当期目录

2025年 第38卷 第1期 刊出日期：2025-02-20

  

药理与毒理

菊花用药规律分析及其核心药物组合协同药理活性研究

孙京甜, 刘峰, 张喆, 张玉福, 马鑫慧, 李庆军, 王晓, 董红敬

2025, 38(1):  1-8.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240051

摘要 ( 130 )   HTML ( 16 )   PDF (3264KB) ( 187 )  

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为分析含菊花组方的用药规律及其核心组合药物的药理活性,对含菊花方剂进行用药频次、复杂网络、关联规则分析,采用网络药理学方法构建核心组合药物的“中药-关键靶点-疾病”网络。利用预测结果,采用体外细胞模型评价菊花药物组合的药理作用。共得到含菊花组方92首,涉及药物212味,使用频次≥10的中药32味;关联规则显示菊花-甘草组合的支持度和置信度最高,其次依次为菊花-甘草-荆芥、菊花-甘草-荆芥-川芎、菊花-甘草-荆芥-川芎-防风组合。网络药理学分析显示,菊花-甘草组合用药可治疗肿瘤、消化系统疾病、神经系统疾病等。体外细胞活性研究显示,菊花-甘草药物组合对一氧化氮的抑制率优于单味药物。与菊花单味药物相比,组合用药活性更为显著,体现了中医临床用药配伍的科学性。

半夏泻心汤含药血清对胃癌细胞增殖影响的时效及量效关系研究

祖国秀, 刘西建, 祖秀丽, 汤继芹, 黄海量, 韩涛

2025, 38(1):  9-22.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240035

摘要 ( 84 )   HTML ( 8 )   PDF (6203KB) ( 10 )  

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采用中药血清药理学方法,观察半夏泻心汤(Banxiaxiexin Decoction,BXD)含药血清对不同胃癌细胞体外增殖的影响,并探讨用于胃癌细胞药效观察的BXD含药血清制备条件。将BXD高、中、低灌胃后30、60、90、120、150 min采血,制备含药血清。根据灌胃剂量和采血时间对MGC803、MKN45、AGS和HGC27细胞分别设5%~50%含药血清组,采用CCK8检测不同灌胃剂量、不同采血时间、不同体积分数的BXD含药血清对胃癌细胞抑制增殖的作用。实验结果显示,与其他时间点相比, BXD含药血清均在采血时间120 min时对胃癌细胞的抑制增殖作用最强;与BXD低剂量组相比,BXD中剂量组对胃癌细胞的抑制增殖作用强,且与BXD高剂量组无显著性差异。BXD中剂量组灌胃120 min后采血的含药血清按照5%~50%的10个浓度梯度,分析对不同胃癌细胞的抑制作用其IC₅₀值均为20%。不同灌胃剂量、不同采血时间和不同体积分数的含药血清对不同胃癌细胞的抑制作用,均显示BXD中剂量组,采血时间120 min和20%的体积分数对胃癌细胞的抑制作用最强。由此,BXD中剂量组灌胃,采血时间120 min,体积分数为20%的含药血清对胃癌细胞的药效作用最好。

基于生物信息学验证海桐皮-透骨草抑制炎性软骨细胞铁死亡的作用机制

徐梦雨, 吴天菊, 黄璐, 刘鑫, 赵佳荣, 游元元

2025, 38(1):  23-31.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240049

摘要 ( 84 )   HTML ( 5 )   PDF (2788KB) ( 11 )  

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基于生物信息学验证海桐皮-透骨草(复方海桐皮)抑制脂多糖(LPS)诱导的大鼠炎性软骨细胞铁死亡的作用机制。通过生物信息学工具预测骨关节炎铁死亡的相关作用机制,确定待验证通路。利用相关试剂盒检测亚铁离子浓度、还原型谷胱甘肽(GSH)质量分数;利用酶联免疫法(ELISA)检测加药后细胞活力和相关细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α的质量浓度;蛋白免疫印迹法(Western -Blot)检测各组NLRP3炎症小体通路相关的蛋白NLRP3、Caspase-1、ASC以及抑制铁死亡的基因GPX4蛋白表达水平。结果发现亚铁离子浓度显著降低,GSH质量分数显著升高;ELISA实验结果显示,药物各组与模型组相比IL-1β、IL-6、TNF-α炎症因子质量浓度均降低;WB结果显示,药物各剂量组与模型组相比,NLRP3、Caspase-1、ASC蛋白表达水平显著降低,GPX4蛋白表达水平显著升高。复方海桐皮可以通过介导NLRP3炎症小体通路对炎性软骨细胞的铁死亡进行干预,从而达到治疗骨关节炎的目的。

基于网络药理学和实验验证探讨槲皮素通过p53信号通路抗结直肠癌的作用机制

韩惠杰, 刘辉, 赵永波, 王松坡

2025, 38(1):  32-43.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240052

摘要 ( 73 )   HTML ( 4 )   PDF (4164KB) ( 20 )  

