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数字生命的演进历程及发展态势 被引量：1
1
作者 张博文 江源 +5 位作者 郑森予 王子晨 马雷 毛开云 熊燕 陈大明 《生命科学》 2026年第2期397-411,共15页
数字生命代表了生命科学与数字技术交织的前沿领域,其核心在于构建跨越层级与时空的数字孪生体,以此揭示生物系统的涌现规律及动态交互机制。本文通过梳理数字生命从理论假说到工程实现的演化历程,阐明了其推动生命科学研究从被动“观... 数字生命代表了生命科学与数字技术交织的前沿领域,其核心在于构建跨越层级与时空的数字孪生体,以此揭示生物系统的涌现规律及动态交互机制。本文通过梳理数字生命从理论假说到工程实现的演化历程,阐明了其推动生命科学研究从被动“观测描述”向主动“预测设计”跨越的内在逻辑。本文重点分析了支撑这一范式变革的技术支柱,包括基于高通量与超分辨成像的数据获取、利用大模型解析生物特征的解码技术、强调干湿闭环验证的活动模拟,以及最终集成的生命数字孪生系统。目前,随着人工智能虚拟细胞、数字器官及数字线虫等全生物体模型的问世,通过计算手段预测并精准调控生命行为已初步成为现实。然而,针对多源异构数据整合难、跨尺度模型解释性弱及伦理治理滞后等瓶颈,未来亟需深化对生命涌现机制的理论认知,开发内嵌生物物理约束的新型架构,并建立标准化的协作与治理体系,从而真正实现对生命全景的解析与重构。 展开更多
关键词 数字生命 生物数字孪生 跨尺度建模 干湿结合
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生物数据与知识的双向转化进展与趋势 被引量：1
2
作者 李荣 葛佳莹 +3 位作者 张学博 张永娟 陈大明 陶诚 《生命科学》 2026年第2期236-247,共12页
生命科学研究范式正经历从单向数据挖掘向“数据-模型-知识-数据”闭环协同的深刻变革。人工智能技术的全面渗透,推动生物数据从静态资源向可编程、可设计的智能对象演进,而“学习-设计-构建-测试”循环则构成了这一转型的核心引擎。在... 生命科学研究范式正经历从单向数据挖掘向“数据-模型-知识-数据”闭环协同的深刻变革。人工智能技术的全面渗透,推动生物数据从静态资源向可编程、可设计的智能对象演进,而“学习-设计-构建-测试”循环则构成了这一转型的核心引擎。在数据向知识的转化路径中,符合人工智能就绪标准的生物数据通过机器学习模型实现跨模态融合与深度表征,从海量异构信息中提炼可计算、可演绎的生物学模型,进而转化为可解释、可推理的“知识实体”;在知识向数据的转化路径中,数字孪生、虚拟细胞等计算模型将机制性知识编码为可执行的系统架构,通过仿真模拟主动生成预测性数据并指导实验设计。数据、模型与知识在此框架中构成螺旋上升的循环关系:数据驱动模型学习,模型提炼并深化知识,知识又反哺并生成新数据,进而训练更优模型。这一以人工智能赋能为基础、以系统化闭环为核心的整合范式,正成为生命科学迈向智能化、可预测与可设计时代的重要路径。 展开更多
关键词 生物数据 智能模型 生物知识 双向赋能 学习-设计-构建-测试
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人工智能驱动的生物制造进展与趋势 被引量：1
3
作者 江源 杨露 +2 位作者 王琼 刘晓 毛开云 《生命科学》 2026年第2期357-366,共10页
生物制造正经历从经验驱动向数据驱动的范式转变,人工智能在其中发挥着重要作用。本文综述了2025年人工智能在生物制造核心环节——包括生物元件设计、代谢网络建模、人工生命系统与无细胞合成系统构建、工艺优化与过程控制等方面的最... 生物制造正经历从经验驱动向数据驱动的范式转变,人工智能在其中发挥着重要作用。本文综述了2025年人工智能在生物制造核心环节——包括生物元件设计、代谢网络建模、人工生命系统与无细胞合成系统构建、工艺优化与过程控制等方面的最新进展。尽管当前仍面临生物机制认知局限、数据稀缺、模型可解释性不足等挑战,未来随着人工智能与合成生物学、自动化技术的深度融合,将推动生物制造向可编程、智能化、可持续的新一代工业体系跨越,为医药、化工等领域的绿色转型提供核心驱动力。 展开更多
