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高校科技成果盡在科轉(zhuǎn)云

本發(fā)明涉及生物活性材料領(lǐng)域，尤其涉及一種硝酸酯可降解生物活性材料及其制備方法與應(yīng)用。許多血管疾病都與血管內(nèi)皮細(xì)胞衍化釋放的舒張因子一氧化氮(NO)的代謝有關(guān)系。NO是一種可以通過(guò)細(xì)胞膜擴(kuò)散的氣體自由基，其最主要的功能是作為心血管系統(tǒng)的生理性調(diào)節(jié)分子，具有:1)調(diào)節(jié)血管張力和心肌收縮力，參與動(dòng)脈血壓及器官組織血流量的調(diào)節(jié)、2)維持血管內(nèi)皮完整、促進(jìn)血管新生、3)抑制平滑肌細(xì)胞粘附、增殖和遷移、4)抑制血小板在局部的粘附、聚集和白細(xì)胞在血管內(nèi)皮的粘附從而抑制血栓的形成等作用。一氧化氮的重要生理功能，為心血管材料的制備與修飾提供了新視角。本發(fā)明的目的在于提供一種硝酸酯可降解生物活性材料及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明提供的硝酸酯可降解生物活性材料具有緩釋氣體小分子物質(zhì)NO的功能。本發(fā)明提供了一種硝酸酯可降解生物活性材料，為端羥基可降解聚合物的端羥基共價(jià)連接M基團(tuán)或N基團(tuán)所得的硝酸酯聚合物、

本發(fā)明涉及一種促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的柞蠶絲素的生物礦化方法。目前還沒(méi)有一種操作容易，既快速，又能制備出具有高的生物相容性的柞蠶絲素的生物礦化方法。本發(fā)明依次包括如下步驟：將柞蠶蠶繭剪碎，投加到Na2CO3水溶液中脫膠得柞蠶絲素纖維；將柞蠶絲素纖維投加到LiSCN水溶液中溶解后透析，冷凍和干燥后制成柞蠶絲素粉末，再在六氟丙酮中溶解得柞蠶絲素溶液；將柞蠶絲素溶液滴加到塑料板上風(fēng)干得到柞蠶絲素膜；將柞蠶絲素膜浸漬于CaCl2水溶液中，用水和丙酮清洗，風(fēng)干，再浸漬于Na2HPO4水溶液中，用水和丙酮清洗，風(fēng)干，重復(fù)操作20-35次，從而制得成品。本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單，制備周期短，制備而成的生物材料沒(méi)有細(xì)胞毒性。

肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是全球第五大常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤，也是全球第三大致死性癌癥。我國(guó)肝癌病發(fā)率位居全球首位，肝癌已成為嚴(yán)重威脅我國(guó)人民健康和生命的疾病。由于肝癌的早期診斷缺乏可靠的生物標(biāo)志物，肝癌患者通常在肝癌晚期才被診斷，其5年生存率僅為15%。目前肝癌診斷主要依賴(lài)于影像學(xué)檢查或者血液活檢中的甲胎蛋白（AFP）標(biāo)志物等手段。但這些傳統(tǒng)方法對(duì)于癌變?cè)缙诖嬖诿舾行缘汀⑻禺愋缘偷染窒扌裕纾夯顧z中的甲胎蛋白特異性差，且往往到癌癥晚期才能檢測(cè)到其含量升高，可能延誤最佳的治療時(shí)機(jī)。因此亟需找到一種可用于肝癌診斷及預(yù)后的可靠的新型液體活檢標(biāo)志物。 液體活檢為一門(mén)新型的檢測(cè)技術(shù)，越來(lái)越受到關(guān)注。目前可以作為無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的生物標(biāo)志物大多數(shù)是蛋白質(zhì)分子和DNA分子，但這些標(biāo)志物在靈敏度、誤診率和經(jīng)濟(jì)成本高等方面的缺陷導(dǎo)致它們很難被普及。RNA分子在細(xì)胞中擁有多個(gè)拷貝并且存在多種轉(zhuǎn)錄調(diào)控形態(tài)，可以更加準(zhǔn)確地反映細(xì)胞狀態(tài)和癌癥動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程，而且其檢測(cè)成本也很低。 過(guò)去體液中的RNA標(biāo)志物研究主要集中在miRNA等小RNA的研究，相對(duì)于細(xì)胞中大量的長(zhǎng)RNA，miRNA的數(shù)量要少一個(gè)到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此提供的信息也有限。本項(xiàng)目另辟蹊徑，通過(guò)對(duì)大量肝癌患者（HCC）、慢性乙型肝炎患者(CHB)和健康個(gè)體(HD)進(jìn)行血漿中非編碼RNA表達(dá)譜的高通量測(cè)序檢測(cè)和分析，發(fā)現(xiàn)了一種非編碼RNA，srpRNA (RN7SL1)，的功能結(jié)構(gòu)域可以穩(wěn)定存在于血液中，并在區(qū)分肝癌患者和陰性對(duì)照組時(shí)具有良好的敏感度和特異性（約90%）。