关键词： 纳米技术   惯性粘滑驱动   压电陶瓷   跨尺度   微织构  

摘要： 纳米技术是目前科技领域中的研究热点之一,在生物工程、显微操作领域、航空航天、光纤对接和精密定位等方面有着广泛的应用,对国民经济和科技的发展有着至关重要的作用。微驱动精密定位技术是纳米技术的重要组成部分,其发展水平制约着纳米技术的发展水平。目前微驱动精密定位技术具有纳米级定位精度,但是运动范围较小,难以在有限空间中实现高精度定位和较大的操作范围,这对微驱动精密定位技术提出了新的挑战与要求。本文在此基础上,研究将微驱动技术应用于SEM的自动化操作中,提出一种新型基于惯性粘滑驱动的跨尺度精密运动平台,并对其关键技术问题进行细致研究与分析。本文在国家自然科学基金青年基金项目“面向SEM的惯性粘滑驱动跨尺度精密运动机理和实现方法研究”(编号51505314)资助下,通过对目前国内外学者对惯性粘滑驱动技术的研究成果与SEM自动化操作技术中遇到的问题进行总结与分析,本课题将分别从织构化摩擦界面的摩擦机理、织构化摩擦界面对惯性粘滑运动的影响、惯性粘滑驱动样机结构设计和惯性粘滑驱动实验系统四个方面进行深入研究:首先,进行惯性粘滑驱动摩擦界面织构化的微观摩擦机理研究。详细阐述惯性粘滑驱动机理,分析在电信号激励下惯性块和滑块的运动状态,明确摩擦力对惯性粘滑驱动的重要性。由于织构的形貌参数属于微纳尺度,分别从范德华力、静电力和棘轮模型三个方面展开摩擦界面织构化的微观摩擦力学的研究,分析摩擦界面织构化对摩擦力的影响,对织构类型的设计提供理论基础。其次,研究织构化摩擦界面对惯性粘滑驱动的影响。优选出合适的微织构类型,简化织构三维形貌并建立其数学模型,以此为依据使用单因素实验法设计相关形貌参数。加工微织构试件并设计测试样机,搭建实验系统进行测试。测试不同参数的微织构对惯性粘滑驱动性能的影响,优选出最佳参数并分析其原因。接着,进行惯性粘滑驱动样机结构研究。为了实现SEM的自动化操作,样机需要满足体积小与灵活性的特点。本文选择使用无轨式结构设计方案,减小样机体积,使用两个压电陶瓷的配合实现双自由度灵活运动。建立运动学模型,探究倾覆力矩对惯性粘滑运动的影响。为了保证压电陶瓷输出位移与力的方向性,采用平行板柔性铰链作为传动机构。通过对样机的结构优化,确定最优方案,共设计出三款样机。最后,搭建惯性粘滑驱动测试系统。分别搭建静态和动态测试系统,对惯性粘滑驱动系统进行研究。测试倾覆力矩对惯性粘滑运动的影响,验证理论的正确性。对单自由度样机与双自由度样机进行性能测试,得到样机的运动速度、分辨率、步长重复性和旋转速度等重要参数,并将优化后的微织构试件在新样机上进行实验,再次验证表面微织构对惯性粘滑运动性能具有提升作用。

关键词： 纳米技术   原子力显微镜   控制算法   BP神经网络  

摘要： 原子力显微镜从研发之初至今作为纳米领域重要的研究工具之一,始终起着举足轻重的作用。目前商用的AFM控制系统一般采用PID控制算法实现对压电陶瓷驱动器的精密控制。但是压电陶瓷具有复杂的非线性特性,简单的PID控制器难以实现对压电陶瓷驱动器的精密控制,不仅影响原子力显微镜的扫描速度,也影响其测试精度。因此许多团队通过改进压电陶瓷驱动器及控制算法来优化原子力显微镜系统。相比改进压电陶瓷而言优化控制器算法具有成本低,适用性广等优点。本文针对目前原子力显微镜的发展现状,进一步做了总结分析,针对常规的PID算法以及BP神经网络的不足,分别做出了相应的改进,并将两者相结合从而得到更加智能化的控制方法。引入BP神经网络之后的智能控制算法可以体现出参数自学习、自整定以及自适应的优势,应用于原子力显微镜控制系统中可以使AFM获得自学习的能力,从而增强其系统的实时性以及精确性。通过对压电陶瓷的精密控制可使得扫描所得图像质量更好,且可使系统具有更强的鲁棒性。AFM的仿真系统可以为其研究提供方便快捷的第一手资料,对于该方面的研究也是微纳领域的一个重点研究方向。构建了AFM仿真平台,分析了其基本工作原理和系统中执行机构的非线性以及时变性,用Simulink结合S函数实现了AFM在接触以及轻敲两种工作模式下的过程仿真,分析并模拟样品表面形貌信号,在该平台上对结合BP神经网络的改进PID算法进行了验证。

