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生物启发的高散射聚合物材料的最新进展
高散射聚材料的生物启发式设计与多领域应用研究进展一、研究背景与核心挑战高散射材料作为光学功能材料的重要组成部分,在涂料、化妆品、食品包装及新能源领域具有不可替代的作用。传统高折射率TiO₂材料因致癌风险与环境污染问题,促使科研人员转向开发环保型生物基散射材料。纤维素及其衍生物因其可再生性、可生物降解性和优异的成膜性能,成为替代TiO₂的理想候选材料。当前研究重点在于如何通过仿生结构设计突破低折射率材料的散射效率瓶颈,同时解决规模化生产中的技术瓶颈。二、光散射机制与仿生结构设计自然界的白化现象提供了丰富的结构启示。蝴蝶翅膀的纳米级多层结构通过周期性排列实现可见光的高效散射,而甲虫鳞片中的非晶态多
来源:ACS Macro Letters
时间:2025-12-17
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低强度磁场定向的晶格对称性转变在二嵌段共聚物/磁性纳米粒子纳米复合薄膜中诱导出中心对称的矩形圆柱结构
本研究首次系统揭示了磁场与剪切应力协同作用对嵌段共聚物晶体对称性的定向调控机制。通过在PS-b-PMMA共聚物基体中引入0.38 vol%的NH2-Fe3O4磁性纳米粒子,构建了新型复合薄膜体系,成功实现了从六方密排(HEX)到中心矩形(CR)的晶体结构转变,并深入探讨了其动力学机制与调控规律。在材料制备方面,采用化学键合策略将Fe3O4纳米粒子(平均直径6.2 nm)整合至PMMA嵌段微域中。通过核磁共振(NMR)和原子力显微镜(AFM)证实,氨基功能化表面实现了与PMMA链段的特异性相互作用,纳米粒子均匀分散于PMMA相中,未引起基体相容性破坏。这种设计不仅规避了传统纳米复合体系中团聚问题
来源:ACS Macro Letters
时间:2025-12-17
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CholeraSeq:用于霍乱监测和近实时疫情调查的综合性基因组学流程
在霍乱第七次大流行的背景下,全基因组测序(WGS)已成为疫情调查的关键技术。然而,在资源有限地区,分析过程的工具不一致性和操作复杂性严重阻碍了基因组数据的实时转化。现有流程往往需要繁琐的手动干预,难以应对突发疫情中对新毒株进行快速系统发育定位的需求。为此,研究团队开发了CholeraSeq——一个专为霍乱监测设计的自动化基因组学流程。该工具基于Nextflow工作流管理器构建,采用模块化设计,支持从原始测序数据到高质量SNP和系统发育树的端到端分析。特别值得一提的是,研究人员还配套发布了包含4,196个全球霍乱弧菌菌株的核心基因组比对数据库,使新样本能够快速嵌入全球进化背景进行分析。关键技术方
来源:Bioinformatics
时间:2025-12-17
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多效基因图谱分析揭示了15种自身免疫性疾病中共同的免疫调控枢纽
本研究系统解析了15种常见自身免疫性疾病的遗传关联网络与功能通路,通过整合多组学数据与先进统计方法,揭示了自身免疫性疾病复杂的遗传共性与免疫调控机制。研究团队采用分层分析方法,首先对GWAS数据源进行严格筛选,选取具有高分辨率信号、大样本量且欧洲人群占比超过80%的15种自身免疫性疾病数据集,包括哮喘、类风湿关节炎、1型糖尿病等临床常见病种。在遗传关联分析层面,通过扩展的LDSC模型计算疾病间遗传共性与方向性关联,发现超过90%的疾病对呈现显著正遗传相关,这一结果与既往研究关于自身免疫性疾病共享遗传背景的结论相吻合。在基因层面的挖掘中,研究创新性地结合MAGMA多标记分析框架与PLACO多效性
来源:Human Immunology
时间:2025-12-17
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危机期间教育建筑中的电力需求动态:以COVID-19和能源危机为例
本文聚焦于法国巴黎地区两所高等教育与科研建筑(Building 1与Building 2)在2017至2022年间的电力消费模式分析,重点探讨COVID-19大流行和乌克兰战争引发的能源危机对能源使用的影响。研究采用动态线性模型(DLM)作为核心分析工具,通过分解时间序列数据中的趋势、季节性和外部事件冲击,揭示了 institutional buildings在应对全球性危机时的能源管理特征与政策响应效果。### 一、研究背景与意义建筑能源消耗占全球总能耗的40%,而教育机构作为公共建筑的重要类型,其能源效率直接影响城市可持续发展目标。法国ADEME统计显示,学校建筑占公共部门12%的能源消耗
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通过让健康大鼠主动脉环暴露于马凡综合征患者的血清中,调节血管反应性
马凡综合征(Marfan syndrome, MFS)是一种由FBN1基因突变引起的遗传性结缔组织病,以心血管系统并发症尤其是升主动脉扩张和动脉瘤形成为主要特征。本研究通过体外实验探究了MFS患者血清对健康主动脉血管反应的影响,并进一步结合临床数据分析了其潜在机制。以下从研究背景、方法学、核心发现及机制探讨四个方面进行系统解读。### 一、研究背景与科学问题马凡综合征患者普遍存在升主动脉直径大于5厘米的风险,且该病变与TGFβ1信号通路异常密切相关。既往研究表明,FBN1突变导致弹性纤维(EF)降解和胶原过度沉积,同时TGFβ1的异常释放可能通过激活下游信号通路加剧血管壁损伤。然而,关于患者血