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基于网络药理学、分子对接和体外实验探讨槲皮素通过p53信号通路抗结直肠癌的分子作用机制。借助TCMSP和GeneCards数据库分别获取槲皮素的药物靶点和结直肠癌的疾病靶点,并通过Venn图映射出药物靶点与疾病靶点的共同靶点;借助String数据库及Cytoscape_v3.7.2软件构建PPI网络图,同时进行GO和KEGG富集分析、分子对接及核心靶点的表达量及生存分析;最后通过细胞实验检测细胞的增殖活性、细胞凋亡水平和细胞周期阻滞变化、用药前后核心靶点及p53通路关键蛋白的表达变化。网络药理学结果提示AKT1、TP53为槲皮素抗结直肠癌的核心靶点;GO和KEGG分析筛选出槲皮素主要参与PI3K/Akt、p53信号通路;分子对接表明槲皮素与核心靶点AKT1、TP53具有较强的结合活性,TP53既在结直肠癌组织中高表达,又可影响结肠癌患者的生存预后;细胞实验结果表明槲皮素能抑制HCT-116细胞的增殖,诱导HCT-116细胞发生G₀/G₁期阻滞,促进细胞凋亡。该机制可能调控TP53、AKT1等核心靶点,激活p53信号通路,参与HCT-116细胞的增殖与凋亡,进而起到抗结直肠癌的作用。

新材料

Al-Ni-Re微合金热镀锌层成分设计与性能研究

郭雷, 刘长春, 张婧, 殷子强, 李波

2025, 38(1):  44-52.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240069

摘要 ( 63 )   HTML ( 3 )   PDF (4543KB) ( 21 )  

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为解决传统纯锌镀层耐蚀性不足的问题,以直径为30 mm的Q195焊管为基体,通过向锌液中微量添加Al、Ni、Re等合金元素,制备了一系列热镀锌合金镀层。通过四因素三水平正交试验初步确定影响指标的主要因素,针对主要因素进一步细化实验水平,开展单因素试验,从而获得最优参数组合。采用高低温湿热实验、中性盐雾实验、金相分析、SEM等方法研究分析了镀层的组织特征和耐腐蚀性能。 结果表明,合金元素的引入抑制了ζ层生长,使得镀层组织细小致密,提高了镀层的耐蚀性。制备的镀层可实现盐雾实验72 h、湿热实验120 h表面无锈蚀。该镀层的制备工艺与现有纯锌镀层生产工艺基本相同,具有良好的可推广性,对镀锌产品性能提升具有重要意义。

基于遗传算法优化的BP神经网络对面料悬垂系数的预测及分析

邢昊, 张瑞云, 许腾飞, 纪峰

2025, 38(1):  53-63.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240039

摘要 ( 64 )   HTML ( 1 )   PDF (2982KB) ( 8 )  

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通过对面料悬垂系数的精确预测,实现面料悬垂性虚拟化的初步研究。回归分析等方法虽实现了部分悬垂指标的预测,但其存在预测准确性不高,部分指标无法计算的问题。为此,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络(GA-BP神经网络)的新方法,从面料数据库中选取100块纯棉机织面料样本,其中训练样本80块,测试与验证集各10块,通过遗传算法优化神经网络的参数,采用相关性分析优化样本输入参数,以此提高模型的预测能力。10块测试样的悬垂系数预测结果表明,与传统BP神经网络相比,GA-BP神经网络平均绝对百分比误差从12.74%降到了7.03%,同时,利用经验公式判断误差循环获取了最佳的隐含层节点数为9。研究表明,GA-BP神经网络能够有效提升面料悬垂性预测的准确度,对于面料悬垂性的虚拟化表现具有重要的应用价值。

能源与动力

氨燃气轮机回热循环热力学分析

申芷瑄, 梁世强

2025, 38(1):  64-73.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240041

摘要 ( 83 )   HTML ( 5 )   PDF (3420KB) ( 14 )  

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为应对能源需求缺口和人类对美好环境的追求,氨燃料以其零碳、能量密度大、生产运输成本低等因素,被认为是未来最具潜力的燃料之一,但纯氨燃烧仍有整体循环效率不高的问题。结合氨燃气轮机排出烟气的最高温度以及氨燃气轮机循环中最低温度液氨相变温度,匹配了再热式朗肯循环作为底循环,提出一种氨燃气轮机回热循环系统。利用热力学第一定律和热力学第二定律对系统热力学性能进行分析和评价,开展了氨燃气轮机进口温度和压力对整体循环性能影响的研究。 结果表明,在氨燃气轮机进口温度不超过1 400 ℃、进口压力低于0.5 MPa时,联合循环对氨燃气轮机循环的效率最高提升了33.38%;联合热力循环的最高效率为60.13%;联合循环有良好的热力学性质和能量回收率;在燃气轮机进口压力不超过0.5 MPa时,回热循环效率随氨燃气轮机进口温度升高和压力提升而提高。本研究为提升氨燃料的高效利用和氨燃气轮机循环实际使用提出了新的探索角度,为氨燃气轮机系统的能源利用做出前瞻性探讨。

