生物特征识别及研究现状

对不同生物特征识别技术作了简要介绍,并对它们的识别原理、特征、应用的优缺点进行了较为详细的论述。对生物特征识别技术的应用前景和发展方向进行了分析。     

生物传感器

生物传感器 (biosensor)是由固定化生物物质与适当的化学信号换能器件组成的生物电化学分析系统 ,具有特异识别生物分子的能力 ,并能检测生物分子与分析物之间的相互作用 ,用于微量物质的检测。1　生物传感器的优点生物传感器与传统的化学传感器和离线分析技术(如 HPLC或质谱 )相比 ,具有许多不可比拟的优势 ,如高度特异性 ,灵敏度高 ,稳定性好 ,成本低廉 ,体积小 ,能在复杂的体系中进行快速在线的连续检测。一般不需要样品的预处理 ,样品用量少 ,响应快 ,固定化敏感材料可反复多次使用 ,成本远低于大型分析仪器 ,易于推广普及。2　生物传…     

废气生物处理设施排放的微生物气溶胶逸散特征、影响因素与暴露风险研究进展

生物处理技术因其具有高效、成本低廉、操作简便、清洁、无二次污染等特点,已被广泛应用于废气处理方面,但微生物气溶胶会作为二次污染物从废气处理设施排放到周围空气中。由于携带和传播有害微生物,微生物气溶胶对人体健康造成潜在危害和风险。废气生物处理设施既是微生物气溶胶的“汇”,也是微生物气溶胶的“源”。本文阐述了废气生物处理设施微生物气溶胶的逸散水平、群落结构和粒径分布特征,分析了其形成原因、主要来源、影响因素和暴露风险,为废气生物处理设施产生的微生物气溶胶的识别和控制技术研究提供科学依据和参考。     

生物序层——以生物地层学为基础的层序地层单位

生物序层在本文中定义为以生物地层学为基础的层序地层单位，生物序层是由生物地怯不整合办公室的一套地层组合或与这磁地层相当的整合的地层体。因此，生物层的识别严格地信赖于生物或更精细的生物地层资料，这些资料通常来源于对那些经过限定、具有相同铁带在横向和纵向上化石组合的收集和解释。由于生物序层与时间有明确的关系，根据定义在一般的说邓层内同的岩相类型具有成因上的联系，并且代表合理的横向和纵向上的古地定分布，     

生物多样性相关传统知识调查与评估: 以澜沧与康定两县域为例

本研究依据《县域生物多样性相关传统知识调查与评估技术规定》, 调查评估了云南省澜沧县和四川省康定市两县域生物多样性相关传统知识的分布数量与特征, 分析了传统知识保护与传承状况, 识别了主要受威胁因素和保护空缺, 旨在为我国传统知识保护和民族地区实施传统知识获取与惠益分享制度提供科学依据, 推动《生物多样性公约》与《名古屋议定书》等国际公约的履行。研究结果如下: 分别调查编目澜沧县、康定市的生物多样性相关传统知识145项、98项; 这些传统知识具有明显的地区气候与自然环境特征、生产生活实践特征、传统文化特征和地区社会经济特征; 相关部门在传统知识保护管理方面做出了积极努力, 同时包括习惯法、传统节庆等传统文化和包括祭祀、神山、神林等宗教方式在内的地方社区行动在传统知识保护与传承方面也发挥了重要作用; 生物多样性相关传统知识、创新和做法已被广泛应用于地方社区脱贫攻坚和产业发展; 传统知识保护立法仍不健全、受到威胁、保护意识薄弱及承载传统知识的生物资源减少是制约传统知识保护传承的主要因素。两县域生物多样性相关传统知识丰富, 并且地方社区有效参与了生物多样性相关传统知识的保护与可持续利用。今后应建立传统知识获取与惠益分享国家制度; 加强宣传教育, 提升保护传承意识; 因地制宜开展传统知识保护; 推动传统知识相关生物资源的保护与可持续利用。     

实验猴身份自动识别、自动捕捉、电子芯片数据信息管理系统的研制

目的通过电子芯片植入与识别技术和计算机管理系统对接,建立每只实验猴的数据档案,其中包括遗传谱系、生理数据、实验记录。方法通过建立实验猴的电子通道,以非接触方式通过计算机管理,应用射频识别信号系统,实现实验猴身份快速自动识别、自动捕捉、数据读写、电子档案信息管理、数据远程传输的目的,减少人为因素对实验猴的干扰和引起的应激反应。结果该系统的建立极大的减少了实验和饲养实验猴过程中捕捉猴的困难,身份识别困难,减少了对工作人员和实验猴的伤害,减轻了工作量,减低了人为因素对实验结果的干扰和动物应激反应对实验数据的影响。电子档案具有终身有效,随猴携带,全球唯一序列号,不可复制,不可仿制,标签唯一性。结论实验猴身份自动识别、自动捕捉、电子芯片数据信息管理系统的研制成功,为实验动物个体电子档案建立和群体数据库的管理提供了一种高速、有效、科学、可靠的计算机管理手段,改变通道模式即可应用于大型凶猛动物或不适合人接触捕捉动物的识别和管理,具有广泛的应用前景,目前在国内外尚无同类系统。     

