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智能声流体技术助力人类微型生物反应器
摘要 . 声流体技术结合了声学和微流体技术，为操纵细胞和液体提供了一种独特的方法，广泛应用于生物医学和转化医学。然而，由于多种因素，包括设备间差异、手动操作、环境因素、样品差异等，标准化和保持当前声流体设备和系统的优异性能具有挑战性。在此，为了应对这些挑战，我们提出了“智能声流体技术”——一种涉及声流体设备设计、传感器融合和智能控制器集成的自动化系统。作为概念验证，我们开发了基于智能声流体技术的微型生物反应器，用于人脑类器官培养。我们的微型生物反应器由三个组件组成：（1）通过声螺旋相涡旋方法进行非接触式旋转操作的转子，（2）用于实时跟踪旋转动作的摄像头，以及（3）基于强化学习的控制器，用于闭环调节旋转操作。在模拟和实验环境中训练基于强化学习的控制器后，我们的微型生物反应器可以实现转子在孔板中的自动旋转。重要的是，我们的微型生物反应器可以实现对转子的旋转模式、方向和速度的出色控制，而不受转子重量、液体体积和工作温度波动的影响。此外，我们证明了我们的微型生物反应器可以在长期培养过程中稳定地保持脑类器官的转速，并增强脑类器官的神经分化和均匀性。与目前的声流体相比，我们的智能系统在自动化、稳健性和准确性方面具有卓越的性能，凸显了新型智能系统在生物电子学和微流体实验中的潜力。
溶解有机碳对与微生物活性和土壤结构变化相关的冻结周期的反应
摘要。北极变暖会加速融雪，在早春和澳大利亚末更频繁地揭露浅层或没有雪覆盖的土壤表面。FTC通过增加或减少溶解的有机碳（DOC）的量来影响北极土壤C动力学；但是，基于机理的DOC变化的解释认为其他土壤生物地球化学特性是有限的。为了了解FTC对北极土壤反应的影响，我们设计了来自阿拉斯加的表面有机土壤的缩影，并研究了几种土壤生物地球化学的变化，用于在-9.0±0.3°C时连续冻结的七个连续温度波动，并以6.2±0.3°C融化为12 h。ftc显着改变了以下土壤变量：土壤CO 2的生产（CO 2），DOC和总疾病氮（TDN）含量，两个DOC质量指数（SUVA 254和A 365 / A 254），微凝集物（MicroAggregate）（53-250 µm）（53-250 µm）分布和小型Mesopore（53-250 µm）;多变量统计分析表明，FTCS改善了微聚集物和小型中孔的土壤结构，从而促进了土壤微生物的DOC分解以及FTCS的DOC数量和质量变化。这项研究表明，FTCS增加了土壤CO 2的产生，表明FTC影响了DOC的性质，而没有负面影响微生物活性。土壤微聚集通过FTC增强，随后的微生物活性和小型孔比例的折痕可以促进DOC分解，从而减少DOC数量。这项研究提供了一种基于机制的插入性，即FTC如何通过结合结构变化和微生物反应来改变活性层中有机土壤的DOC特征，从而提高了我们对北极土壤C动力学的理解。
增强基于吸附的碳存储系统的功效：有限元分析方法
鉴于国际能源机构（IEA）2020特别报告，该报告估计全球二氧化碳（CO 2）存储的能力在8,000至55,000千兆的范围内，这是提高碳存储效率并开发出色分销系统的必要性。本研究的重点是通过全面的系统分析优化基于吸附的碳储存单元，在Comsol Multi-physics™框架中采用有限元方法，以根据热力学约束来整合能量，质量和动量保护原理的能量，质量和动量保护原理。分析需要在指定的压力为9 MPa和302 K的初始温度下检查存储单元的充电和放电过程，并用冰水提供冷藏。