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  • 摘要:

    本文提出了一个数学模型,用于描述用饱和甲烷及其水合物的储层中的二氧化碳置换甲烷的过程。 对于气体置换动力学,已经提出了一种方案,其中该方法的强度由二氧化碳通过在气体混合物流和甲烷水合物之间形成的水合物层的扩散来限定。 进行了主要参数对过程动态影响的数值研究。 研究了气体混合物扩散混合系数和渗透率对储层完全换气时间的影响。

    来源机构: 物理学学会会议 | 点击量:53
  • 摘要:

    背景:与大多数蛋白质大分子药物一样,rhIFNɑ-2b的半衰期短,药物利用率低,制备和释放条件显着影响其稳定性。

    方法:设计纳米多孔离子反应靶向给药系统(PIRTDDS),以提高rhIFNα-2b的药物利用率,并通过持续释放将其靶向肺部。通过柱法制备壳聚糖rhIFNα-2b羧甲基纳米多孔微球(CS-rhIFNα-2b-CCPM)。在此,采用静电自组装技术来改善和维持rhIFNα-2b的释放速率。

    结果:微球的粒径分布为5~15μm,微球的纳米孔直径为300~400nm。体外释放结果显示rhIFNα-2b和CCPM主要通过离子键结合。自组装后,释放机制转变为膜扩散。累计释放24小时为83.89%。圆二色图和SDS-PAGE电泳结果显示rhIFNα-2b的二级结构和纯度没有显着变化。 A549细胞增殖抑制率实验结果表明,CS-rhIFNα-2b-CCPM 24小时的抗肿瘤活性保留了91.98%的原液,证明载药纳米多孔微球具有良好的药物活性。体内药代动力学实验结果表明,CS-rhIFNα-2b-CCPM中的药物在24小时后仍能在体内检测到,相当于6小时的储备液,这表明CS-rhIFNα-2b-CCPM具有一定的持续性。 - 体内释放效应。体内组织分布的结果显示CS-rhIFNα-2b-CCPM主要集中在小鼠的肺中(储备溶液的1.85倍)。药效学结果表明,CS-rhIFNα-2b-CCPM具有明显的抗肿瘤作用,肿瘤抑制率为29.2%。

    结论:结果表明,与参照物(rhIFNα-2b的储备液)相比,CS-rhIFNα-2b-CCPM具有更高的药物可用性和更好的肺靶向性,因此有待进一步研究。

    ——文章发布于2019年7月16日

    来源机构: 国际纳米医学期刊 | 点击量:12
  • 摘要:

    背景:作为机会性真菌的白色念珠菌是导致严重烧伤和免疫系统严重受损的患者迟发性发病率和死亡率的最重要原因之一。近年来,对机会性真菌的抗性和抗菌药物的毒性的出现使得开发新药物成为必要。

    方法:在本研究中,我们研究了indolicidin作为宿主防御肽的代表的抗癫痫作用,其与金纳米粒子结合在耐氟康唑的白色念珠菌临床分离株中。在使用生物物理学方法表征indolicidin的缀合后,检查了纳米复合物的细胞毒性和溶血活性。此外,评估了负责抗真菌剂抗性的ERG11的表达水平和肽 - 纳米材料缀合物的免疫调节作用。

    结果:我们的数据表明纳米复合物对成纤维细胞和红细胞无毒。用纳米复合物处理显着降低了耐氟康唑的白色念珠菌分离物和巨噬细胞中的iNOS基因中ERG11基因的表达水平。

    结论:该研究数据为开发用于治疗白色念珠菌烧伤感染的创新疗法提供了机会。然而,需要进一步研究以检验纳米复合物的效率。

    ——文章发布于2019年7月17日

    来源机构: 国际纳米医学期刊 | 点击量:12
  • 摘要:

