本文设计制作了一款阵列规模为 1024×1024元、像元尺寸为 10 .m×10 .m的昼夜兼容成像 EMCCD(electron multiplying charge coupled device), 该器件包含国内首次制作的浮置栅放大器, 该放大器电荷转换因子(Charge to voltage factor, CVF)为 3.57 .V/e－, 满阱 55ke－, 能够非破坏性判断信号强度。该功能使得场景中微光照区域的像素可以选择性地路由至倍增通道输出, 而强光照区域的像素会路由至非倍增通道输出, 有了这种场景内可切换增益特性, 两种输出的信号重新组合, 实现高动态成像。同时为了实现器件在强光应用场合的抗光晕功能, 器件像元区域采用了纵向抗晕设计, 抗晕倍数为 200倍, 基于此类器件制作的相机能够恰当地在暗视场中呈现明亮的图像。
场景内可切换增益 浮置栅放大器 抗光晕 电子倍增 图像传感器 intra-scene switchable gain mode floating gate amplifier anti-blooming electron multiplication imaging sensor
暨南大学生物矿化与结石病防治研究所, 广东 广州 510632
植物多糖的化学结构与尿液中的结石抑制剂葡胺聚糖相似, 有可能用于预防和治疗肾结石。 天然多糖由于分子量和分子体积过大, 导致其应用受到限制。 研究了四种分子量分别为49.6, 16.2, 8.2和3.8 kDa的降解龙须菜多糖GLP1, GLP2, GLP3和GLP4对草酸钙(CaOx)晶体生长的调控作用。 1H NMR, 13C NMR和气相色谱-质谱(GC-MS)谱分析表明四种GLPs由β-D-半乳糖和6-O-硫酸基-3,6-α-L-吡喃半乳糖组成。 X射线衍射(XRD)检测表明, 在各GLPs存在下, 诱导了二水草酸钙(COD)晶体形成, COD的衍射峰出现在晶面间距d=0.617, 0.441, 0.277和0.224 nm处; 而没有多糖存在时只生成一水草酸钙(COM)晶体, COM的衍射峰出现在d=0.593, 0.364, 0.296和0.235 nm。 由于COD比COM更容易排出体外, COD的形成有利于降低结石形成的风险。 傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测表明, 随着GLP分子量减小或GLP浓度增加, 草酸根中羧基的不对称伸缩振动νas(COO-)和对称对称伸缩振动νs(COO-)都发生了不同程度的蓝移, 其中νas(COO-)从1 618 cm-1增加到1 642 cm-1, νs(COO-)从1 318 cm-1增加到1 328 cm-1, 即GLP4诱导的全部是COD晶体。 扫描电子显微镜(SEM)检测表明, 随着GLP分子量减小, 不但晶体中COD的比例增加, 而且晶体的分散程度增大, 晶体更加圆钝。 随着GLP分子量减小或GLP浓度增加, 其诱导生成的CaOx晶体表面电荷越负, Zeta电位绝对值越大, 这有利于抑制晶体的聚集。 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)检测表明, 四种GLPs均可以增加溶液中可溶性Ca2+的浓度, 同时减少CaOx沉淀的生成量。 在浓度为1.0 g·L-1多糖存在时, 上清液中可溶性Ca2+的摩尔浓度分别为: GLP4 (37.88 μmol·L-1)>GLP3 (19.70 μmol·L-1)>GLP2 (16.05 μmol·L-1)>GLP1 (10.55 μmol·L-1)。 结果表明, 四种GLPs均可以抑制COM生长, 诱导COD生成, 降低晶体的聚集程度, 增加晶体表面的Zeta电位绝对值和溶液中可溶性Ca2+浓度, 减少CaOx晶体的生成量, 且GLPs的调控活性与其分子量呈负相关。 这些结果提示GLPs特别是分子量最小的GLP4有可能是防治CaOx结石的潜在药物。
晶体生长 龙须菜多糖 草酸钙 X射线衍射 核磁共振 气相色谱质谱联用 Crystal growth Gracilaria lemaneiformis polysaccharide Calcium oxalate XRD NMR GC-MS 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1163
1 西南科技大学生命科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
2 核废物与环境安全省部共建协同创新中心, 四川 绵阳 621010