从模拟中发现的结果强调了在操作阶段观察压力和温度波动的重要性，显示出充电周期结束时储罐中部区域的温度较高，与排放完成后温度较低相比。此外，观察到速度的梯度，从沿储罐轴的入口点下降。该研究强调了存储CO 2的可行性明显高于IEA到2055年IEA“可持续发展”方案所预测的100 GT，而陆上存储的可能性可能超过近海能力。研究通过在整个吸附 - 吸附周期中为新颖的CO 2吸附剂开发预测模型，涵盖所有相关的运输现象。该模型可针对H 2存储的现有数据验证，从而促进了不同储罐位置的压力和温度变化的预测。这项工作不仅通过增强对碳储存单元内热效应的理解的理解，而且还强调了高级建模技术在通过改进的液体碳存储解决方案来加强环境保护工作中的作用。
MRI图像使用U-NET和图像处理技术
Kush Vora Ninad Mehendale *计算机工程系电子系K.J Somaiya工程学院K.J.Somaiya工程学院孟买，印度孟买，印度kush.v@somaiya.edu ninad@somaiya.edu摘要 - 脑肿瘤是死亡的主要原因之一，因此，尽早诊断它们至关重要。 MRI是检测肿瘤的最有效诊断工具。 但是，热噪声，温度波动和其他伪影可能会产生嘈杂的MRI扫描，从而导致诊断不准确。 深度学习算法与图像处理技术结合使用，已在各种医学成像任务中有助于增强MRI图像。 我们的工作提出了一个带有两个编码器码头对的U-NET体系结构，用于降解MRI扫描，该扫描在通过注入合成高斯噪声生成的数据集上进行了细微的调整。 该模型将峰信号与噪声比（PSNR）从11.90提高到30.96。 提出的工作还提供了经验证据，表明拟议的deoising策略可将脑肿瘤的预测准确性提高近23％。 使用U-NET开发的去核技术将使放射科医生和计算机辅助诊断系统（CAD）在精确诊断疾病中通过产生清洁剂和更清晰的MRI扫描来使其受益。 关键字 - 图像增强，脱氧，U-NET，脑肿瘤，高斯噪声I. i ntroduction a脑肿瘤是一团异常的脑细胞。 封闭人脑的头骨非常坚硬，因此在这个紧密区域内的任何发展都会导致重大并发症。 随着这些肿瘤的生长，头骨内部的压力会增加，从而导致脑损伤。Somaiya工程学院孟买，印度孟买，印度kush.v@somaiya.edu ninad@somaiya.edu摘要 - 脑肿瘤是死亡的主要原因之一，因此，尽早诊断它们至关重要。MRI是检测肿瘤的最有效诊断工具。但是，热噪声，温度波动和其他伪影可能会产生嘈杂的MRI扫描，从而导致诊断不准确。深度学习算法与图像处理技术结合使用，已在各种医学成像任务中有助于增强MRI图像。我们的工作提出了一个带有两个编码器码头对的U-NET体系结构，用于降解MRI扫描，该扫描在通过注入合成高斯噪声生成的数据集上进行了细微的调整。该模型将峰信号与噪声比（PSNR）从11.90提高到30.96。提出的工作还提供了经验证据，表明拟议的deoising策略可将脑肿瘤的预测准确性提高近23％。使用U-NET开发的去核技术将使放射科医生和计算机辅助诊断系统（CAD）在精确诊断疾病中通过产生清洁剂和更清晰的MRI扫描来使其受益。关键字 - 图像增强，脱氧，U-NET，脑肿瘤，高斯噪声I. i ntroduction a脑肿瘤是一团异常的脑细胞。封闭人脑的头骨非常坚硬，因此在这个紧密区域内的任何发展都会导致重大并发症。随着这些肿瘤的生长，头骨内部的压力会增加，从而导致脑损伤。脑肿瘤分为两种不同类型。恶性（癌）和良性（非癌症）。这些肿瘤进一步分为原发性和继发性肿瘤（转移性肿瘤）。