1 兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点试验室，甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点试验室，甘肃 兰州 730050
旁轴送粉激光熔覆时粉末到达熔池的热物状态对熔覆层成形精度和质量有着重要意义，针对光粉作用时粉末的不同熔化行为，搭建了旁轴送粉激光熔覆过程红外热成像采集系统和高速摄像过程采集系统，研究了不同激光功率和离焦量下的光粉热交互作用，建立了粉末熔化时出现的三个典型特征阶段并分析了不同激光功率和离焦量对粉末熔化特征阶段持续时间的影响，最终得出粉末热物状态与特征阶段的关系。结果表明：激光功率增大，光粉作用空间中熔化的粉末数量增多，粉末温度不均匀性减小；离焦量增大，液态粉末颗粒数量增大，粉末温度不均匀性横向减小；激光功率越小或离焦量越大，固态粉末升温和熔化所需的时间增大，粉末以固态进入熔池的几率变大。最后，得到了不同激光参数下粉末到达熔池时的热物状态，为实现粉末熔化行为的解析提供了试验依据。
激光技术 激光熔覆 旁轴送粉 光粉作用过程 熔化行为 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0116002
石墨烯量子点(GQDs)以其优异的性能在生物医学领域引起了广泛的关注, 但其潜在的毒性研究较少。 将荧光和紫外光谱法结合化学计量学研究GQDs对胰蛋白酶结构和功能的影响。 从荧光猝灭实验可知, GQDs可猝灭胰蛋白酶的固有荧光并抑制胰蛋白酶的生物活性。 当加入不同浓度的GQDs, 胰蛋白酶在350 nm处的荧光发射峰的强度随之降低且蓝移(350~344 nm), 表明GQDs可改变胰蛋白酶所处的微环境, 使其疏水性增加; 与此同时, GQDs浓度越高, 胰蛋白酶荧光变化越明显, 说明GQDs对胰蛋白酶可能有潜在毒性。 通过圆二色谱实验可知胰蛋白酶的α-螺旋结构由19.12%下降至16.23%, 说明GQDs加入诱导胰蛋白酶的二级结构发生改变, 使胰蛋白酶骨架松弛; 三维荧光光谱实验进一步说明GQDs的存在不仅改变了胰蛋白酶所处的微环境并使胰蛋白酶的构象发生变化。 蛋白质氨基酸残基的微环境由蛋白质分子的构象所决定, 当蛋白质的生色团所处的微环境发生变化时, 其紫外-可见吸收光谱也随之发生变化。 由于生命作用体系都比较复杂, 测量所得到的波谱数据中大部分信息是隐含和重叠的, 因此需要利用和发展有效的生物信号采集、 转导、 数据处理和解析方法, 把能对生命现象做出解释的有用信息尽可能多地从测量数据中挖掘出来。 为获取足够而有效的生命化学信息, 该研究用连续滴定技术采集多维光谱数据, 运用多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)解析光谱数据矩阵, 从重叠严重的光谱中同时得到定性(各组分光谱及作用过程中复合物的真实存在)和定量(各组分的浓度变化趋势)信息, 从而认识GQDs与胰蛋白酶在作用中达到平衡时各组分的状态和整个动态变化过程。 MCR-ALS的解析结果为进一步了解GQDs与胰蛋白酶相互作用的动力学过程提供了依据, 说明GQDs可以与胰蛋白酶相互作用, 并形成GQDs15-胰蛋白酶复合物。 该研究为GQDs可能存在的毒性风险研究提供了信息。
光谱法 化学计量学 石墨烯量子点 胰蛋白酶 生物活性 作用过程 Spectroscopy Chemometrics Graphene quantum dots Trypsin Biological activity Interaction 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3141
1 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室, 江西 南昌 330047
2 南昌大学化学系, 江西 南昌 330031
3 南昌大学药学院, 江西 南昌 330031
孔雀石绿(LMG)在治理鱼卵中霉菌和杀灭鱼体寄生虫等方面的效果显著, 广泛应用于水产运输和养殖。 孔雀石绿进入动物机体后, 通过生物转化代谢为脂溶性的隐色孔雀石绿(LMG), LMG的毒性超过MG; LMG能快速在组织中蓄积, 具有致癌、 致畸、 致突变等毒副作用。 白蛋白可与多种内源和外源化合物结合, 是血浆中含量最丰富的载体蛋白, 也是药物发挥作用的重要载体和靶标。 模拟pH 7.4的生理条件, 通过荧光光谱和圆二色谱法(CD)采集两种不同滴加方式的LMG与牛血清白蛋白(BSA)动态作用过程中的多维数据, 并应用化学计量学多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)对多维波谱数据进行解析和描述, 从重叠严重的光谱数据中同时得到作用体系的定量和定性信息。 从解析得到的浓度趋势图中, 说明体系在LMG∶BSA=2∶1时达到动态平衡, 并可确认复合物LMG2-BSA的生成; 解析得到的与所测量的BSA荧光和CD图符合, 印证由MCR-ALS获得的浓度趋势图的可靠性和正确性; 通常由重叠光谱中无法辨别的LMG2-BSA复合物荧光光谱和CD谱图也可由数学解析获得, 进一步印证了复合物的存在。 原子力显微镜(AFM)测量结果表明BSA与LMG结合后, BSA的形貌发生改变, 表面粗糙度(RMS)由(1.24±0.28) nm增至(13.47±0.53) nm; 同时由CD实验结果可知LMG与BSA作用达到平衡时, α-螺旋结构的含量从46.5%降低到42.3%, 推测是BSA所处微环境和构象发生变化所致。 荧光探针实验发现经典site Ⅰ标记物华法林加入后, LMG-BSA的猝灭常数由2.65×106 L·mol-1降低为1.88×106 L·mol-1, 但加入site Ⅱ标记物布洛芬后, LMG-BSA的猝灭常数变化不明显, 由此推断LMG可能结合在蛋白质的亚域ⅡA, 即site Ⅰ位。 分子对接证实BSA的Ⅰ位有足够的空间容纳LMG, 且LMG与BSA之间的主要作用是疏水作用力。 该研究从分子水平了解LMG与生物大分子的作用机制, 并为LMG的毒副作用研究提供重要的信息。
光谱法 多元曲线分辨-交替最小二乘法 分子对接 隐色孔雀石绿 牛血清白蛋白 作用过程 Spectroscopy MCR-ALS Molecular docking Leucomalachite green Bovine serum albumin Interaction