精油和远红外陶瓷粉（cFIR）经常用于理疗或相关的保健产品, 但其与生物分子间的相互作用及其机制较少被关注。 在模拟生理条件下, 采用光谱法与红外热成像技术, 研究了cFIR对玫瑰精油（REO）与牛血清蛋白（BSA）之间相互作用的影响及其机制。 荧光光谱表明, REO与cFIR均能猝灭BSA的内源性荧光; 无论cFIR是否存在, REO对BSA的猝灭方式均为静态猝灭; Stern-Volmer方程拟合计算结果表明加入cFIR, 使BSA与REO之间的结合位点数由0.55提高到0.96, 结合常数也显著提高, 说明cFIR的存在能提高REO对BSA的亲和力, 且二者与BSA之间存在强有效的作用力; 利用同步荧光光谱、 三维荧光光谱和红外光谱探究了cFIR与REO对BSA二级结构的影响, 结果表明两者会引起蛋白质周围疏水性的增加, 对BSA的构象有一定的影响; 另外两者主要通过与BSA形成缔合物的方式对蛋白质的内源性荧光产生影响并具有协同作用; 利用Frster非辐射能量转移理论计算临界能量转移距离R0和结合距离r, cFIR加入前后BSA与REO之间的结合距离r由1.445 nm变为1.453 nm, R0基本不变, 且R0
牛血清白蛋白 远红外陶瓷粉 精油 荧光光谱 红外热成像 理疗 Bovine serum albumin Far-Infrared ceramic powder Essential oil Fluorescence spectrum Infrared thermography Physiotherapy 光谱学与光谱分析
2020, 40(8): 2358
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
头孢唑林(CFZ)属第一代β-内酰胺类半合成头孢菌素, 对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有较强的抗菌作用。 头孢曲松(CRO)属第三代β-内酰胺类广谱抗生素, 对敏感致病菌导致的疾病及手术后期感染预防有一定作用。 人血清白蛋白(HSA)作为生物体内循环系统中含量最丰富的蛋白质, 可以与多种内源性和外源性化合物可逆性结合, 起到储存和转运的作用。 因此, 研究CFZ和CRO与HSA的相互作用对了解CFZ和CRO的药代动力学行为具有重要意义。 在模拟生理条件下, 采用多种光谱法和分子对接技术研究CFZ和CRO与HSA的相互作用。 结果表明, 在298和310 K条件下, CFZ和CRO与HSA分别形成复合物导致内源荧光猝灭, 猝灭机制均为静态猝灭。 在消除内滤光影响下, HSA-CFZ和HSA-CRO体系的猝灭常数(KSV)和结合常数(Ka)均随着温度的升高而降低, 结合位点数约为1。 根据Fster能量转移定律, CFZ和CRO与HSA结合距离分别为2.41和1.40 nm。 希尔系数(nH)值小于1, 表明CFZ和CRO分别与HSA结合后存在药物间负协同作用。 热力学参数(ΔHHSA-CFZ=-22.67 kJ·mol-1, ΔHHSA-CRO=-39.56 kJ·mol-1, ΔSHSA-CFZ=-4.90 J·mol-1·K-1, ΔSHSA-CRO=-37.28 J·mol-1·K-1) 揭示, CFZ和CRO能自发地通过氢键和范德华力与HSA相结合。 三维荧光光谱和圆二色谱法(CD)显示CFZ和CRO使HSA的微环境和构象发生改变。 分子对接技术显示CFZ和CRO均结合在HSA的site Ⅰ结合位点上, 与取代实验结果一致。 本研究有助于了解CFZ和CRO在机体内的作用机制及对HSA结构和功能的影响。
头孢曲松 头孢唑林 人血清白蛋白 多光谱技术 分子对接 Cefazolin Ceftriaxone Human serum albumin Multi-Spectroscopy Molecular docking 光谱学与光谱分析
2017, 37(4): 1205
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
全氟壬酸(PFNA)是在血清中检测到第三多的全氟烷酸类(PFAAs)新型有毒环境污染物。 目前PFNA对人血清白蛋白(HSA)结构甚至是功能的影响还处于起步阶段, 借助于多光谱、 分子对接和等温滴定微量热(ITC)技术研究了PFNA和HSA相互作用的结合机理。 所有荧光数据均进行了内滤光校正以获得更准确的结合参数。 荧光结果表明PFNA通过动静态猝灭方式可以猝灭HSA的内源荧光。 取代实验和分子对接结果表明, PFNA主要通过极性键、 疏水力和卤素键键合在HSA亚域ⅡA疏水腔中, 最佳对接自由能为-26.54 kJ·mol-1, 表明PFNA分子与HSA有较大的结合亲和力。 ITC表明两者的结合属于两类结合位点模型并给出了相应的热力学参数: 第一类结合位点有较大的亲和力, 属于焓驱动, 静电力和卤键作为主要驱动力； 第二类结合位点亲和力较小, 主要驱动力是疏水力。 三维荧光光谱揭示PFNA与HSA生成复合物后, 可以改变HSA的构象, 引起Trp和Tyr残基微环境疏水性增强。 圆二色谱(CD)定量测定了HSA与PFNA作用前后的二级结构含量: α-螺旋、 β-折叠和β-转角含量分别降低14.3%, 5.3%和3.5%, 无规卷曲含量从14.4%增加到37.5%。 以上结果表明, PFNA与HSA的结合可以改变HSA的二级结构, 进而可能影响HSA的生理功能。 结果阐述了PFNA与HSA相互作用机理, 并且为PFNA在体内的运输和分配提供了可靠的生物物理和生物化学的相关依据。
