放射性核素进入水环境所导致的水体污染问题一直备受关注。水体放射性核素毒性的现场快速检测是当今环境领域面临的重要挑战。针对此问题，将蛋白核小球藻作为受试生物，以三种典型放射性核素锶（⁹⁰Sr）、铯（¹³⁷Cs）和钴（⁶⁰Co）为研究对象，利用荧光动力学方法，研究了快速叶绿素荧光诱导动力学（OJIP）曲线及最大光化学量子产率（F_v/F_m，F_v是可变荧光，F_m是最大荧光）和光合性能参数（PI_ABS）对⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素在180 min短期胁迫下的响应规律与特性，从而明确了藻类荧光动力学技术应用于水体放射性核素毒性现场快速检测的可行性。此外，通过F_v/F_m与PI_ABS对三种放射性核素响应性能的对比，进一步优选出可用于放射性核素毒性灵敏检测的最佳光合荧光参数。结果表明：在暴露180 min以内，⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素均会破坏蛋白核小球藻的光合系统，引起OJIP曲线的显著变化，表明微藻荧光动力学方法能够用于水体放射性核素毒性的快速检测；F_v/F_m和PI_ABS对三种放射性核素的响应均具有活度浓度依赖性和时间依赖性，表明基于微藻荧光动力学方法所获取的F_v/F_m和PI_ABS均可作为毒性响应参数用于放射性核素毒性的检测和评估；根据基于F_v/F_m和PI_ABS所获取的三种放射性核素的20%效应浓度（EC₂₀）和50%效应浓度（EC₅₀）对比可知，PI_ABS相较于F_v/F_m对放射性核素毒性具有更灵敏的响应特性，因此PI_ABS是基于藻类荧光动力学技术实现水体放射性核素快速检测的最佳毒性响应参数。本研究为水体中放射性核素毒性的现场快速检测提供了重要的方法基础。

基于藻类光合抑制效应的水质生物毒性检测方法, 具有响应快速、 测量简捷等优点。 然而现有十多种光合荧光参数都源于PSⅡ光合反应中心, 对典型的PSⅠ光合作用抑制剂, 均表现出响应灵敏度差或无响应。 利用毒性胁迫会引起藻类荧光动力学曲线发生变形、 且变化程度与毒性强度成正比的特性, 直接以多相叶绿素荧光动力学曲线形态为分析对象, 在准确定位特征位点的基础上, 构建基于曲线分段抑制的综合表征参数CPI, 并与常用的光合荧光参数Fv/Fm以及性能指标PIabs进行毒性响应时间、 响应灵敏度和稳定性的对比分析。 结果表明, 综合参数CPI对于PSⅡ抑制剂阿特拉津, 15 min即在全样本表现出显著性抑制, 最低检测限和RSD分别为2.25 μg·L-1和8.76%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了51.8%、 51.3%和68.0%、 17.7%。 对于典型PSⅠ抑制剂百草枯, 综合参数CPI在15 min表现出显著性抑制, 对应的检测限和RSD分别为0.16 mg·L-1和14.25%, 而参数Fv/Fm无响应, CPI具有时间响应优势; 在8 h长时抑制下, CPI对应的最低检测限和RSD分别为0.09 mg·L-1和3.30%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了71.9%、 62.5%和75.6%、 30.0%。 上述结论表明了综合参数CPI作为响应指标可用于检测PSⅠ及PSⅡ抑制剂的生物毒性, 且表现出良好的响应灵敏度和稳定性, 解决了藻类光合抑制法对PSⅠ抑制剂响应灵敏度低的问题, 且对于统一不同种类毒性物质的毒性响应指标提供了关键参数。

