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课程目录秋季2024 |生物学
本课程研究了大脑功能，电压门控离子通道和突触传递的两个基本构件。我们首先讨论离子通道的基本特性，即它们的分子结构和动力学。接下来，我们考虑如何在哺乳动物中枢神经系统神经元中塑造发射模式以及如何通过离子通道组成中的细微变化来调节射击模式。第二，我们考虑突触传播的基本分子过程。基于对神经元发射模式和突触传递的理解，我们然后探索这些基本属性如何在网络级别塑造神经元通信。我们讨论了示例，其中复杂的网络函数（例如脑电波，注意力，意识和听觉处理）可以通过离子通道或突触功能的基本属性追溯到并解释。在实验室中，我们从小龙虾的运动轴突和肌肉纤维中进行细胞外和细胞内记录，这使我们能够观察动作电位如何实时与突触电位配对。整个班级将在一个学期的过程中执行一个项目，并期望数据应足够数量和质量作为出版物。过去的一些班级项目导致有关农药影响和治疗癫痫的药物的作用的出版物。在即将到来的学期中，我们计划检查孤雌小龙虾（大理石小龙虾）的相同神经肌肉制剂。这些动物都是女性，是彼此的遗传克隆。讲座我们将首先检查神经肌肉制剂的电生理和形态学特性，因为在该物种中没有进行过研究，据信这是最近通过突变出现的（1997年）。此外，已经对大理石小龙虾的基因组进行了测序，这可能是离子通道分子药理研究的宝贵资源。
层状反铁磁体表现出驻自旋波
重大技术进步依赖于对电荷和自旋的控制和利用——这是电子的两个基本特性。最近，人们对磁振子学领域的兴趣日益浓厚，该领域试图了解由于自旋或磁振子的集体振荡而形成的模式的物理原理。利用磁振子提供了额外的最小化损失的范围，因为不需要传输电子。在 TIFR 纳米电子学小组最近的一项研究中，在具有范德华层状晶体结构的反铁磁材料中观察到驻自旋波模式。当微波频率的电磁信号在磁场存在下与反铁磁体中的磁矩相互作用时，这些模式被激发。这项研究呈现出一个令人兴奋的前景，因为它是范德华材料中驻自旋波的首次观察。该团队研究的材料三氯化铬 (CrCl 3 ) 属于三卤化铬家族，该家族也是首次报道在 2D 极限下（即当晶体变薄至单个原子厚度时）表现出磁性的材料之一。由于这些材料具有层状可裂结构，因此有可能用于现代电子设备的小型化。虽然在接近 THz 频率的其他反铁磁体中也发现了驻自旋波模式，但在本研究中，该团队在低 GHz 微波频率下激发了驻自旋波模式，该频率通常用于通信和量子信息相关研究。这项研究于 2020 年 11 月 27 日在线发表在《先进材料》杂志上。
实现大尺寸 Al–3Mg–0.2Sc 的晶粒细化 (...
严重塑性变形 (SPD) 因有可能将晶粒细化到亚微米或纳米级，从而显着提高力学性能而受到广泛关注。15) 然而，对于实际应用，扩大 SPD 样品的规模仍然是一项具有挑战性的任务。最近的研究表明，高压滑动 (HPS) 是一种有效的晶粒细化工艺，可使条带形式的晶粒细化并具有均匀的微观结构。69) 当 HPS 工艺与板材形式的样品进给相结合时，样品尺寸进一步增加，称为增量进给 HPS (IF-HPS)，10,11) 以及与棒状样品绕纵轴旋转相结合，称为带旋转的多道次 HPS (MP-HPS-R)。12,13) IF-HPS 和 MP-HPS-R 工艺都具有很好的实际应用前景。尽管如此，对于 MP-HPS-R 工艺，迄今为止加工的最大直径为 10 mm 的棒材，并且在棒材中心周围获得了直径仅为 6 mm 的均匀应变区域。因此，在本研究中，我们挑战将 MP-HPS-R 工艺应用于直径 16 mm 的更大棒材的晶粒细化。本实验使用 Al 3Mg 0.2Sc（质量%）合金，因为当晶粒尺寸通过 SPD 工艺细化时，该合金表现出超塑性，并且总伸长率可被视为晶粒细化的程度。14 17) 使用透射电子显微镜 (TEM) 进行微观结构观察，并使用显微硬度测量和拉伸测试评估机械性能。结果表明，成功生产出具有超细晶粒结构的大尺寸棒材，同时保持了与 SPD 加工相关的基本特性。
揭示量子点在革命性变革中的潜力......
