关键词： 镁合金成型机   注射液压系统   仿真分析   试验验证  

摘要： 针对半固态镁合金成型机注射液压系统建模难度高、难以获取关键元件的实际结构参数导致仿真模型精度低、注射液压系统的动态特性分析难度大等问题，通过测量注射液压系统关键元件的三维模型，采用AMESim仿真平台建立各关键元件的仿真模型，并根据原理图完成整个回路搭建，通过成型机空载试验对仿真模型的正确性进行验证；最后，基于注射液压系统仿真模型对注射时油缸的注射和刹车特性进行分析。结果表明：仿真模型能准确模拟注射液压系统动态曲线的变化规律，最大相对误差在5%以下。仿真模型能正确模拟注射液压系统的动态特性曲线变化情况，为注射液压系统动态性能的分析奠定了基础。

关键词： 氧化石墨烯   石墨烯微纤维   抗菌   生物相容性   周围神经修复  

摘要： 周围神经损伤是一个全球性的临床问题,会严重降低患者的生活质量。周围神经系统位于中枢神经系统之外,包括从中枢神经系统传导脉冲的颅神经、脊椎神经和周围神经。周围神经损伤可能导致中枢神经系统和外周器官之间沿感觉神经和运动神经的神经元通信丧失。尽管多种用于周围神经修复的组织工程产品已被批准,但修复效果仍难以达到自体神经移植“金标准”。理想的神经导管需要具有良好的生物相容性、生物可降解性、柔韧性、高孔隙率、神经可塑性、适当的表面神经传导性和机械性能等。石墨烯基纳米材料(本征石墨烯,氧化石墨烯GO,还原氧化石墨烯r GO)因其较大的理论比表面积、高电导率、高杨氏模量、高导热系数和透光率以及出色的生物相容性成为一种新型的生物材料。 石墨烯纤维(r GOF)是石墨烯基纳米材料为基本单元组装而成的纤维材料,结合了石墨烯基纳米材料的优异性能和纤维的实用性。选择r GOF作为周围神经修复材料有几个优势。首先,r GOF具有优异的导电性和机械强度,有助于提供支持和传导神经信号。其次,r GOF的比表面积大,可提供更多细胞黏附点,促进细胞生长和迁移,此外,r GOF也表现出抗菌性质的生物相容性,有助于防止感染和炎症。本论文旨在制备具有优异导电性、亲水性、抗菌性和生物相容性的用于周围神经修复的r GOF。 本论文使用天然鳞片石墨,通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)溶液,通过离心分层和官能化处理,制备五种GO溶液,并通过一步限域水热法制备出对应的r GOF。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、X-射线光电子能谱仪观察测试了GO纳米片和r GOF的相貌与结构,采用电化学工作站、接触角测量仪测试了r GOF的导电性和亲水性,通过PC12神经细胞毒性测试、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抗菌活性测试以及植入大鼠体内组织切片分析,表明r GOF具有优异的生物相容性;采用大鼠坐骨神经缺损模型(10mm),将20根r GOF植入医用硅胶导管中,通过神经复合肌肉动作电位、苏木精和伊红染色法等分析,表明r GOF具有优于自身神经移植的神经修复能力。 研究结果表明,采用改进的Hemmers法和一步限域水热法制备的r GOF具有优异的导电性、亲水性、抗菌性、生物相容性和神经修复能力,具有作为神经导管的能力,可以广泛应用于周围神经组织工程等领域。

