1 中国科学院深圳先进技术研究院，广东 深圳 518055
2 深圳市中科海世御生物科技有限公司，广东 深圳 518055
针对硼硅酸盐生物活性玻璃(BBG)临床应用的瓶颈问题，对比不同硼硅比(样品0B、样品1.5B、样品3B)生物活性玻璃与30% (质量分数)柠檬酸混合形成的骨水泥浸提液在体外对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)增殖活性与成骨分化的影响，及该骨水泥体内移植后对大鼠股骨缺损的修复效果。结果表明：骨水泥的降解速率随生物玻璃中B元素含量的增加而增快，同时其浸提液在体外对hBMSCs增殖活性与成骨分化的抑制效果更明显；然而，含最高浓度B的骨水泥(样品3B)在体内诱导更多新骨生成，展示出更好的骨修复性能。基于BBG在体内外生物学效应的显著性差异，本工作为硼基生物活性材料特性的优化设计及其体外有效性评价体系的构建提出了思考和建议。
硼硅酸盐生物活性玻璃 骨髓间充质干细胞 成骨分化 骨缺损 硼 borosilicate bioactive glass bone marrow mesenchymal stem cells osteogenic differentiation bone defect boron
崔旭 1,2,3崔江维 1,2,3郑齐文 1,2,3魏莹 1,2,3[ ... ]郭旗 1,2,3
1 中国科学院 新疆理化技术研究所 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院 新疆理化技术研究所 新疆电子信息材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学, 北京 100049
通过60Co γ射线辐照试验,研究了22 nm工艺体硅nFinFET的总剂量辐射效应,获得了总剂量辐射损伤随辐照偏置和器件结构的变化规律及损伤机理。研究结果表明,经过开态(ON)偏置辐照后器件阈值电压正向漂移,而传输态(TG)和关态(OFF)偏置辐照后器件阈值电压负向漂移; 鳍数较少的器件阈值电压退化程度较大。通过分析陷阱电荷作用过程,揭示了产生上述试验现象的原因。
体硅nFinFET 总剂量辐射效应 辐照偏置 bulk silicon nFinFET total ionizing dose effect irradiation bias
1 同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 中国科学院上海高等研究院, 绿色化学研究中心, 上海 201210
3 中国科学院深圳高等研究院, 人体组织与器官退行性研究中心, 广东 深圳 518055
硼硅酸盐生物活性玻璃因具有降解可控、可原位转化为羟基磷灰石、生物相容性好、与软硬组织键合良好、组织修复能力强等优点, 在生物医用领域具有良好的应用前景。本文综述了硼硅酸盐生物活性玻璃及其衍生材料开发应用的历史沿革、研究现状及发展趋势; 重点阐述了通过元素掺杂、有机-无机杂化复合、微/纳米结构构建等多功能的改性研究, 及其在组织修复、肿瘤治疗、药物递送等领域的最新成果, 最后探讨了硼硅酸盐生物活性玻璃的发展前景和面临的挑战。
硼硅酸盐 玻璃生物活性 功能化构建 多样组织修复 疾病诊疗一体化 borosilicate glass bioactive multifunction tissue regeneration therapies
魏莹 1,2,3,*崔江维 1,2,3蒲晓娟 1,2,3崔旭 1,2,3[ ... ]郭旗 1,2,3
1 中国科学院 a.特殊环境功能材料与器件重点实验室
2 b.新疆理化技术研究所, 新疆乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对纳米金属-氧化物-半导体(MOS)器件中采用的高介电常数 HfO2栅介质, 开展电离总剂量效应对栅介质经时击穿特性影响的研究。以 HfO2栅介质 MOS电容为研究对象, 进行不同栅极偏置条件下 60 Co-γ射线的电离总剂量辐照试验, 对比辐照前后 MOS电容的电流-电压、电容-电压以及经时击穿特性的测试结果。结果显示, 不同的辐照偏置条件下, MOS电容的损伤特性不同。正偏辐照下, 低栅压下的栅电流显著增大, 电容电压特性的斜率降低; 零偏辐照下, 正向高栅压时栅电流和电容均显著增大; 负偏辐照下, 栅电流均有增大, 正向高栅压下电容增大, 且电容斜率降低。3种偏置下, 电容的经时击穿电压均显著减小。该研究为纳米 MOS器件在辐射环境下的长期可靠性研究提供了参考。
电离总剂量效应 高 k栅介质 经时击穿效应 辐射陷阱电荷 total ionizing dose effect high k gate oxygen dielectric time-dependent dielectric breakdown radiation trap charge 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 903
光学 精密工程
