碳纳米管的共价修饰

碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)的溶解性和分散性较差是目前制约其广泛应用及在一些有特殊要求的领域(如生物技术)应用的主要原因之一. 对CNTs进行共价修饰是改善其溶解性和分散性的有效方法之一. 目前CNTs的共价修饰主要通过两类反应来实现: 羧基的衍生反应和直接加成反应. 介绍了基于这两种反应的几种共价修饰方法, 比较了各种修饰方法的优缺点及其对CNTs的溶解性和分散性的改善效果.     

天然产物的酶法结构修饰

为赋予天然产物以新颖和特定的性质，往往需要对其进行结构修饰。结果修饰 可以通过化学法、微生物法和酶法实现。其中酶法由于条件温和，化学、区域和立 体选择性高，操作简便，环境友好等特点而发展非常迅速。本文介绍了糖和糖苷、 甾族化合物、β-内酰胺抗生素、氨基酸和多糖类等的酶法结构修饰，并指出组合 酶催化将成为现有组合化学方法的重要补充。     

分子印迹壳聚糖膜分离手性苯丙氨酸

以L-苯丙氨酸(L-Phe)为印迹分子,采用相转化法制备了分子印迹壳聚糖膜。分别采用碱液处理和硫酸交联两种方法对膜进行处理,降低了壳聚糖膜的溶胀度,印迹膜内识别位点的结构得以保持。采用FT-IR和SEM对膜的化学组成和结构形态进行了表征。通过渗透实验考察了分子印迹壳聚糖膜和非印迹空白壳聚糖膜对D,L-苯丙氨酸(D,L-Phe)混合物的手性拆分性能,并与空白膜进行了比较。印迹膜的分离因子达到1.43。     

游离和溶胶-凝胶固定化甲醛脱氢酶酶促反应动力学的研究

采用溶胶-凝胶法对甲醛脱氢酶进行固定化，酶的包埋率超过了98％．在pH7附近、37℃下，以游离酶和固定化酶作催化剂，NADH为电子供体，进行了甲酸转化为甲醛的酶促反应．游离和固定化甲醛脱氢酶酶促反应都遵循Michaelis-Menten反应机理，用Dalziel提出的双底物酶促反应动力学方程进行拟合．固定化酶酶促反应速率为游离酶酶促反应速率的50％左右．固定化酶的动力学常数φ和米氏常数K高于游离酶，估计是凝胶基质孔中存在扩散效应所致．     

醇脱氢酶结构和作用机理研究进展

介绍了醇脱氢酶的种类, 酵母醇脱氢酶和肝醇脱氢酶等两类常用的醇脱氢酶的物理化学性质和活性位点结构. 归纳了对肝醇脱氢酶和酵母醇脱氢酶作用机理的研究, 重点评述了醇脱氢酶催化反应中的两个关键步骤质子转移和氢化物转移过程机理的研究进展.     

