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关键词： 聚乙烯亚胺   聚苯乙烯磺酸钠   ZIF-8   二次成核   阳离子交换膜   单价选择性  

摘要： 单价阳离子交换膜（MCEM）提取有价值的目标离子在现代能源和环境领域受到越来越多的关注。然而,在膜表面构建厚度可控、致密且无缺陷的ZIF-8层仍是一项挑战。本文设计基膜-改性层-MOF层的“三明治”结构,在商品离子交换膜表面构建致密无缺陷的MOF膜,以提高阳离子的单价选择性。此外,通过电化学测试（I-V和EIS）、DFT模拟和HCPD机理,“从外到内”分析了改性膜的边界层（双电层和扩散边界层）和内部结构（ZIF-8）的选择性机理;同时ZIF-8组成的坚固稳定的复合膜可作为高性能渗透发电装置,实现“有电分离-无电产能”。本文的研究结果为构建单价选择性的MOF膜提供了一种新思路。 基于“原位播种-二次生长”的思路,通过TA、PEI交联作为中间层,在TA/PEI薄膜上合成ZIF-8选择性层。为了避免晶种在生长液中脱落,在ZIF-8晶体中引入更多的-NH2基团,降低ZIF-8晶体的成核率。对改性膜边界层进行分析,提出双电层Mg2+的形成有利于单价离子的选择;并对MCEMs在二元体系中的阳离子单价选择性进行了系统研究,改性CEM对Na+/Mg2+的选择性高达52.22,是原始CEM的60.97倍,充分发挥了其在资源回收领域的巨大潜力。此外,还对MCEM的传输机制进行了DFT和高斯模拟,证明了PEI修饰的ZIF-8空腔结构有利于单价离子通过。 基于双“播种-反扩散-生长”的思路,分别通过原位播种PANI和ZIF-8层和反扩散再生长,实现双选择层的“三明治”结构。为了提高ZIF-8层的亲水性和稳定性,在ZIF-8晶体中引入更多的-SO3H基团,降低ZIF-8晶体的成核率。首先,通过对改性膜的双电层和扩散边界层进行分析,阐明了双电层厚度和ZIF-8纳米通道重叠有利于单价离子的选择性;并对MCEMs在三元体系中的阳离子单价选择性进行了系统研究,改性CEM对Na+/Mg2+和Li+/Mg2+的选择性分别高达47.74和128.03。此外,通过限域级联分离概念对MCEM的传输机制进行分析,通过DFT和高斯模拟,证明了PSS修饰的ZIF-8空腔结构有利于单价离子通过。

关键词： 预后评估   基因组学   影像组学   深度学习   注意力机制  

摘要： 癌症预后评估的目标是全面预测患者状态,包括生存期预测、复发事件及对特定治疗的反应等,精准的预后有利于医生针对患者的预后情况制定不同的治疗方案。目前,癌症预后评估面临的主要挑战在于其异质性,同类型同分期的癌症患者可能表现出不同的癌症发展情况和治疗反应。因此,开发能够基于癌症患者特征生成对应预后评分的个性化预后模型显得尤为重要。 深度学习技术的发展使得个性化癌症预后评估成为可能。通过分析大量患者数据识别关键生物标志物,有望实现精准预后评估,指导治疗决策。本研究利用深度学习技术,基于等多组学数据研究和开发了癌症预后评估的生物标志物,有效提高了预后评估的精确度。考虑到三阴性乳腺癌的免疫治疗预测难题及结直肠癌肝转移患者预后评估问题,本文主要研究的内容和创新点可以概括成以下两个方面,即结合图注意力神经网络的三阴性乳腺癌(TNBC)亚克隆识别方法和基于放射影像数据的端到端生存预测模型。 (1)基因组学数据分析往往仅关注基因的内容信息,而忽视了基因间的互作用信息。本文的方法通过双重自监督机制同时捕获和学习基因样本的内容及其相互间的结构信息,可以有效地识别出瘤内免疫亚克隆,能够有效筛选免疫治疗的潜在受益者,为临床免疫治疗提供了新的方向。 (2)针对接受了肝脏切除术的结直肠癌肝转移(CRLM)患者的术后生存期预测问题,本文提出了一个能从影像数据中自动提取特征的深度学习预后模型。该模型通过分析术前CT图像,能够自动识别患者肝脏区域,并生成对应的3D全肝信息,基于患者的3D肝脏信息,本文进一步开发了CRLM患者的术后生存期预测模型,此模型不仅能够精准地预测患者在手术后不同时间段内的生存概率,还可以为每位患者生成一个综合性风险评分,有望在临床上帮助医生精准制定诊疗方案,提升患者的生存质量。