并且，通過(guò)在獨(dú)立驗(yàn)證集上的實(shí)時(shí)熒光定量檢驗(yàn)（RT-qPCR），該srpRNA (RN7SL1)的功能結(jié)構(gòu)域被證明在 肝癌的診斷及預(yù)后方面都具有可靠的臨床表現(xiàn)。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:觀測(cè)活細(xì)胞內(nèi)生物大分子的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和信號(hào)小分子對(duì)生物大分子的調(diào)控作用對(duì)于探索生理病理新機(jī)制及疾病治療新方法具有重要的科學(xué)意義。 我校物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院張忠平課題組（張瑞龍、田肖和、韓光梅、劉正杰），針對(duì)上述關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)一系列多響應(yīng)、多重定位的新型光學(xué)探針，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子對(duì)蛋白/酶活性的調(diào)控以及遺傳物質(zhì)動(dòng)力學(xué)的分子影像分析，在理解細(xì)胞內(nèi)生物分子動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域取得了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。代表性進(jìn)展主要包含：（1）氣體信號(hào)分子對(duì)細(xì)胞內(nèi)酶活性的調(diào)控； (2）膜穿透性碳點(diǎn)對(duì)活體內(nèi)DNA和RNA結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)的超分辨影像分析；（3）超分辨成像揭示活性氧調(diào)控線(xiàn)粒體核蛋白動(dòng)力學(xué)；（4）超分辨STED和電鏡關(guān)聯(lián)成像對(duì)細(xì)胞微管蛋白超精細(xì)結(jié)構(gòu)的分析。 上述進(jìn)展解決了生物探針對(duì)細(xì)胞內(nèi)多種組分和細(xì)胞器的特異性識(shí)別問(wèn)題，不僅有效避免了熒光光譜的重疊，還同步結(jié)合電鏡對(duì)生物大分子精細(xì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)行研究，為我校雙一流學(xué)科生物醫(yī)學(xué)探針和成像方向再添新成果。

本發(fā)明提供一種提高冬季低溫污水生物反硝化脫氮的方法，該方法包括步驟：采用序列間歇式活性污泥法運(yùn)行方式，將馴化好的活性污泥和硝酸鹽廢水置于四個(gè)連續(xù)攪拌反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，用冷卻水循環(huán)器將所述反應(yīng)器中的水溫控制在5～15℃溫度狀態(tài)下。從四個(gè)反應(yīng)器中取樣測(cè)定總氮，我國(guó)GB18918-2002要求總氮的最高排放標(biāo)準(zhǔn)為20mg/L，結(jié)合測(cè)定的結(jié)果分析最終排放總氮的量是否達(dá)標(biāo)。本發(fā)明的效果是采用該方法能夠在低溫條件下投加介體后顯著提高了生物脫氮，達(dá)到了我國(guó)《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》要求總氮的最高排放標(biāo)準(zhǔn)。氧化還原介體的應(yīng)用克服了在低溫條件生物脫氮速率慢的缺點(diǎn)并為高效降解含氮污染物提供了新的思路。

本發(fā)明提供一種基于生物體觸電阻抗參數(shù)計(jì)算的多端口阻抗模型構(gòu)建方法，包括：采集活體試驗(yàn)對(duì)象在完整皮膚和破損皮膚狀況下的多組低壓配電網(wǎng)生物體觸電信號(hào)；根據(jù)所述生物體觸電信號(hào)，獲取生物體觸電阻抗參數(shù)；根據(jù)所述生物體觸電阻抗參數(shù)，利用非線(xiàn)性時(shí)變電阻和電容元件搭建試驗(yàn)生物體觸電阻抗電路模型，對(duì)生物體觸電的暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行描述；根據(jù)所述試驗(yàn)生物體觸電阻抗電路模型，基于外推法獲取生物體觸電多端口阻抗模型。該方法能計(jì)算生物體觸電阻抗參數(shù)并建立響應(yīng)精度較高的生物體觸電多端口阻抗模型，實(shí)現(xiàn)在低壓配電網(wǎng)工頻狀況下對(duì)生物體觸電暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程的精確描述。

