本研究调查了光滑表面散热器和翅片表面散热器的电喷雾冷却特性。在锥形喷射模式下,使用乙醇对 7 种不同热流进行了实验研究,可产生稳定连续的液滴直径。实验中使用了 7 kV 电压、20 mm 喷嘴到基板距离、0.61 mm 内径 (di) 的不锈钢喷嘴和 0.45–0.60 ml/min 的流速。由于两个流速值非常接近,因此在电喷雾形成方面没有观察到差异,但由于送往散热器的液体量较多,因此在 0.60 ml/min 流速下,不同热流下的冷却效果比 0.45 ml/min 流速下好 15–44%。此外,首次应用于电喷雾冷却的翅片散热器的冷却效果比光滑表面散热器大约好 1.3 到 1.6 倍。电喷雾滴水对翅片散热器冷却效果的影响用增强比 (ER) 表示。此外,还研究了不同表面温度下翅片增强比 (FER) 的变化,该比表示翅片散热器与无翅片散热器相比的冷却增强程度。结果,与使用电喷雾冷却改善传热的研究不同,建议可以使用以前未使用过的翅片表面散热器作为进一步增强传热的有效参数。2020 卡拉布克大学。Elsevier BV 出版服务本文为 CC BY-NC-ND 许可下的开放获取文章( http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ )。
Elaine Petro 教授 康奈尔大学 分子离子束和束表面相互作用的多尺度建模 电喷雾离子源是卫星推进、生化分析和各种表面处理行业领域的使能技术。这些应用推动了对扩展离子束的物理和粒子碰撞的化学的更深入了解。电喷雾离子羽流对最先进的等离子体建模技术提出了挑战,因为关键过程发生的长度和时间尺度范围很广(即纳米级发射点和厘米级操作体积)。伴随着这些空间梯度的是离子和中性群体中的大密度和速度梯度。此外,电喷雾羽流是具有非麦克斯韦分布的非中性等离子体。我们介绍了最先进的分子离子羽流动力学和化学数值模型,这些模型对于探索设计变量、了解操作条件和提高性能必不可少。除了卫星推进中的应用外,我们还将讨论在其他相关领域利用这些离子源的机会。
近年来,银纳米颗粒电极因其稳定性和导电性而被广泛研究,作为可穿戴和柔性电子产品的电极材料。湿化学沉积技术被认为是一种低成本且可扩展的技术。目前基于湿化学的纳米颗粒沉积技术包括电喷雾沉积、滴铸法、旋涂法和喷墨打印工艺。这些技术通常需要单独的沉积后退火步骤。这对于低熔点的基底来说可能是一个问题。此外,上述某些方法需要物理接触,这增加了交叉污染的可能性。在本研究中,我们提出了一种结合电喷雾和激光辐射的技术,可以在刚性或柔性基底上同时沉积和烧结纳米颗粒。在此过程中,银纳米颗粒水相悬浮液的微滴以所谓的微滴模式从金属毛细管喷嘴喷出,喷嘴可通过电位控制。锥形空心激光束用于蒸发液体并将纳米颗粒烧结到基底上的所需位置。与传统的导电微图案制备方法相比,这项技术前景广阔,因为它简化了一步沉积过程,减少了交叉污染,并且适用于各种表面。我们利用功率为 5 至 13 W 的 Nd:YAG 激光器制备了银纳米颗粒薄膜微图案。我们利用扫描电子显微镜、能量色散 X 射线和四探针分析研究了晶粒尺寸分布、成分和电阻率之间的相关性。结果与传统的热烧结方法相当。
摘要:随着质谱成像 (MSI) 在药物研发中的应用越来越广泛,我们有机会开发出结合探索性高性能分析和更高容量、更快靶向 MSI 的分析流程。因此,为了实现更快的 MSI 数据采集,我们提出了利用三重四极杆 (TQ) 质谱分析仪的分析物靶向解吸电喷雾电离质谱成像 (DESI-MSI)。与传统的飞行时间 (TOF) 质谱分析仪相比,评估的平台配置提供了更高的灵敏度,因此有可能生成适用于药物研发的数据。该平台成功运行,采样率高达 10 次扫描/秒,与同类 DESI-TOF 设置上常用的 1 次扫描/秒相比具有优势。