优化Fe-CA仿酶合成工艺研究

为了减少梗丝中木质素含量,改善梗丝的品质,提高其在卷烟中的应用,对Fe-CA仿酶合成的4个影响因素(摩尔配比、反应温度、反应时间、pH)进行单因素试验和正交试验优化,并将合成的Fe-CA仿酶对梗丝进行木质素降解,对处理前后的梗丝进行电镜扫描,并将其制成单料烟进行感官评价。结果表明,最佳合成方案条件是n(Fe~(2+))∶n(柠檬酸)为1∶1,反应温度是60℃,反应时间是40 min,pH值为6.0,此时合成率为82.1%;FeCA仿酶处理后的梗丝,木质素含量由3.49%降至1.60%,去除率达54.15%;Fe-CA仿酶处理后的梗丝表面变得更加齐整光滑,毛突减少;与对照相比,试验卷烟的香气质和香气量得到了改善,木质杂气减少,刺激性降低,品质得到提升。     

仿酶催化脱木质素研究进展

综述了目前金属配合物仿酶催化脱木质素的研究现状及发展趋势，着重评价了卟啉类和非卟啉类金属配合物作为木质素氧化降解的仿酶催化剂的效果，对金属配合物仿酶催化脱木质素技术的应用前景进行了展望。金属卟啉配合物由于在相对温和的条件下具有较高的催化活性而受到瞩目。氯代铁卟啉由于氯原子对卟啉骨架环的保护作用而十分稳定，表现出高活性及可循环性。卟啉中心金属离子的种类也对脱木质素的催化活性产生影响。由于金属卟啉配合物的成本较高，因而给实际应用带来一定困难。非卟啉金属配合物如金属酞菁、Gif体系、希夫碱等，由于具有较高的催化活性和选择性以及易于合成等特点正倍受关注。     

取代酚类极性有机物C_(18)膜/水分配行为的研究

采用C18膜模拟生物体及高效液相色谱分析方法，探讨了极性有机化合物取代酚在C18膜与水相之间的分配规律，研究了pH和盐度对分配的影响，测定厂取代酚的C18膜／水分配系数Ksd。结果表明，取代酚达到分配平衡的时间很短，其C18膜／水分配系数不会因分配时间的延长而增大；随着取代酚的正辛醇／水分配系数的增大，化合物从水中向C18膜转化的比例逐渐增加，其相应的C18膜／水分配系数也随之增加；盐度的增加对极性化合物C18膜／水分配系数的大小没有显著的影响；pH的增大将降低化合物的分配系数。通过C18膜／水分配规律的研究，可以推测生物体或环境介质对取代酚类化合物的积累程度，由此可以较直观地评价该类化合物的环境持久性，以及因脂溶性所产生的生物基线毒性。为取代酚类化合物的生态风险评价和管理提供科学依据。     

致灾农业昆虫捕集滑板表面结构仿生构建与性能验证

致灾农业昆虫光电诱导滑移捕集技术中,致使昆虫产生良好滑移行为的捕集滑板是获取该技术高效应用的关键。红瓶猪笼草(Nepenthes alata)叶笼滑移区依靠特殊形貌对昆虫附着系统表现出显著滑移功能,为致灾农业昆虫捕集滑板的研制提供了仿生原型。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)与三维白光形貌干涉仪(scanning white light interferometer,SWLI)对滑移区表面微形貌进行观测分析并获取三维结构参数,据此构建了致灾农业昆虫捕集滑板表面结构的仿生模型;采用激光微纳加工技术和高压静电吸附技术实现捕集滑板的仿生制备。为验证仿生制备致灾农业昆虫捕集滑板功效,测试了蝗虫(Locusta migratoria manilensis)在捕集滑板和仿生原型的附着力,结果分别为(402.9±26.1)m N和(361.9±25.5)m N,相近的附着力预示研制的致灾农业昆虫捕集滑板具有与仿生原型类似的性能。     

Bone Regeneration of Rat Tibial Defect by Zinc-Tricalcium Phosphate (Zn-TCP) Synthesized from Porous Foraminifera Carbonate Macrospheres

Foraminifera carbonate exoskeleton was hydrothermally converted to biocompatible and biodegradable zinc-tricalcium phosphate (Zn-TCP) as an alternative biomimetic material for bone fracture repair. Zn-TCP samples implanted in a rat tibial defect model for eight weeks were compared with unfilled defect and beta-tricalcium phosphate showing accelerated bone regeneration compared with the control groups, with statistically significant bone mineral density and bone mineral content growth. CT images of the defect showed restoration of cancellous bone in Zn-TCP and only minimal growth in control group. Histological slices reveal bone in-growth within the pores and porous chamber of the material detailing good bone-material integration with the presence of blood vessels. These results exhibit the future potential of biomimetic Zn-TCP as bone grafts for bone fracture repair.     