原发性脑肿瘤起源于大脑内部，但是当癌细胞从其他器官传播到大脑（肺部到大脑）时，转移性脑肿瘤就会发展。绝大多数原发性脑肿瘤都不癌。死亡率的第十个主要原因是脑肿瘤。在2020年，全球估计，有251,329人死于原发性恶性脑和中枢神经系统（CNS）肿瘤。今天在美国，估计有70万人受到原发性脑肿瘤的影响。这些肿瘤可能是致命的，并对生活质量产生重大影响。女性比男性更有可能获得任何类型的大脑或脊髓肿瘤，而男性则更有可能患上恶性肿瘤。这主要是因为某些类型的肿瘤在一种性别或另一种性别中更为普遍（例如，脑膜瘤在女性中更为常见）。患有恶性大脑或中枢神经系统肿瘤患者的5年生存率
与肺动脉温度相比，非侵入性温度计的准确性和精度：横断面研究
抽象背景：温度波动是重症监护病房（ICU）中患者状况的关键指标。侵入性方法对核心温度进行了更可靠的测量，但它们具有更大的并发症风险，从而限制了它们在大多数情况下的使用。这强调了研究评估非侵入性温度监测方法的可靠性的需求。目标：本研究旨在评估与肺动脉温度相比，四种非侵入性温度测量技术的准确性和精度，该技术被认为是金标准。设计和设置：我们在巴西的Belo Horizonte的Belo Horizonte的FelícioRocho联邦De Minas Gerais和医院FelícioRocho医院进行了ICU进行了横断面临床研究。方法：包括所有患有肺动脉导管的患者。我们同时记录了肺动脉，腋窝，口腔，颞动脉和鼓膜的温度。平淡的阿尔特曼图被用来评估不同温度测量的一致性。结果：共有48名患者，平均年龄为54岁。女性占样本的66.67％。与肺动脉温度相比，非侵入性方法的准确性和精度（平均和稳定偏差）为：腋窝（-0.42°C，0.59°C），口服（-0.30°C，0.37°C），tymbrane（-0.37°C），tympanic membrane（-0.21°C，-0.21°C，0.444444444444444444444444444444444444444444444444.44444444.44444444444444.4444444.444444444444.444444444444.44444444444444.42°C）。 （-0.25°C，0.61°C）。在非侵入性方法中，鼓膜膜测量被证明是最可靠的，其次是口服方法。值得注意的是，在体温异常（非等准体温度）的患者中，只有口服和鼓膜方法保持其准确性和精度。结论：与肺动脉温度相比，这项研究中评估的非侵入性温度计表现出可接受的认可和精度（在临床相关阈值0.5°C）中。
利用分子纳米磁体进行量子兰道尔擦除......
虽然这个极限（称为兰道尔极限）已被证明适用于各种经典系统，但没有确凿的证据证明它可以扩展到量子领域，在量子领域，离散能量本征态的量子叠加取代了连续谱中的热涨落。在这里，我们使用分子纳米磁体晶体作为自旋存储设备，并表明兰道尔极限也适用于量子系统。与其他经典系统相比，由于可调的快速量子动力学，该极限是有边界的，同时还能保持快速操作。这一结果探索了量子信息的热力学，并提出了一种利用量子过程增强经典计算的方法。虽然用理想二元逻辑门（例如 NOT）执行的计算没有最低能量耗散限值 5,6，但在存储设备中执行的计算却有。原因在于，在前者中，位仅仅是在状态空间中等熵地移动，而在后者中，最小操作（称为兰道尔擦除）需要重置存储器，而不管其初始状态如何。让我们看看这种擦除如何应用于经典的 N 位寄存器（图 1(a，左)）以及兰道尔极限是如何产生的。在第一阶段，寄存器的每一位都处于确定的状态“0”或“1”，通过降低势垒和通过温度波动的作用来探索两个二进制状态。相空间的这种加倍伴随着每位的熵产生∆S=kBln2。在第二阶段，需要做功 W ≥ T∆S 来将寄存器的熵和相空间减少到它们的初始值。只有当这种减少以可逆的方式进行时，才能达到极限 W=T∆S。这可以通过使用准静态无摩擦系统来实现，即在比其弛豫时间 τ rel 更慢的时间尺度上，从而避免不必要的记忆和滞后效应。因此，相对于系统相关的 τ rel ，慢速（快速）操作通常与较低（较高）的耗散相关。