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利用芯损滤波位置平均会聚束电子衍射确定掺杂剂位点占位
在材料科学和凝聚态物理研究中,精确确定晶体材料中掺杂原子的位置——即它们倾向于占据宿主晶体结构中的哪个晶格位点——是理解和调控材料性能的关键。例如,在半导体材料中,掺杂剂的位置直接影响其电学特性;在催化材料中,活性位点的分布决定了反应效率。传统的原子位置通道增强微分析(ALCHEMI)技术,特别是基于能量色散X射线光谱(EDX)的方法,已被广泛用于此类分析。其基本原理是利用电子通道效应(即电子束在晶体中传播时,由于动力学衍射效应,电子强度会在原子柱位置增强或减弱),通过改变入射电子束的取向(倾斜),使不同元素特征X射线的信号产生差异,从而反演出掺杂原子的占位情况。然而,EDX-ALCHEMI技
来源:Microscopy and Microanalysis
时间:2025-12-17
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一种新型的静电辅助气流授粉末端执行器,专为猕猴桃花朵设计,其充电和喷雾参数经过了优化
该研究针对 kiwifruit (猕猴桃) 这种雌雄异株作物的精准人工授粉难题,提出了基于电晕技术的集成化末端执行器解决方案。传统人工授粉方法存在两个核心缺陷:一是干燥花粉在空分散射过程中存在约 30-40% 的随机扩散损失;二是液体雾化授粉导致花粉活性在 15-30 分钟内下降超过 60%。本研究通过创新性整合气流定向与电晕充电技术,在西北农林科技大学试验基地完成了系统性验证,为设施农业提供了新的技术范式。**技术原理创新**:研究团队突破传统机械授粉的物理限制,开发出双模协同系统。其核心创新在于将气流动力学与静电学原理深度融合:通过精密设计的气流通道形成定向花粉流道,配合环形电极阵列产生的
来源:Computers and Electronics in Agriculture
时间:2025-12-17
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迈向自动化作物监测:一种用于中心支轴灌溉系统下玉米雄穗检测的计算机视觉解决方案
在农业智能化领域,研究者们正致力于将传统灌溉系统升级为具备环境感知能力的智能平台。西北农林科技大学研究团队(刘广毅等)通过创新性技术整合,成功实现了玉米花丝的实时动态监测,为精准灌溉决策提供了关键数据支撑。这项研究突破性地将视觉检测系统与现有灌溉机械深度融合,构建了"感知-决策-执行"一体化智能体系,在节水增效方面展现出显著优势。研究团队首先攻克了移动平台图像采集的稳定性难题。通过定制化安装方案,将工业级摄像头系统固定于中心 pivot 灌溉机的移动轨迹上,利用其2.5-3.5米的恒定观测高度和周期性运动轨迹,实现了连续、均匀的农田影像采集。这种移动监测系统相比传统无人机监测具有三大优势:持续
来源:Computers and Electronics in Agriculture
时间:2025-12-17
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基于自动像素级标注和ABCD特征的植物病害严重度估计算法研究
植物病害是威胁全球粮食安全和农业生产可持续性的主要因素之一。由真菌、细菌或病毒引起的病害不仅降低作物产量,还严重影响农产品质量。传统的病害严重度评估主要依赖农业专家的肉眼观察和经验判断,这种方法不仅主观性强、效率低下,而且难以在大规模农场中推广应用。随着精准农业和智慧农业的发展,利用人工智能(AI)技术,特别是深度学习(DL)方法,进行自动化、客观的植物病害监测和严重度评估,已成为一个重要的研究方向。然而,开发高效的深度学习模型面临一个主要瓶颈:训练模型需要大量带有像素级标注的数据集,而手动进行像素级标注(即对图像中每个像素点属于病害区域还是健康区域进行标记)是一项极其耗时、费力且需要专业知识
来源:Computers and Electronics in Agriculture
时间:2025-12-17
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SmartWT:一种开源的物联网传感器、数据记录器及GPRS数据传输设备,用于监测稻田中的水位,适用于自动供水(AWD)灌溉系统
本文聚焦于意大利水稻种植区开发的一种低成本远程水情监测系统——SmartWT,旨在解决传统交替湿干(AWD)灌溉技术中人工监测水位的痛点。研究团队通过实验室测试与田间试验相结合的方式,系统验证了该设备的可靠性、精度及经济性。以下从技术背景、系统创新、实验验证、应用价值及局限性等方面进行解读。一、技术背景与问题分析水稻作为全球第三大粮食作物,其灌溉效率直接影响水资源利用与碳排放。传统持续淹灌方式虽能保障水稻生长,但存在水资源浪费(灌溉用水量可达传统方法的60%)、温室气体排放(甲烷和氧化亚氮年排放量占全球农业的10%)以及稻米砷超标(欧盟限制稻米砷含量为0.1mg/kg)等问题。意大利作为欧洲最
来源:Computers and Electronics in Agriculture
时间:2025-12-17
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人类与机器之争:生成式人工智能能否预测昆虫生物防治的结果?