关键词： 球形核酸   纳米复合物   生物相容性   非编码RNA   动态监测   活细胞成像  

摘要： 环状RNA（circular RNA）是一类由前体mRNA反向剪接而成的非编码RNA，其结构是由下游5’剪接位点和上游3’剪接位点形成的共价封闭环。近年来，这种具有特殊结构的RNA分子受到了科学家的广泛关注，但是对于其功能和调控机制的研究尚处在起步阶段。CDR1as是目前研究最多的一种环状RNA，它具有70多个miR-7的结合位点，能够作为miR-7的海绵，并通过miR-7调控下游基因和蛋白的表达。CDR1as还与癌症等多种疾病相关，并在胃癌、乳腺癌等多种癌细胞中表达异常上调。因此，环状RNA是基因治疗的潜在调控靶点。目前，常用的环状RNA调控方法包括CRISPR介导的基因调控和siRNA干扰法等，但这些方法存在操作复杂、成本高、稳定性差等缺点。另一方面，目前常用的对环状RNA表达量进行表征的方法主要包括逆转录PCR（reverse transcription PCR， RT-PCR）和Northern印迹（Northern blotting）等，步骤繁琐且不适用于活细胞。针对目前环状RNA的调控和活体监测中存在的问题，本论文设计了一种双功能球形核酸（Spherical nucleic acids, SNA），以CDR1as为调控对象，既能利用DNAzyme下调CDR1as的表达，又能通过活细胞荧光成像检测其水解释放的miR-7的变化，从而间接表征环状RNA的表达。本论文的主要研究内容和成果如下：　　1、构建Dz@SNA用于CDR1as的下调　　本部分工作针对CDR1as特殊剪接位点设计了10-23 DNAzyme，并体外构建了一段包含切割位点的CDR1as序列。根据琼脂糖凝胶电泳和RT-PCR实验结果，设计的DNAzyme在Mg2+和Mn2+催化作用下均能切割CDR1as。球形核酸是一种具有定向、密集寡核苷酸外壳的纳米结构，作为生物活性分子递送载体具有广阔的应用前景。因此，本部分工作还设计构建了Dz@SNA纳米复合物，用于运送DNAzyme进入细胞发挥作用。TEM、DLS、紫外可见吸收光谱等表征手段证明Dz@SNA的成功合成，MTT法验证了Dz@SNA具有良好的生物相容性， CLSM分析Dz@SNA能被细胞有效摄取。此外，通过琼脂糖凝胶电泳和RT-PCR分析Dz@SNA作用后基因的表达，证明了Dz@SNA在细胞内可以下调CDR1as的表达。同时，Dz@SNA还影响了miR-7及其下游mRNA的表达。　　2、构建DNAzyme walker纳米探针用于miR-7的成像检测　　本部分工作设计了一种基于DNAzyme walker的纳米探针，可以灵敏地探究细胞内CDR1as水解后游离miR-7含量的变化。通过聚丙酰胺凝胶电泳验证了锁链可以完全沉默DNAzyme并特异性响应靶标miR-7，触发DNAzyme的释放;激活的DNAzyme在Mn2+辅助下实现了对DNAzyme walker探针上荧光底物链的切割。体外荧光和CLSM结果表明，设计的DNAzyme能够自主切割底物链，并释放荧光。此外，细胞内验证DNAzyme walker的荧光随miR-7含量增加而增强，表明DNAzyme walker可以在活细胞内对miR-7进行成像和监测。　　3、构建双功能球形核酸实现对CDR1as的调控与实时监测　　本部分工作将前面工作中构建的、基于DNAzyme的球形核酸集成双功能复合物，通过激光共聚焦显微镜成功观察到双功能球形核酸处理后的细胞，其荧光强度显著增加，证明双功能球形核酸一方面能下调CDR1as的表达，另一方面又能通过DNAzyme walker检测到细胞内miR-7含量的增加，同时实现对CDR1as的调控与实时监测。此外，双功能球形核酸在U87MG和HEK293T中均能有效发挥作用，证明构建的双功能纳米复合物具有细胞普适性。