铁次卟啉二甲酯仿生催化α-蒎烯分子氧氧化反应

以铁次卟啉二甲酯(Fe Cl DPDME)为模型催化剂,在无任何外加溶剂及助剂的条件下,催化氧气氧化α-蒎烯,探讨了反应温度、反应时间、催化剂质量分数以及氧气流速等工艺条件对反应的影响,并对Fe卟啉催化烃类分子氧反应机理进行初步探讨。研究结果表明:氧化主要发生在α-蒎烯双键和烯丙位碳氢键,当反应温度为80℃、反应时间为6 h、催化剂质量分数为50 mg/kg、氧气流速为60 m L/min时,α-蒎烯转化率及主要氧化产物的选择性更高,分别达到17.9%和86.7%。     

仿生物矿化制备硅纳米材料

利用正硅酸乙酯和人工合成的多肽,在比较温和的条件下快速合成了硅纳米材料,并研究了制备过程中的多种因素对产物形貌的影响,研究发现：在pH值=8．0的磷酸盐缓冲液中,当R5肽的浓度为10mg／mL,正硅酸乙酯的浓度0．1mol／L,反应15min时,可得到规则的球状颗粒。X射线能谱分析证明产物为硅和多肽的复合物。     

有机磷农药残留分子印迹聚合物研究现状与展望

为解决有机磷农药在土壤及水体中的残留污染问题,分子印迹技术在该类农药残留检测中的应用研究已得到迅速发展。文章就有机磷农药分子印迹聚合物 (molecularly imprinted polymers,MIPs) 的研究背景、分子印迹技术基本原理及分类、计算化学在筛选优化虚拟模板及功能单体中的应用,以及有机磷农药残留MIPs的制备与应用研究等内容进行了综述。MIPs因具有结构可预测、特异识别和应用普遍的特性,可广泛用于光学传感、化学传感、电化学传感、光电传感、质量敏感传感、仿生催化及样品前处理等众多领域。可通过Discovery Studio、HyperChem及Gaussian 3种分子模拟软件对 (虚拟) 模板、功能单体以及二者所形成的加合物进行计算模拟以获得最低能量的优势构象,通过计算加合物的结合能来优化筛选 (虚拟) 模板和功能单体。将计算化学与实验研究相结合,相信在未来几年,有机磷农药残留MIPs有可能在原位显色传感、农产品农药残留高通量筛查及计算机自动化检测等领域得到长足发展。     

三维有序大孔径介孔二氧化硅载体的仿生合成

介孔二氧化硅作为固定漆酶的载体,在降解氯酚农药研究中意义重大。以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,以不同链长的长链烷基三甲基溴化铵（C_nTAB,n = 12,14,16,18）和两性生物表面活性剂椰油基甘氨酸钠（YCS）为混合模板剂,仿生合成了具有三维六方结构的有序介孔二氧化硅。和传统介孔二氧化硅载体相比,三维六方介孔二氧化硅具有较大的孔径及比表面积,且相邻孔道之间发生相互的连通。当使用链长为C16以上的阳离子表面活性剂和YCS混合时,得到孔径为9 nm左右,且具有不同形貌的大孔径介孔二氧化硅,为酶的固定化提供了优良载体。图8表2参22     

仿生鱿鱼流体形态建模与数值模拟

随着人工智能与科技手段的逐步发展与提升,鱼类形态特征的研究与鱼类游动减阻机制对于仿生机器鱼设计与复杂游动行为至关重要。本文以茎柔鱼为研究对象,通过对茎柔鱼样本进行视觉图像采集,利用计算机视觉技术提取生物样本形态特征,根据生物特征长度建立生物形态外轮廓方程与三维简化模型,采用数值模拟与四面体非结构网格的方法,计算分析仿生鱿鱼在高速游动过程中的流场特性。分析表明：基于轮廓方程的仿生鱿鱼简化模型在高速游动时具有较低的游行阻力,速度达13.89m/s且俯仰角度在±30°内,其阻力系数在0.0004~0.0011之间,揭示了生物游动时其形态在减阻机制中的重要性;鱿鱼在高速游动时该种姿态为其完成俯仰、转向等奠定了流体形态基础。因此基于生物形态的外轮廓特征与计算流体力学方法为仿生鱿鱼进一步的设计与研究提供了参考依据。