关键词 生物制造 数据驱动 人工智能 合成生物学
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全球细胞与基因治疗研发转化与产业发展态势 被引量：1
4
作者 范月蕾 吴雪尘 +3 位作者 季云 周赛 舒碧芸 毛开云 《生命科学》 2026年第2期308-325,共18页
细胞与基因治疗领域于2025年完成了从技术探索到产业化应用的关键转型。技术创新与临床转化层面,高保真基因编辑工具提升了操作的精准性与安全性,高效的递送平台实现了对特定组织器官的可控靶向,人工智能与数字化技术深度融入靶点发现... 细胞与基因治疗领域于2025年完成了从技术探索到产业化应用的关键转型。技术创新与临床转化层面,高保真基因编辑工具提升了操作的精准性与安全性,高效的递送平台实现了对特定组织器官的可控靶向,人工智能与数字化技术深度融入靶点发现、药物设计、工艺开发及生产质控全流程,极大提升了研发效率。前沿技术的赋能为细胞与基因治疗攻克实体瘤、遗传性疾病及慢病等提供了全新解决方案。与此同时,全球监管科学不断进步,支付模式积极探索,资本力量持续赋能产业,使更多患者能够受益。本文系统梳理了2025年细胞与基因治疗的技术突破与生态演进,分析其如何重塑研发管线格局、催生突破性疗法并推动产业变革升级,进而对未来发展趋势作出研判。 展开更多
关键词 细胞治疗 基因治疗 基因编辑 递送载体 发展态势
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多功能抗体疗法的组合演进与突破——2025年双抗/三抗与抗体偶联药物发展态势 被引量：1
5
作者 李伟 刘樱霞 +2 位作者 陈赟 赵若春 王玥 《生命科学》 2026年第2期281-293,共13页
近年来,肿瘤治疗领域中抗体药物的研发进展迅速。在临床需求、基础研究和工程技术的共同推动下,抗体药物朝着机制创新、功能融合的方向演进,双特异性抗体(双抗)、三特异性抗体(三抗)和抗体药物偶联物(ADC)药物等新型多功能抗体疗法涌现... 近年来,肿瘤治疗领域中抗体药物的研发进展迅速。在临床需求、基础研究和工程技术的共同推动下,抗体药物朝着机制创新、功能融合的方向演进,双特异性抗体(双抗)、三特异性抗体(三抗)和抗体药物偶联物(ADC)药物等新型多功能抗体疗法涌现。这些药物不再局限于单一靶点和抗体本身杀伤力,而是通过多靶点协同、精准递送细胞毒性药物等方式,提升肿瘤的精准强效杀伤效果。2025年,双抗/三抗与ADC药物相关技术平台持续优化,包括T细胞衔接器、新型连接子和新一代毒素分子等;临床在研靶点布局逐步差异化,适应证研发重点向实体瘤治疗与一线治疗拓展,并更多尝试联合用药;全球研发管线稳步扩张,中美两国成为主要创新中心。然而,药物疗效、耐药性和毒性控制仍是当前面临的主要挑战。本文梳理了2025年双抗/三抗与ADC药物在靶点选择、技术平台、临床进展、市场格局和产业生态等方面的关键进展,并展望了领域未来发展态势。 展开更多
关键词 双特异性抗体 三特异性抗体 抗体偶联药物 肿瘤
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无机纳米材料-微生物杂合系统的研究进展
6
作者 宋浩 张妍 刘其敬 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第1期1-16,共16页
随着CO_(2)排放问题日益严峻,有效减少碳排放是目前最受关注的热点问题.通过物理封存和化学转化等技术固定CO_(2)能耗大且安全性有待评估,而微生物固定CO_(2)技术凭借其环境友好成为可持续碳捕集方案之一.天然固碳微生物通过卡尔文循环... 随着CO_(2)排放问题日益严峻,有效减少碳排放是目前最受关注的热点问题.通过物理封存和化学转化等技术固定CO_(2)能耗大且安全性有待评估,而微生物固定CO_(2)技术凭借其环境友好成为可持续碳捕集方案之一.天然固碳微生物通过卡尔文循环等7种途径固定CO_(2),然而这些途径的固碳效率仍然面临能量供给不足、关键酶催化效率低等问题,限制了其在工业化碳捕集和转化中的广泛应用.