关键词： 电催化还原CO2   复合阴离子交换膜   氢键网络   半互穿网络   自由体积  

摘要： 基于阴离子交换膜（AEM）的电化学还原CO2具有高选择性和高能量效率的优势,AEM作为最具工业化潜力的零间隙电解槽中最核心的部件,决定了整个电化学还原系统的电催化效率以及寿命问题。用于电化学还原CO2的阴离子交换膜应该具备尺寸、物理稳定性、优异的离子电导率以及较高离子交换容量（IEC）下较低吸水率的几个基本性能。为了获得一个良好的综合性能,复合AEM是一个很好的选择。复合阴离子交换膜基于不相同的两种材料（有机-无机、有机-有机）,可以很好地综合两种材料包括化学、物理性能,取长补短,实现AEM的综合性能的提高。同时,通过添加不同的材料,可以在膜材料的内部形成分子间的相互作用,通过相互作用构建离子传输通道实现更加高效的离子传导,提高AEM的离子电导率。本文主要目的是在获得AEM良好综合性能的基础上提高AEM离子电导率,重点围绕多种聚合物复合形成AEM展开,尝试构建分子间氢键网络、半互穿网络以及增加自由体积等多种方式实现复合AEM的优化,具体工作如下: 1、通过开环易位聚合制备了交联降冰片烯基聚合物PHMNHD,同时添加聚合物半导体石墨化氮化碳（g-C3N4）与PHMNHD形成一系列新型AEMs。通过g-C3N4的胺/亚胺基团与AEM内部的季铵基团之间形成分子间的氢键网络,提供额外的离子传输位点,增强阴离子交换膜的离子电导率。通过这一方法,PHMNHD@CN-X的离子电导率有明显提升,PHMNHD@CN-1的离子电导率能达到51.29 m S cm-1。与此同时在电化学还原CO2中,PHMNHD@CN-1在3 V电池电压下能实现83.89m A cm-2的电流密度,CO选择性FECO%能达到92.41%。 2、基于g-C3N4添加后与膜溶液无法形成均相导致的稳定性下降,通过添加功能化有序聚合物季铵化聚（N-甲基哌啶-三联苯）(QAPPT)以形成有序-无序的半互穿网络AEM及直接共混AEM。复合膜PHMNHD@PPT在20℃和80℃都保持良好的稳定性,吸水率和溶胀率在80℃下仅为21.78%和21.98%;同时拉伸强度为28.83 MPa,断裂伸长率为10.39%。半互穿网络结构的复合膜PHMNHD@PPT在IEC相似的情况下离子电导率有所提升,在80℃下达到了62.20 m S cm-1。在电池测试中,4 V的电池电压下实现了225.07 m A cm-2的电流密度;在100 m A cm-2的电流密度下,温度升高对CO的选择性有一定的促进作用,40℃能达到最高的CO选择性96.85%。 3、在针对有序-无序复合阴离子交换膜对膜材料稳定性和电化学性能有一定提升的基础上,添加自带旋转角度的功能化有序聚合物季铵化聚（N-甲基哌啶-间三联苯）(QAPm TP)以增加聚合物内部自由体积并形成新的复合AEMs。通过这一方法,复合离子交换膜PHMNHD@Pm TP在高低温下都具备良好的稳定性,80℃时吸水率19.15%,溶胀率19.01%;拉伸强度达到31.10 MPa,断裂伸长率17.39%。QAPm TP的添加复合膜的离子电导率提升到了64.85 m S cm-1,在4 V的电池电压下电流密度达到了256.12 m A cm-2,在40℃、100 m A cm-2的电流密度下最高的CO选择性能达到96.89%。

