综述——新型纳米生物材料的研发：医学纳米颗粒对类细胞膜作用的仿真研究进展

细胞膜是包围细胞质、维持细胞内部组分动态平衡的一个半透膜,参与细胞黏附、离子传导、信号传导等分子生物学过程．类细胞膜提供了有效的模型研究这些生物学过程,故而分子层面上研究医学纳米颗粒对类细胞膜的作用有助于评估纳米颗粒的生物安全性以及促进纳米颗粒的生物医学应用．本文初步探讨了医学纳米颗粒对类细胞膜作用的仿真研究进展,并在此基础上结合膜生物物理学的研究热点对后续的研究进行了展望．     

森林生态系统碳循环动态仿真系统的设计

模型方法是森林碳循环研究的有力工具.在Simulink环境下设计开发了通用的森林生态系统碳循环动态仿真系统FORCASS,从仿真系统的模式框架、设计方案和开发过程方面进行综合分析表明,FORCASS具有可行性.该仿真系统具有如下特点：1）将森林生态系统划分为植被碳库、枯落物碳库、土壤碳库和动物碳库4个分室,考虑了众多碳流转移项,具有较高的机理性和解释性;2）仿真系统基于过程,以植被器官生物量碳储量Richards生长方程为驱动项,带入差分方程组进行计算,可操作性高,能够实现林龄变化下的植被净第一性生产力（NPP）、净生态系统生产力（NEP）等多种输出;3）仿真系统基于通用的碳循环模式框架建立,可扩展性能良好.     

Autodock Vina与Discovery Studio在虚拟筛选耐药蛋白抑制剂中的比较

随着大量与细菌耐药相关的基因的发现和其表达蛋白结构的成功测定,从已有的化合物中通过计算机模拟方法筛选对耐药蛋白靶点有作用的候选化合物,成为了药物发现的一个标准途径。虚拟筛选在耐药基因抑制剂的发现中可以提高效率、降低实验成本。本文介绍了Autodock Vina和Discovery Studio在基于分子对接法的虚拟筛选中的使用,并对比分析其对β-内酰胺酶活性位点的筛选结果。希望通过这种比较促进虚拟筛选在药物设计领域中的应用,提高耐药基因抑制剂的发现速度。     

基于无人机RGB光学相机的漂浮绿藻探测研究

绿潮是我国近海常见的一种海洋生态灾害.为利用无人机(UAV)RGB光学相机准确高效地监测绿潮,建立高分辨率RGB光学影像中绿藻快速提取算法,本文提出了一种新的指数用于增强漂浮绿藻的信号,即以绿色和红色波段形成一个虚拟基线,此基线以下蓝波段信号的线高即为红绿波段虚拟基线漂浮绿藻指数(RG-FAH).此外,利用不同条件的无...     

面向短QT综合征的药物作用建模与仿真研究

短QT综合征(short QT syndrome,SQTS)是以心电图QT间期、心室和心房不应期明显缩短为主要显性特征,并伴有晕厥、高发心源性猝死(sudden cardiac death,SCD)和恶性心律失常风险的一类遗传性心肌离子通道病.据目前资料信息,关于SQTS致病机理的报道比较多,而对SQTS药物治疗的报道罕见.为了揭示在SQTS下的药物作用,本文通过计算机仿真构建人体心室细胞和组织的药物作用模型,利用该模型,从亚细胞、细胞、组织三个尺度,模拟SQT1、SQT2和SQT3下的普罗帕酮药物作用过程,并仿真心电图的变化情况.仿真结果表明:在SQT1下普罗帕酮延长了动作电位时程(action potential duration,APD)和心电图QT间期,并降低T波幅值;相反,在SQT2和SQT3下普罗帕酮缩短了APD和QT间期.计算使用药物前后细胞间膜电压和APD空间离散度的变化,定量分析了普罗帕酮降低T波振幅的原因.总之,对SQT1,普罗帕酮有效;对SQT2和SQT3,普罗帕酮没有改变其致心律失常的危险.仿真结果为普罗帕酮用于临床治疗SQTS提供理论参考.     

厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率评价

自然水循环与社会水循环的关联研究是制定系统性水代谢对策的前提。从水资源代谢过程与格局角度,用物质流分析法(MFA)剖析了亚热带季风气候雨影区缺水城市枯水年份资源水与虚拟水耦合代谢的路径、数量,提取代谢效率评价所需的过程与结构指标,以社会、经济、生态环境效益最优化为评价原则构建了城市水资源代谢效率评价指标体系,采用层次分析法赋权,评价了近10年来枯水年份厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率。结果表明,厦门水资源代谢效率呈加速提高趋势,主要由用水效率类和水代谢过程与结构类指标驱动。说明提高水资源代谢效率的根本对策在于用水行为和用水过程与结构的改善。采用情景分析法设计主导驱动指标不同组合下水资源代谢效率情景方案,提高了方案的可操作性,可基于这些指标制定水资源管理对策。基于MFA结果提取指标丰富了指标体系构建理论。     