    背景:近年来,绿色合成的银纳米粒子因其抗癌潜力而越来越受到关注。在本研究中,我们的目标是使用姜黄素衍生物ST06生物合成银纳米粒子(AgNPs)。尽管先前已经研究了银纳米颗粒或姜黄素衍生物的个体功效,但姜黄素衍生物和银纳米颗粒在单一纳米颗粒制剂中的协同细胞毒性作用早先没有在动物模型上特别研究过。这使得该研究与早期合成的姜黄素衍生物或银纳米粒子研究相比具有新颖性。该研究的目的是使用ST06作为还原剂和涂布剂合成ST06涂覆的银纳米颗粒(ST06-AgNPs)。

    方法:采用紫外 - 可见光谱,动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对合成的纳米粒子AgNPs和ST06-AgNPs进行粒径分布,形貌,光学性质和表面电荷的表征。通过能量色散X射线光谱(EDX)和X射线衍射光谱(XRD)研究元素组成和结构性质。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)证明了ST06作为封端剂的存在。

    结果:合成的纳米颗粒(ST06-AgNPs)是球形的并且具有50-100nm范围内的尺寸分布。紫外 - 可见光谱显示410nm处的特定银等离子体峰。通过MTT测定评估,ST06和ST06-AgNP的体外细胞毒性作用显示人宫颈癌细胞系(HeLa)的显着生长抑制。此外,使用ST06-AgNP在EAC肿瘤诱导的小鼠模型(Ehrlich Ascites癌)中进行的研究表明,与对照组动物相比,用这些纳米颗粒处理动物导致肿瘤生长显着减少。

    结论:总之,绿色合成的ST06-AgNPs在体外和体内条件下均表现出优于游离ST06或AgNPs的抗肿瘤效力,且无急性毒性。肿瘤抑制与内在的凋亡途径有关。总之,该研究的结果表明ST06-AgNPs可被认为是治疗实体瘤的潜在选择。

    ——文章发布于2019年7月16日

    来源机构: 国际纳米医学期刊 | 点击量:8
  • 摘要:

    基于CRISPR的工具彻底改变了我们靶向与疾病相关的基因突变的能力。 CRISPR技术包括一系列可以操纵基因及其表达的工具,包括用Cas9和Cas12酶靶向DNA,用酶Cas13靶向RNA。该系列提供了解决突变的不同策略。靶向与疾病相关的RNA突变相对较短,可避免对基因组进行永久性改变。此外,使用CRISPR / Cas9介导的编辑难以编辑某些细胞类型,例如神经元,并且需要新策略来治疗影响大脑的破坏性疾病。

    麻省理工学院麦戈文研究所和博士研究所以及哈佛大学核心成员冯章及其团队现已开发出一种名为RESCUE(特定C到U交换的RNA编辑)的策略,在“科学”杂志上有所描述。

    张和他的团队,包括第一位共同作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg(现在都是McGovern研究员),利用失活的Cas13指导RESCUE在RNA转录本上靶向胞嘧啶碱基,并使用一种新的,进化的可编程酶进行转换不需要的胞嘧啶进入尿苷 - 从而指导RNA指令的改变。 RESCUE建立在REPAIR的基础之上,这是由Zhang的团队开发的一种技术,可将腺嘌呤碱基转化为RNA中的肌苷。

    RESCUE显着扩展了CRISPR工具可以定位的范围,包括蛋白质中可修饰的位置,例如磷酸化位点。这些位点充当蛋白质活性的开/关开关,特别是在信号分子和癌症相关途径中发现。

    “为了治疗导致疾病的遗传变化的多样性,我们需要一系列精确的技术可供选择。通过开发这种新酶并将其与CRISPR的可编程性和精确性相结合,我们能够填补工具箱中的关键空白“麻省理工学院的James和Patricia Poitras神经科学教授张说。张先生在麻省理工学院脑与认知科学与生物工程系任职。

    将RNA编辑的范围扩展到新目标

    先前开发的REPAIR平台使用RNA靶向CRISPR / Cas13将RNA编辑器的活性结构域ADAR2引导至特定的RNA转录物,其中它可以将核苷酸碱基腺嘌呤转化为肌苷,或将字母A转换为I.张和同事们REPAIR融合并在实验室中进化,直到它可以将胞嘧啶改为尿苷,或C至U.