关键词： serials   series \u0026 insights   general microbiology   immunology \u0026 microbiology serials  

ISBN: (数字)9780128149935 ISBN: (纸本)9780128149928

摘要： Nanotechnology, Volume 46, the latest release in the Methods in Microbiology series, contains review articles on the application of nanotechnology in various fields of microbiology, including environmental microbiology, food microbiology and medical microbiology. Chapters in this new release include discussions on the Biosynthesis of Nanomaterials Utilizing Biomacromolecules, Nanotechnology in Medical Biology 鈥?Application of Nanodiagnostics in Infectious Diseases, Applications of Nanotechnology in Food Microbiology, Biosynthesis of Nanomaterials Utilizing Microorganisms, Nanotechnology in Medical Biology 鈥?Interaction of Pathogens and Nanostructured Surfaces, Biocompatible Polymers: Synthesis Methods, Surface Functionalization and its Biomedical Applications, and The Bacterial *** by experts in the field of microbiology from all over the worldContains high quality illustrations to enhance learningProvides a comprehensive review of the literature in the area of nanotechnology

关键词： 纳米技术   食品科学工程   应用  

摘要： 纳米技术是科技发展的重要成果,涉及方方面面,其中食品行业的运用尤其广泛。纳米技术可以对食品储藏、包装、检测、研发等提供支持,进而为人们的饮食提供安全保障。文章就纳米技术在食品科学工程中的应用作了相关分析。

关键词： 中医药现代化   物理化学   纳米技术  

摘要： 物理化学是与药物生产以及药物制剂学科密切相关的一门课程,在课程教学中,将重要的知识点与相关的中医药现代化技术相互结合,则不仅可以加深学生对所学知识点的认识,而且可以让学生了解中医药现代化进程中必需的新技术、新方法,从而可以为中医药国际化培养合格的高素质人才奠定基础。

关键词： 纳米技术   新能源   电池   可持续发展  

摘要： 伴随社会的不断发展,资源也在不断的被消耗,近几年已经出现了能源不充裕的现象,为了社会的长期发展,新能源的开采和利用将是未来的目标.给新能源提供一个适宜的空间,让它充分发挥有利的价值.把纳米技术和新能源电池结合使用,这样不但可以提高电池的效能,还可以延长使用周期.把纳米技术和风能以及氢能源等的结合开发,都有非常大的利用价值.因此纳米技术和新能源的相互融合将是一种新的发展趋势.