一方面,通过合成生物学和代谢工程等方法可以优化光合自养微生物、化能自养微生物和异养微生物的固碳效率,并将CO_(2)高效转化为多种高值化学品.另一方面,无机纳米材料-微生物杂合系统将半导体纳米材料与微生物结合,利用材料优良的光-电转化性能不仅可以增强光能的捕获和电子传递效率,同时能够显著提升CO_(2)转化为高值化学品的效率.本综述总结了微生物天然固定CO_(2)的7种途径,阐述了光合自养、化能自养和异养微生物固碳途径优化机制的近期进展.同时,总结了这些工程细胞及材料-细胞杂合体系统的设计构建技术,分别介绍了直接电子传递下的无机纳米材料-微生物杂合系统和电子载体介导下的无机纳米材料-微生物杂合系统的重要应用,阐述了纳米材料在固定CO_(2)过程中的关键作用和原理,并展望了该领域的未来发展趋势. 展开更多
关键词 二氧化碳捕集 微生物 合成生物学 杂合系统
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基于电容性阳极的微生物燃料电池串联组合及性能研究
7
作者 王建米 丁小宇 +3 位作者 付欢 蒋永琪 周俊 雍晓雨 《南京农业大学学报》 北大核心 2026年第2期324-333,共10页
[目的]制备了2种应用于微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)的电容性电极,研究电容性电极对单个MFC和串联MFC电池组的产电性能的影响。分析阳极表面电活性生物膜的生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substance, EPS)成... [目的]制备了2种应用于微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)的电容性电极,研究电容性电极对单个MFC和串联MFC电池组的产电性能的影响。分析阳极表面电活性生物膜的生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substance, EPS)成分与组成等结果,从微生物学的角度解析电容性阳极增强MFC串联电池组产电性能、运行稳定性和抗逆性的原因。[方法]利用二氧化锰(MnO_(2))和咖啡渣活性炭(coffee grounds-derived active carbon, cAc)修饰碳毡(CF),制备了MnO_(2)@CF和MnO_(2)/cAC@CF两种电容性电极。将CF、MnO_(2)@CF和MnO_(2)/cAC@CF分别作为阳极运行MFC并构建不同数量单元的MFC串联电池组。[结果]以电容性阳极运行的MFC能够有效缓解串联电池组的电压反转现象。3个MFC串联时,CF组的最高输出电压为1.76 V,最高功率密度为1 795.33 mW·m^(-2);而MnO_(2)@CF组和MnO_(2)/cAC@CF组的最高输出电压分别为2.01和2.12 V,最大功率密度分别达到4 157.31和6 276.59 mW·m^(-2)。电容性阳极表面电活性生物膜分泌更多的胞外聚合物,其中的蛋白质成分可以加速电活性微生物与电极界面的胞外电子传递效率,多糖成分可以进一步提高电活性生物膜的环境适应性。[结论]二氧化锰修饰的电容性阳极不仅可以提升单个MFC的产电性能,其构建的串联电池组也拥有比CF阳极构建的串联电池组更高的输出电压、功率密度及运行稳定性。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 串联 电化学性能 电压反转 胞外聚合物
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AI赋能生物制造研发现状与趋势
8
作者 江洪 吕洁 高倩 《中国生物工程杂志》 北大核心 2026年第1期133-140,共8页