关键词： 镁合金   AZ63镁合金   Sn   显微组织   力学性能  

摘要： AZ（Mg-Al-Zn）系镁合金是研究最深入和应用最广泛的商用镁合金系列。由于其成本低、比强度/比刚度高以及出色的电磁屏蔽性能等特点,AZ系镁合金在汽车工业、航空航天和电子3C等领域的应用日益普及。目前,在得到应用和研究的AZ系镁合金中,AZ63（Mg-6Al-3Zn-0.25Mn）镁合金被认为是一种有较大发展前途的铸造镁合金。然而,AZ63铸造镁合金的综合力学性能相比铸造铝合金和其他AZ系镁合金存在一定的差距,难以满足工业生产和应用要求。众所周知,合金化和/或微合金化以及热处理是提高AZ系铸造镁合金力学性能的重要方法。目前,针对AZ63铸造镁合金性能改善的合金化和/或微合金化研究主要集中在稀土元素上,而稀土元素较高的价格会导致合金成本增加。Sn因其在镁合金中显示出与稀土元素相似的固溶特性及其较低的成本,被认为是优化AZ63铸造镁合金综合力学性能的潜在合金元素。此外,探讨Sn合金化和/或微合金化对AZ63铸造镁合金的改性,以及通过特定的热处理工艺进一步增强合金性能的方法,对于发展高性能、低成本的AZ63铸造镁合金有着重要的理论意义和实际参考价值。 基于现有AZ63铸造镁合金的研究,为深入探究Sn的加入对AZ63铸造镁合金微观组织及其力学性能的影响,本研究采用了一系列检测方法,包括金相显微镜（OM）、X射线衍射（XRD）、配备能量色谱（EDS）的扫描电子显微镜（SEM）以及差热分析（DSC）。此外,还进行了显微硬度测试和拉伸性能测试。本研究尤其对Sn添加以及不同添加量对第二相的类型、形态和分布等的影响进行了研究。主要研究结果如下: 1)未添加Sn元素的试验合金中,铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界呈网状分布的β-MgAl相组成。当添加0.5-1.5wt.%的Sn后,合金的晶粒出现不同程度的细化,同时沿晶界呈网状分布的第二相逐渐破碎,组织中也开始出现颗粒状的MgSn相。随着Sn含量从0.5wt.%增加到1.5wt.%,MgSn相的数量和尺寸均呈增加趋势。总体而言,添加0.5-1.5wt.%Sn可有效改善合金的拉伸性能,尤其是抗拉强度和断后伸长率。然而,随着Sn含量从0.5wt.%增加到1.5wt.%,抗拉强度和断后伸长率呈先增加后减小趋势,而屈服强度无明显变化。在不同Sn含量的合金中,以含1.0wt.%Sn合金的室温抗拉强度和断后伸长率相对较佳,分别为210MPa和7.7%。 2)固溶处理对AZ63-xSn（x=0-1.5wt.%）试验镁合金的显微组织和力学性能具有一定影响。经过390-410℃×6-24h的固溶处理后,试验合金中的β-MgAl相和MgSn相逐渐被溶解于α-Mg基体中。另外,经过400℃×18小时的固溶处理后,试验合金的综合力学性能相较于铸态有所提升。随着Sn含量从0增加到1.5wt.%,室温抗拉强度和断后伸长率呈现先增加后降低的趋势。其中,添加1.0wt.%Sn的合金在固溶处理后表现出相对较佳的室温拉伸性能,抗拉强度和断后伸长率分别达到217MPa和8.2%。 3)单级时效处理对AZ63-xSn（x=0-1.5wt.%）试验镁合金的显微组织和力学性能产生显著影响。经过400℃×18小时固溶后,再进行180-220℃×8-64h的单级时效处理,会导致MgSn相的弥散析出以及MgAl相沿晶界的不连续析出。此外,片层状的MgAl析出相会从晶界逐渐向晶内扩展,同时晶内还会发生连续析出,形成颗粒状的MgAl相。此外,试验合金经400℃×18h固溶+200℃×40h时效处理后,其室温拉伸性能有较大提升,其中抗拉强度的提升尤为明显。且随着Sn含量从0增加至1.5wt.%,室温拉伸性能呈先增加后降低趋势,其中含1.0wt.%Sn合金单级时效处理后的室温拉伸性能相对较佳,其抗拉强度和断后伸长率分别达到243MPa和5.9%。 4)双级时效处理对AZ63-xSn（x=0-1.5wt.%）试验镁合金的显微组织和室温力学性能具有显著影响。与单级时效处理的试验合金相比,经400℃×18h固溶+200℃×40h+220℃×8h双级时效处理后的试验合金沿晶界不连续析出的层片状第二相和晶内连续析出第二相的数量均更多且更弥散。此外,经双级时效处理后的各成分试验合金均展现出较单级时效更高的抗拉强度,并且随着Sn含量从0增加至1.5wt.%,双级时效处理合金的室温抗拉性能呈现先增加后降低趋势,其中含1.0wt.%Sn合金室温拉伸性能相对较佳,其抗拉强度和断后伸长率分别达到了254MPa和6.1%。

关键词： ZK60镁合金   多向压缩   压缩道次   力学性能   腐蚀行为  

摘要： 研究了多向压缩道次对ZK60镁合金组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明，铸态ZK60镁合金枝晶偏析较为严重，晶界处分布着粗大的Mg Zn相。当压缩道次增加到9道次时，晶界处的粗大凝固相显著细化，并发生回溶，大晶粒周围的局部区域出现细小的再结晶晶粒，并在再结晶晶粒周围析出细小弥散的纳米相。随着压缩道次的增加，ZK60镁合金的抗拉伸强度总体呈上升趋势，压缩率呈下降趋势，9道次时抗压强度为433.6 MPa，压缩率为21.3%。多向压缩可显著降低ZK60镁合金在模拟体液中的降解率，对于铸态ZK60镁合金，微观偏析容易导致严重的晶内局部腐蚀，但是经过多向压缩后，晶内局部腐蚀倾向明显减弱。