    可以将RESCUE引导至任何选择的RNA,然后通过平台的演化ADAR2组件执行C-to-U编辑。该团队将新平台带入人体细胞,显示它们可以靶向细胞中的天然RNA,以及合成RNA中的24个临床相关突变。然后,他们进一步优化了RESCUE以减少脱靶编辑,同时最小程度地破坏了目标编辑。

    新目标即将到来

    通过RESCUE扩展靶向意味着通过翻译后修饰(例如磷酸化,糖基化和甲基化)调节许多蛋白质的活性和功能的位点现在可以更容易地进行编辑。

    RNA编辑的一个主要优点是其可逆性,与DNA水平的变化相反,后者是永久性的。因此,RESCUE可以暂时部署在可能需要临时修改但不是永久修改的情况下。为了证明这一点,该团队表明,在人类细胞中,RESCUE可以靶向编码β-连环蛋白的RNA中的特定位点,已知其在蛋白质产物上被磷酸化,导致β-连环蛋白活化和细胞生长的暂时增加。如果这种变化是永久性的,它可能使细胞易于发生不受控制的细胞生长和癌症,但通过使用RESCUE,瞬时细胞生长可能会刺激伤口愈合以应对急性损伤。

    研究人员还针对致病基因变体APOE4。 APOE4等位基因一直是晚发性阿尔茨海默病发展的遗传风险因素。同种型APOE4与APOE2不同,APOE2不是风险因素,只有两个差异(APOE4中的C与APOE2中的U)。 Zhang及其同事将风险相关的APOE4 RNA引入细胞,并显示RESCUE可将其特征性Cs转换为APOE2序列,从而将风险转化为非风险变异。

    为了促进将RESCUE推向诊所的额外工作,以及使研究人员能够使用RESCUE作为更好地了解引起疾病的突变的工具,张实验室计划广泛分享RESCUE系统,因为它们与先前开发的CRISPR工具一样。该技术将通过非营利性质粒库Addgene免费提供给学术研究。

    菲利普斯家族提供了对该研究的支持; J.和P. Poitras;普瓦特拉斯精神疾病研究中心; Hock E. Tan和K. Lisa Yang自闭症研究中心;罗伯特梅特卡夫;大卫郑;还有一个Natinoal Institutes of Heatlh授予Omar Abudayyeh。张峰是纽约干细胞基金会 - 罗伯逊研究员。张峰得到了国立卫生研究院的支持;霍华德休斯医学院;纽约干细胞基金会,G。Harold和Leila Mathers基金会。

    ——文章发布于2019年7月11日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:49
  • 摘要:

    纳米技术承诺未来在太空探索方面的创新但实际的进步。然而,历史应用揭示了自阿姆斯特朗和奥尔德伦第一次登上月球表面以来,这项技术如何影响和影响太空探索。 1977年发射的旅行者1号和2号探测器现在都超出了日光层(太阳的保护性气泡的外缘)。然而,自1969年以来,载人航天旅行一直局限于地球的自然卫星。幸运的是,过去50年取得的进展使科学家们能够理论和扩展,超出了我们在1969年的想法。

    纳米技术:从日常使用到太空旅行

    纳米技术是日常便利的背后,地球应用被用于太空。包括防晒霜,液晶显示器(LCD),有机发光二极管(OLED)和自清洁玻璃在内的产品直接影响了太空旅行的进步。怎么样?让我们以OLED为例。对普通用户来说,OLED意味着电视屏幕,MP3播放器(iPod就是一个很好的例子)和家用电脑的分辨率更高。用LCD取代旧的阴极射线管(CRT),现在最新的OLED意味着更薄更轻的技术,适用于全球和太空的显示屏设备。

    OLED的发光电致发光层由有机化合物的薄膜制成。纳米技术组件在于在制造透明电极中使用碳纳米管。用于OLED的纳米颗粒基涂料也越来越受欢迎,因为它们保护设备免受环境损害,包括水,划痕和敲击。这些类型的DSE已经在家中使用(参见索尼的Bravia OLED 4K HDR)和太空旅行,因为它们更耐破损,并且需要更少的空间和动力来操作。随着OLED技术的发展,屏幕将很快成为可用的卷起DSE,原型已经在公开市场上销售。但OLED不是纳米技术为太空旅行带来的唯一帮助。

    3D打印技术已经能够生产微型锂电池,其中一些已经在太空中使用,但科学家们也发现了纳米技术的应用。先进的印刷技术允许通过常规方法生产复杂且不可行的先进纳米级结构。想象一下,能够为太空中的机载计算机打印替代纳米处理器吗?