2021, 29(12): 2774
1 同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 中国科学院 深圳先进技术研究院 生物医药与技术研究所 人体组织与器官退行性研究中心, 深圳 518055
以溶胶-凝胶法制备的介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球(MBGS)作为固相, 海藻酸钠(SA)溶液作为液相,开发了一种可注射复合骨水泥。对MBGS中氧化硼/氧化硅的比例对其质构性能及骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的影响进行表征。实验结果表明, 随着硼含量的增加, MBGS的比表面积从161.71 m2/g增大至214.28 m2/g, 平均孔径以及总孔容也随之增长, 加速了玻璃相中钙离子的释放, 使得玻璃与SA的快速交联, 改善了骨水泥可操作性能和力学性能, 凝固时间由21 min缩短至9 min, 抗压强度由3.4 MPa提升至4.1 MPa, 体外矿化性能也随之提高。综合各方面性能表现, BC-30骨水泥兼具良好的可操作性能、力学性能和体外矿化能力, 是最合适的骨水泥组分。总之, 提高MBGS的质构性能是增强复合骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的有效方法。
可注射骨水泥 介孔硼硅酸盐生物活性玻璃 生物活性 可操作性 injectable bone cement mesoporous borosilicate bioactive glass bioactivity workability
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 北京航空航天大学 新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室, 北京 100191
在受到陀螺效应、动框架效应等影响后产生的磁力非线性问题是磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)高速转子位置精度下降的主要因素。为解决以上问题, 提高转子位置精度, 本文分析了转子所受磁力的特性, 建立了转子系统非线性动力学模型, 提出了神经网络滑模控制方法。设计滑模控制律, 采用径向基函数神经网络逼近控制律中的非线性模型, 自适应算法根据误差在线调整神经网络的权值, 同时可以保证整个系统的稳定性。仿真和实验结果表明, 所提出方法的转子位置精度达到99%, 稳态误差为0.000 2 mm。神经网络滑模控制可以实现MSCMG转子系统的高精度位置控制。
磁悬浮控制力矩陀螺 磁悬浮转子 高精度位置控制 滑模控制 神经网络 Magnetically Suspended Control Moment Gyroscope (M magnetically suspended rotor high-precision position control sliding mode control neural network
土壤有机质（SOM）是植物生长必需的营养物质, 也是土壤属性检测的重要参数。 快速、 高效地获取土壤有机质信息对精细农业的发展具有重要意义。 近红外光谱技术具有快捷、 低成本等优势, 被广泛应用到土壤有机质的测量中, 然而土壤水分在近红外光谱(780～2 500 nm)中具有很强的吸收特性, 对土壤有机质的检测形成了一定的干扰。 分析了50个土样在不同含水率（约17%, 15%, 10%, 5%和干土）下的近红外吸光度谱图特性, 利用水分敏感波段2 210, 1 415和1 929 nm构建了水分修正系数（MDI）, 并在此基础上对不同含水率土样进行了重构, 以消除水分对土壤有机质预测模型的影响。 结果如下: （1）经MDI校正重构后的吸光度谱图与对应的干土土样吸光度谱图相近, 能较好地反映其干土土样的吸光度谱图特性。 （2）采用偏最小二乘（PLS）法建立了干土土样的有机质定量预测模型, 并对重构后的不同含水率土样进行了预测, 其统计参数分别为: 预测相关系数（RP）0.90, 预测标准误差（SEP）0.802和预测均方根误差（RMSEP）1.09; 与原始未经MDI校正的预测结果相比, 相关系数上升了0.032, 预测标准误差降低了0.113, 预测均方根误差降低了0.25。 结果表明, 本研究提出的水分校正算法可以降低水分对土壤有机质预测的干扰, 提高利用干土土样有机质定量预测模型预测不同含水率土样的精度, 可为基于近红外光谱技术的土壤有机质实时测定技术的推广提供理论依据。
近红外光谱 土壤有机质 水分校正算法 偏最小二乘法 Near infrared reflectance spectroscopy Soil organic matter Moisture correction algorithm Partial least squares 光谱学与光谱分析
2019, 39(4): 1059