基于演化博弈的煤炭矿区生态修复管理机制研究

地方政府环境监管部门和煤炭企业是煤炭矿区生态修复保证金制度实施的重要责任主体。从演化博弈论的研究视角探讨了地方政府与煤炭企业在生态修复保证金制度实施中的决策演化过程,构建了地方政府与煤炭企业演化博弈模型,根据复制动态方程规律得到了参与者的行为演化规律和行为演化稳定策略,分析了生态修复保证金制度实施的策略选择影响因素。选择龙口矿区为研究对象进行了实证研究,结果表明:地方政府的监管力度随煤炭企业的生态修复比例变化而变化,生态修复初期比例低;随着地方政府监管力度加大,生态修复比例相应提高,地方政府可以适当放松监管,但监管力度应保持在一定范围内,确保系统向最优状态演化。可通过动态调节保证金收缴金额,增加税收优惠,降低煤炭企业的治理成本,加强对地方政府环保政绩考核,引导地方政府与煤炭企业共同促进煤炭矿区生态修复工作有效实施。     

基于微管蛋白和秋水仙碱结合位点化合物构建3D-药效团新模型及先导物虚拟筛选

基于作用于微管蛋白秋水仙碱结合位点的小分子抑制剂与生物靶标的复合晶体结构,采用分子模拟软件Discovery Studio 3.0的受体-配体药效团产生程序建立了系列3D药效团新模型（M1-M6）,并用20个已知微管抑制剂验证了其可靠性.用新药效团模型对约10000个化合物的数据库进行了虚拟筛选,发现了一些潜在先导物.据此合成的二芳烃胺类新化合物20在抑制人白血细胞K562的初步实验中显示出了明显的细胞形态变化和抑制活性,对多种人癌细胞A549,KB,KBvin和DU145均有较强的抑制活性（GI500.17～1.02μmol/L）,表明以此新构建的药效团模型进行理性设计和寻找新型抗癌先导物的方法具有一定的可行性.     

三江源国家公园游憩承载力模拟仿真研究

游憩承载力评估与预测是国家公园游憩规划与动态管理的重要工具。采用系统动力学模拟仿真软件Vensim＿PLE,构建三江源国家公园游憩承载力系统动力学模型,包括资源空间、生态环境、社会经济、社会心理4个子系统。以2015—2035年为系统仿真区间,模拟了原始情景、社会驱动模式、生态保护优先模式、协调发展模式4种情景下各子系统的发展演化趋势,为三江源国家公园游憩规划与管理提供参考。结果表明：(1)原始情景模式下,三江源国家公园游憩承载力呈先增后降的趋势,在2031年面临游憩承载力超载风险,在加大游憩设施投入的社会驱动模式下,游憩承载力将有所提升,但2031年后提升效果微弱。(2)生态保护优先模式通过提高污染治理能力和适度控制游客规模,游憩承载力有所提升,并将游憩承载力超载风险由2031年延迟至2033年。(3)协调发展模式下,生态环境承载力和资源空间承载力缓慢上升,在4种模式中均为最高值,游憩承载力也达到最大值,游憩承载力超载的风险由2031年延长至2035年以后。对国家公园游憩承载力的模拟预测,可为合理及时调控提供科学参考,有利于三江源国家公园生态保护与游憩质量提升。     

基于投入产出模型的黄河“几字弯”城市群用水特征与节水关键区域

黄河“几字弯”区域是黄河流域的关键节点,是实现中西部崛起的关键区域,也是黄河流域生态环境保护和高质量发展的战略支撑。然而,缺水已经成为制约“几字弯”地区经济社会发展的最大瓶颈。利用投入产出模型,从生产侧的实体水和消费测的虚拟水出发,分析“几字弯”地区18个城市的用水量、结构变化和流入流出特征,结合生产与消费两个方面提出了“几字弯”地区城市群节水的重点区域及产业供水调整的建议。（1）“几字弯”区域虚拟水用量由2007年648.5亿m3增加至2017年778.4 亿m3,增加了20.0%,但实体水用量仅变化了-0.04%,各城市虚拟水增长类型差异较大。（2）18个城市实体水占虚拟水的比例由2007年41.7%下降至2017年34.8%,水资源利用效率逐步提高;实体水的用水大户是农业,虚拟水的用水大户是制造业和农业,服务业实体水和虚拟水用量剧增。（3）区域18个城市虚拟水流入量增长明显,但整体仍呈现出虚拟水净流出的特征。制造业虚拟水流出量均在188.9亿m3以上,流入量均不足108.9亿m3,制造业在区域经济中具有一定的比较优势。（4）巴彦淖尔、中卫、吴忠、石嘴山和白银市是“几字弯”18个城市中重点节水的对象。在这些城市中,农业用水比重较大,产出较低,农业是今后节水的重点。鄂尔多斯、包头、石嘴山、乌海制造业具有比较优势,巴彦淖尔的农业用水系数远远高于18个城市的平均值,需要控制其农业用水。对于鄂尔多斯、包头、石嘴山、乌海、巴彦淖尔5市,需要向当地的优势产业制造业和服务业进行供水倾斜、提高比较优势。