导电材料强化微生物直接种间电子传递产甲烷的研究进展

厌氧条件下,微生物可以通过厌氧代谢产生甲烷(CH_4),由此衍生的厌氧消化技术可实现能源的回收利用。产CH_4的关键步骤是刺激发酵细菌和产甲烷古菌之间的有效电子转移,电活性微生物可以取代传统的氢/甲酸盐实现直接种间电子传递,其电子传递效率更高。添加导电材料可以促进直接种间电子传递并提高CH_4产率,是一种更有效的强化电子传递方式。本文在梳理直接种间电子传递发展和机理的基础上,综述了常见的促进直接种间电子传递的碳基和铁基导电材料,对其结构特征、电子传递机理、强化产CH_4和中间产物消耗等方面进行了系统总结。旨在为导电材料促进直接种间电子传递的研究提供参考,并探讨了未来可能的研究方向。     

初中光合作用实验的探索

从《初中生物课程标准》所倡导“自主、合作与探究”的学习方式出发,以开放性的实验思想,从实验材料的选择,实验教具的改进,实验创新等方面对初中光合作用系列实验进行了探究。     

微生物学一直是生命科学中领先的学科

微生物学学科的研究对象决定了它有如下两方面的显著特点:微生物作为最简单的生命体而成为生命科学研究不可替代的基本材料,由此也奠定了微生物学在生命科学中的基础地位;微生物极其丰富的生物多样性决定了它们具有代谢产物多样性,同时又与人类、动植物和环境有着密切的相互作用,使得微生物学也成为应用领域里十分活跃的一门学科。     

层状双金属氢氧化物及其在药物传递系统中的应用研究现状

层状双金属氢氧化物作为一种新型无机纳米载体材料,具有独特优势,近年来其在各类药物传递系统中的应用已成为研究热点。介绍层状双金属氢氧化物的制备与修饰,分类综述其在不同药物传递系统中的应用研究。     

改性PET材料编织物引导小鼠BMSC迁移模型的建立

目的:壳聚糖接枝改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维编织材料是一种具有良好组织相容性的新型生物材料,小鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)为主要的人工韧带种子细胞.本研究通过建立一种可应用于生物材料上的细胞迁移模型,旨在观察BMSC在改性PET材料编织物上的迁移能力,探讨该材料作为人工韧带应用的可行性.方法:利用316L医用不锈钢自主设计制作细胞迁移模具,置于六孔板,在模具加样孔内接种小鼠BMSC,培养24h后撤出模具,分别继续培养48 h、72 h和96h;在证实模具可有效用于量化细胞迁移过程后,将不同线密度的PET材料编织物平铺于六孔板底,利用本模型观察BMSC在3000D组和5000D组经改性的PET材料编织物上的迁移能力,吉姆萨染色法计算不同时间点BMSC的迁移面积.结果:细胞接种24 h后撤出模具,可见六孔板底中央出现与模具底面大小相当的无细胞空白区,周围接种BMSC,随培养时间延长,BMSC逐渐由周围向中央区域迁移;在经改性的PET材料编织物上成功建立细胞迁移模型后,随培养时间增加,两组细胞迁移面积均逐渐增大,其中3000D组细胞迁移面积显著大于5000D组(P＜0.05).结论:利用316L医用不锈钢模具建立的细胞迁移模型能够应用于平铺编织物引导细胞迁移的基础研究,本模型可作为传统模型无法观察人工材料对细胞迁移可能影响的良好补充;3000D经改性的PET材料编织物的线密度较5000D更有利于小鼠BMSC在材料上的迁移和生长.     

发光纤维的开发以及在纺织服装中的应用分析

蓄光型自发光材料是一类可以吸收激发光能并将其储存起来,在光激发停止后将储存的能量以光的形式慢慢释放出来,并可持续几个甚至十几个小时的发光材料。本文主要介绍利用蓄光型自发光材料开发的二级产品,发光纤维的种类、发光原理、制备方法及其在纺织服装中的产品开发与应用。     

固定化微生物在生物膜式生化需氧量传感器中的应用现状

生化需氧量(Biochemical oxygen demand,BOD)微生物传感器是一种快速检测水样中有机污染物含量的设备,固定化微生物是其核心部件之一,对其稳定性、响应时间、使用寿命及实际应用范围等性能有着重要影响。生物膜式BOD传感器较其他类型的BOD微生物传感器具有结构简单、灵敏度高、响应时间短等优点,受到广泛的研究和应用。本文主要针对固定化微生物在生物膜式BOD传感器中的应用情况,概述较典型的微生物固定化方式的原理、特点及应用;总结几类应用较多或具有较好前景的载体材料,并讨论载体特性与传感器性能之间的关系;综述微生物在该领域的应用现状;简要介绍生物膜式BOD传感器的实际应用及商业化现状,比较其与另外几种BOD微生物传感器的优缺点;分析生物膜式BOD传感器中固定化微生物现存的一些问题及其发展趋势。     

MOFs固定5-羟甲基糠醛氧化酶及其催化活性的研究

固定化酶作为一种绿色高效的生物催化剂,其性能远超游离酶。目前酶的固定化技术适用范围仍然较小,酶的研究范围多停留在模型酶阶段,扩大固定化酶的研究范围具有十分重要的意义。金属有机骨架材料(MOFs)作为酶固定化的载体在近些年得到了广泛的探索,但是具有生物功能的酶-MOFs复合材料的许多特性仍有待挖掘。采用仿生矿化的合成方法将5-羟甲基糠醛氧化酶(HMFO)固定到以沸石咪唑酯(ZIF-8)为代表的MOFs材料中,制备得到一种新的生物催化剂HMFO@ZIF-8,扫描电子显微镜表征其形态区别于经典的菱形十二面体。采用考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度,计算得到酶的固定化效率达到89. 0%。HMFO@ZIF-8催化5-羟甲基糠醛的转化率达到84. 3%,收率和选择性均高于游离酶。拓展了MOFs固定化酶的研究范围,为研究其他生物大分子复合材料的生物催化剂提供一定的借鉴意义。     

粘合材料及其在生物医学中的应用：进展与展望

粘合材料作为一种重要的辅助材料,在工业包装、海洋工程以及生物医药等多个领域都有广泛的应用需求。天然存在的粘合剂如贻贝足丝粘合蛋白等具有良好的生物相容性和生物可降解性,但因其来源受限及在生理环境下较弱的粘合性能,因此在生物医药领域的应用受到了限制。从自然生物的粘合现象中汲取灵感,各种利用化学或生物合成方法制备的仿生粘合材料应运而生,针对生物医药领域的特定需求,一些新兴粘合材料在生物相容性、生物可降解性以及组织粘附等方面都表现出在医药领域应用的潜力。展望未来,受自然粘合材料兼具环境响应、自我再生和自修复等特征的启迪,各种生物灵感和生物仿生粘合材料的开发势必是未来的发展热点,而合成生物学技术为创建具有上述特征的活体粘合材料提供了新的可能。     

以材料“创造”土地？——中国城市化进程的一个重要特征

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间。利用1985—2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系。研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大。在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征。大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主。随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积。这种以建筑材料"创造"出更多"土地"的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价。