基于扩散强化的Pickering界面生物催化系统构建及CO2矿化过程研究

CO₂的有效利用有助于解决环境和生态问题.碳酸酐酶(CA)等酶分子可精准活化CO₂分子以降低反应能垒,为CO₂的高效和高选择性转化提供了一种有前景的途径.然而,酶离开生物体后易失活,且难以重复利用.目前,包埋型固定化酶是常用且有效的提高酶稳定性与回用率的方法之一,但载体的存在会造成反应物CO₂内扩散阻力增加,降低反应活性.此外,CO₂酶促转化是一个气-液-固三相反应过程,反应体系中CO₂的外扩散性能也需要加强.金属有机骨架(MOFs),特别是咪唑酯骨架(ZIFs),常被用作酶固定化的载体.ZIFs的拓扑结构可被设计成不同形貌,进而通过ZIFs的结构工程来加强分子向其中的内扩散.Pickering乳液是指以固体颗粒代替常规表面活性剂而稳定的乳液.当固体颗粒具有催化活性时,催化剂颗粒会扩大液-液-固或气-液-固三相接触面积,从而有效协调反应物在不同相中的扩散时间.如果酶被用作这些颗粒的活性中心,所制备的Pickering乳液也可能具备类似的特性,可加强底物分子向酶的外扩散.本文选择两种具有不同结构的ZIFs(ZIF-L和ZIF-8),原位包埋CA后形成CA@ZIFs颗粒以稳定Pickeirng乳液.ZIF-L和CA@ZIF-L颗粒显示出独特的二维层状堆叠结构.ZIF-8和CA@ZIF-8颗粒呈棱角清晰的十二面体结构.与CA@ZIF-8颗粒相比,CA@ZIF-L颗粒显示出更大的孔径和更宽的孔径分布,这有助于CO₂从CA@ZIF-L颗粒表面扩散至酶活性中心.利用酶活测试来研究内扩散是否通过结构工程得到了加强,发现CA@ZIF-L颗粒的活性比CA@ZIF-8颗粒高22.3%,推测这是由于CA@ZIF-L颗粒特殊的十字花状结构会缩短CO₂从颗粒表面扩散至酶活性中心的距离.同时,十字花状结构可暴露更多的酶活性位点(CA@ZIF-L颗粒的暴露面积是CA@ZIF-8颗粒的~8倍),从而提升了反应物浓度并显示出更高的催化活性.本文还设计了吸附实验来进一步验证上述假设,发现BSA@ZIF-L颗粒对香豆素的吸附率远高于BSA@ZIF-8颗粒,说明与ZIF-8相比,酶包埋于ZIF-L具有更强的捕获小分子的能力,表明CO₂分子向CA@ZIF-L的扩散速度更快,即CA@ZIF-L的十字花状结构可强化系统的内扩散过程.进一步比较了PIBS和游离多酶体系的催化活性,将CO₂通入每个系统,在反应前20 min,PIBS的pH值下降速度比游离体系快得多,说明PIBS通过在气相和液相间构建更大的界面,缩短了CO₂向CA的扩散距离,从而提高了催化效率,促进了CO₂转化.上述假设也通过扩散动力学的计算得到了验证.为进一步研究PIBS的CO₂矿化能力,本文开展了CaCO₃矿化反应,发现PIBS的CaCO₃产量远高于游离多酶体系,表明构建的PIBS在强化内外扩散方面具有显著优势.最后,评估了PIBS在工业应用中的性能,由CA@ZIF-L和CA@ZIF-8颗粒构建的PIBS显示出较好的可回收性,在第8个循环后,PIBS仍可保持8.9 mg/5 min的CaCO₃产量.综上,PIBS可为CO₂的酶促转化和框架提供一个新方法和新平台.     

具有变时滞的离散双向联想记忆神经网络的全局指数稳定性

利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI),给出了判定一类双向联想记忆(BAM)神经网络模型的指数稳定的充分性条件.该条件去掉了以往论文中所要求的激活函数单调,可微分的条件,而且所得结果利用里的工具易于检测.并举例说明本文结果的有效性.     

水通道蛋白启发下的人工水通道研究进展

受水通道蛋白(AQP)结构与功能启发,含有生物水通道或人工水通道(AWC)的仿生膜近年来取得了显著进展.借鉴AQP的传输特性,所制备的AWC获得了高度的选择性及水快速运输能力.通过对AQP的结构原型进行分析,对标AWC中H2O分子选择性和渗透特性,尝试提出了"门控效应"、"润湿效应"和"排队效应"3种效应,并对现有嵌入...     

GM(1,1)模型的理论缺陷及其基于时间响应函数的优化分析

分析了GM(1,1)预测模型存在的理论缺陷和禁区,指出在形成预测模型时规定X^(1)(1)为已知条件是不合理的,应根据实际情况选用其他数据.构建了基于时间响应函数的优化模型,按照变化系数阀值,界定了优化模型的有效区.经过数值模拟,发现优化的GM(1,1)模型优于传统GM(1,1)模型,因此,提出的新的优化模型,为提高GM(1,1)模型预测精度提供了新的途径.     

无机纳米粒子的生物合成

无机纳米粒子的生物合成是指利用自然界中细菌、放线菌和真菌等微生物或一些高等植物在常温、常压下合成无机纳米粒子,不需使用有毒化学原料或不产生有毒副产品。该方法不仅是一种绿色的、环境友好的新型纳米材料合成策略,而且对深入了解生物矿化机理以及从理论上指导先进功能材料的设计和合成具有重要意义,因此近年来受到了化学、材料、生物科学等领域研究者的广泛关注。本文根据纳米粒子组成,分别综述了国内外利用生物体合成金属、硫化物和氧化物等无机纳米粒子的研究进展,重点讨论了生物合成的机理。结果表明:生物合成的无机纳米粒子具有尺寸分布窄、稳定性高、生物相容性好、产率高和成本低等优点; 为了适应高金属离子浓度的外界环境,生物体往往通过吸附、还原或沉淀、累积或排出等一系列生化过程改变金属离子的溶解性和毒性,从而导致无机纳米粒子的形成; 合成无机纳米粒子后,微生物通常仍具有繁殖能力,表明这些微生物可以被用于生产无机纳米粒子的生物工厂。然而,生物合成无机纳米粒子涉及到的生理过程非常复杂,微生物种类繁多,不同种类之间的差异也非常大。因此,在阐释生物合成机理、拓展纳米材料的种类和形貌、纳米粒子的后处理和应用等问题上仍需进一步深入研究。