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关键词： 仿生血管网结构   工程器官设计   体素化设计   生成式算法   血管网设计   组织修复   器官制造   生物3D打印  

摘要： 背景:构建有效的血管网对于大体积组织和器官的成功再生至关重要。目前血管网数字模型设计方法多依赖于固定的几何规则,难以满足不同材料和形状的工程组织的代谢需求,现有的分级式血管网因其分级规则导致扩散覆盖不足、营养供给率低。目的:提出一种基于发育仿生原理的血管网体素模型设计方法,能够根据目标组织的代谢活性距离自动生成定制化的体素血管网结构。方法:通过体素化技术模拟血管内皮细胞的迁移、聚集等生物学行为,对凝胶材料进行扩散实验,并基于菲克定律进行数据拟合,构建代谢-扩散耦合快速计算模型,基于该模型实现以代谢活性距离快速判别营养供给情况和划分低营养区域,从而模拟血管发育的动态重塑过程,以迭代地优化体素血管网模型的结构,直到营养供给率达到算法设定值。结果与结论:与传统分级式设计方法相比,发育仿生式血管网设计在基于甲基丙烯酰化明胶(GelMA)水凝胶的长方体组织模型的代谢扩散仿真中,营养供给充足体积和单位体积营养贡献方面提高了25.53%,并成功为肾形和肺泡形等复杂形状的工程组织器官自动生成营养供给充足的血管网体素模型,验证了血管网发育仿生设计的优势与研究潜力。研究为在大体积工程组织和解剖学复杂器官中设计血管网数字模型提供了一种新的技术途径。

关键词： 静电纺丝   聚乳酸   胶原蛋白   引导组织再生膜   生物相容性   口腔骨缺损修复   生物材料  

摘要： 背景:海洋胶原蛋白可以促进成牙周膜成纤维细胞增殖分化、促进血管内皮细胞增殖,但是单纯胶原膜的机械强度低、降解速度快,一般需要复合其他材料。聚乳酸是被美国食品药品监督管理局批准可植入体内的降解性医用材料,与胶原蛋白复合可以改善单纯胶原蛋白机械强度不足的问题。目的:制备聚乳酸/胶原蛋白静电纺双层引导组织再生膜,探讨该引导组织再生膜的生物相容性。方法:以7%聚乳酸溶液作为致密层纺丝液,14%聚乳酸-胶原蛋白溶液为疏松层纺丝液,采用静电纺丝技术制备聚乳酸/胶原蛋白双层引导组织再生膜,表征膜的微观形貌、孔径和孔隙率。分别采用戊二醛蒸汽、戊二醛溶液和碳化二亚胺/羟基琥珀酰亚胺3种交联方法对膜进行交联,通过拉伸实验筛选力学性能提高效果最佳的膜进行后续实验。通过表征水接触角评估聚乳酸/胶原蛋白双层引导组织再生膜的亲疏水性能。通过细胞毒性实验、热源实验、溶血实验、急性全身毒性实验、亚慢性全身毒性实验、致敏实验、皮内刺激实验,评价聚乳酸/胶原蛋白双层引导组织再生膜的生物相容性。结果与结论:聚乳酸/胶原蛋白静电纺双层引导组织再生膜的致密层纤维直径为(0.45±0.11)μm,疏松层纤维直径为(0.85±0.19)μm,致密层孔径为(2.43±1.31)μm、孔隙率为(29.86±2.89)%,疏松层孔径为(11.71±4.41)μm、孔隙率为(48.54±1.33)%。综合拉伸实验的拉伸强度、弹性模量与断裂伸长率结果,最终选择戊二醛蒸汽交联法进行交联,该方法的交联度为(17.42±1.67)%。聚乳酸/胶原蛋白双层引导组织再生膜的疏松层表现出亲水性,致密层表现为疏水性。聚乳酸/胶原蛋白静电纺双层引导组织再生膜无细胞毒性、不溶血、无致热性、无潜在毒性、无刺激性和无致敏性,具有良好的生物相容性。

关键词： 苦参碱   巨噬细胞极化   心肌梗死   炎症反应   Janus激酶2(JAK2)   信号转导和转录活化因子3(STAT3)  