通过政策战略导向分析与典型案例研究,系统梳理了人工智能(artificial intelligence,AI)在生物制造领域的应用进展,重点聚焦于五个关键技术方向:细胞系统设计与控制、蛋白质结构预测与功能设计、DNA合成优化与智能基因编辑、自动化细胞... 通过政策战略导向分析与典型案例研究,系统梳理了人工智能(artificial intelligence,AI)在生物制造领域的应用进展,重点聚焦于五个关键技术方向:细胞系统设计与控制、蛋白质结构预测与功能设计、DNA合成优化与智能基因编辑、自动化细胞制造与智能执行平台,以及器官芯片与生物传感技术的智能融合。研究表明,AI技术在提升生物制造设计效率、增强系统稳定性、推动流程智能化方面展现出显著优势,正加速生物制造由经验驱动向数据驱动与模型预测并重的智能范式转变。然而,该领域仍面临数据异质性、模型可解释性差、系统集成复杂及伦理风险等挑战。未来应加强高质量生物数据资源建设,发展多模态建模方法,完善跨尺度集成框架,并建立健全的伦理审查与监管机制,以推动AI与生物制造的可持续融合与实践落地。 展开更多
关键词 生物制造 人工智能 细胞系统设计 蛋白质结构预测 基因编辑
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诊疗合成生物学赋能精准医疗
9
作者 崔宗强 门冬 张先恩 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期1-2,共2页
合成生物学作为融合工程学理念与生命科学原理的前沿交叉学科,正以“理性设计-精准构建-高效转化”的核心逻辑,推动生物医学从“被动应对”向“主动设计”跨越。其中,诊疗合成生物学作为该领域最具临床价值的分支之一,通过对生物分子、... 合成生物学作为融合工程学理念与生命科学原理的前沿交叉学科,正以“理性设计-精准构建-高效转化”的核心逻辑,推动生物医学从“被动应对”向“主动设计”跨越。其中,诊疗合成生物学作为该领域最具临床价值的分支之一,通过对生物分子、细胞及微生物的模块化设计与工程化改造,构建可编程、高特异、强靶向的诊疗工具,为疾病的精准诊断、高效治疗及预后监测提供了崭新的解决方案。 展开更多
关键词 细胞 诊疗工具 模块化设计 生物分子 精准医疗
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合成生物制造大宗化学品的机遇与挑战
10
作者 申晓林 袁其朋 《中国科学院院刊》 北大核心 2026年第2期361-370,共10页
依赖化石资源的传统化工制造在满足物质需求的同时,面临资源枯竭、环境污染和碳排放等挑战,亟需转向绿色可持续的生产方式。生物制造利用可再生资源生产化学品,为化工行业绿色转型提供了新方法。近年来,生物制造已成为全球关注的新兴生... 依赖化石资源的传统化工制造在满足物质需求的同时,面临资源枯竭、环境污染和碳排放等挑战,亟需转向绿色可持续的生产方式。生物制造利用可再生资源生产化学品,为化工行业绿色转型提供了新方法。近年来,生物制造已成为全球关注的新兴生产力。通过合成生物学方法,已实现1,3-丙二醇等大宗化学品的生产。然而,大宗化学品的生物制造仍面临成本高、效率低和规模化不足的问题,尤其是长途径生物合成产品受限于代谢网络效率,产率需进一步优化。文章综述了大宗化学品的生物制造的生产现状与研究进展,分析了其特点与挑战,并探讨了合成生物学在代谢途径改造、酶活性优化和底盘细胞性能提升中的应用。尽管部分领域已有突破,生物制造大宗化学品在成本上仍处劣势。未来需进一步提升底盘细胞效率,降低原料成本,以推动生物制造在大宗化学品领域的广泛应用与产业化。 展开更多
关键词 合成生物学 生物制造 大宗化学品 成本核算
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色氨酸羟化酶分子改造及应用
11
作者 陈磊 彭世国 +3 位作者 吴妮娜 陈飞飞 张阿磊 陈可泉 《中国生物工程杂志》 北大核心 2026年第1期22-37,共16页