关键词： 纳米技术   免疫检查点   光热疗法   化学疗法   巨噬细胞   T细胞  

摘要： 目的:转移是目前肿瘤治疗中难以克服的瓶颈和困难。而肿瘤细胞也会利用各种机制从而逃脱免疫细胞的识别和清除,免疫检查点疗法（Immune checkpoint therapy）就是打破肿瘤逃脱机制,激活自身的免疫系统,从而快速、无副作用的杀伤肿瘤。CD47是在肿瘤表面高度表达的跨膜蛋白,其通过与巨噬细胞表面SIRPα蛋白偶联,进而逃过巨噬细胞的吞噬。我们结合二氧化硅纳米颗粒（mSiO2）在肿瘤治疗中的体内衰减周期长,副作用小等优势,和免疫检查点联合使用,同时也为了更好的显示纳米颗粒在肿瘤部位的靶向作用,设计出ZGM@mSiO2-Anti-CD47纳米颗粒和（ICG+BEZ-235）@MSNs,同时配合肿瘤原发灶处进行光热疗法和化学疗法,打破肿瘤稳定的结构,从而协同实现抑制肿瘤细胞的增长和转移的作用。方法:在我们的研究中我们构建了两种纳米颗粒:ZGM@nSiO2-Anti-CD47和（ICG+BEZ-235）@MSNs。体外,我们采用AM-PI染色、流式分析术、巨噬细胞和肿瘤细胞共培养等方法,验证此联合疗法的效果;在体内,我们在C57BL/6老鼠左右两侧各种植肿瘤,分别视为原位瘤和转移瘤。我们使用ZGM@nSiO2-Anti-CD47纳米颗粒尾静脉注射,激活机体的免疫系统,同时也利用纳米颗粒在肿瘤部位的EPR效应,增强了巨噬细胞在肿瘤的部位的杀伤作用。对于（ICG+BEZ-235）@MSNs我们则是在原位瘤注射,ICG是一种光热试剂,其在808nm激光作用下,短时间释放出大量热量和抑制剂,从而杀伤和抑制肿瘤细胞的生长。治疗后,我们分别对原位瘤和转移瘤的大小实施测量,同时收集24h,72h,168h血清,测量IL-12p40,TNF-α的水平,采用流式细胞分析术、免疫组化等方法验证巨噬细胞,CD4+T细胞,CD8+T细胞在转移瘤的浸润情况。结果:免疫系统在肿瘤的治疗和预后都有不可替代的作用。为了打破肿瘤细胞的免疫逃脱机制,我们使用免疫检查点联合纳米技术,同时也对肿瘤采用光热疗法和化学疗法,在体内和体外都进行实验验证。在体外,此联合疗法有效的杀伤肿瘤细胞,使用流式分析术也验证了光热疗法和化学疗法的联合使用能大幅度杀伤肿瘤,从老鼠骨髓中,分离和诱导鼠源原代巨噬细胞,通过巨噬细胞和肿瘤细胞的共培养,在ZGM@nSiO2-Anti-CD47的作用下。增加了巨噬细胞对肿瘤细胞的识别和吞噬,同时也检测了共培养的培养基中TNF-α的含量明显上升;在体内,治疗后的老鼠,免疫细胞如巨噬细胞、CD8+T细胞、CD4+T细胞在肿瘤中的比例升高。相比于对照组,左右两个肿瘤体积变小甚至消失。结论:巨噬细胞作为一种抗原呈递细胞（APC）,是机体重要的一道防线。我们通过设计实验激发了巨噬细胞对肿瘤细胞的识别和吞噬作用,增加了免疫细胞在肿瘤内的大量浸润,有效的抑制了肿瘤的生长和转移。数据表明,这种联合肿瘤免疫治疗纳米技术对肿瘤的复发和转移起到很好的抑制作用,延长动物的生存时间。所以,这种协同作用系统是一个拥有巨大前景的肿瘤治疗方法。

关键词： 纳米颗粒   纳米技术   抗菌作用   再矿化  

摘要： 纳米材料是一种多功能新型材料,其颗粒大小约在1～100 nm。纳米粒子具有独特的性能,如比表面积大,物理、机械和生物特性以及抗菌作用等,使其加入可以有效改善材料的光学、化学、电学和力学性能。近年来随着对纳米材料的深入研究,其在医学领域的应用逐渐增加。纳米材料可被应用于牙体牙髓,牙周组织工程,口腔外科和成像等中。本文针对常见纳米颗粒在口腔医学中的应用作一综述。

关键词： 纳米技术   纳米晶   纳米金属材料   纳米尺寸   晶界能   不全位错   重要进展   稳定性研究  

摘要： 金属晶粒细化至纳米尺寸可以大幅度提高其强度和硬度,但是由于引入了大量的晶界,纳米金属材料的结构稳定性变低,晶粒长大倾向明显。在一些纳米金属,如纯铜中,纳米晶粒甚至在室温条件下即发生长大。这种固有的不稳定性一方面给纳米金属