全氟壬酸 人血清白蛋白 光谱法 分子对接 等温滴定微量热法 Perfluorononanoic acid Human serum albumin Multi-spectroscopic techniques Molecular docking Isothermal titration calorimetry 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 4141
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京100081
2 国家环境保护部清洁生产中心, 中国环境科学研究院, 北京100012
3 中国环境监测总站, 北京100012
4 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京100081
为研究黄河甘宁蒙段丰水期过滤水和悬浮物中重金属的含量特征及污染状况, 采用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)对黄河甘宁蒙段昭君浮桥 (S1)、 包头浮桥(S2)等10个采样点过滤水中六种重金属(Cd, Pb, Cr, As, Cu和Zn)及悬浮物中九种重金属(Cd, Pb, Cr, Ni, Cu, V, Co, Zn和Mn)的含量特征、 污染评价和源分析进行研究。 结果表明: (1)过滤水中只有Cr元素含量在所有采样点超出《地表水环境质量标准》(GB3838—2002) 的标准限值, 且在10个采样点中均为最高(74.8～94.7 μg·L-1); 单因子指数(Ii)评价结果表明除包头浮桥(S2)未受总氮(TN)污染外, 其余采样点水质均受Cr元素和TN污染; 内梅罗综合指数法(I)得出所有采样点的I值均在1～2之间(轻污染程度), 表明黄河甘宁蒙段水质, 尤其是下游段(S1～S6)已不是生活饮用水、 水产养殖等的理想水源。 (2)悬浮物中Ni含量(34.7 μg·L-1) 只在玛曲点(S10)低于中国土壤元素背景值(35.2 μg·L-1), 在其余点均高于背景值, 而其余八种元素在10个采样点的含量均高于背景值; 地累积指数法(Igeo)结果表明九种元素中Cd元素的Igeo值(0.452～2.89)在10个采样点中均为最高值, 且在昭君浮桥(S1)、 包头浮桥(S2)、 乌海(S5)和东大沟入黄河口(S8)这四个采样点处达到中污染-重污染程度, 其余八种元素在各采样点的Igeo值均小于1, 为无污染或无污染-中污染程度。 研究结果为全面研究该流域重金属分布、 迁移及有效保护提供可信的实验数据。
重金属 过滤水 悬浮物 污染评价 黄河 Heavy metals Filtered water Suspended particles Pollution evaluation The Yellow River 光谱学与光谱分析
2015, 35(10): 2872
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 国家环境保护部清洁生产中心,中国环境科学研究院, 北京 100012
3 中国环境监测总站, 北京 100012
4 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
为连续、系统地研究不同年份丰水期黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属的含量、污染状况和潜在生态风险,在前期工作的基础上,采用三级四步提取法(BCR)和高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)对2012年丰水期黄河甘宁蒙段包头浮桥(S2)、石嘴山陶乐镇(S6)和乌金峡(S9)等10个采样点水体表层沉积物中Cd,Pb,Cr,Ni,Cu,V,Co,Zn和Mn九种重金属元素进行含量测定和形态分析,并对重金属元素的污染作出评价.结果表明:各重金属元素在每个采样点分布趋势相同,平均含量顺序依次为:Mn＞V＞Zn＞Cr＞Cu＞Ni＞Pb＞Co＞Cd;表层沉积物中重金属主要以残渣态形式存在,表明重金属的生物有效性低,对环境影响较小;地积累指数法 (Igeo) 的评价结果显示Cd元素的Igeo值最高,对环境污染程度较高,其余元素对环境影响较小,其中Mn元素影响最小;富集因子法(EF)评价结果表明,Cd和Cu元素在某些采样点表现为显著富集,尤其是Cd在S5点处EF值高达4.69,表明该点处Cd受人类活动影响较为明显,其余元素均为非富集元素,这与Igeo评价结果吻合;潜在生态风险指数法(RI)表明,黄河甘宁蒙段S1,S2和S5点的RI值在150~300之间,为中等危害范畴,其余各采样点RI值均小于150,为轻微危害.研究结果为相关部门提供可信的实验数据和理论依据,也为建立该河段泥沙-污染物输移数学模型和系统研究持久性有毒污染物迁移转化规律及环境评价提供技术支撑.