摘要 本综述研究深入探讨了量子点在革新再生医学干细胞追踪领域中的突破性潜力。本综述首先介绍了干细胞追踪在再生医学中的关键作用，然后介绍了量子点作为实现这一目的的有前途的工具。接着探讨了量子点的基本特性，包括量子限制效应、尺寸相关发射和异常亮度，这些特性使它们成为干细胞追踪的理想候选者。讨论了量子点技术在生物医学中的历史演变和最新进展，强调了它们在生物相容性和安全性方面日益增长的重要性。此外，还详细介绍了使用量子点对干细胞进行标记的各种策略，包括表面改性和内化技术，并比较了它们各自的优缺点。全面探讨了与量子点协同用于干细胞追踪的各种成像方式，并评估了它们的优势和局限性。本文展示了基于量子点的干细胞追踪在再生医学中的实际应用，涵盖组织再生和疾病建模，并提供了富有启发性的案例研究。本文讨论了基于量子点的干细胞追踪的当前挑战和局限性，包括长期稳定性和监管考虑，并提出了量子点技术的创新方向和新兴趋势。本文讨论了安全性考虑和增强量子点在生物系统中的生物相容性的策略，同时探讨了它们在干细胞追踪中的使用相关的伦理和监管影响，以促进负责任的研究和开发实践。最后，本文总结了关键见解和要点，重申了量子点在推进干细胞追踪和再生医学领域的变革潜力。
Majorana零模式的非常规超导体
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。majorana fermions是旋转1/2中性颗粒，它们是其自身的反粒子。它们最初是由Ettore Majorana在粒子物理学中预测的，但它们的观察结果仍然具有Elusi V e。主要的物理物理学借用了Majorana费米子的概念，与粒子物理电子和孔不同，它被称为Majorana零模式。在这种情况下，我们对Majorana零模式在非常规超导体中的基本特性及其在实验性可观察物中的序列提供了教学解释，从而特别强调了最初的理论发现。特别是，我们首先表明Majorana零模式是自缀合的，并作为一种特殊类型的零能量表面Andreev结合状态在非常规超导体的边界处。然后，我们探索一维自旋p波超级导体中的主要零模式，在当时，我们加入了拓扑超级传导的形成，并在超导体 - 血症导向器混合体中的物理实现。在这一部分中，我们强调说Majorana准颗粒作为零能量边缘状态，表现出电荷中立性，自旋极化和Spa tial非偏置性，因为可以从其能量和WAV效应中可以看出独特的特性。ne Xt，我们讨论了获得绿色的p波超导体功能的肛门功能，并证明ma-jorana零模式的出现始终伴随着形成奇怪的旋转式旋转式三个形成，这是Majorana零模式的自轭性质的独特结果。我们最终解决了Majorana零模式在隧道光谱中的特征，包括异常接近效应和相位偏置的Josephson效应。
RNA 聚合酶 II 是 DNA 分叉进展的极性障碍
DNA 复制和转录同时发生在同一 DNA 模板上，导致复制体和 RNA 聚合酶之间不可避免地发生冲突。这些冲突会阻碍复制叉并威胁基因组稳定性。尽管许多研究表明正面冲突比同向冲突更有害，也更容易促进 R 环形成，但 RNA 聚合酶障碍极性的根本原因仍不清楚，这些 R 环的结构也只是推测。在这项工作中，我们使用一个简单的模型系统来解决这个复杂的问题，通过检查 Pol II 障碍到通过机械解压缩前进的 DNA 叉来模拟复制体的进展。我们发现，即使转录本大小最小，Pol II 也能更稳定地结合以抵抗正面配置中的移除，这表明 Pol II 障碍具有固有的极性。