目的:5-羟基色氨酸(5-hydroxytryptophan,5-HTP)作为血清素(5-hydroxytryptamine,5-HT)的直接前体,在神经调节和药物开发中具有重要价值。由于关键酶色氨酸羟化酶活性和稳定性较差,5-HTP生物合成效率受限。研究提升色氨酸羟化酶(tryptop... 目的:5-羟基色氨酸(5-hydroxytryptophan,5-HTP)作为血清素(5-hydroxytryptamine,5-HT)的直接前体,在神经调节和药物开发中具有重要价值。由于关键酶色氨酸羟化酶活性和稳定性较差,5-HTP生物合成效率受限。研究提升色氨酸羟化酶(tryptophan hydroxylase,TPH)性能并构建辅因子供给体系,以提高5-HTP全细胞生物合成效率。方法:在大肠杆菌中异源表达曼氏血吸虫来源的高热稳定性色氨酸羟化酶Schistosoma mansoni TPH(SmTPH),测定其比酶活与37℃条件下的半衰期;通过半理性设计获得SmTPH三联突变体M14(T270G/L267D/A140M),测定其酶活与催化效率(k_(cat)/K_(m)),并开展机制分析;随后在表达M14的细胞中构建四氢生物蝶呤(BH_(4))的合成与循环再生系统,在优化条件下进行摇瓶全细胞催化并测定5-HTP产量。结果:SmTPH比酶活达0.3 U/mg,37℃条件下半衰期为6.5 h,性能显著优于人源TPH2(tryptophan hydroxylase);获得突变体M14(T270G/L267D/A140M),其酶活较野生型提高182%,k_(cat)/K_(m)提升至6.05×10^(-3)L/(μmol·s);机制分析表明,突变体结构灵活性增强及底物结合适应性提升是M14活性增加的主要原因;引入BH_(4)合成与循环再生系统后,在最优催化条件下,摇瓶全细胞催化5-HTP的产量达3.2 g/L。结论:通过在大肠杆菌中表达SmTPH,获得高活性突变体M14并耦合BH_(4)合成与再生系统,实现了5-HTP的高效全细胞生物合成,为工业化应用提供了技术支撑。 展开更多
关键词 色氨酸羟化酶 5-羟基色氨酸 半理性设计 BH_(4)合成与循环系统 全细胞催化
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新工科背景下生物工程类专业人才培养模式的研究与实践
12
作者 倪现朴 陈光 夏焕章 《高等药学教育研究》 2026年第1期83-88,共6页
生物产业的发展高度依赖于人才。然而,我国当前的生物工程类教育中存在培养理念与当前的产业变化及未来发展需求不相匹配等问题。为构建以学习者为中心、面向产业需求的生物工程专业人才培养模式,沈阳药科大学生物工程类专业聚焦新工科... 生物产业的发展高度依赖于人才。然而,我国当前的生物工程类教育中存在培养理念与当前的产业变化及未来发展需求不相匹配等问题。为构建以学习者为中心、面向产业需求的生物工程专业人才培养模式,沈阳药科大学生物工程类专业聚焦新工科,进行了人才培养模式改革研究,探索高素质、适应产业发展需求的人才培养模式。构建了新工科理念下的高素质生物工程人才培养目标,建立了面向新工科人才培养的课程体系,改革了课程教学内容和方法,重构了以学生为中心的“大实践”教学体系,完善了教学评价的主要手段与核心指标,并依据评价结果,持续改进人才培养模式。实践证明,该模式是培养具有较强生物工程产业背景知识、相应工程实践能力、胜任行业发展需求的多样化、创新型卓越生物工程类人才的有效路径。 展开更多
关键词 人才培养模式 生物工程类专业 新工科 生物产业
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丙酸蛛网菌来源单宁酶的异源表达及其酶学性质
13
作者 张鹏 陈少龙 +2 位作者 王玉成 白佳祺 邓泽元 《南昌大学学报(理科版)》 2026年第1期50-58,共9页
将丙酸蛛网菌(Arachnia propionica)来源的单宁酶基因克隆到质粒pET-22b(+)中,成功实现其在大肠杆菌BL21(DE3)中的表达,经Ni-NTA镍柱分离纯化,获得纯化后的重组单宁酶Ap-Tan。测定得到重组酶Ap-Tan分子量约为65 kDa,最适pH为6,最适温度... 将丙酸蛛网菌(Arachnia propionica)来源的单宁酶基因克隆到质粒pET-22b(+)中,成功实现其在大肠杆菌BL21(DE3)中的表达,经Ni-NTA镍柱分离纯化,获得纯化后的重组单宁酶Ap-Tan。测定得到重组酶Ap-Tan分子量约为65 kDa,最适pH为6,最适温度为30℃,在pH为6~10的环境下保存24 h,酶活能保留70%以上,在40℃环境下保存4.5 h,酶活能保留65%以上,热稳定性较好。1和5 mol·L^(-1) Mg^(2+)分别能使酶活提高约24%和53%,5 mol·L^(-1) Al^(3+)与Zn^(2+)对酶活有抑制作用,二硫苏糖醇与β-巯基乙醇则完全抑制其酶活。另外,重组酶对单宁酸的亲和力显著高于没食子酸甲酯和没食子酸丙脂。本研究不仅实现了A. propionica来源单宁酶的表达与酶学性质表征,同时丰富了单宁酶来源,拓宽了单宁酶的应用。 展开更多