生物信息学在工业生物催化研究中的应用

随着石油等不可再生资源的日益减少以及环境污染问题的日益严重,应用工业生物催化技术改造或取代传统化工工艺已经成为新世纪化学工业可持续发展的研究热点。工业生物催化技术的研究对象是生物催化剂及其催化过程。近来,利用生物信息学技术进行工业生物催化研究已经越来越受到人们的重视。随着工业生物催化的发展,生物信息学将直接指导并加快新型高效生物催化剂的发现及功能改造进程。     

在线生物监测技术及其应用研究

同化学分析或化学传感器相比,在线生物监测技术具有灵敏度高、费用低、能够综合反映水质变化等优点。对目前国际上几种在线生物监测技术进行了分析,列举了该技术在不同领域的应用,表明该技术对重大水质污染事件等的早期预警具有不可替代的优点,也可作为化学品安全性评价中生物毒性研究的重要手段。     

使用多特征联合变量的支持向量机方法预测外膜蛋白

外膜蛋白(Outer Membrane Proteins, OMPs)是一类具有重要生物功能的蛋白质, 通过生物信息学方法来预测OMPs能够为预测OMPs的二级和三级结构以及在基因组发现新的OMPs提供帮助。文中提出计算蛋白质序列的氨基酸含量特征、二肽含量特征和加权多阶氨基酸残基指数相关系数特征, 将三类特征组合, 采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)算法来识别OMPs。计算了包括四种残基指数的多种组合特征的识别结果, 并且讨论了相关系数的阶次和权值对预测性能的影响。在数据集上的十倍交叉验证测试和独立性测试结果显示, 组合特征识别方法对OMPs和非OMPs的识别精度最高分别达到96.96%和97.33%, 优于现有的多种方法。在五种细菌基因组内识别OMPs的结果显示, 组合特征方法具有很高的特异性, 并且对PDB数据库中已知结构的OMPs识别准确度超过99%。表明该方法能够作为基因组内筛选OMPs的有效工具。     

使用多特征联合变量的支持向量机方法预测外膜蛋白

外膜蛋白(Outer Membrane Proteins, OMPs)是一类具有重要生物功能的蛋白质, 通过生物信息学方法来预测OMPs能够为预测OMPs的二级和三级结构以及在基因组发现新的OMPs提供帮助。文中提出计算蛋白质序列的氨基酸含量特征、二肽含量特征和加权多阶氨基酸残基指数相关系数特征, 将三类特征组合, 采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)算法来识别OMPs。计算了包括四种残基指数的多种组合特征的识别结果, 并且讨论了相关系数的阶次和权值对预测性能的影响。在数据集上的十倍交叉验证测试和独立性测试结果显示, 组合特征识别方法对OMPs和非OMPs的识别精度最高分别达到96.96%和97.33%, 优于现有的多种方法。在五种细菌基因组内识别OMPs的结果显示, 组合特征方法具有很高的特异性, 并且对PDB数据库中已知结构的OMPs识别准确度超过99%。表明该方法能够作为基因组内筛选OMPs的有效工具。     

细胞衰老及其在抗肿瘤研究中的应用

细胞衰老是细胞脱离细胞周期并不可逆地丧失增殖能力后进入的一种相对稳定的状态,虽然基本代谢过程仍然能够维持,但丧失合成DNA及增殖能力。细胞衰老具有复制衰老、癌基因诱导的衰老及加速衰老等类型。衰老细胞具有细胞体积大而扁平、细胞停止分裂及SA-β-gal反应阳性等明显特性,复制衰老还具有端粒缩短到无法维持染色体结构完整性的特征。目前已知,p53-p21和p16-pRB在细胞衰老过程中起着重要的调控作用,细胞衰老对肿瘤的形成起着天然的屏障作用。通过抑制端粒酶活性来诱导肿瘤细胞衰老和通过胞外刺激或化学治疗药物诱导肿瘤细胞发生衰老样生长停滞,已成为抗肿瘤研究的新思路。     

生物4D打印技术在心血管组织工程中的研究及应用进展

3D生物打印技术是应用包含生物材料与活细胞在内的生物墨水来构造生物医学产品的技术，近年来得到快速发展。3D打印的组织是静态的，而人体的组织则处于实时动态之中，并且随时能够发生形态及性能的变化，要提高体外环境与体内真实环境的吻合度，就需要一种能够模拟这种动态过程的体外组织构建技术。4D打印概念的提出，给实现这种复杂技术提供了一条新的思路。4D打印可理解为“3D打印+时间”，在3D打印基础上，4D打印应用一种或多种对刺激具有响应的智能材料，这种材料可以在相应的刺激下改变它们的形态、性能及功能，以满足多种需求。本文重点关注4D打印技术在心血管系统中的最新研究进展及其潜在应用领域，为该项技术的发展提供一些理论及应用参考价值。     