    太空旅行的当前未来

    纳米技术已经成为日常产品和服务的成熟现实,但太空旅行的过去和未来又如何呢?在航天飞机被美国宇航局退役之前,每次发射都要花费5亿美元。然后是1998年的Deep Space 1发射。使用电力推进系统(EP)来加速发射燃料的化学推进剂,NASA工程师对未来任务的潜在效率感到兴奋。未来的航天器可以配备带静电和加速的纳米粒子,而不是传统的火箭燃料。这将从根本上减少航天器的体积或尺寸,从而允许更加节省燃料的地球发射或增加的货物容量。

    除了EP,科学家们一直在使用纳米粒子来构建日常服装。近十年来,制造商一直在制造能够提供更多防紫外线辐射的服装。纳米二氧化钛或氧化锌纳米粒子已被纳入T恤,裤子和帽子中,以更好地保护人体皮肤免受阳光伤害。这种类型的纳米粒子已经用于弹力纤维,弹性聚合物和尼龙制成的太空服。美国国家航空航天局和其他航天机构已经在研究纳米技术在航天服中的未来应用,其设计采用了纳米生物技术。该技术将能够为宇航员提供额外的保护,并能够密封和修复舱外活动(EVA)套装中的任何缺口。

    未来更加光明

    自1969年以来,纳米技术已经并将继续推进未来几年的恒星勘探。美国国家航空航天局,欧洲航天局和日本都有计划在太阳帆,太空电梯和太空服的绘图板上使用纳米技术。问题不再是如果这些进步会发生,而是何时发生。

    —文章发布于2019年7月10日

    来源机构: azo 纳米 | 点击量:18
  • 摘要:

    半导体收集的太阳能 - 电阻介于常规金属和绝缘体之间的材料 - 可以触发表面电化学反应,产生清洁和可持续的燃料,如氢。需要高度稳定和活性的催化剂来加速这些反应,特别是将水分子分解成氧和氢。科学家已经发现几种强光吸收半导体作为潜在的催化剂;然而,由于光致腐蚀,许多这些催化剂失去了它们对水分解反应的活性。当催化剂本身经由光激发产生的电荷载体(电子和“空穴”或缺失的电子)经历化学反应(氧化或还原)时,发生光诱导的腐蚀或光致腐蚀。这种降解限制了催化活性。

    现在,功能纳米材料中心(CFN) - 美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室科学用户设施办公室的科学家们已经提出了一种优化这种催化剂活性的技术:500纳米长但相对较薄(40至50纳米)的线状纳米结构或纳米线,由氧化锌(ZnO)制成。他们的技术 - 在5月3日在线发表在Nano Letters上的论文中描述 - 涉及化学处理纳米线表面,使得它们可以均匀地涂覆超薄(2至3纳米厚)的二氧化钛薄膜。 (二氧化钛),其作为催化剂和保护层。

    CFN主导的研究是布鲁克海文实验室的国家同步加速器光源II(NSLS-II) - 另一个DOE科学用户设施办公室 - 和计算科学计划(CSI)之间的合作;海军研究实验室计算材料科学中心;和石溪大学材料科学与化学工程系。

    “纳米线是理想的催化剂结构,因为它们具有吸收光的大表面积,而ZnO是一种富含地球的材料,可以强烈吸收紫外线并具有高电子迁移率,”共同通讯作者兼研究负责人Mingzhao Liu说。在CFN Interface Science and Catalysis Group。 “然而,ZnO纳米线本身不具有足够高的催化活性或水分解反应的稳定性。均匀涂覆二氧化钛超薄膜,这是另一种低成本材料,化学性质更稳定,更有效促进界面电荷与纯ZnO纳米线相比,转移可提高这些性能,使反应效率提高20%。“