关键词 单宁酶 异源表达 酶学性质
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基于股骨三点弯曲工况的骨骼建模简化方法研究
14
作者 孙彦彬 李求平 《机械》 2026年第1期66-72,共7页
为了提升骨骼有限元建模的效率并减少仿真求解时间,本文以人体股骨为例,提出了一种基于三点弯曲实验的建模简化方法。首先,采用传统建模手段构建股骨模型,并通过三点弯曲仿真与尸体实验结果对比验证其有效性。随后,分别采用包覆填充与... 为了提升骨骼有限元建模的效率并减少仿真求解时间,本文以人体股骨为例,提出了一种基于三点弯曲实验的建模简化方法。首先,采用传统建模手段构建股骨模型,并通过三点弯曲仿真与尸体实验结果对比验证其有效性。随后,分别采用包覆填充与全局填充方法生成两种简化模型,并对三者进行三点弯曲仿真测试。结果表明:尽管包覆填充方法建模效率较高,但求解速度仍不理想;相比之下,使用全局填充方法建立的模型不仅建模迅速,且具有最短的求解时间,在保持模拟准确性的同时显著降低了计算时间。该方法为骨骼建模提供了高效实用的简化方案。 展开更多
关键词 骨骼建模 有限元分析 生物力学 三点弯曲仿真
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密瓜皮高吸水树脂的制备及其性能研究
15
作者 李媛 陈禄荣 +3 位作者 方苏怡 龙汐璇 汤凯恩 刘湛军 《湖南城市学院学报(自然科学版)》 2026年第1期66-72,共7页
哈密瓜(简称密瓜)在食用后,会产生许多的瓜皮废弃物,处理不当会对环境造成污染。本文以密瓜皮为原料、丙烯酸为单体,加入改性坡缕石,采用溶液聚合法制备密瓜皮高吸水树脂,研究了不同因素对其吸水性能的影响,并对最佳制备条件下的吸水树... 哈密瓜(简称密瓜)在食用后,会产生许多的瓜皮废弃物,处理不当会对环境造成污染。本文以密瓜皮为原料、丙烯酸为单体,加入改性坡缕石,采用溶液聚合法制备密瓜皮高吸水树脂,研究了不同因素对其吸水性能的影响,并对最佳制备条件下的吸水树脂进行红外、扫描电镜表征测定。结果表明:当密瓜皮与丙烯酸质量比为9∶100、中和度为80%、改性坡缕石含量为9%、交联剂含量为0.30%、引发剂含量为1.2%时,高吸水树脂在蒸馏水、自来水、0.9%NaCl溶液中均分别达到最大溶胀率;当密瓜皮高吸水树脂粒径为0.425~0.850 mm时,测得其在溶胀平衡时树脂溶胀率分别高达50.4、43.2、37.5 g/g,且温度保持在25℃时,高吸水树脂维持75.6%的保水率。可见,其具有优异的吸水能力,适配多场景应用需求。 展开更多
关键词 高吸水树脂 哈密瓜皮 坡缕石 溶胀率
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综合生态净化系统对凡纳滨对虾养殖尾水的净化效果 被引量：2
16
作者 王凌宇 江敏 +2 位作者 吴昊 李昊霖 舒达 《水产学报》 北大核心 2026年第3期112-125,共14页
【目的】为了解综合生态净化系统对凡纳滨对虾连片淡水池塘养殖尾水的净化效果,本研究连续2年对系统各单元进出水水质指标进行监测。【方法】利用高通量测序技术和生物信息学分析方法,探讨各单元的微生物群落结构,采用相关分析和随机森... 【目的】为了解综合生态净化系统对凡纳滨对虾连片淡水池塘养殖尾水的净化效果,本研究连续2年对系统各单元进出水水质指标进行监测。【方法】利用高通量测序技术和生物信息学分析方法,探讨各单元的微生物群落结构,采用相关分析和随机森林模型评价优势微生物与水质因子的关系。