纳秒脉冲电场诱导B16细胞凋亡的机制研究

纳秒脉冲电场具有诱导癌细胞凋亡、抑制肿瘤生长和诱导抗肿瘤免疫的作用。由于纳秒脉冲诱导治疗涉及的通路过多和常规检测特异性生物标志物技术的局限性,其凋亡机制尚未达成共识且暂时没有高效的研究方法。为了深入研究凋亡机制,该文利用蛋白芯片技术和富集分析技术研究了纳秒脉冲电场诱导小鼠黑色素瘤B16细胞的凋亡机制,并推导了纳秒脉冲诱导治疗的凋亡机制。该研究方法对于有此类靶点数目众多的机制研究具有独特的优势,可为设计未来的纳秒脉冲诱导治疗方案提供参考,优化最佳的脉冲参数或增强/抑制特定的分子以获得最佳治疗效果。     

响应面法优化HPEF杀菌工艺研究

为了弄清高压脉冲电场(HPEF)的杀菌作用,研究高压脉冲电场对培养液中枯草芽孢菌(Bacillus subtilis,简称B.subtilis)的杀灭效果.以枯草芽孢杆菌为模式菌株,采用高压脉冲电场处理,在单因素实验基础上,响应曲面法考察了高压脉冲电场强度、脉冲频率和杀菌时间对杀菌的效果的影响.通过回归方程求解和响应曲面分析,得到了二次多项式提取回归模型,并通过模型求得高压脉冲电场的杀菌试验的最优解.通过验证,实验值与模型预测值拟合性良好,能较好地反应高压脉冲电场对液体物料中枯草芽孢杆菌的致死效果.得到杀菌最优工艺条件为:电场强度为25.4 kV/cm,脉冲频率为797.0 Hz,脉冲处理时间为120.0 s,致死率为95.24％.     

不可逆电击穿肿瘤细胞的仿真研究

当作用于细胞膜的电压峰值达到某种阈值时,作用于细胞的脉冲电场会将细胞膜击穿,最终导致恶性肿瘤细胞死亡。为寻求不可逆电击穿技术最大程度杀伤肿瘤细胞以及对周围正常细胞影响程度最小的作用参数,基于COMSOL软件中有限元的仿真方法搭建了不同的模型,可以直观地观察任意时刻、不同参数脉冲电场作用下肿瘤细胞的击穿过程和损伤情况,为寻求最佳治疗效果提供了相关参考。此外,通过观察肿瘤细胞与正常细胞在相同作用条件下的损伤程度,实现了肿瘤细胞的定位,为电脉冲的作用位置选择提供了定量参考。     

低场强脉冲电场杀灭水中大肠杆菌的实验研究

采用高频低场强脉冲电场系统对水中的大肠杆菌进行灭菌研究,探索反应器结构、电气参数及水质参数等对脉冲电场灭菌效率和能量效率的影响.圆筒式反应器体积为500mL,平均脉冲场强为3~12kV/cm,脉冲频率可以高达20kHz.最佳高压电极结构为6层均匀分布的直径为40mm的网电极.脉冲电场的杀菌效率和能量效率随着脉宽和场强的增大而提高,水的电导率影响波形和单脉冲能量的变化,从而影响杀菌效果,当初始细菌密度降低时有利于彻底杀光.脉冲频率对杀菌无明显影响,但高频率能够大幅缩短处理时间.当脉冲电压为6kV,脉宽为30μs,水的电导率为2.5μS/cm,细胞初始密度为103~106 cfu/mL时,在消耗能量<200J/mL,水温<40℃的前提下,脉冲电场处理后细菌密度下降了1、2个对数.当细菌初始密度低于1 250cfu/mL时,细菌被全部杀光,实现了非热低温灭菌.     

高重频纳秒脉冲放电点火系统设计

在脉冲变压器和磁压缩脉冲成型网络的基础上,设计了基于谐振充电的紧凑型高重复频率纳秒脉冲放电点火系统.通过电路仿真阐明了脉冲成型电路的工作过程和原理,电路测试结果表明:系统可以产生上升时间约20 ns、半高宽约50 ns、幅值为10 kV以上的电压脉冲,脉冲重复频率为16kHz时能保证较好的幅值一致性.放电测试结果表明:...     

脉冲放电等离子体烟气脱硫反应器电极结构研究

采用线-板式放电反应器电极结构和纳秒级窄脉冲高压电源供电,研究了脉冲电源、电极间距、放电线分布等因素与向反应器注入能量的关系.给出脉冲放电等离子体反应器的设计原则,并通过模拟烟气脱硫试验验证,为该技术的工业应用提供科学指导.     

纳秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生超连续谱

采用纳秒激光器作为泵浦源,在光子晶体光纤中实现宽带超连续谱输出,并研究泵浦脉冲重复频率对超连续谱产生的影响.在重复频率150 kHz、峰值功率256 W时,利用25 m长光子晶体光纤实现输出功率为0.76 W、光谱范围超过1 200 nm的超连续谱输出.利用该激光器的重复频率可调性,选取重复频率50 kHz和100 kHz的泵浦脉冲,对平均功率相同、重复频率不同的3组泵浦条件所形成超连续谱进行对比,发现在平均功率相同时,重复频率越低的泵浦脉冲获得的超连续谱宽度越宽.     