    为了“润湿”纳米线表面的二氧化钛涂层,科学家们结合了两种表面处理方法:热退火和低压等离子溅射。对于热退火,他们在氧气环境中加热纳米线以去除缺陷和污染物;对于等离子体溅射,他们用高能氧气离子(等离子体)轰击纳米线,从而从ZnO表面喷射氧原子。

    “这些处理改变了纳米线的表面化学性质,使得二氧化钛涂层在原子层沉积过程中更容易粘附,”刘解释说。 “在原子层沉积中,不同的化学前体以顺序的方式与材料表面反应,以一次构建一层原子的薄膜。”

    科学家们用CFN的透射电子显微镜对纳米线 - 壳结构进行成像,通过样品照射一束电子并检测透射电子。然而,因为超薄二氧化钛层不是结晶的,所以它们需要使用其他方法来破译其“无定形”结构。他们在两个NSLS-II光束线上进行了X射线吸收光谱实验:内壳光谱(ISS)和原位和Operando软X射线光谱(IOS)。

    “两条光束线的X射线能量不同,因此X射线与钛原子中不同的电子水平相互作用,”共同作者,ISS光束线物理学家Eli Stavitski说。 “通过这些实验产生的互补吸收光谱证实了二氧化钛的高度无定形结构,结晶域限于几纳米。结果还给出了关于钛原子的价(电荷)状态的信息 - 有多少电子在围绕原子核的最外层壳 - 和配位球,或最近的相邻氧原子的数量。

    然后团队中的理论家和计算科学家确定了与这些实验光谱相关的最可能的原子结构。在具有晶体结构的材料中,原子及其邻居的排列在整个晶体中是相同的。但是非晶结构缺乏这种均匀性或长程有序。

    “我们必须找出导致材料无定形性质的结构配置的正确组合,”CFN理论与计算小组的科学家Deyu Lu解释说。 “首先,我们筛选了现有的结构数据库,并使用以前由前CFN博士后Mehmet Topsakal和CSI计算科学家Shinjae Yoo开发的数据分析工具确定了300多个相关的本地结构。我们计算了每个结构的X射线吸收光谱和选择了11个代表性函数作为基函数来拟合我们的实验结果。从这个分析中,我们确定了具有特定局部配位的钛原子的百分比。

    分析表明,大约一半的钛原子“不协调”。换句话说,这些钛原子仅被四个或五个氧原子包围,这与大多数常见形式的二氧化钛中的结构不同,后者具有六个相邻的氧原子。

    为了验证理论结果,卢和其他理论家 - 马克海伯森,CFN理论和计算组的领导者; CFN博士后Sencer Selcuk;前CFN博士后John Lyons现在是海军研究实验室的物理科学家,他创建了一个无定形二氧化钛结构的原子级模型。他们应用分子动力学的计算技术来模拟产生非晶结构的退火过程。利用该模型,他们还计算了二氧化钛的X射线吸收光谱;他们的计算证实,约有50%的钛原子处于不协调状态。

    “这两种独立的方法给我们提供了关于二氧化钛局部结构的一致信息,”卢说。

    “完全协调的原子不是很活跃,因为它们不能与它们在反应中化学反应的分子结合,”Stavitski解释道。 “为了使催化剂更加活跃,我们需要减少它们的协调性。”

    “无定形二氧化钛的运输行为与大块二氧化钛非常不同,”刘补充说。 “无定形二氧化钛可以有效地传输空穴和电子作为活性电荷载体,从而驱动水分裂反应。但要了解原因,我们需要了解关键的原子尺度图案。”

    据他们所知,科学家们是第一个以如此精细的规模研究无定形二氧化钛的人。

    “为了理解二氧化钛在原子水平上的结构演变,我们需要知道如何生长活性材料的科学家,如何使用CFN和NSLS-II中存在的工具来表征这些材料,以及如何理解表征利用理论工具的结果,“斯塔维茨基说。

