仁古丽·阿力木 那扎凯提·依明 郭沙 张冉冉 龚珊 曲建华 《中国实验血液学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1663-1669,共7页

目的:探讨辅助性T细胞9(Th9)比例及其细胞因子白介素9(IL-9)在慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者外周血中的表达水平及临床意义。方法:选取2021年6月至2022年6月于新疆医科大学第一附属医院就诊的43例初诊CLL患者作为病例组,采用Binet分期系... 目的:探讨辅助性T细胞9(Th9)比例及其细胞因子白介素9(IL-9)在慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者外周血中的表达水平及临床意义。方法:选取2021年6月至2022年6月于新疆医科大学第一附属医院就诊的43例初诊CLL患者作为病例组,采用Binet分期系统将病例组分为Binet A组(13例)、Binet B组(20例)和Binet C组(10例),同期在本院体检的20例健康志愿者作为对照组。流式细胞术检测外周血Th9细胞比例,Western blot检测Th9特异性转录因子PU.1和IRF4的表达水平,ELISA检测血清细胞因子IL-9的表达水平。比较各组Th9细胞比例、PU.1、IRF4和IL-9的表达差异;结合患者临床资料分析Th9比例、IL-9与CLL临床病理指标的相关性。结果:CLL组Th9细胞比例、PU.1、IRF4和IL-9的表达均明显高于对照组(P<0.05);组内比较,CLL患者Binet B和C组的Th9细胞比例和IL-9的表达均高于Binet A组(P<0.05),Th9细胞比例在Binet B组与C组间差异无统计学意义(P> 0.05),IL-9在Binet C组中的表达明显高于Binet B组(P<0.05);Th9细胞、IL-9在β2微球蛋白异常、IGHV未突变、TP53异常和肝脾淋巴结肿大患者中高表达,IL-9在肝肿大患者中高表达,而与年龄、性别等因素无关(P> 0.05)。Spearman相关性分析结果显示,CLL患者Th9细胞比例与淋巴细胞计数、淋巴细胞比例呈负相关(rs=-0.32,rs=-0.34),Th9比例、IL-9与Binet分期、Rai分期和CLL-IPI评分呈正相关(rs=0.79,rs=0.54,rs=0.58;rs=0.72,rs=0.63,rs=0.45),而与WBC、CD4+T细胞、CD8+T细胞等因素无关(P> 0.05),Th9比例与IL-9呈正相关(rs=0.53)。结论:Th9细胞和IL-9在CLL中异常高表达,并与CLL不良预后相关。 展开更多

关键词 慢性淋巴细胞白血病 辅助性T细胞9 白介素9 预后

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