生物系统中的矿物

生物矿物主要包括钙镁（铁锰）碳酸盐，钙镁多（铁）磷酸盐、二氧化硅、铁锰（镁）氧化物和氢氧化物、硫酸盐和硫化物、有机酸盐和卤化物。其主要特征为弱减弱酸盐，多呈钙化合物、氧化物或含氧盐（特别是碳酸盐和磷酸盐）多含结晶水或羟基。在生物类型分布上，在个体发生过程中，在地质历史发展中，生物矿物存在着一种演化趋向，即从硫化物→硫酸盐→铁氧化物和氢氧化物→非晶硅→钙白云石→碳磷石灰→镁方解石→文石→方解石。     

生物阻抗技术概述

简要叙述了人体组织阻抗特性、生物阻抗技术的基本原理和测量方法,全面介绍了生物阻抗技术在细胞测量、体积测量、人体组织结构分析、组织监测、人体成分分析、生物阻抗成像等各方面的应用。     

人体生物磁场检测技术及其医学临床应用

人体生物磁场中含有丰富的有关人体内部器官与组织的信息,测量人体生物磁场的微弱信号有助于医学临床对疾病的诊断与治疗。本文在介绍人体生物磁场特性的基础上,系统阐述了人体生物磁场测量中的关键技术,包括:磁屏蔽技术、空间鉴别技术、和信噪比问题,并详细论述了超导量子干涉仪的工作原理和工作特性,最后结合医学临床的典型应用,论证了研究人体生物磁检测技术对有效提高人类医疗保健水平和生活质量的重要性。     

面向鸟鸣声识别任务的深度学习技术

在生态系统中,鸟类是重要的组成部分,对调节生态环境和监测生物多样性至关重要,甚至可以通过监测鸟群动向与监听鸟群异常鸣声对地震、海啸等自然灾害进行辅助预测和防范,为此,鸟鸣声识别和异常鸣声监测成为热门的研究方向。然而,由于传统鸟鸣声识别方法存在特征提取不充分等问题,导致识别率不高。本文采用融合特征的方法结合深度学习技术提取鸟鸣声特征,融合特征选择改良后的对数梅尔谱差分参数同原始信号参数拼接所得的特征;深度学习方法是基于Dense Net121网络结构,并融入自注意力模块与中心损失函数进行鸟鸣声识别。自注意力模块部分提高了关键通道的特征表达能力;中心损失函数可解决类内特征不紧凑问题。我们通过消融实验对比验证,对在Xeno-Canto世界野生鸟类声音公开数据集上选取的10种鸟类声音进行识别,准确率达到96.9%。代码已开源至Github:https://github.com/Carrie X6/-Xeno-Canto-.git。     

食品中农药残留的新型生物检测技术研究进展

食品安全是关系国计民生的重大战略问题。农药残留（简称农残）是造成食品质量与安全问题的重要因素。食品中农药残留不仅发生率高，而且超标严重，涉及范围广，长期接触或食用含有农药残留的食品会危害人体健康。传统的农残分析技术已经很难满足多样化食品安全检测的实际需求，现代新型生物技术因特异性强、灵敏度高、简单快速等优势，在食品的农残检测中得到广泛应用和持续发展。分析了食品中农药残留及检测技术现状，综述了酶联免疫吸附测定法、荧光免疫法和生物条形码免疫法等分析技术，及电化学、光学、压电传感器等生物传感技术在食品农残检测中的应用进展，讨论了各种技术的优势和局限，以期为相关研究提供参考，从而进一步提高我国食品农残的检测效率，保障食品安全，促进我国食品行业的可持续发展。     

CD45新型免疫荧光标记与检测方法研究

使用经生物修饰后的荧光纳米颗粒,探索了白细胞共同抗原CD45的新型荧光标记与检测方法。将联吡啶钌配合物[三(2,2-联吡啶)氯化钌,六水]为核,二氧化硅为外壳的荧光纳米颗粒用鼠抗人CD45Pur进行生物修饰后,对人体白细胞进行荧光标记,通过荧光显微镜和流式细胞仪检测标记样品的细胞数目和荧光强度,结果表明,该新型荧光标记方法的灵敏度高,光学稳定性好,可准确有效地识别人体白细胞。     

多元光学蛋白质芯片研究取得重要进展

蛋白质芯片技术是一种新型蛋白质分析技术,具有集成、并行、快速和自动化分析的优势。多元光学蛋白质芯片传感器,仅需微量生理或生物采样,即可以同时检测、识别和纯化不同的生物分子和研究分子间的相互作用。无需标记,可以直接测量像血浆、细胞裂解液等生理样品。