以淡水微藻中的蛋白核小球藻为受试生物，以典型毒性氯化消毒副产物氯乙酸及三氯乙腈为研究对象，采用荧光动力学方法研究了4种光合荧光参数F_v/F_m、F_v/F_o、F_m/F_o（F_o为初始荧光强度，F_m为最大荧光强度，F_v=F_m-F_o）及PI_ABS对两种消毒副产物的响应规律，并分别从对低质量浓度与等质量浓度消毒副产物响应性能、10%效应质量浓度（EC₁₀）与50%效应质量浓度（EC₅₀）值4个方面对比了4个光合荧光参数的响应灵敏性。结果表明：4个参数对两种消毒副产物都具有质量浓度响应特性，抑制率与消毒副产物质量浓度之间都具有较好的Logistic曲线型剂量-效应关系，修正相关系数Radj2均大于0.993，其中PI_ABS的Radj2最大；4个参数对两种消毒副产物毒性的响应灵敏性从大到小的排序均为PI_ABS、F_v/F_o、F_m/F_o、F_v/F_m，因此PI_ABS是基于荧光动力学方法检测水体氯化消毒副产物毒性较为灵敏的响应指标。该研究结果为发展水体消毒副产物毒性的现场快速检测方法与技术提供了重要参考。

羟基磷灰石晶须(HAw)的定向是设计和开发生物陶瓷的关键之一。本研究采用水热法将磁性纳米粒子四氧化三铁(Fe3O4)负载到HAw表面，成功制备出具有优良磁响应特性的磁性HAw复合材料，系统研究了磁化HAw的理化性能、生物学性能并探究了其在弱磁场中的取向行为。结果表明四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子被成功负载到HAw表面，所制备的磁化HAw在室温下具备超顺磁性，且具有良好的磁响应特性，仅通过常规的永磁体就可以实现操控。结合磁场诱导注浆成型技术，由外部磁场施加的对准方向被有效固定。CCK-8实验结果表明磁化HAw不具有细胞毒性。

以对氯苯甲酸为配体, 合成了铜配合物{［Cu(pcba)2］2·(MeOH)2}(pcba =对氯苯甲酸, MeOH=甲醇), 经元素分析、IR和X射线单晶衍射表征, 该配合物属于三斜晶系, P1空间群, 晶胞参数为a=6.591 80(10) ,b=10.769 0(2) ,c=12.472 2(2) ,α=90.198 0(10)°,β=104.076(2)°,γ=99.673(2)°,Z=1,Dc=1.593 mg/m3,F(000)=408, 最终结构残差因子R1=0.040 0, wR2=0.114 5。采用紫外和荧光光谱对配合物及其跟人血清蛋白(HSA)相互作用的方式进行研究, 结果表明, 配合物浓度越大, 紫外及荧光强度越低。配合物对HSA的猝灭常数Ksv=5.78×103 L·mol-1, 猝灭速率常数Kq=5.78×1011 L·mol-1·s-1, 配合物对HSA的结合常数Ka=1.38×102 L·mol-1, 结合位点数n=0.592。同时, 本文研究了{［Cu(pcba)2］2·(MeOH)2}对胃癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela、肝癌细胞HepG2和人正常肝细胞LO2的抗增殖能力, 发现其对三种癌细胞的增殖抑制效果跟顺铂相当, 对人正常肝细胞LO2的毒性比顺铂小。

多光子激发荧光成像技术因低侵入性、强穿透力、高信噪比和高空间分辨率在生物医学光学领域得到广泛的应用，同时也成为最重要的研究工具之一。在多光子成像中过量的光子密度或激光功率会引起生物组织光损伤。光损伤决定了成像所能使用的激光功率的上限。光损伤强度与激光、组织光学参数有关，其背后的作用机制可分为光化学作用和光热作用。重点论述了光损伤的基本原理和形成机制，阐述了光损伤分析数学模型。讨论和分析了不同组织、不同波长下光损伤的一些研究进展。总结了光损伤规律：无色素组织双光子成像中光损伤以光化学作用为主，色素组织双光子成像中光损伤以光热作用为主，三光子深层组织成像中光损伤很可能来自光化学和光热协同作用。展望了降低光损伤和优化成像参数的可行策略。