更高的扫描速率使得研究内源性脂质物种(如磷脂酰胆碱)和四种口服药物(厄洛替宁、莫西沙星、奥氮平和特非那定)的解吸/电离过程成为可能。这可用于了解解吸/电离过程的影响,从而优化操作参数,与 DESI-TOF 分析或基质辅助激光解吸/电离 (MALDI) 平台相比,提高了脑组织切片中奥氮平和主要奥氮平代谢物羟基奥氮平的化合物覆盖率。该方法可以减少记录信息量,从而将数据集的大小从每个实验高达 150 GB 减少到几百 MB。在案例研究中证明了该方法对绘制药物分布图、药物引起的肾毒性的空间分辨分析以及卵巢肿瘤标本的分子组织学组织分类的适用性,其性能得到了改善。
摘要:随着成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关蛋白 (Cas) 系统的出现,治疗性基因编辑变得越来越可行。然而,成功实施基于 CRISPR/Cas9 的疗法需要安全有效地在体内递送 CRISPR 成分,这仍然具有挑战性。本研究介绍了使用电喷雾技术成功制备、优化和表征装载两个 CRISPR 质粒的海藻酸盐纳米粒子 (ALG NPs)。该递送系统的目的是编辑另一个质粒(绿色荧光蛋白 (GFP))中的靶基因。评估了配方和工艺变量的影响。CRISPR ALG NPs 的平均尺寸和电位分别为 228 nm 和 − 4.42 mV。在保持有效载荷完整性的同时实现了超过 99.0% 的包封率。通过衰减全反射傅立叶变换红外光谱法确认了 ALG NPs 中 CRISPR 质粒的存在。测试表明,纳米粒子具有细胞相容性,并成功地将 Cas9 转基因引入 HepG2 细胞中。纳米粒子转染的 HepG2 能够通过在 GFP 基因中引入双链断裂 (DSB) 来编辑其目标质粒,这表明包裹在海藻酸盐纳米粒子中的 CRISPR 质粒具有生物活性。这表明该方法适用于体外或离体生物医学应用。对这些纳米粒子的未来研究可能会产生适合体内递送 CRISPR / Cas9 系统的纳米载体。
摘要:在生物材料的背景下,工程细菌的生物打印对于合成生物学的应用引起了极大的兴趣,但是到目前为止,只有少数可行的方法可用于打印托管活的Escherichia大肠菌细菌的凝胶。在这里,我们基于廉价的藻酸盐/琼脂糖墨水混合物开发了一种温和的基于挤出的生物打印方法,该方法将大肠杆菌打印到高达10毫米的三维水凝胶结构中。我们首先表征了凝胶墨水的流变特性,然后研究印刷结构内细菌的生长。我们表明,通过添加过氧化钙的产生系统,可以促进印刷结构内深处的荧光蛋白的成熟。然后,我们利用生物生产物来控制依赖于其空间位置的细菌之间不同类型的相互作用。我们接下来显示了基于群体感应的化学交流,在生物打印结构内部位于不同位置的工程发件人和接收器细菌之间,并最终证明了通过非损伤细菌定义的屏障结构的制造,可以指导凝胶内趋化细菌的运动。我们预计,3D生物打印和合成生物学方法的结合将导致含有工程细菌作为动态功能单元的生物材料的发展。关键词:合成生物学,细菌,生物材料,生物打印,细菌交流,趋化性
2016 年在 LISA Pathfinder (LPF) 上演示的推进器飞行。电喷雾微推进器将高电势施加到空心针发射器末端的导电带电液体上,以加速带电液滴并产生推力