1 成果簡(jiǎn)介本項(xiàng)目在研發(fā)過(guò)程中得到了教育部留學(xué)人員歸國(guó)基金、教育部博士點(diǎn)基金、自然科學(xué)基金、國(guó)家科技支撐計(jì)劃的部分支持，經(jīng)過(guò)主持單位和協(xié)作單位的聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過(guò) 8 年的時(shí)間研究完成的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試，開(kāi)發(fā)出可將污泥停留時(shí)間和水力停留時(shí)間分離的新型多孔微生物載體，研究了好氧-厭氧耦合污泥減量化的機(jī)理。采用設(shè)計(jì)的新型載體構(gòu)建了中試裝置，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試和實(shí)際應(yīng)用，取得了一系列突破性的進(jìn)展和成果，并成功的將該項(xiàng)目應(yīng)用在生活污水、河道污水和工業(yè)廢水的治理中，在項(xiàng)目研究過(guò)程中共申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 6 項(xiàng)（其中5 項(xiàng)已授權(quán)），實(shí)用新型 1 項(xiàng)，發(fā)表論文 30 余篇，翻譯教材 2 部。 該項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中，主要取得如下幾個(gè)方面的技術(shù)突破： （ 1）研究了好氧-厭氧耦合體系在處理廢水的同時(shí)對(duì)污泥減量化的作用機(jī)理，開(kāi)發(fā)出好氧-厭氧多次反復(fù)耦合原位污泥減量技術(shù)。 （ 2）對(duì)多孔載體的結(jié)構(gòu)及對(duì)剩余污泥的截流效果進(jìn)行了全面研究。設(shè)計(jì)了一種空隙率高、對(duì)污泥截流效果好的多孔載體。 （ 3）開(kāi)發(fā)出以天然高分子為助凝劑的鐵鹽混凝除磷技術(shù)。 （ 4）實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的實(shí)際推廣應(yīng)用，分別應(yīng)用于處理城市生活污水、農(nóng)村的生活污水、工業(yè)廢水和河道污染治理中。在高碑店污水處理廠(chǎng)進(jìn)行的運(yùn)行兩年的 103/d 的中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)行效果穩(wěn)定，在水力停留時(shí)間為 12h 時(shí)，出水 COD 保持在 60mg/L 以下，出水 SS 在 30mg/L以下，兩年不需要排泥。在廣東肇慶處理 5m3/d 的高濃度發(fā)酵制藥廢水（ COD 2000~3000 mg/L），運(yùn)行近一年的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在水力停留時(shí)間為 27h 時(shí)，出水 COD 保持在 100 mg/L 以下，出水 SS 在 50mg/L 以下。 在以上中試試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，我們將該技術(shù)推廣應(yīng)用于青島即墨市兩個(gè)社會(huì)主義新農(nóng)村的生活污水處理（日處理量 150~180 噸），上海浦東區(qū)金家村農(nóng)村生活污水處理（適于不同地理特點(diǎn)的 170 套反應(yīng)器，服務(wù)人口 2120 人），佛山市石角涌河道截污工程（日處理量 1000~3000噸）和河北威遠(yuǎn)生物化工有限公司的農(nóng)藥廢水處理項(xiàng)目（日處理量 780 噸）。應(yīng)用結(jié)果表明該技術(shù)可以有效地去除廢水中的有機(jī)物及氮，同時(shí)實(shí)現(xiàn)原污泥減量化，而且對(duì)于用常規(guī)方法不能去除的有機(jī)物（如苯、苯酚等）也可以有效地去除。新型多孔微生物載體技術(shù)在污水處理過(guò)程中不需要對(duì)剩余污泥進(jìn)行處理，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。2 技術(shù)指標(biāo)生活污水經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB18918-2002》一級(jí)B 排放標(biāo)準(zhǔn)；處理生活污水的過(guò)程中剩余污泥減量 60~75%；處理河道污水的過(guò)程中剩余污泥減量 70~85%；多孔微生物載體的使用壽命在 10 年以上；工業(yè)污水由于種類(lèi)較多，排放標(biāo)準(zhǔn)不一，需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行確定。