水稻联合收割机杂质率实时检测技术革新研究一、研究背景与问题分析水稻联合收割过程中杂质率的精准控制直接影响粮食质量与后续加工效率。当前主流技术多聚焦于优化杂质识别与分割模型的准确率,但在质量转化环节存在显著短板。传统方法采用二维像素面积与实际质量的线性映射关系,存在三方面技术瓶颈:首先,二维图像无法完整表征杂质的三维形态特性,导致质量估算存在系统性偏差;其次,不同品种水稻的成熟度差异(如谷粒饱满度、淀粉含量)会改变单位面积对应质量,线性模型难以适应这种动态变化;最后,复杂田间环境(光照波动、作物倒伏、杂质形态异质性)加剧了传统方法的局限性,据文献统计,现有线性映射模型在田间场景下的相对误差普遍超
来源:Computers and Electronics in Agriculture
时间:2025-12-17
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基于优化后的无人机高光谱遥感图像数据的水稻叶绿素含量反演建模
水稻叶片叶绿素含量反演研究基于多源数据融合与机器学习优化一、研究背景与意义水稻作为全球主要粮食作物,其生长状态监测对农业精准管理具有战略意义。叶绿素作为反映作物生理状态的关键生化指标,其定量反演直接影响施肥决策、病虫害预警及产量预测。传统地面光谱仪虽能获取高精度光谱数据,但受限于空间分辨率(通常不足5米),难以实现大范围农田监测。而无人机(UAV)多光谱系统虽具备大范围观测优势,但存在光谱分辨率不足(如波段间隔>10nm)、大气干扰及平台姿态误差等问题,导致反演精度受限。二、技术路线与创新点本研究创新性地构建了"地面高精度-无人机大范围"协同观测体系。首先采用波长随机组合遍历算法,在400-7
来源:Computers and Electronics in Agriculture
时间:2025-12-17
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通过融合数字图像和热红外图像来估算小麦籽粒灌浆过程
小麦灌浆过程监测的跨光谱融合方法研究小麦作为全球重要的粮食作物,其产量与品质直接受灌浆阶段生理特性影响。灌浆持续时间、速率等参数是决定最终产量的关键指标,但传统采样方法存在破坏性、耗时等局限。本研究创新性地融合地面RGB与热红外影像技术,构建了非破坏性的灌浆过程量化评估体系,为精准收获管理提供技术支撑。研究团队通过多维度技术整合,突破了传统监测的瓶颈。首先采用温度阈值法实现穗部精准分割,利用不同灌溉条件下冠层温度的时空差异特征,在17:00时段获得最佳解译效果。这种时间选择基于植物蒸腾作用与光照强度的耦合效应,此时段温度梯度最显著,能有效区分穗部与周围冠层组织。实验表明,该时段温度反演误差较其
来源:Computers and Electronics in Agriculture
时间:2025-12-17
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DLS-SUC:一种用于预测赖氨酸琥珀酰化位点的精确预测框架,该框架整合了蛋白质语言模型(ESM-2)和双重不平衡策略
lysine succinylation (Ksucc)作为一种负电荷修饰,在调控蛋白质功能、细胞信号传导及疾病发生发展中发挥关键作用。当前研究虽已取得显著进展,但仍面临三大核心挑战:首先,现有模型在特征表示层面存在局限性,多数方法依赖单一序列维度特征,未能有效整合进化信息、理化性质等多模态数据;其次,网络架构设计未能充分平衡局部序列特征与全局结构依赖的协同建模需求;最后,针对医学领域常见的类别不平衡问题,现有解决方案多采用单一策略,存在过拟合风险或计算效率低下等缺陷。针对上述问题,本研究提出DLS-SUC框架,通过四大创新模块构建了新一代Ksucc预测系统。 在特征工程层面,DLS-SUC
来源:Computational Biology and Chemistry
时间:2025-12-17
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不同苹果品种中纤维素的多尺度分析比较:结构、形态及性质