摘要： 背景:苦参碱因显著的抗炎和抗肿瘤活性,在肺炎脓毒症、乙型肝炎等疾病中具有良好的疗效。然而,苦参碱在心肌梗死后巨噬细胞介导炎症反应中的作用及机制尚缺乏系统研究。目的:探讨苦参碱对心肌梗死后炎症反应及心肌组织修复的作用,并阐明可能的作用机制。方法:①体内实验:32只SD大鼠随机分为假手术组、心肌梗死组、苦参碱低剂量[200 mg/(kg·d)]组、苦参碱高剂量[300 mg/(kg·d)]组,每组8只,构建大鼠心肌梗死模型,术后连续3 d灌胃苦参碱,第4天行心脏超声检测心功能,取血清检测炎症因子水平,取心脏组织行苏木精-伊红染色、马松染色等组织学分析评估心肌损伤程度。②体外实验:分离小鼠骨髓源性巨噬细胞,脂多糖诱导炎症模型后分别给予10μmol/L或20μmol/L苦参碱干预,采用Western blot、RT-qPCR及流式细胞术检测M1/M2型巨噬细胞标志物(诱导型一氧化氮合酶、CD86、精氨酸酶1、CD206)表达水平及细胞比例,采用Western blot检测Janus激酶2、信号转导和转录活化因子3的磷酸化水平。此外,使用H9C2细胞构建缺氧损伤模型,评估苦参碱对细胞活性氧水平的影响。结果与结论:①体内实验:苦参碱显著改善心肌梗死大鼠的心功能。与心肌梗死组相比,苦参碱低剂量组和高剂量组均显著提高了大鼠的左心室射血分数和左心室缩短分数,其中苦参碱高剂量组改善效果更加明显。此外,苦参碱显著抑制了心肌梗死后外周炎症因子(白细胞介素1β和白细胞介素6)水平升高。病理组织学分析显示,苦参碱能有效减少心肌炎症细胞浸润、胶原沉积面积、组织水肿与坏死范围。②体外实验:RT-qPCR和Western blot结果显示,苦参碱可显著抑制M1型标志物诱导型一氧化氮合酶、CD86的表达,同时上调M2型标志物精氨酸酶1、CD206的表达;流式细胞术显示,CD86阳性细胞比例减少,而CD206阳性细胞比例显著上升。此外,苦参碱可以显著降低细胞内活性氧水平。③信号通路研究:Western blot检测结果显示,苦参碱能显著抑制Janus激酶2、信号转导和转录活化因子3蛋白的磷酸化水平,阻断促炎信号传导,促进巨噬细胞表型转化,达到抗炎作用。结果表明:苦参碱可以通过抑制Janus激酶/信号转导和转录活化因子途径促进巨噬细胞向M2型极化,减弱心肌梗死后炎症反应并保护心肌细胞,且呈剂量依赖性。

关键词： 时评阅读   演讲   校本课程  

摘要： 时评作为兼具丰富内涵与价值导向的文体,开发其校本课程资源,契合高中新课标理念与学生发展需求。笔者以“读思达”教学法为指导、演讲活动为载体,构建“读——思——讲——评——写”实施路径,成功开发时评阅读与演讲校本课程。课程立足时代性,落实立德树人根本任务,厚植学生家国情怀;聚焦语文核心素养培育,助力学生全面且个性化发展;突出实践性,引导学生构建立体学习体系,探索时评学习有效路径。

关键词： 果园履带机   路径规划   改进A^(*)算法   B样条曲线   曲率约束  

摘要： 针对传统A^(*)算法在果园履带机路径规划中存在的路径急转弯多、曲率不连续、路径紧贴障碍物等问题,提出了一种改进A^(*)算法与B样条曲线拟合算法相结合的路径规划方法。通过引入动态权重调控策略、方向性约束和曲率代价项,优化传统A^(*)算法的路径搜索效率和路径质量。同时,采用B样条曲线拟合算法对初始路径进行平滑优化,生成满足履带机运动学约束的连续路径。仿真试验分别在无膨胀层与有膨胀层果园环境下进行,结果表明:与传统A^(*)算法相比,改进算法在无膨胀条件下,路径搜索时间缩短46.35%,迭代次数减少25%,评估节点数减少39.70%;在有膨胀条件下,路径最大曲率降低33.82%,平均曲率降低64.15%,路径更加平滑且避障效果显著。本文方法有效提升了果园履带机的路径规划效率和质量,满足果园复杂环境下的作业需求。