然而，具有长 RNA 转录本的延长 Pol II 在保留极性的同时成为更强大和持久的障碍，而 RNA-DNA 杂交的形成介导了这种增强。令人惊讶的是，我们发现当 Pol II 与 DNA 叉正面碰撞并回溯时，RNA-DNA 杂合体会在 Pol II 前方的滞后链上形成，形成拓扑锁，将 Pol II 困在叉上。TFIIS 通过切断 Pol II 与杂合体的连接来促进 RNA-DNA 杂合体的去除。我们进一步证明，当 Pol II 仍与 DNA 结合时，这种 RNA-DNA 杂合体可以通过 T7 DNA 聚合酶引发滞后链复制。我们的研究结果捕捉到了 Pol II 与 DNA 叉相互作用的基本特性，揭示了转录-复制冲突的重要意义。
综述：纳米载体药物输送系统 - ijrpr
与较大尺寸的形式相比，纳米材料具有出色的光学、电学和/或机械特性。它们在颜色、导电性、反应性、表面积与体积的比值和表面张力方面可能与宏观形式不同。正因为如此，纳米材料因其在疫苗生产、药物和药物输送方面的潜在应用而引起了科学家的兴趣 [3]。纳米载体是一种胶体药物输送装置，通常具有 500 纳米大小的亚微米颗粒。在过去的几十年里，人们对纳米载体进行了大量研究，因为它们在药物输送方面显示出巨大的前景。 [4] 由于纳米载体具有高表面积与体积的比值，它们可以改变药物的基本特性和生物活性。纳米载体可以融入药物输送系统的一些特性包括增强药代动力学和生物分布、降低毒性、提高溶解度和稳定性、控制释放和治疗剂的位点特异性输送 [5,6]。纳米技术最近已成为突破传统药物递送技术局限性的有用工具。为了改善药代动力学和生物分布特征、降低毒性、控制释放、增强溶解度和稳定性以及在特定位置递送有效载荷，纳米载体可以改变其封装部分的根本特性和生物活性 [7,8]。通过改变其组成、形状、大小和表面质量，纳米载体还可以表现出各种各样的物理化学性质 [9,10]。有机和无机系统均可用作纳米载体。无机纳米载体包括介孔二氧化硅纳米粒子 (MSN) 和金属纳米粒子，而有机纳米载体包括脂质体、脂质纳米粒子、聚合物纳米粒子、树枝状聚合物、胶束和病毒样颗粒 (VLP) [11]。
225一个物理...
摘要。基于密度功能理论（DFT）的第一原理计算已用于研究α-GAN晶体的结构，电子，光学和热力学方面。基于局部密度近似（LDA），广义梯度近似（GGA）和荟萃分析梯度近似（M-GGA）功能方法，已经估计α-GAN晶体的带隙能量为1.962 eV，2.069 ev和2.354 ev。这些研究中介绍的带隙能量与其他实验和理论研究的能量一致。此外，我们的发现使我们了解了α-GAN晶体的电子和光学特性。α-GAN晶体中的带隙能是定义其电气和光学特征的关键因素。它们是可以将电子从价带向传导带退出的能量范围，从而影响材料的电导率以及材料吸收并发出光的能力。我们在先前的研究中的结果大致表明了我们发现的可靠性，因此增加了我们对α-GAN的电子和光学现象的了解。通过模拟状态密度和α-GAN的状态部分密度，发现了GA和N原子的轨道特性。除了分析带结构，状态的密度和我们还包括化合物的光学特性外。结果表明α-GAN具有直接的带隙，该带隙位于布里群区的G点。这是其开发光电设备的巨大潜力的原因。此外，我们使用前面给出的三个近似值来找到该化合物的光学特性（吸收系数）。除此之外，可以像Debye温度，焓，自由能，熵和热容量一样计算的热力学特性使我们能够更好地了解化合物的热行为。检测到α -GAN的热容量为17.3 Jmole -1 K -1，Debye温度为824.6K。这项研究将对α-G-N提供详细的解释，涵盖其所有基本特性以及光电和电子设备中可能的应用。这项研究的结果非常重要，基于α-GAN研究将开发的新技术将非常有益。