以藻类多相瞬态叶绿素荧光动力学曲线OJIP为基础，提取曲线间距离、形状和角度特征之间的差异，进行曲线差异性度量。同时，采用K最近邻（KNN）分类算法评价并选择分类效果较好的特征组合，利用不同特征对毒性强度表征作用的贡献率分配权重进行特征融合，构建水体综合毒性表征参数PI_FCD。在此基础上，以普通小球藻为受试对象，在DCMU、DBMIB、MV、马拉硫磷、克百威毒性物质胁迫下，对比现有的Fv/Fm、PI_ABS两种表征参数，从毒性响应、最低检测限和最高响应浓度三个方面，验证所构建PI_FCD参数的有效性与优越性。结果表明：PI_FCD对5种毒性物质均响应灵敏，与Fv/Fm相比可检测更多种类的污染物；PI_FCD对5种毒性物质的最低检测限分别比PI_ABS降低了90.34%、41.66%、81.91%、95.43%和77.66%，同时对高浓度毒性物质的检测能力更强。

目前, 人工骨由于力学性能不佳在应用上受到极大的限制, 因此, 如何在保证人工骨具有压电性能和生物性能的前提下提高其力学性能成为了研究热点。本文以钛酸钡-羟基磷灰石(BT-HA)复合材料为基体, 质量分数为5%的碳纤维(Cf)作为增强体, 利用传统固相烧结法制备了Cf/BT-HA复合材料, 目的是在保证电学性能不变的前提下提高复合材料的力学性能。结果表明,BT-HA复合材料中加入Cf后, 电学性能基本保持不变, 力学性能得到了很大的提升。样品具有较好的铁电性, 压电常数d33为37 pC/N, 居里温度为170 ℃, 高于人工骨的使用温度。抗弯强度达到121.7 MPa, 硬度达到3.56 GPa, 均增大到未加Cf样品的3倍, 断裂韧性增加了1倍, 达到1.21 MPa·m1/2。Cf/BT-HA复合材料没有细胞毒性且骨诱导性良好, 有望应用于骨替代材料领域。

本试验通过饮水途径对48只5周龄小鼠进行砷暴露和核黄素干预, 设置对照组、砷处理组(20?mg/L As2O3)、核黄素处理组(20 mg/L VB2)及砷加核黄素联合组(20 mg/L As2O3+20 mg/L VB2), 探究核黄素对砷致器官组织损伤的缓解作用。结果显示, 与对照组相比, 砷处理会引起小鼠心脏心肌纤维间隔增宽, 纤维束弯曲, 心肌细胞核脱落, 肺泡壁增厚, 肺泡腔缩小, 大脑皮层细胞数量明显减少, 且排列紊乱, 细胞核溶解破裂, 而添加核黄素显著减轻了上述损伤。因此, 本研究证实了核黄素干预对砷中毒引起的心、肺和脑组织结构损伤有明显的缓解作用, 进一步为砷中毒的毒理机制和防治提供了新的思路。

以铅锌尾矿为主要原料, 添加由矿渣、钢渣、氟石膏混合而成的辅助胶凝材料, 以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂制备铅锌尾矿基碱激发胶凝材料。通过正交试验, 探讨了水玻璃模数、水玻璃掺量及尾矿与辅助胶凝材料质量比对胶凝材料抗压强度的影响, 并得出最佳原料配比。通过800 ℃、1 000 ℃、1 200 ℃的热处理, 制备热活化铅锌尾矿基碱激发胶凝材料, 并测试其性能。采用X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜对热活化前后尾矿和胶凝材料进行分析表征。结果表明, 当水玻璃模数为1.8, 水玻璃质量掺比为0.15, 尾矿与辅助胶凝材料质量比为7∶3时, 胶凝材料28 d抗压强度可达到20.68 MPa。胶凝材料内部形成大量水化硅酸钙(C-S-H)与硅铝多聚物构成三维网状结构, 覆盖在尾矿晶体表面形成致密整体。当热活化温度为1 000 ℃时, 胶凝材料28 d抗压强度达到28.05 MPa。热活化后的尾矿内部结构疏松, 利于硅铝质在碱性条件下解聚, 同时使得反应体系中生成了更多硅铝多聚体, 取代了二聚体为主的C-S-H凝胶, 为胶凝材料提供了更优良的抗压强度和早硬特性。此外胶凝材料对Pb、Zn重金属的固定作用极好, 大幅降低了尾矿重金属Pb、Zn的毒性浸出浓度, 有效解决了尾矿中重金属对周围环境的危害问题。