A biotechnological perspective on the application of iron oxide nanoparticles

In recent decades,magnetic iron nanoparticles (NPs) have attracted much attention due to properties such as superparamagnetism,high surface area,large surface-to-volume ratio,and easy separation under external magnetic fields.Therefore,magnetic iron oxides have potential for use in numerous applications,including magnetic resonance imaging contrast enhancement,tissue repair,immunoassay,detoxification of biological fluids,drug delivery,hyperthermia,and cell separation.This review provides an updated and integrated focus on the fabrication and characterization of suitable magnetic iron NPs for biotechnological applications.The possible perspective and some challenges in the further development of these NPs are also discussed.     

生物工程下游技术课程教学改革的探索

生物工程下游技术是生物技术专业的主干课程,具有综合性和实践性。我们对教学内容、教学方法和手段以及实践教学进行了改革与探索,注重传授学生专业知识,更注重传授学习的方法。     

飞秒激光对离体兔巩膜的光离解作用

为探索飞秒激光在兔眼巩膜上产生光离解作用的可行性,并寻找适当的激光切割方式及相关参数,将不同脉冲能量的飞秒激光(800nm/50fs)聚焦后作用于离体兔眼巩膜。通过计算机控制的三维平台的定向移动,飞秒激光能够在兔眼巩膜上完成打孔、蛇形扫描和线性切割三种方式的光离解作用。应用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察激光作用后巩膜的形态学变化,并用Nd∶YAG激光作为对比。实验结果表明,飞秒激光经过显微物镜(NA0.2)聚焦后,当其功率密度达到或超过9.55×1014W/cm2,脉冲能量在37.5~125μJ变化时,激光以0.1mm/s的速度线性扫描巩膜能形成深度为30~70μm的沟道;当激光的功率密度减小至7.96×1014W/cm2,脉冲能量小于31.25μJ/pulse时,在相同条件下却不能产生光离解作用。与Nd∶YAG激光相比,飞秒激光在兔眼巩膜上切割瘘道的内壁更加光滑整齐,对周围的组织损伤更小。飞秒激光对离体兔眼巩膜高精度和微创伤的光离解作用,预示了它在未来青光眼治疗中有潜在的应用价值。     

Ar+激光辐照下离体猪鼻咽组织的热响应特性

为了获得用于鼻咽癌(NPC)光活检的Ar^ 激光对鼻咽组织的安全光剂量阈值，实验测定了离体猪鼻咽组织在Ar^ 激光辐照下不同位置的温度分布，重点研究了辐照功率密度和波长对组织中温度分布的影响。实验结果表明，组织中的温度分布与探测位置、激光波长以及激光辐照功率密度有关。在同一波长激光辐射下，组织中的温度随着辐照激光功率密度的增大而增大，当辐照功率密度达到1．85W／cm^2时，鼻咽组织黏膜下层的温度可超过41．5℃；在相同功率密度激光的辐照下，波长为514．5nm的激光照射鼻咽组织时的光热效应较488nm波长明显。     

强激光束边缘对单层皮肤成纤维细胞的光生物调节作用

摘要用单层人类正常皮肤成纤维细胞(HSFs)作为细胞模型，研究高强度激光束边缘低强度激光的光生物凋节作用。分别用1064nm和532nm脉冲激光对24组培养的HSFs单层细胞进行照射。研究发现，高脉冲能量的照射导致较低存活率和较大的损伤半径。对接受1064nm照射的HSFs，100mJ照射组和150mJ照射组在照射24h和48h后检测发现显著促进增殖；而对532nm照射的HSFs，100mJ照射组在照射24h和48h后检测发现受到显著抑制增殖。这些结果表明。高强度激光束边缘低强度激光存在光生物调节作用，这可能是影响外科激光的长期效应的重要因素。     