磁共振基础知识：磁场、核磁特性、组织对比度、图像采集
核磁共振 (NMR) 是对原子核磁特性的光谱研究。原子核的质子和中子具有与其核自旋和电荷分布相关的磁场。共振是一种能量耦合，当单个原子核被置于强外部磁场中时，它会选择性地吸收并随后释放这些原子核及其周围环境所特有的能量。自 20 世纪 40 年代以来，NMR 信号的检测和分析已作为化学和生物化学研究中的分析工具得到了广泛的研究。NMR 不是一种成像技术，而是一种提供有关放置在小体积、高场强磁性装置中的样本的光谱数据的方法。在 20 世纪 70 年代初，人们意识到磁场梯度可用于定位 NMR 信号并生成显示质子磁特性的图像，反映临床相关信息，再加上技术进步和“体型”磁体的发展。随着 20 世纪 80 年代中期临床成像应用的增多，“核”含义被抛弃，磁共振成像 (MRI) 及其大量相关缩略词开始被医学界普遍接受。随着磁场强度更高的磁铁以及解剖、生理和光谱研究的改进，MR 应用的临床意义不断扩大。对软组织差异的高对比敏感度以及使用非电离辐射对患者的固有安全性是 MRI 取代许多 CT 和投影射线照相方法的主要原因。随着图像质量、采集方法和设备设计的不断改进，MRI 通常是检查患者解剖和生理特性的首选方式。但它也存在缺点，包括设备和选址成本高、扫描采集复杂、成像时间相对较长、图像伪影明显、患者幽闭恐惧症以及 MR 安全问题。本章回顾了磁学的基本特性、共振概念、组织磁化和弛豫事件、图像对比度的生成以及获取图像数据的基本方法。第 13 章讨论了高级脉冲序列、图像特征/伪影的说明、MR 波谱、MR 安全性和生物效应。
用于描述和模拟橡胶承受大拉伸载荷的超弹性模型
目的：橡胶广泛用于轮胎、机械零件和需要弹性的用户产品。一些基本特性仍未解决，主要是它们在过度机械性能中发挥作用。需要研究弹性橡胶在高动态压力和高拉伸强度下的性能。这些弹性体旨在增加应力断裂并保持高压拉伸强度。设计/方法/方法：本研究对炭黑聚合物基质对不同橡胶拉伸特性的影响进行了数值研究。使用每百份橡胶 (pphr) 三种不同百分比（80%、90% 和 100%）的炭黑填料部分来测量橡胶的材料特性。结果：本研究发现，随着炭黑填料比例增加 30%，拉伸强度和伸长率会增强。实际意义：本研究在四种超弹性模型中对橡胶进行了实验测试：Ogden 模型、Mooney-Rivlin 模型、Neo Hooke 模型、Arruda-Boyce 模型，使用有限元法 (FEM) 获得模拟材料响应的参数，以供比较。这四种模型已广泛应用于橡胶研究。超弹性模型已用于预测拉伸试验曲线——弹性体橡胶模型的准确描述和预测。对于四种模型，Abaqus 的 FEA 包中使用了弹性体材料拉伸数据。在预测选择合适模型的适应性时计算了相对百分比误差——弹性体橡胶模型的准确描述和预测。对于四种模型，Abaqus 的 FEA 包中使用了弹性体材料拉伸数据。在预测选择合适模型的适应性时计算了相对百分比误差。数值 Ogden 模型结果表明，大应变情况下的相对适应性误差为 1% 至 2.04%。原创性/价值：相比之下，其他模型估计参数的拟合误差从 2.3% 到 49.45%。这四个超弹性模型是拉伸试验模拟，目的是