分析Rajshahi的温度和降雨的时间变化
在全球范围内，全球变暖带来的气候变化正在引起严重的变形。Rajshahi坐落在孟加拉国的心脏地带，经历了自己独特的天气模式和环境动态。为了对Rajshahi的气候模式进行趋势分析，从孟加拉国气象部（BMD）获得了从1970年到2018年的广泛数据。这个全面的数据集涵盖温度和降雨量的每月平均值。MS Word，MS Excel，SPSS和地理信息系统（GIS）等工具用于探索统计分析并确定研究地点的趋势。调查结果表明，与降水水平持续下降，温度的升高可明显升高。最低温度的升级超过了最高温度。在1970年至2018年间，拉杰沙希的年平均温度表现出明显的向上轨迹，其特征是每年迅速升级为0.013°C。年度温度波动的速率分别为0.017°C和0.009°C，分别为最大和最小范围。在整个1970 - 2018年中，季风前，季风和季风季节的最高温度分别为0.019°C，0.036°C和0.006°C/年/年。从1990年到2018年，季节性的最高温度在整个冬季也显示出略有积极的趋势。在拉杰沙希（Rajshahi），年平均降雨量从1970年至2018年下降，速度为-1.0593毫米/年。Rajshahi的气候波动在年度和十年范围内都存在。冬季，季风前和季风季节的速率分别为0.008°C，0.018°C和0.016°C/年，季节性的最低温度显示出越来越高的趋势。冬季，季风前，季风和季风后季节显示，季节平均降雨量的趋势下降，季风季节显示年度最大的年减少（-2.509毫米）。在过去的十年（2000-2009）中，平均温度升高了0.0422°C，而平均降雨量降低了26.01毫米。
全球气候变化对玉米（Zea Mays）的影响
在全球气候变异性的背景下，可以预见到，全球多个农业地区将在干旱和热压力的情况下经历兴起。今天，这些非生物应力是影响农作物发育和产量的主要限制因素。它在半干旱地区很普遍，但是气候变化对玉米产量产生了重大影响。气候变化对玉米产量提出了重大挑战，而热应激的增加是一个主要问题。较低的产率，较差的谷物质量以及对害虫和疾病的敏感性增加是热应激对玉米生理学的负面影响。可以根据气候变化预测以及预计的发育和生理气孔反应的预测来对玉米的最佳管理选择。本研究的当前结果总结了玉米对热应激的生理反应，其中包括光合作用，呼吸，用水效率和生殖活性的适应。此外，许多基因工程策略，包括用于耐热性和生物技术治疗（包括基因工程）的繁殖，以减轻热应激对玉米产生的不利影响和玉米气孔发展中的适应性。在玉米对气候威胁的调整中，分子过程起着关键作用，特别是强调了气孔的功能。某些特定基因（例如AOX，ZM-AN13和ZMSEC14P）在强化玉米防止严重温度波动方面起着至关重要的作用。简介通过合并这些数据，传统繁殖，当前技术和掌握生理反应的结合对于增强玉米来承受即将来临的气候变化的能力至关重要。关键字：热应激，玉米生理学，玉米产量，气孔反应，育种策略引用：Ahmad U，Hussain MA，Ahmad W，Javed J，Arshad Z和Akram Z，2024。全球气候变化对玉米（Zea Mays）的影响：生理反应和现代繁殖技术。趋势生物技术植物科学2（1）：62-77。 https://doi.org/10.62460/tbps/2024.020 1。