关键词： 纳米技术   生物传感器   检验新技术   生物标志物  

摘要： 目前,随着全世界对疾病诊断、精准医疗、健康监控等医疗健康领域日趋关注,生物传感技术在临床与实验室诊断领域得到了蓬勃发展。生物传感器所具有的选择性好、灵敏度高、快速等优势展现出巨大的潜力。然而,在生物传感技术的应用中,依然存在对大型仪器的依赖、成本过高、无法满足实际应用中对疾病生物标志物高效、即时检测的需要等问题。因此,研发高效、灵敏、特异、便携、快速测定的生物传感器是当前研究的热点。本论文建立了四种生物传感器体系,将生物传感技术与纳米材料、智能设备、电化学等技术相结合,用于探索传感器的构建原理,并对其在临床检验中的应用展开讨论,主要包括以下几个部分:一、针对心力衰竭标志物氨基末端脑钠尿肽(N-terminal pro-Brain Natriuretic Peptide,NT-proBNP),设计了一种新型的纳米电化学免疫传感器,并将其用于血清 NT-proBNP的检测。通过在玻碳电极上覆载复合纳米材料AuNPs/PDDA/RGO,利用复合材料涂层良好的吸附性能,将抗体(一抗)固定到电极表面,再采用“夹心法”分别将抗原标志物(NT-proBNP)及酶标抗体(二抗)结合到电极表面。在酶催化反应的高效作用下,使TMB被H2O2氧化,产生的氧化产物在电极表面生成还原电流信号,从而实现对NT-proBNP的测定。实验结果表明,利用所构建的复合纳米电化学免疫传感器可实现对抗原标志物的定量检测,检出限(S/N=3)为8 pg/mL。该方法利用纳米复合材料增强传感界面抗体的覆载量,同时增强了界面抗体的吸附性,相比传统的单一纳米材料免疫传感器具有更强的灵敏型及稳定性性能,解决了部分临床患者血液中NT-proBNP含量低而难以检测的问题。二、开发了一种基于智能手机辅助和8通道的气压传感设备的新型气压检测诊断系统(Smartphone Assisted Pressure-measuring-based Diagnosis System,SPDS),并将其用于心肌梗塞的快速诊断。通过SPDS,实现对每批样品进行高效快速的检测(检测时间小于20 min),结合智能手机完成信号分析、储存和输出。实验结果表明,所构建的SPDS实现了 0.014ng/mL cTnI,0.16ng/mL CK-MB与0.85 ng/mL Myo的检测下限。将该系统应用于50例临床血清样本与化学发光检测结果的比较评估,结果表现出良好的灵敏度和稳定性。与传统的急性心梗诊断方法,如ECG、成像和化学发光等方法相比,SPDS具有便携性、高准确性和低时间消耗的优势,使得其在低发展地区的医院、社区以及床旁检测等具有较好的推广使用价值。三、研制了一种基于均相杂交和竞争性组装的电化学DNA传感器,并将其用于新型隐球菌的检测。通过捕获探针与信号探针、靶标双链DNA(dsDNA)在均相体系中高效、快速结合,在传感器表面形成三明治结构,并利用酶联催化技术对靶标序列进行电流检测实现对新型隐球菌感染的诊断。结果表明,将该方法应用于新型隐球菌临床样本双链DNA的检测,在样本浓度为5 pmol/L～1 nmol/L范围内,电流值与双链DNA浓度呈现良好的线性关系,检出限(S/N=3)为800 fmol/L。该方法在探针识别界面构建过程中,仅通过简单的均相与异相体系的差异,揭示了探针DNA识别dsDNA的机理,在没有酶消化等复杂的样品预处理的情况下,实现了对ssDNA与dsDNA的选择性定量检测,为突破DNA电化学传感器对疾病dsDNA的检测提供了研究基础和新的思路。四、设计和构建了基于重复序列的自身信号放大型DNA电化学传感器,并将其用于结核杆菌(Tubercle Bacillus,TB)的快速检测。利用TB基因序列中含有多个重复序列的特点,设计特异性探针,同时将具有高度特异性的重复序列作为靶标,使探针对靶标序列进行高密度识别,从而实现传感器自身信号增强放大的效应。结果表明,利用新型DNA电化学传感器对人工合成的含有两个重复序列TB基因的定量检测,在目标序列浓度为0.7 pmol/L～10 pmol/L范围内,电流值与DNA浓度呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为1.5 fmol/L,具有较高的灵敏度。同时,由于在传感器的设计中利用了 TB重复序列(1034bp)自身所具有的高度特异性,保证了靶标的高度特异,进而实现了对质粒片段及肺结核痰标本DNA提取物的初步检测。该方法利用微生物所特有的重复序列结构,根据天然的结构设计简单的技术,构建了一种新型的“三明治”放大体系,实现对少量样本的高灵敏检测,减少了复杂样本的前处理过程和时间,为DNA电化学传感器实现POCT转化提供了研究基础。