摘要 本研究旨在从四种不同的苹果品种(Golden Delicious、Granny Smith、Gala和Red Delicious)中提取纤维素,并利用超分辨率显微镜和光谱学等先进技术,从不同尺度上分析其结构特征。纤维素微纤维(直径大于1微米)由纳米纤维(小于500纳米)组成,而纳米纤维又包含二维纳米纤维(直径为30–200纳米)。这四种苹果品种中的纤维素晶体结构具有不同的晶格间距,范围在3.82至5.96埃之间。通过显微镜观察和计算模拟,根据不同苹果纤维素中晶体区域的d间距以及不同晶体平面之间的角度来确定其相应的晶体结构。研究
来源:Microscopy and Microanalysis
时间:2025-12-17
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长期他莫昔芬暴露对小鼠卵巢储备与胚胎发育的影响:卵巢功能下降但胚胎发育潜力未受损
对于众多罹患雌激素受体阳性(ER+)乳腺癌的年轻女性患者而言,他莫昔芬(Tamoxifen, TAM)作为选择性雌激素受体调节剂(SERM)的长期辅助治疗(通常持续5-10年)是防止癌症复发的关键手段。然而,这种长期治疗对女性生殖健康的潜在影响,特别是对卵巢功能和未来生育能力的长期后果,却笼罩在未知的迷雾中。临床上,建议女性在服用TAM期间避免怀孕,并在尝试受孕前停药2-3个月,但这些建议多基于专家共识,缺乏坚实的实验数据支持。更令人担忧的是,昂贵的生育力保存措施(如卵母细胞或胚胎冷冻)并非所有患者都能获得,这使得深入理解TAM对生殖系统的直接作用变得尤为迫切。为了回答这些关键问题,由Lynd
来源:Biology of Reproduction
时间:2025-12-17
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疟原虫DNA连接酶I对于寄生虫在血液阶段和肝脏阶段的发育至关重要
疟原虫DNA连接酶I(Lig1)的功能与定位研究一、研究背景与科学问题疟原虫作为人类血液寄生虫和肝内发育寄生虫,其基因组维持机制具有独特性。已知疟原虫核基因组编码单一DNA连接酶I(Lig1),该酶可能同时参与核DNA复制修复和叶绿体/线粒体基因组维持。但Lig1在疟原虫生命周期的空间分布及其关键作用尚未明确。本研究通过多维度实验系统解析了PfLig1的功能特性与定位规律。二、核心发现1. **跨基因组定位特征**: - 核定位:免疫荧光与ChIP-qPCR证实PfLig1在核膜、核仁及染色质区域特异性表达,与核DNA复制修复需求高度吻合。 - 器官定位:尽管主要定位于核区,但通过Ch
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相关性与因果关系:幽门螺杆菌群体的异质性使得突变菌株表型的识别变得复杂
幽门螺杆菌(*Helicobacter pylori*)的遗传多样性和实验室传代过程中出现的表型变异对研究其致病机制和生物膜形成的影响提出了重要挑战。本文通过系统分析实验室传代过程中突变株的稳定性、单菌落分离体的遗传异质性,以及特定基因(如*pflA*、*flgS*、*sabA*)在生物膜形成中的作用,揭示了以下关键发现:### 1. **实验室传代导致基因型和表型的动态变化**在构建*pflA*基因敲除突变株(G27 Δ*pflA::cat*)的过程中,发现原始突变株的*pflA*缺失表型在传代后可能消失。例如,初始菌株DSM709表现出显著增高的生物膜形成能力,但在传代后,同一基因座的不同
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对Pantoea rara突变体进行转录组分析,揭示了细菌磷酸盐溶解机制的复杂性
本研究聚焦于提升磷溶菌(Pantoea rara)作为生物肥料的田间应用效能,通过转录组学系统分析揭示了传统筛选方法的局限性及新型磷溶机制。研究选取具有典型磷溶能力的野生型菌株Lu_Sq_004(PSI=1.74)、增强型突变株P+(PSI=4.13)和缺陷型突变株P−(PSI=0),利用RNA测序技术追踪其在限磷培养基(PVK)和非限磷培养基(R2A)下的基因表达动态,结合KEGG通路富集分析,系统解析了三株菌的转录调控网络差异。**实验设计与方法创新** 研究采用UV诱变技术生成具有明确表型差异的突变株,通过多时间点(2-10天)转录组测序捕捉动态响应。不同于传统单时间点检测,该设计完整
来源:Microbiology Spectrum
时间:2025-12-17