3 應(yīng)用說(shuō)明本技術(shù)主要是應(yīng)用于新建或者現(xiàn)有污水處理廠(chǎng)污泥減量、廢水處理方面。該技術(shù)利用多孔載體和定點(diǎn)曝氣技術(shù)，在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)了沿載體軸向、反應(yīng)器水流和高度方向的多層次好氧-厭氧反復(fù)耦合環(huán)境，從而在同一個(gè)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)好氧-厭氧微生物反應(yīng)的耦合。實(shí)驗(yàn)室采用人工廢水的小試研究結(jié)果表明，該類(lèi)耦合體系的 COD 去除率大于 90%，而與傳統(tǒng)廢水處理工藝相比，剩余污泥的產(chǎn)率可以減少 90%以上。 對(duì)該類(lèi)耦合體系實(shí)現(xiàn)污泥減量的機(jī)理研究表明，好氧區(qū)增殖的污泥進(jìn)入下游的厭氧區(qū)后發(fā)生死亡溶解釋放出胞內(nèi)蛋白質(zhì)等組分，進(jìn)一步被降解成小分子物質(zhì)，這些物質(zhì)流入下游好氧區(qū)被污泥再次利用，強(qiáng)化了污泥的隱性增殖；而微型動(dòng)物的穩(wěn)定存在強(qiáng)化了捕食效應(yīng)。整個(gè)過(guò)程伴隨著 CO2、 N2 的釋放，使得進(jìn)水中有機(jī)物以氣體形式脫離體系，從而實(shí)現(xiàn)了廢水的凈化處理和剩余污泥的原位減量。 為了進(jìn)一步將污泥停留時(shí)間和水力停留時(shí)間分離以實(shí)現(xiàn)污泥減量效果，本研究設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新型的多孔微生物載體。采用設(shè)計(jì)的新型載體構(gòu)建了中試裝置，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試和實(shí)際應(yīng)用，取得了一系列突破性的進(jìn)展和成果，驗(yàn)證了新型載體的實(shí)際應(yīng)用效果，并進(jìn)而成功地將該技術(shù)應(yīng)用在生活污水、河道污水和工業(yè)廢水的治理中，在處理生活污水的過(guò)程中可以使污泥減量 60~75%，處理河道污水的過(guò)程中可以使污泥減量 70~85%。4 效益分析城市污水處理廠(chǎng)污泥安全處置工作有其艱巨性和復(fù)雜性，特別對(duì)于污水處理規(guī)模較小，污泥厭氧發(fā)酵無(wú)法實(shí)施的地方，污泥減量化污水處理技術(shù)的應(yīng)用將成為必要的選擇。通過(guò)該技術(shù)的實(shí)施，可以大量的減少剩余污泥的產(chǎn)量，減少填埋用地，節(jié)約土地資源，避免了對(duì)環(huán)境的二次污染。同時(shí)，由于污水處理廠(chǎng)對(duì)污泥處理量的減少，運(yùn)行費(fèi)用隨之降低，而且運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，對(duì)促進(jìn)我國(guó)水處理事業(yè)的發(fā)展有積極的影響。 該技術(shù)既可以用于生活污水的處理也可以用于工業(yè)廢水的處理，適用范圍比較廣，而且在處理污水的同時(shí)可以大量的減少剩余污泥的產(chǎn)量。不僅可以減少污水處理設(shè)備的投資，而且可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用， 適于中小規(guī)模的生活污水處理及有機(jī)工業(yè)污水處理。5 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開(kāi)發(fā)。

滇藏?zé)崛鷳B(tài)系統(tǒng)中蘊(yùn)含著豐富的微生物資源，包含大量的系統(tǒng)發(fā)育位置未知且功能奇特的神秘、新穎的微生物類(lèi)群。課題組結(jié)合宏基因組學(xué)測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)手段從中重構(gòu)出14個(gè)具有甲烷/烷烴代謝能力的微生物基因組（圖1），其系統(tǒng)發(fā)育多樣性極高且獨(dú)特，廣泛分布于韋斯特古菌門(mén)、哪吒古菌門(mén)(Nezharchaeota)等TACK超級(jí)門(mén)中。值得一提的是，該課題組首次于奇古菌門(mén)(Thaumarchaeota)中發(fā)現(xiàn)其具有產(chǎn)甲烷功能。此前，奇古菌門(mén)以其好氧氨氧化能力而為眾人所熟知，而課題組首次對(duì)其厭氧狀態(tài)下產(chǎn)甲烷能力的發(fā)現(xiàn)表明我們目前對(duì)此門(mén)認(rèn)知的局限性，神秘的自然界或?qū)⑦h(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的認(rèn)知。