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耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
利用新型植物生物反应器的进行种苗的工厂化扩繁
传统的植物组织培养的方法是以琼脂为支持物的半固体或固体培养。固体、半固体培养是一个劳动密集型技术，需要大量的手工劳动，导致生产成本居高不下。液体培养易于操控，适合大规模的组培生产，但是由于组培苗长期的浸泡在液体中，无法进行有效的气体交换，组培苗玻璃化情况严重、抗逆性较差，栽培死亡率高，也增加了生产成本。随着植物组织培养产业日益兴盛，传统的固体、半固体培养及液体培养模式已经满足不了产业的需求。新型生物反应器采用间歇浸没培养模式和自动化控制技术，并以半夏等药用植物为材料进行试验，优化该装置的浸没频率等参数，实现了高通量植物种苗的工厂化扩繁。与传统的培养模式作比较，无论在培养周期、种苗质量上均较优。由于通量大，在育种上的应用节省了时间和人力、物力，效率大大提高，达到产业化应用水平。项目技术优势间歇浸没培养系统结合了固体培养（最大化气体交换）和液体培养（营养充分的吸收）的优点，在很多种植物幼苗和体细胞胚体的培养中占有一定的优势，植物的长势情况和增殖率比传统的固体培养、半固体培养和液体培养都要好，所获得的幼苗和体细胞胚体质量高，更能很好的适应环境，移栽成活率较高。间歇浸没培养模式采用程序控制，自动化程度高，大大的减少了劳动力的消耗，生产成本和传统的模式相比大幅度的降低，在商业化生产上占有很大的优势。①.减少甚至避免玻璃化 实验证明，增加通风和植物材料间歇的接触液体培养基是降低玻璃化的有效方法，而间歇浸没培养系统正好具备这两个特征。②.组培苗环境适应性强 利用传统的培养方式获得的组培苗，对环境适应能力较弱，在炼苗阶段由于环境变化较大，一般成活率较低。但间歇浸没系统获得的植物由于在培养时就进行了外界空气的锻炼，因此，绝大多数能够成功的适应环境，炼苗成活率较高。
南京工业大学
2021-04-13
替代电镀的机械表面涂层技术及自动化装备的产业化
本项目旨在替代具有污染的电镀技术，开发了新型纳米环保型涂层及涂覆工艺，实现废水、废气零排放，并研发了五轴联动自动喷涂设备。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
本项目旨在替代具有污染的电镀技术，开发了新型纳米环保型涂层及涂覆工艺，实现废水、废气零排放，并研发了五轴联动自动喷涂设备。目前本项目开发的轴瓦涂料已在汽车行业得到认可，性能超过国外产品，取得较好效益，而针对高盐高湿蚀环境开发的船舶涂层材料也已经通过全套测试，项目已具备量产能力。
产品目前已得到安徽美达机电实业实业有限公司、中国万宏集团、宁波连通设备制造有限公司、上海祥生贝克轴瓦有限公司推广使用。其中安徽美达机电已实现销售利润600万，上海祥生贝克轴瓦有限公司采用新技术产品实现利润1000万，中国万宏集团采用本机本项目技术实现销售利润400万。
宁波大学
2022-08-16
技术需求、电子、电器线路的图纸设计、操作程序自动化的设计 研究
1.电子、电器线路的图纸设计、技术指导
2.操作程序自动化的设计 研究
山东施卫普环保科技有限公司
2021-06-15
利用新型植物生物反应器的进行种苗的工厂化扩繁
传统的植物组织培养的方法是以琼脂为支持物的半固体或固体培养。固体、半固体培养是一个劳动密集型技术，需要大量的手工劳动，导致生产成本居高不下。液体培养易于操控，适合大规模的组培生产，但是由于组培苗长期的浸泡在液体中，无法进行有效的气体交换，组培苗玻璃化情况严重、抗逆性较差，栽培死亡率高，也增加了生产成本。随着植物组织培养产业日益兴盛，传统的固体、半固体培养及液体培养模式已经满足不了产业的需求。