摘要:用传统质谱法分析核酸时,反离子会造成质量不均匀,限制可分析的 DNA 大小,因此分析起来十分复杂。在这项研究中,我们使用电荷检测质谱法分析兆道尔顿大小的 DNA,从而克服了这一限制。使用正模式电喷雾,我们发现 DNA 质粒的电荷分布截然不同。低电荷群体的电荷像紧凑的 DNA 折纸一样,而高电荷群体的电荷分布范围很广。对于高电荷群体,测量质量与 DNA 序列预期质量之间的偏差始终在 1% 左右。对于低电荷群体,偏差更大且变化更大。高电荷群体归因于随机卷曲配置中的超螺旋质粒,其宽电荷分布是由随机卷曲可以采用的丰富多样的几何形状造成的。高分辨率测量表明,随着电荷的增加,质量分布会略微向低质量方向移动。低电荷群体归因于质粒的浓缩形式。我们认为凝聚形式是由熵捕获引起的,其中随机线圈必须经历几何变化才能挤过泰勒锥并进入电喷雾液滴。对于较大的质粒,剪切(机械破碎)发生在电喷雾期间或电喷雾界面。降低盐浓度可以减少剪切。■简介质谱 (MS) 在核酸表征中发挥着重要作用。1、2 电喷雾和基质辅助激光解吸/电离 (MALDI) 都已用于将 DNA 和 RNA 离子引入气相进行分析,但 MALDI 与飞行时间 (TOF) MS 的组合应用最为广泛。例如,MALDI-TOF 继续用于表征单核苷酸多态性 (SNP),这可提供有关疾病易感性遗传特征的重要信息。对于突变和 SNP 的分析,只需要分析小于 25 nt 的小寡核苷酸(核苷酸)。这是幸运的,因为反离子(通常是 Na +、K + 或 Mg 2+)与 DNA 和 RNA 的高电荷磷酸骨架结合,导致峰宽和灵敏度降低。已经开发出几种方法来脱盐核酸。3、4 然而,由金属离子加合引起的异质性会随着尺寸的增加而增加,并且由于电荷状态分辨率的丧失,常规 MS 不再可能分析兆道尔顿大小的 DNA 和 RNA 物种。另一方面,新型疫苗和基因疗法等新兴疗法携带着大量的遗传物质。基因组完整性对于有效的治疗是必不可少的,对完整基因组的质量测量提供了一种快速而直接的方法来检查缺失和添加。5
†在水性检查后确定。‡由RP-HPLC确定。 §将其作为回收的粗混合物x纯度(%)。 ¶从前一个条目进行了重新封闭。 #RP-HPLC和ESI-MS还检测到depsripeptides的存在。通过硅胶垫过滤后††。 boc:tert-butycarbonyl; CBZ:苯甲酰氧气; ESI-MS:电喷雾电离质谱法; FMOC:氟苯基甲氧基碳苯甲; HAP:羟基磷灰石; RP-HPLC:反相高性能液相色谱。‡由RP-HPLC确定。§将其作为回收的粗混合物x纯度(%)。¶从前一个条目进行了重新封闭。#RP-HPLC和ESI-MS还检测到depsripeptides的存在。通过硅胶垫过滤后††。boc:tert-butycarbonyl; CBZ:苯甲酰氧气; ESI-MS:电喷雾电离质谱法; FMOC:氟苯基甲氧基碳苯甲; HAP:羟基磷灰石; RP-HPLC:反相高性能液相色谱。
基因组学和生物科学领域的进展已使微生物生物过程成为先进的化学品生产方式。虽然生物制造有潜力满足全球对可再生燃料和化学品的需求,但设计出能够与合成化学过程竞争的微生物细胞工厂仍然是一项挑战。优化菌株以提高化学品产量不再受限于读取和写入 DNA,而是受到缺乏高通量平台来表征特定基因编辑事件导致的代谢表型的阻碍。为了解决这个问题,我们开发了一种解吸电喷雾电离成像质谱 (DESI-IMS) 筛选检测方法,它有利于多路复用采样和非靶向分析。该技术通过在环境条件下快速直接地同时表征各种工程大肠杆菌菌株的化学输出,弥补了基因组和代谢组学时间尺度之间的差距。所开发的方法用于根据测量的代谢组对四种大肠杆菌菌株进行表型分析,并通过 PCR 基因分型对其进行验证。非靶向 DESI-IMS 表型分析表明,未来工程改造有多种策略,包括:(i) 特定生物合成产物的相对量、(ii) 次级产物的鉴定和 (iii) 工程改造生物的代谢组。总之,我们提出了一种工作流程,通过提供微生物代谢表型的快速、非靶向和多路复用分析来加速菌株工程改造。合成生物学 | 成像质谱 | 多重代谢组学 | DESI-IMS | 游离脂肪酸分析鉴于基因组和生物科学的重大进步,改造微生物用于可再生化学品制造变得越来越可行。作为传统化学合成的替代途径,生物合成生产大宗化学品有可能解决全球