此外，組學(xué)技術(shù)的發(fā)展或?qū)⒅敢覀儗?duì)其進(jìn)化歷史進(jìn)行更全面的認(rèn)知。課題組對(duì)這些未知生命的代謝特征進(jìn)行了揭示，并發(fā)現(xiàn)除卻傳統(tǒng)的氫營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌外，還有多種氫依賴(lài)的甲基營(yíng)養(yǎng)性產(chǎn)甲烷菌，他們可吸收熱泉生態(tài)系統(tǒng)中多種甲基底物以完成甲烷的產(chǎn)生（圖2）。通過(guò)進(jìn)化基因組分析，課題組還對(duì)古菌祖先的進(jìn)化起源進(jìn)行了推測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于具有產(chǎn)甲烷能力的微生物類(lèi)群，其甲烷代謝關(guān)鍵基因mcrABG相對(duì)較為保守，并無(wú)明顯的水平基因轉(zhuǎn)移時(shí)間發(fā)生；而對(duì)于烷烴氧化的微生物類(lèi)群，水平基因轉(zhuǎn)移對(duì)其多樣性塑造有著深遠(yuǎn)影響。基于甲烷代謝基因的保守性，課題組對(duì)其祖先序列進(jìn)行了序列重構(gòu)，從而來(lái)推測(cè)祖先序列的最適生長(zhǎng)溫度，結(jié)果表明具有mcrABG標(biāo)記基因的微生物類(lèi)群或起源于高溫生境（圖3）。另外，由于 TACK和ASGARD超級(jí)門(mén)中，以及廣古菌門(mén)中大部分支系均具有甲烷/烷烴代謝能力，且相應(yīng)微生物相比其它同支系微生物有著更為悠久的進(jìn)化歷史，因此，課題組猜測(cè)地球早期生命中，古菌的祖先或具有甲烷和烷烴代謝能力。

● 項(xiàng)目簡(jiǎn)介：細(xì)菌生物膜是細(xì)菌互相粘連形成的模樣物，對(duì)大多數(shù)抗生素耐藥，其耐藥性比浮游菌可高達(dá)100倍。近年來(lái)細(xì)菌生物膜疾病日益嚴(yán)重、治療難度極大，目前尚無(wú)抗細(xì)菌生物膜藥物上市。YycG/YycF雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)和生物膜形成具有重要的調(diào)控作用，可以作為理想的藥物靶標(biāo)篩選抗生物膜先導(dǎo)化合物。對(duì)先導(dǎo)化合物優(yōu)化改造，評(píng)價(jià)其藥效，研究候選藥物的藥代動(dòng)力學(xué)特征并對(duì)其安全性進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，探討其成藥性，可能產(chǎn)生創(chuàng)新性強(qiáng)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的候選新藥。● 應(yīng)用前景：通過(guò)生物信息學(xué)分析，在表皮葡萄球菌全基因組中共發(fā)現(xiàn)了16對(duì)雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)。選擇其中一組YycG/YycF 系統(tǒng)中的組氨酸激酶YycG的保守功能域HATPase_c作為候選抗菌藥物靶點(diǎn)，通過(guò)高通量虛擬篩選獲得了具有抑制生物膜作用的小分子化合物，能夠可特異性地作用于葡萄球菌屬等革蘭陽(yáng)性球菌，對(duì)革蘭陰性菌無(wú)抑菌作用，且對(duì)哺乳類(lèi)細(xì)胞毒性作用低。對(duì)表皮葡萄球菌已形成生物膜中的細(xì)菌具有殺傷作用，同時(shí)也可使細(xì)菌生物膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，很好的抑制了生物膜的形成。以其中兩個(gè)小分子化合物作為先導(dǎo)化合物，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造，已經(jīng)獲得30個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的衍生物。通過(guò)表皮葡萄球菌生物膜殺傷實(shí)驗(yàn)證明，其中5個(gè)化合物的MIC，MBC和抑制生物膜濃度均不同程度的優(yōu)于先導(dǎo)化合物。化合物H5-10的MIC，MBC和抑制生物膜濃度分別達(dá)到1.5，3.1，25μM。目前該項(xiàng)目的技術(shù)水平居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。本項(xiàng)目已申請(qǐng)并獲得授權(quán)2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。