新型生物反应器采用间歇浸没培养模式和自动化控制技术，并以半夏等药用植物为材料进行试验，优化该装置的浸没频率等参数，实现了高通量植物种苗的工厂化扩繁。与传统的培养模式作比较，无论在培养周期、种苗质量上均较优。由于通量大，在育种上的应用节省了时间和人力、物力，效率大大提高，达到产业化应用水平。
项目技术优势
间歇浸没培养系统结合了固体培养（最大化气体交换）和液体培养（营养充分的吸收）的优点，在很多种植物幼苗和体细胞胚体的培养中占有一定的优势，植物的长势情况和增殖率比传统的固体培养、半固体培养和液体培养都要好，所获得的幼苗和体细胞胚体质量高，更能很好的适应环境，移栽成活率较高。间歇浸没培养模式采用程序控制，自动化程度高，大大的减少了劳动力的消耗，生产成本和传统的模式相比大幅度的降低，在商业化生产上占有很大的优势。
①.减少甚至避免玻璃化实验证明，增加通风和植物材料间歇的接触液体培养基是降低玻璃化的有效方法，而间歇浸没培养系统正好具备这两个特征。
②.组培苗环境适应性强利用传统的培养方式获得的组培苗，对环境适应能力较弱，在炼苗阶段由于环境变化较大，一般成活率较低。但间歇浸没系统获得的植物由于在培养时就进行了外界空气的锻炼，因此，绝大多数能够成功的适应环境，炼苗成活率较高。
技术成果
本项目已利用新型生物反应器进行了半夏、铁皮石斛、大蒜、百合等经济植物的扩繁。
目前本项目已申请发明专利1项，实用新型专利2项：
南京工业大学
2021-01-12
含有壳聚糖纳米粒的可食用膜的产品开发及产业化
壳聚糖作为一种带有正电荷的，可生物降解的天然高分子材料，在食品及医 药领域都得到了广泛的应用。壳聚糖与聚阴离子之间可通过分子间及分子内相互 交联自发形成纳米粒，这种温和纳米粒的形成特性也促进了其在包埋活性物质领 域的应用。 制备了壳聚糖空白纳米粒及包封有活性物质的纳米粒，并将制备的纳米粒添 加到天然高分子材料中制备得到活性纳米复合膜。一方面，纳米粒小尺寸的特殊 性不会对膜的外观（如透明度、色泽等）产生较大的影响，纳米粒的加入能够增 强膜的机械性能，改善膜的透湿、透氧性。另一方面，可以将一些活性物质（如 维生素，多酚类，黄铜类及精油类等）包埋入纳米粒中，制备具有抗菌、抗氧化 等特性的活性膜。
创新要点
（1）加入壳聚糖纳米粒的可食用膜，其抗拉强度等机械性能得到显著提高； 同时，基于壳聚糖本身的抗菌能力，含有空白壳聚糖纳米粒的膜本身具有一定的 抗菌能力；
（2）与壳聚糖能够形成纳米粒的聚阴离子可选范围广泛，制备的纳米粒之 间存在的差异性也带来了最终形成膜的性质的可调性；
（3）在膜中添加活性物质，可以避免了活性物质与食品体系自身物质之间的不良反应。
江南大学
2021-04-11
一种基于 ESMD 方法的心电信号降噪方法
本发明公开了一种基于极点对称模态分解和非局部均值方法的心电信号滤波算法，该方法包括以下几个步骤：首先对心电信号进行极点对称模态分解，得到一序列本征模态函数 IMF，然后对各 IMF 进行非局部均值滤波，再对各阶 IMF 与残差项进行叠加，最后对叠加信号进行非局部均值平滑处理，得到心电信号最终降噪结果。本发明由于采用了极点对称模态分解和非局部均值滤波方法的有机结合，有效改善了传统非局部均值算法在噪声污染程度较高时易产生的信号削弱问题，可在有效抑制心电信号噪声的同时很好地保护信号的尖峰等细节信息。
华中科技大学
2021-04-14
多端柔性直流输电系统的直流故障判断方法及控制方法