摘要： 为了优化山兰酒的酿造工艺，本文围绕酵母菌种的筛选与基因改造、发酵条件的优化及山兰酒品质提升进行了深入分析。通过选择优良酵母菌种并进行基因改造，提高了酵母的发酵效率和产量。同时，通过改进发酵技术和控制系统，实现了发酵过程的精准调控。结果表明，这些优化措施可以提升了山兰酒的香气和口感，减少了有害物质的含量。

关键词： 生物安全   生物安保   生物技术   生物技术安全   治理   政策法规   美国  

摘要： 生命科学研究及生物技术的开发应用在造福人类社会的同时,也可能带来潜在风险。基因工程、合成生物学、病原生物功能获得性研究等都存在生物技术安全风险,不仅可能对人类健康造成潜在威胁,还可能对生态环境产生影响。为应对生物技术快速发展带来的潜在安全问题,需要加强生物技术安全治理,建立完善的生物技术安全监管体系。 美国对生物科技发展非常重视,同时也高度重视生物技术安全治理,形成了比较完善的法规体系与监管机制,相关政策研究也比较多。我国高度重视前沿生物技术及生物产业发展,但在生物技术安全治理方面还有待加强,相关法规和监管体系不够完善,相关政策研究也不够深入全面。为完善我国生物技术安全法律法规体系,更好地维护和保障国家生物技术安全,研究基于文献调研、分析讨论、专家咨询等方法,梳理了美国生物技术安全相关法规、生物安全科学顾问委员会等美国政府机构指南与报告、美国国家科学院出版社报告,分析了美国生物技术安全治理的特点,并在对比分析我国生物技术安全治理现状的基础上,对我国生物技术安全治理提出了建议。研究可为我国相关管理部门和研究人员提供参考。一、生物技术安全相关国内外文献调研 近年来,一些生命科学研究的潜在生物安全风险引起了广泛关注。本研究对近年来国内外生物技术安全相关期刊论文、图书、研究报告与相关法规进行了文献调研与系统梳理,包括生物技术安全问题总体情况、病原生物功能获得性研究、合成生物学、动植物转基因技术、克隆技术、干细胞研究、人类基因组、基因编辑、基因驱动技术等几个方面,介绍了相关文献的主要内容并进行了相应分析。二、美国生物技术安全治理相关法规报告梳理 研究通过文献调研筛选并梳理了美国发布的与生物技术安全治理相关的主要政策法规,美国生物安全科学顾问委员会、总统生物伦理问题研究委员会等政府机构指南、报告以及美国国家科学院报告,翻译整理形成了中英文版的《美国生物技术安全治理——法规报告选编》。三、分析与讨论 研究通过调研与分析美国生物技术安全治理相关政策法规,发现美国高度重视生物技术安全治理,形成了比较完善的法规体系与监管措施,并重视监管的协调统一和多部门参与。此外,美国还充分发挥政府决策咨询机构作用,注重总体与特定领域监管相结合,通过国际交流加强生物技术安全治理。我国虽对生物技术安全治理方面的重视程度不断提高,但距全面维护与保障生物技术安全的目标还有差距,目前相关政策法规与生物技术安全监管机制体制还不够完善,生物技术安全风险评估能力不足,生物技术安全相关智库支撑不够,研发人员生物技术安全意识培养也有待加强。我国需要充分认识加强生物技术安全治理的重要性,不断完善生物技术安全治理各级政策法规,完善生物技术安全治理的机制体制保障,发挥各级智库作用,兼顾生物安全与生命伦理,加强国际合作以及加强病原生物相关生物技术管控。