【结果】按照上海市《水产养殖尾水标准》(DB31/1 405—2023)要求,养殖尾水中超标指标主要为总悬浮物(TSS)和总氮(TN),超标率分别为36.84%和5.26%,经系统各单元处理后,TSS、TN、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)和总氨氮(TAN)含量显著降低,出水水质达标。系统各单元沿程微生物丰富度增加,变形菌门、放线菌门和蓝藻菌门是共有优势菌门。前5种优势菌属分别解释了NO_(3)-N、TN和TAN含量变化的51.50%、23.42%和18.44%。hgcI_clade为最主要的优势菌属,丰度沿程逐渐增加,对TN、NOx有重要影响,呈显著负相关。【结论】综合生态净化系统能够明显改善养殖尾水水质,各处理单元对尾水中不同水质指标的改善效果各不相同,处理单元中可有效促进营养盐代谢的微生物菌群沿程逐渐占据优势,对含氮污染物的去除有重要影响。本研究为多级养殖尾水处理系统的实际应用和进一步优化提供参考。 展开更多
关键词 凡纳滨对虾 养殖尾水 生态净化系统 水质净化 微生物群落结构
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人工智能在DNA设计中的研究进展 被引量：1
17
作者 刘欢 郭发旭 +4 位作者 赵晓燕 黄龙雨 王健 周国民 张建华 《生物技术通报》 北大核心 2026年第1期51-66,共16页
DNA设计是根据特定功能需求定向构建与优化基因组功能元件,已成为合成生物学与精准育种等前沿领域的关键核心技术。传统设计方法受限于对复杂调控网络认知不足及序列搜索空间巨大等瓶颈,难以实现高效、精准的序列创新。近年来,人工智能... DNA设计是根据特定功能需求定向构建与优化基因组功能元件,已成为合成生物学与精准育种等前沿领域的关键核心技术。传统设计方法受限于对复杂调控网络认知不足及序列搜索空间巨大等瓶颈,难以实现高效、精准的序列创新。近年来,人工智能技术,特别是深度生成模型与预测模型的融合应用,正深刻重塑DNA设计的理论基础与技术范式。该范式通过学习海量组学数据中蕴含的“调控语法”,能够在超长基因组序列背景下实现高分辨率的功能预测、多模态信息整合与条件可控的序列生成。本文系统综述了人工智能在DNA设计中的前沿进展,重点阐述了深度生成与预测模型在启动子、增强子等多层级调控元件设计、序列优化及作物育种等领域的关键技术路径与应用实例。通过构建“设计—预测—优化—验证”的智能化闭环,人工智能不仅显著提升了复杂功能元件的设计效率与准确性,更催生了性能超越天然元件的“超天然”序列。展望未来,随着人工智能与合成生物学、实验自动化等领域的深度融合,DNA设计有望实现从智能化设计到高通量实验验证的完整闭环,从而加速生命科学基础研究与现代农业育种等领域的创新突破。 展开更多
关键词 人工智能 DNA设计 生成模型 预测模型
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生物与非生物技术的交叉融合发展态势 被引量：1
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作者 张学博 张丽雯 +7 位作者 李荣 李丹丹 张博文 毛开云 孙晓丽 陈大明 刘晓 熊燕 《生命科学》 2026年第2期367-380,共14页
近年来,生物与非生物技术的交叉融合成为驱动全球科技突破的关键引擎。生物技术与材料科技、微纳制造、传感技术、人工智能等领域深度融合,正呈现出从分子界面到个体层级的多尺度协同演进态势,催生出一系列兼具“类生命”特质与“可编... 近年来,生物与非生物技术的交叉融合成为驱动全球科技突破的关键引擎。生物技术与材料科技、微纳制造、传感技术、人工智能等领域深度融合,正呈现出从分子界面到个体层级的多尺度协同演进态势,催生出一系列兼具“类生命”特质与“可编程”属性的新型技术形态。本文系统梳理了生物与非生物技术融合的底层逻辑、关键技术、应用场景与治理框架。首先,围绕生命过程的工程化重构与非生物系统的生物启发设计,阐明了技术融合发展的科学基础;其次,聚焦器官芯片、生物混合机器人、数字生命等代表性融合领域,剖析了它们如何推动从分子、细胞、器官到个体尺度的工程化与数智化协同演进;最后,针对当前监管体系尚不完善、伦理边界模糊、安全风险难以界定等现实背景,探讨了跨学科协同治理面临的挑战及可能的监管路径,并对该领域的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 生物技术 材料科技 传感技术 人工智能 融合发展