关键词： 钒矿   可利用性评价   储量对比   卷积神经网络   评价模型   机器学习  

摘要： 矿产资源可利用性评价贯穿从单个矿山的微观评价到全国单矿种的宏观评价,需综合考虑地质、采矿、加工选冶、基础设施、经济、市场、法律、环境、社区及政策等多维因素,旨在科学评估全国查明矿产资源中预期可经济采出的资源总量。基于此,本研究以包含地质、技术、经济、政策法律与外部条件5大类共35项指标数据作为特征,以“可利用性”作为目标变量,并对矿床类型等离散特征进行了预处理,构建钒矿资源可利用性智能评价模型。研究数据来源于全国矿产资源储量数据库,覆盖生产、在建、停产、关闭及未利用等各类钒矿区190余处。数据按4∶1∶1的比例随机划分为训练集、验证集和测试集。研究显示,CNN模型能够有效捕捉指标间的局部关联与复杂非线性交互,并识别出影响我国钒矿可利用性的关键指标包括资源储量规模、选矿难易程度、含矿层位、供电条件、开采方式、矿石组分、运输距离及勘查类型等。评估结果表明,当前不可利用的资源主要为赋存于寒武系黑色页岩中的石煤型钒矿,以及西部基础设施薄弱的偏远地区钒矿。相比传统德尔菲法,该方法在指标识别精准度、评价效率与模型可更新性方面优势显著。

关键词： 矿产资源评价预测   生成式先验转换模型   词项权重计算   词项关联分析   找矿靶区优选  

摘要： 矿产资源是经济社会发展的重要物质基础。开展矿产资源评价与预测,能为矿产资源的勘查、开发与保护提供科学依据。然而,基于传统人工分析的找矿方法存在主观性强、具有局限性且成本高等问题,而基于计算机的综合评价方法则常面临数据利用不充分、模型固定及文本资料利用率低等挑战。为此,本研究将专家知识与人工分析经验转化为先验规则,以文本分析为基础,引入自然语言处理方法并结合计算机技术,提出了一种新的矿产资源评价预测模型——生成式先验转换模型(MineralGPT)。该模型框架以先验知识的描述、存储、解析为核心驱动,支撑包括数据处理与分析、成矿信息提取与找矿预测、内容生成与优化在内的多类型算法任务。以崤山熊耳山地区金多金属矿找矿靶区优选为例,在MineralGPT框架下构建基于词项加权的矿集区找矿靶区优选模型。实验结果表明:在少量数据支持下,MineralGPT的预测结果几乎与专家评价一致。相较于ChatGPT等依赖庞大数据与算力的大型语言模型,MineralGPT具有低成本、受限少、可定制性高等优势。通过将先验知识进行规则化描述、存储与解析,MineralGPT不仅为矿产资源评价提供了新方法,亦为融合规则与学习的新一代人工智能技术发展提供了新思路。

关键词： 血管损伤   血管周围脂肪组织   生物信息学   单细胞测序   褐变   易洛魁同源盒基因3(IRX3)  