关键词： 钙钛矿   分子合金   自陷激子   超晶格   离子交换  

摘要： 二维钙钛矿因其维度和尺寸的降低而引发量子限域效应,增强了电子-空穴相互作用,从而表现出比三维钙钛矿更优异的光电特性和稳定性。二维钙钛矿的可调谐电子结构具有显著的特点,从金属卤化物钙钛矿的长载流子扩散长度和高吸收系数到氧化物钙钛矿的高温超导性、磁电阻和铁电性。与其他钙钛矿材料一样,新型二维钙钛矿材料有望呈现出新的化学和物理特性,并预示着下一代多功能器件的出现。 本论文第一部分工作我们通过一种调节钙钛矿激子自陷率和深度的层间分子合金化策略,结合具有小空间位阻的分子A和具有大空间位阻的Ai合成了一系列二维有机-无机杂化钙钛矿合金。研究了新型二维有机-无机杂化钙钛矿合金的宽频带发光性能,我们发现其宽频带发光来源于扭曲晶格中的自陷激子。晶体学数据显示,分子A和Ai决定了钙钛矿的结构扭曲。较高比例的Ai诱导钙钛矿的结构扭曲越大,激子自陷率越高,激子自陷能级深度越深。设计的钙钛矿合金表现出可调谐的宽频带发射,光致发光光谱覆盖冷白光到暖白光。我们的研究结果首次实现了对自陷激子（STEs）调制,并为定制具有增强性能的钙钛矿提供了通用的方法。 本论文第二部分通过离子交换法合成了全无机二维钙钛矿/层状双金属氢氧化物（LDH）超晶格材料,并对其光学性能进行了系统研究。在常温溶液中,钙钛矿离子与LDH层间阴离子发生交换,并在LDH层间组装成不同厚度的层状钙钛矿。与传统的有机-无机杂化钙钛矿超晶格相比,全无机钙钛矿/LDH超晶格具有较弱的量子限域效应,禁带宽度较窄,发射光谱线宽为20 nm,荧光量子产率（PLQY）高达55%。我们的研究结果不仅拓展了钙钛矿光电材料体系,而且为合成新型钙钛矿超晶格材料提供了新方法和新思路。 本论文第三部分在上一部分工作的基础上,进一步探究离子交换策略在合成二维钙钛矿材料中的普适性,我们利用离子交换策略成功地合成了二维钙钛矿/蒙脱土复合材料,并对其结构及光学性能进行了系统研究。在激发光下钙钛矿/蒙脱土复合材料展示出窄光谱蓝色荧光,荧光峰位于463 nm左右,PLQY为45%。通过系统的实验和分析,我们深入揭示了该复合材料的结构特点和光学性能,这将为二维钙钛矿材料的合成与应用开拓新的视野。

关键词： 林木抗病虫害   品种选育   防控技术   安徽省   生物技术  

摘要： 本研究旨在探索和总结在安徽省林业生产中应用的抗病虫害林木品种选育及防控技术，以提高林木的生产力和生态功能。研究首先聚焦于油松、松树、桉树、水杉和柏树等在安徽省广泛种植的树种，分析它们的抗病虫害特性及其在不同环境条件下的适应性。通过综合运用现代生物技术和传统育种方法，本文探讨了有效的品种选育策略，包括基因工程、分子标记辅助选择等技术。结合生态学特性，分析了病虫害的生命周期和传播机制，提出了一系列综合性防控措施。研究结果表明，通过科学选育抗病虫害品种并实施综合防控策略，能显著提高林木的健康水平和生产力，为安徽省乃至全国的森林资源管理提供了有效的技术支持和理论依据。