政策制定者，遗传工程师和敬业的公众可以共同努力创建气候富裕的工厂
气候硫化植物对于不可预测的世界中的农业稳定至关重要。随着气候破坏（例如干旱，洪水和极端温度波动）变得越来越普遍，目前的农田的生产力将降低。预计每个一级摄氏量的升温将分别降低小麦，大米和玉米的产量分别减少6％，3％和7％[1]。因此，在最激烈的气候情况下，在未来十年中，谷物产量可能会下降15％至35％。弹性作物将是确保未来农业稳定的重要组成部分。然而，可以忍受极端环境压力的植物，包括具有更好的水利用效率，耐热性和洪水耐药性以及耐霜冻性的植物，使用既定的方法都不容易产生。繁殖和随机诱变太慢，可能难以控制。即使是基于CRISPR-CAS9的基因编辑也可能不足以到，因为提高的弹性可能需要对植物进行动态和/或组织约束的修饰（图1）。合成生物学 - 旨在将新能力引入活生物体的先进基因工程领域，有可能快速发展气候富农作物的作物。与标准作物工程相比，其中将来自其他生物体（例如病毒，细菌或哺乳动物）的单个基因引入植物中，并在所有细胞类型中表达，合成生物学可用于以更具控制的方式表达许多基因；例如，仅在特定的叶片或根细胞中或对环境变化响应（图1）。这种精确的遗传控制允许合成生物学家将新的复杂行为设计为生物体。应用于植物时，合成生物学可用于改变农作物对环境的反应方式，同时保持其理想的特征，例如水果尺寸，营养含量或茎高度。例如，合成生物学可用于改变干燥土壤中的根生长，以增强干旱耐受性。这种改善的环境反应能力可能有助于植物适应极端天气并扭转驯化的有害基本性，这通常以牺牲环境的反应为代价来改善产量性状[2]。
微分方程在建模气候中的应用...
摘要这项研究的重点是回顾微分方程在分析气候变化对工程项目的影响时的有用性。这样做，该研究采用了数学模型，这些模型强调了气候变化的影响，这些影响与持续和可靠的基础设施的配置最相关，包括温度波动，海平面上升和降水的变化。与时间的多个微分方程一起描述了这样的东西：温度动力学的热方程，与流体动力学相关的海平面上升的Navier-Stokes方程。此处的发现揭示了以下内容：将温度升高2°C将混凝土结构的耐用性降低了其当前有用寿命的约15％，指的是海平面上升的升高。5米可以将维修沿海基础设施维修所需的成本提高25％。此外，土壤稳定性的差异模型表明，雨水增加10％可能会导致平均增长汇度滑坡的可能性增长12％。因此，这些研究强调了将气候预测纳入工程框架以设计结构鲁棒性的必要性。包括实时数据，该研究表示增强气候影响预测建模对工程成果的整体有效性的可能性。关键字：全球变暖，普通的部分微分方程，结构，基础设施，海啸，浅层基础，土壤流动性。1。这项研究的重点是确定引言工程项目目前面临着与气候波动及其对环境的影响有关的独特问题。基础设施和工程设计，以承受气候变化的影响，例如温度升高，水位上升和增加毁灭性自然灾害的病例[1]。为了解决此类影响，最好的数学建模技能正在应用于这些问题。，微分方程在量化了描述气候变化及其对工程系统的影响的动态现象方面占据了核心位置。对于在工程科学等各个学科中遇到的大量应用程序中，采用一种或多种基本类型的微分方程来表征连续过程或现象。当它用于气候变化时，它们被用来了解逐渐变化和灾难如何影响物理结构，以使工程师能够预测未来的风险。例如，部分微分方程（PDE）对于模拟水文流的模拟至关重要，这些水文流有助于建立能够承受洪水的结构[2]。同样，由于高温而导致建筑物和桥梁等结构中的温度效应。