本发明公开了种多端柔性直流输电系统的直流故障控制方法， 其通过增大直流电感值从而减小直流故障时直流电流上升率，防止 MMC 闭锁，或者直流故障期间将 MMC 的交流电流指令值置零从而降 低桥臂电流防止 MMC 闭锁；或者直流故障期间短期闭锁 MMC 但不 开断 MMC 的交流断路器从而提高故障清除后恢复供电的速度；本发 明还公开了一种多端柔性直流输电系统直流故障判断方法，通过量测 直流电感线路侧直流电压突变率，在突变率的绝对值超过一定阈值时 即判断发生了直流故障。本发明可防止直流故障时开断 MMC
华中科技大学
2021-04-14
先进高折射高色散透明陶瓷的研发与产业化
项目成果/简介:《先进高折射高色散透明陶瓷的研发与产业化》，现阶段成熟产品为：微晶/多晶蓝宝石陶瓷材料，主要用于高档珠宝和饰品行业，其基本特点包括折射率n≥1.76，硬度≥9，半透明或微透明，外观色泽类似翡翠和玉，可耐1200℃高温而无损。在天然翡翠等玉石资源日趋枯竭，价格不断上扬的背景下，这种以蓝宝石材料为基通过高温工艺制备而成的新型珠宝材料具有广泛的市场前景。 透明陶瓷是现代无机材料发展的最前沿领域，通常用于激光光学、发光材料等方面，如何将原本不透明的陶瓷透明化，是技术难点，目前国外尚未有将透明陶瓷反向微透明化用作珠宝饰品行业的报道，原因在于只有东方才有独特的朦胧审美观和玉文化，因此本项目处于较为领先的阶段。应用范围:产品已经可以量产销售，期望能有VC或PE等产业化资金介入，实现股权融资。期望投资金额在3000万人民币左右。项目阶段:批量生产效益分析:本项目的技术难点和亮点在于，如何将完全透明的单晶蓝宝石转变为微晶/多晶蓝宝石材料，形成似透非透的类似于翡翠和玉的半透明效果，同时大幅度降低单位重量成本，本项目通过特殊的高温工艺实现了这一点，并通过各种添加元素实现了材料的彩色化。目前项目技术已经成熟，可以直接进入量产销售阶段。
同济大学
2021-04-10
新型凝血酶抑制剂的开发和产业化
阿加曲班是一种凝血酶抑制剂药物，临床用于治疗脑卒中及血栓疾病，其在世界各国治疗血栓等疾病的广泛应用引起了医学工作者对阿加曲班两个非对映异构体21（S） 阿加曲班和21（R）阿加曲班的高度关注，主要涉及21（S）和21（R）阿加曲班的分离或立体选择性合成及二者生物活性的差异。近年来，世界各国卫生组织对药物成分的要求和规定越来越严格，除了规定各种杂质的总含量和单一杂质的最高含量之外，对药物成分中允许的异构体或光学异构体逐一进行分离鉴定，并严格控制其含量。从降低治疗用量和减少对人体不良反应的角度，高活性单一成分光学活体作为药物代替消旋体是一个发展趋势。 阿加曲班两个非对映异构体21（S）和21（R）的分离工作吸引了众多研究者。由于二者物化性质极为相似，因此分离难度很大。除我公司的研发成果以外，目前21(S)阿加曲班在国内外尚无任何文献报道，国内外公司都是在进行阿加曲班消旋体原料和制剂的生产，该项目的研发成果属于全球首创，我公司具有完全自主的知识产权，目前我们已经成功地打通产品的工艺，取得了8项国家发明专利授权及1项美国专利授权，发表论文5篇，其中SCI收录3篇。 该项目属于阿加曲班的产业化及其异构体21（S）阿加曲班的新药研发，属于国家一类新药的临床前研究，本项目通过研发，创制出用于新药开发的化合物21(S)阿加曲班，并研究中间体、目标产物的合成新方法，通过手性拆分技术分离出21(S)阿加曲班，相关动物实验结果表明21(S)阿加曲班的疗效是R体功效的3-5倍，可减少用药剂量，减轻副作用，该药物的开发在高活性非对应异构体分离和选择性合成技术取得重大突破。丰富了抗凝血临床用药选择，为国内外的科研工作者在手性拆分技术领域的深入探索提供借鉴。
天津城建大学
2021-04-11