重金属 形态分析 污染评价 表层沉积物 黄河 Heavy metals Speciation Ecological risk assessment Sediment Yellow River 光谱学与光谱分析
2015, 35(4): 1062
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
左氧氟沙星(LVFX)是临床上普遍使用的一种抗生素, 对革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌引起的各种感染都有一定的作用。 人血清白蛋白(HSA)是血液循环系统中最丰富的运输蛋白, 能与多种内源及外源性物质结合, 起着储存和转运的作用。 因此详细研究LVFX与HSA间的相互作用对了解LVFX的药代动力学行为具有重要意义。 运用光谱法和分子对接模拟技术研究左氧氟沙星和人血清白蛋白的相互作用。 结果表明, LVFX对HSA的荧光淬灭作用为形成复合物导致的静态猝灭, 结合常数为9.44×104 L·mol-1 (294 K)和2.72×104 L·mol-1 (310 K), 结合位点数均为1, 两者间的主要作用力为氢键和范德华力。 取代实验表明, LVFX在HSA的Site Ⅰ, ⅡA 子域上有一个结合位点。 根据Frster理论得到的LVFX和色氨酸(Trp)残基间的结合距离为3.66 nm, 这一结果与分子对接模拟技术得到的结果相一致。 紫外差谱, 三维荧光光谱和红外光谱都进一步表明LVFX能够改变HSA的结构。 采用傅里叶变换红外光谱法对LVFX与HSA作用前后HSA二级结构的变化进行了定量分析, 结果表明, 当加入LVFX后HSA的α-螺旋结构有所降低, β-折叠结构、 β-转角结构和无规则卷曲有所上升, 说明LVFX能使HSA的二级结构变得松散。
光谱法 取代实验 分子对接 人血清白蛋白 左氧氟沙星 Spectroscopy Display experiments Molecular docking Human serum albumin Levofloxacin 光谱学与光谱分析
2014, 34(4): 1064
1 长春理工大学 现代光学测试研究室,吉林 长春130022
2 长春理工大学 现代光学测试研究室,吉林 长春1300221
紫外告警技术是现代**中光电对抗领域的重要方面,为了检测紫外告警系统的告警精度,提出了一种基于日盲紫外的导弹模拟系统。研究了导弹模拟系统的原理及结构组成,根据阿基米德螺线的性质和像面照度公式,提出了导弹和告警系统之间距离及接近速度的实现方法,并完成了该模拟装置的光学系统设计。为紫外告警系统告警精度的检测提供了新方法。
日盲紫外 导弹告警 模拟系统 距离 速度 solar blind UV missile warning simulation system distance speed
1 长春理工大学现代光学测试技术研究室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130022
为了满足市场对低成本、高变焦比光学变焦手机摄像镜头的需求，采用三运动组份变焦核结构型式，选用优质光学塑料非球面透镜与普通光学玻璃球面透镜混合结构，利用计算机辅助设计软件Zemax优化镜头系统，设计了一种4.6倍光学变焦、500万像素(5×106 pixel)的手机摄像镜头。系统全视场调制传递函数（MTF）值在空间频率20 lp/mm处大于0.8，广角端及摄远端的MTF值在1/2奈奎斯特频率处大部分视场大于0.4 lp/mm；相对畸变均小于3.2％；全视场广角端处的相对照度大于67％，摄远端处的相对照度大于89％，并且变焦曲线平滑。该镜头系统具有分辨率高、制造成本低、变焦比高的优点。
光学系统设计 手机摄像镜头 光学变焦 光学塑料 激光与光电子学进展
2011, 48(12): 122202