摘要： 背景:在医学领域,血管损伤相关疾病备受关注,血管周围脂肪组织褐变与之密切相关,但特定基因在其中的调控机制尚待明晰。目的:初步探讨易洛魁同源盒基因3在血管损伤过程中调控血管周围脂肪组织褐变的潜在机制。方法:解析血管周围脂肪组织相关单细胞测序数据矩阵GSE275779,探讨易洛魁同源盒基因3在不同细胞亚群中的表达水平及功能;结合脂肪细胞相关芯片和测序表达谱GSE44059、GSE7032、GSE185518、GSE168387,筛选差异基因并验证易洛魁同源盒基因3在棕色脂肪细胞分化过程中的表达水平;基于msigdb数据库和ChIP-seq数据库GTRD筛选易洛魁同源盒基因3的下游靶基因。在脂肪前体细胞中干扰易洛魁同源盒基因3和过表达视黄醇饱和酶,采用qPCR和Western blot检测脂肪细胞褐变相关基因的mRNA和蛋白表达水平。结果与结论:生物信息学分析结果显示,脂肪细胞特征因子PR结构域蛋白16、细胞死亡诱导DFFA样效应蛋白A和解偶联蛋白1等在糖尿病患者的血管周围脂肪组织中显著下调,且这些基因均参与脂肪褐变;结合高通量测序数据分析发现易洛魁同源盒基因3在棕色脂肪组织中高表达,并参与了棕色脂肪的分化;进一步筛选出视黄醇饱和酶为易洛魁同源盒基因3的下游靶基因,且它的水平随着棕色脂肪的分化而差异表达。在成熟棕色脂肪细胞中敲低易洛魁同源盒基因3,会导致视黄醇饱和酶和脂肪褐变相关标志物(解偶联蛋白1、过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α、PR结构域蛋白16)的表达均降低。在视黄醇饱和酶回复实验中,视黄醇饱和酶过表达显著上调脂肪褐变相关标志物的蛋白水平,但不影响易洛魁同源盒基因3的表达。此研究初步揭示了易洛魁同源盒基因3在血管损伤过程中调控血管周围脂肪组织褐变的潜在机制。

关键词： 山地果园机器人   三维路径规划   改进灰狼算法   非结构化地形  

摘要： 为破解山地果园非结构化地形造成的农业机器人三维路径规划适配性不足、易陷入局部最优解的核心难题,提出了一种融合麻雀搜索算法(SSA)与灰狼优化算法(GWO)的混合改进灰狼算法(SSA-GWO)。首先,通过激光雷达与无人机遥感多源数据融合技术,充分挖掘地形与环境信息,构建包含地形高程、坡度坡向、障碍物分布信息的高精度三维果园环境地图,同时设计涵盖路径长度、作业能耗、避障安全性的多目标优化函数,为路径规划提供环境支撑与约束适配依据。然后,针对传统灰狼优化算法(GWO)存在的初始种群多样性不足、收敛因子更新僵化、全局寻优能力薄弱等缺陷,引入麻雀搜索算法(SSA)进行优化:采用反向学习策略提升初始解的分布均匀性与质量,设计动态自适应收敛因子平衡算法全局探索与局部开发权重,融入协同搜索机制强化算法跳出局部最优的能力,进一步提升算法的寻优性能与稳定性。最后,为验证所提算法的有效性,在3类典型山地果园试验场景中,将SSA-GWO与蚁群算法(ACO)、粒子群优化算法(PSO)、传统GWO进行对比试验。结果表明:SSA-GWO算法综合性能最优,较传统GWO算法收敛速度提升31.2%以上,规划路径长度与机器人作业能耗分别降低1.38%、4.50%,在精细化复杂地形场景中最大降幅达6.27%,且能有效规避障碍物、适配山地地形起伏变化。该研究既为山地果园机器人自主作业提供了可靠的路径规划方案,又为同类复杂非结构化环境下的路径规划问题提供了创新方法论与技术参考。

关键词： 粤港澳大湾区   卫生资源配置   疾病诊断相关分组   洛伦兹曲线   基尼系数  

摘要： 医疗卫生资源合理配置是实现医疗服务均质化的关键要素,是“健康湾区”建设的基本要求,研究分析了粤港澳大湾区内医疗资源配置现状及问题,以提出粤港澳大湾区医疗资源配置的优化策略.通过资料收集、数据统计等方式对粤港澳大湾区内各城市的物力资源配置、人力资源配置、财力资源配置进行对比分析;绘制各城市的卫生机构和医疗人力资源的洛伦兹曲线图并测算基尼系数.结果显示:卫生院(站)(GI=0.71)、急诊机构(GI=0.54)、专科疾病防治机构(GI=0.35)、技师(士)(GI=0.29)的根据人口分布的医疗卫生资源洛伦兹曲线远离绝对公平线.结果说明粤港澳大湾区内医疗资源配置公平性仍待进一步提升,可通过创新粤港澳互联互通机制解决港澳医疗资源短缺现状,同时完善分级诊疗制度以缓解异地就医耗竭医疗资源现况.