肉制品病原微生物的高压脉冲电场杀菌效果研究

高压脉冲电场广泛应用于牛奶、饮料等流质食品杀菌实验,本实验选用携菌鲜猪肉和鲜鱼肉为杀菌对象,磁场强度分别为0、2．4、5．16、10．36T,脉冲频率为50Hz,脉冲时长为5ms,脉冲数分别为0、10、20个,在上述条件作用下,并没有观察到杀菌效果,初步分析可能是肉制品状态不均一和电导率低所至。     

基于直流调制技术Pockels Cell高压纳秒级脉冲源研制

研制一种基于直流调制技术的高压纳秒级脉冲源,将其作为Pockels Cell前馈驱动电源。分析直流调制技术的原理,选用金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)作为主调制开关,设计系统辅助电路。实验结果表明:输出的高压脉冲最高幅值可达800 V、脉冲前沿小于100 ns、高压抖动较小。该结果为更高脉冲重复频率、更快上升沿脉冲源的研制提供了借鉴。     

不同电极结构处理腔下的脉冲电场灭菌对比

对同轴电极处理腔和细管组-板电极处理腔内的牛初乳进行了动态脉冲电场灭菌(PEF)处理,研究了稍不均匀电场与极不均匀电场下的灭菌效果.分别比较了两种电极结构下试品流速相同和高于临界场强区域内脉冲个数相同时的灭菌率.试验结果表明:在脉冲个数相同情况下,细管组-板电极结构处理腔灭菌效果始终好于同轴电极处理腔.     

脉冲电场提取西藏灵菇胞外多糖条件优化

以西藏灵菇发酵液为材料,通过高压脉冲电场技术研究了辅助提取胞外多糖的最优条件。结果表明:高压脉冲电场辅助提取乳酸菌胞外粗多糖的最佳技术条件是:电场强度为40kV/cm,脉冲数为8,pH值为7。影响胞外多糖提取的因素的主次顺序为电场强度>pH>脉冲数,其中电场强度对胞外多糖提取具有显著性影响(α<0.05)。优化处理后胞外多糖提取数量比对照组提高了84.30%。     

W/O型乳化液在矩形流道中的静电聚结破乳研究

分析了带绝缘层矩形流道电场强度的影响因素以及分散相水颗粒在均匀交流电场下的聚结机理,设计了矩形流道连续流动静电聚结实验装置。以矩形波高压/高频脉冲交流电源为基础,研究电场强度、脉冲频率、脉宽比、流动速度等参数对不同W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。实验结果表明,含水率为5%、电场强度为1.69kV/cm、流动速度为0.17m/s、脉宽比为40%、脉冲频率为1000Hz,水颗粒粒径能增长24倍,聚结效果明显。     

高压脉冲DC电场破乳技术研究

W／O型乳化液的静电聚结破乳技术在石油开采、石油炼制、液膜分离等领域应用非常广泛。讨论了采用“高压脉冲DC电场＋绝缘涂层电极”进行破乳过程的作用机理,并阐述了国内外基于高压脉冲DC电场而研发的旋转式静电聚结器、静电预原油脱水器、非旋转式电破乳器等电场力和离心力组合作用的连续式电破乳器产品。虽然“高压脉冲DC电场＋绝缘涂层电极”组合具有一定的优点,但至今在石油开采领域并未得到工业化推广应用,人们尚需针对高压脉冲DC电场和高压AC电场的破乳性能进行进一步的对比研究。     

脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥动力学研究

采用自制脉冲电场(Pulsedelectricfield:PEF)装置,研究了不同脉冲频率和电场强度预处理对马铃薯片微波干燥特性的影响.设计了3因素(脉冲频率、电场强度、微波功率密度)2指标(脱水速率和厚度比)二次回归正交组合试验.对试验结果采用 SPSS软件进行回归分析,得出PEF预处理后马铃薯片微波干燥动力学方程和2指标回归方程.结果证明,经 PEF预处理后马铃薯片微波干燥速率快于未经预处理的马铃薯样品;马铃薯微波干燥方程分段适用 Page模型;试验验证了干燥动力学方程和回归方程的预测性都较好(p<0.05).采用 MATLAB软件对2指标回归方程进行综合优化,得到可供参考的脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥工艺参数,即脉冲频率、电场强度、微波功率密度分别为30Hz、1.0kV/cm、1.0W/g     

高重频皮秒脉冲激光对多晶硅的损伤特性研究

为研究高重频皮秒脉冲激光对多晶硅的损伤特性,用不同重复频率的皮秒脉冲激光辐照多晶硅,用扫描电子显微镜对激光辐照后多晶硅的损伤形貌进行检测。探究了高重频皮秒脉冲激光与多晶硅相互作用的机理,得到了不同辐照时间和重频的皮秒激光对多晶硅的损伤规律。研究表明:多晶硅的损伤阈值随着皮秒激光重频的增加逐渐降低,当激光重频大于5k Hz时,多晶硅的损伤阈值达到一个"饱和"值,损伤阈值几乎不再随着重频的增加而发生变化。研究结果对低脉冲能量高重复频率激光加工具有借鉴意义。     

基于能量密度的PEF灭菌实验研究

介绍了高压脉冲电场灭菌系统的组成,阐述了高压脉冲发生器的设计原理及食品处理室的结构.提出了单个脉冲下处理室能量密度的概念,并以此概念对脉冲电压幅度、脉冲电容器电容量及处理室容积对液体试品细菌残活率的影响进行了统一说明.实验结果表明:细菌残活率随单个脉冲下处理室能量密度的增大而降低.