    接下来,该团队将扩展他们将实验和理论光谱数据分析与量子信息科学(QIS)相关材料相结合的方法。 QIS的新兴领域利用了物理学中的量子效应,或超小规模发生的奇怪行为和相互作用。他们希望CFN和NSLS-II用户能够在其他研究领域(如能量存储)中使用该方法。

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:85
  • 摘要:

    目的:本研究旨在评估用辛伐他汀(SV) - 壳聚糖(CS)复合物包封的等离子喷涂羟基磷灰石(HA)涂覆的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)韧带的体外和体内生物相容性和骨整合。

    方法:本研究比较了三种不同PET韧带的体外和体内骨反应:SV / CS / PET-HA,CS / PET-HA和PET-HA。使用场发射扫描电子显微镜来表征形态,并分析体外SV释放曲线。将MC3T3细胞与SV / CS / PET-HA,CS / PET-HA和PET-HA共培养,以使用CCK-8测试测试它们的生物相容性。通过使用qPCR表达标记基因来研究成骨分化。通过将PET韧带植入雄性Sprague-Dawley大鼠的胫骨近端骨隧道中3周和6周进行骨整合。通过微型计算机断层扫描(micro-CT)和组织学分析评估骨 - 植入物界面。

    结果:特征纳米多孔结构主要形成于SV / CS / PET-HA和CS / PET-HA组中的等离子喷涂HA颗粒的表面上。 SV释放试验表明,辛伐他汀的持续释放在SV / CS / PET-HA组中持续25天。体外研究表明,SV / CS / PET-HA韧带诱导MC3T3细胞成骨分化,胶原-1,骨形态发生蛋白-2,骨钙素和碱性磷酸酶mRNA表达水平高于CS / PET -HA和PET-HA韧带组。体内试验表明,微观CT分析(骨矿物质密度和骨体积/总体积)和组织学分析(骨植入物接触和界面区域)显示SV / CS中的种植体周围骨形成明显更高且界面面积更小/ PET-HA组比其他组。

    结论:SV-CS复合纳米多孔结构与体外生物相容性和成骨分化的改善相关,并增强了等离子喷涂HA涂层PET韧带的体内骨整合过程。

    ——文章发布于2019年7月4日

    来源机构: 国际纳米医学期刊 | 点击量:23
  • 摘要:

    采用粉末混合球磨粉处理10h,20h和40h,合成了7.5vol%纳米晶CoNiFeAl0.4Ti0.6Cr0.5高熵合金(HEA)颗粒增强的6061Al基复合材料。 结果表明,6061Al-HEA-10h复合材料的平均极限拉伸强度和断裂应变分别为378MPa和8.4%,优于6061Al-HEA-20h复合材料,与HEA颗粒的均匀分布有关。。 具体而言,6061Al-HEA-40h复合材料具有最高的极限强度和屈服强度,断裂应变接近6061Al-HEA-20h复合材料,与细小HEA颗粒团簇的形成和异质晶粒结构有关。 提高复合材料强度的强化机制主要来源于Hall-Petch效应和几何必要的位错。

    ——文章发表于2019年7月6日

    来源机构: 材料科学与工程杂志A卷 | 点击量:16
  • 摘要:

    研究了CuO纳米级夹杂物作为复合材料的第二组分对超导多晶YBa2Cu3O7传输性能的影响。合成了具有不同CuO纳米颗粒含量的YBa2Cu3O7-δ7-δ样品。磁性能分析是在扩展临界状态模型的框架内进行的。发现添加20wt。%CuO纳米颗粒导致在T = 77T = 77K时临界电流密度的增加。进一步增加至30wt。%会降低临界电流密度。本文给出了基于第二代高温超导体(HTSC)的交流电压网络中开关超导故障限流器的实验研究结果。测试设备包含一个串联的HTSC模块和一个断开时间为9ms的高速电流开关。由YBa2Cu3O7-δ7-δ+ CuO纳米复合材料制成的样品作为电阻性电流限制器的有源元件的高效率被示出。

    来源机构: 国际纳米科学杂志 | 点击量:16