半导体激光对果蝇的控制效果

为研究半导体激光对水果的主要虫害———果蝇(drosophila melanogaster)的控制效果,采用响应曲面法设计,实验研究了激光功率和照射时间对果蝇的生物学效应。结果表明,用波长为650 nm的半导体激光照射果蝇幼虫,在功率60 mW,照射1282 s条件下,果蝇幼虫的致死率可达到99%以上,且体重降低、羽化延续时间缩短,激光对果蝇幼虫具有较强生物学致死效应。但当功率低于40 mW时,激光对果蝇产生激励作用,促使果蝇的生长发育。继续用原剂量照射第三代果蝇的幼虫,对比发现在连续多代照射后,果蝇后代并没有产生对激光的抗逆性。为半导体激光在水果病虫害控制中的应用提供了实验依据。     

生物技术生产纤维素酶及其应用研究进展

简要介绍纤维素酶的酶学性质、降解机制、生产工程菌的选育、纤维素酶的应用情况,以及对纤维素酶生产与应用方面存在的问题和未来发展趋势进行了分析与探讨。纤维素酶在食品、酿造行业、农副产品深加工、饲料、医药、环境保护和化工等领域有着非常广阔的应用前景和应用潜力。我国纤维素酶的生产及应用研究近年来取得了很大进展,今后必将在应用深度和广度上进一步扩展。     

鲜红斑痣光动力治疗数学模型及临床验证

为了研究光动力治疗(PDT)中各个因素作用的规律,帮助临床采取有效的治疗方案,针对鲜红斑痣(PWS)组织特性,将光动力治疗中组织光分布、单线态氧产生、光敏剂漂白过程和光敏剂扩散过程结合起来,建立适合于光动力治疗鲜红斑痣病变的系统模型。利用建立的模型,对临床中出现的第二光斑治疗效果差的问题进行仿真研究,发现影响其治疗效果的因素,并通过仿真实验提出改进其治疗效果的新方案。通过临床实验,证明了新方案的有效性和模型的有效性。研究结果说明,针对特定的病例条件建立仿真模型,通过仿真实验可以为临床和理论研究提供一种有效的分析方法。     

加入头形式和发光特性对激光诱导肿瘤间质热疗的影响

采用热疗过程中组织物性动态变化的光热模型,数值模拟了分别采用漫射光纤加入头和裸光纤加入头时的激光诱导肿瘤间质热疗(LITT)中热损伤体积的变化,并对实际漫射光纤加入头下发光强度不均匀的影响进行了分析。数值计算结果表明,通常情况下漫射光纤加入头产生的热损伤体积远大于裸光纤时的热损伤体积;裸光纤加入头产生的热损伤区域关于光纤端部不是球对称的,漫射光纤加入头产生的热损伤区域近似呈椭球形;漫射光纤产生的热损伤体积对加入头发光强度的非均匀性不太敏感。可见激光光纤加入头形式和发光特性对激光诱导肿瘤间质热疗具有重要的影响。     

New innovations in agricultural biotech: Consumer acceptance of topical RNAi in rice production

To test the market viability of a non-GMO topical RNAi insect control, we conducted a Willingness-To-Pay (WTP) survey in the USA, Canada, Australia, France, and Belgium to elicit whether consumers need a premium or discount for: (1) a hypothetical GMO rice variety using the Bacillus thuringiensis (Bt) gene for insect control; and (2) a hypothetical non-GMO rice variety using topical RNAi spray for insect control. The survey was designed based on a Multiple Price List (MPL) format where respondents selected their preferred insect control technology; i.e., conventional, GMO Bt, or non-GMO RNAi, at different prices. Participants' responses were analyzed using an interval regression model to generate WTP premiums and discounts for each country with control variables for demographic influences. Further, we asked consumers their Willingness-To-Consume (WTC) food produced with GM and RNAi technologies respectively and evaluated WTC differences using a McNemar matched pairs test in each country. The results from our study clearly show that: (1) consumers in the USA, Canada, Australia, and France still require a discount for rice produced with topical RNAi compared to conventionally-produced rice (p < 0.05), (2) consumers in the USA, Canada, Australia, France, and Belgium would need an additional 30–40% discount to purchase Bt rice over rice produced with topical RNAi (p < 0.05), and (3) consumers in all countries were more willing to consume rice produced with non-GM RNAi than with GM Bt technology (p < 0.05). These findings suggest consumers differentiate among biotechnology solutions and consumers may prefer topical RNAi insect control to transgenic GMO insecticides.