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生物合成产品国内外监管实践与监管路径探讨 被引量：1
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作者 朱成姝 郑森予 +4 位作者 李沁 张学博 彭世立 熊燕 李荣 《生命科学》 2026年第2期381-396,共16页
合成生物学正以“设计生命”与“创造价值”双重驱动力重塑生物制造格局,推动产品形态从单一化合物向纯化小分子、复合提取物、灭活菌体及工程化活菌系统等多元化谱系演进。这种“人工设计性”与“生物系统依赖性”特质,对传统监管体系... 合成生物学正以“设计生命”与“创造价值”双重驱动力重塑生物制造格局,推动产品形态从单一化合物向纯化小分子、复合提取物、灭活菌体及工程化活菌系统等多元化谱系演进。这种“人工设计性”与“生物系统依赖性”特质,对传统监管体系提出了新的适应性要求。本文通过系统解析生物合成化妆品、生物合成食品、农业生物制品及生物合成药品四类代表性产品的监管演进逻辑,揭示监管路径随风险递进而呈现的差异化特征:生物合成化妆品侧重于在现有框架内进行风险分级备案管理;生物合成食品需在既有食品安全标准基础上进行精细化调整,并为细胞培养肉等颠覆性产品构建新型审批通道;农业生物制品监管的关键在于实现从过程监管向基于产品特性与环境风险评估的综合模式转变;而生物合成药品则要求建立以风险防控为核心、覆盖研发至上市后监测的全链条动态监管体系。据此,本文在衔接、调整、突破、创新为内核的动态监管原则的基础上,提出“先简后繁、先低风险后高风险、先试点后推广、先立标准后建体系”的监管路径,旨在探索一条既能筑牢生物安全底线又能充分释放创新活力的科学监管新范式,为渐进式监管体系的构建提供兼具理论深度与实践价值的参考。 展开更多
关键词 合成生物学 生物制品 监管实践 监管路径
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融合计划采样的增强物理信息神经网络用于单克隆抗体细胞培养过程建模 被引量：1
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作者 徐钊 陈杭 瞿海斌 《生物工程学报》 北大核心 2026年第2期942-954,共13页
物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINN)将机理方程融入神经网络以提升模型预测精度,已初步应用于细胞培养过程建模。虽然PINN凭借物理规律对解空间进行约束减少了对数据量的依赖,但在小样本场景下,仍有可能收敛到次... 物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINN)将机理方程融入神经网络以提升模型预测精度,已初步应用于细胞培养过程建模。虽然PINN凭借物理规律对解空间进行约束减少了对数据量的依赖,但在小样本场景下,仍有可能收敛到次优解。本研究提出了一种改进的混合物理信息神经网络(improved hybrid-physics-informed neural network with scheduled sampling,SSIHPINN),通过物理引导初始化和计划采样模块为单克隆抗体细胞培养过程建立更稳健的模型。通过对比实验和消融实验对SS-IHPINN进行了评估和比较,结果表明这2个功能模块的协同作用使SS-IHPINN具有更高的预测性能。即使细胞培养过程参数发生变化,该框架也表现出良好的泛化和迁移学习能力。本研究提出的方法有效提升了小样本条件下的建模性能,为生物过程的监测提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 单克隆抗体 杂交瘤细胞 物理信息神经网络 迁移学习 计划采样
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