蒸汽管道保温层性能恶化对其经济性的影响

曹凯, 鲍文龙, 赵坤, 姜浩涌, 殷兴磊

2025, 38(1):  74-82.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240063

摘要 ( 74 )   HTML ( 2 )   PDF (4079KB) ( 13 )  

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目前卷烟厂蒸汽管线具有点多、线长、面广的特点,热力折合系数较高,蒸汽能耗占总体能耗比重较大,对蒸汽管道保温层性能开展研究对提升蒸汽使用效率、减少蒸汽管网热损失意义重大。以4种保温材料为例,基于稳态法测量不同温度下的保温层热导率,明确保温材料热导率与蒸汽温度间的关系,确定了适合应用场景的高效保温材料。通过最大允许热损失方法及经济厚度法确定了合适的保温层厚度,并对不同使用年限的保温层热导率进行测量,随保温层使用年限增加,其热导率呈线性增加趋势。将保温层性能恶化因素纳入模型中,研究了保温层运行费用与其外径及使用年数的关系。针对不同设计使用寿命的保温层,基于经济厚度法计算最优外径及运行费用,结果表明:将材料老化因素考虑在内设计保温层厚度,在设计使用年限内,其累计费用减少10.7%,当超出设计使用年限后,由于保温层老化,散热损失费用增加,考虑材料老化的运行费用高于未考虑材料老化时的费用。通过保温层设计,降低蒸汽散热损失,提升蒸汽利用率,为卷烟厂绿色低碳高质量发展提供理论指导。

远临界点垂直管内超临界CO₂换热特性的数值模拟研究

赵崇鑫, 崔建波, 金延超, 韩亚洲, 吴龚鹏, 何燕, 魏振文

2025, 38(1):  83-95.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240036

摘要 ( 63 )   HTML ( 1 )   PDF (6387KB) ( 23 )  

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超临界CO₂在核能发电、太阳能发电、低温制冷、航空航天等领域有着重要应用。目前对超临界CO₂管内对流换热的研究大多在临界点温区附近,而在远离临界点高温高压条件下的超临界CO₂换热规律尚不明晰。在高温高压下进行了数值模拟研究,探究了质量流量、入口温度、系统压力、热流密度和管径对对流换热系数的影响,并分析了由这些工况变化引起的浮升力和流动加速效应对换热特性的影响。 结果表明: 随着质量流量、入口温度、系统压力和热流密度的增加,对流换热系数增大;在不同热流密度条件下,流体的对流换热系数差值沿流动方向逐渐扩大;对流换热系数随着管径增大而减小。相较于临界点附近的换热规律,热流密度和管径对对流换热系数的影响存在差异。总体而言,压力对对流换热系数的影响相对较小。该研究对理解和完善超临界流体换热规律、指导高效安全换热器设计具有重要意义和工程价值。

交通运输

基于车联网的边缘计算低能耗任务卸载方法

李立娟, 李研强, 童星, 王勇, 钟志邦

2025, 38(1):  96-104.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240064

摘要 ( 104 )   HTML ( 3 )   PDF (2203KB) ( 301 )  

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随着智能交通和绿色出行领域的蓬勃发展,针对车辆网络低时延业务需求和能源节约的双重挑战,提出了一种基于车联网通信的边缘计算低能耗卸载方法。在多车单小区场景的公共路段中,探讨了行驶中车辆的任务卸载需求,并对计算资源的分配问题进行了系统研究。为充分利用计算资源,不仅考虑了车辆自身的计算能力,还提出了将任务卸载至同向行驶或路边停放的车辆服务器,以及路边单元的边缘服务器的新思路,实现了计算资源的有效整合与高效共享,显著提升了车辆网络的处理能力。采用了改进的粒子群优化算法,对卸载功率和任务分配比例进行优化。通过大量仿真实验验证,该方法显著降低了车辆处理任务的能耗,同时提升了车辆网络的服务质量和能源使用效率。有助于推动绿色交通和可持续发展,为未来智能交通系统的能源优化和效率提升奠定了坚实的基础。

考虑地铁列车控制的纵断面设计优化方法

樊葱

2025, 38(1):  105-119.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240062

摘要 ( 66 )   HTML ( 2 )   PDF (4801KB) ( 14 )  

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地铁列车控制优化与纵断面设计关系密切,二者对运营费用有重要影响。为在列车控制优化的基础上进一步降低运营费用,在线路纵断面设计阶段构建了协同优化模型,考虑定时列车控制对纵断面进行优化,在满足定时列车控制约束、《地铁设计规范》要求等的前提下,最小化能耗成本和维修成本之和。由于车轮、钢轨维修成本的影响因素众多,建立列车-轨道动力学仿真模型计算维修成本,在此基础上设计综合伪谱法和蛮力搜索的算法求解协同优化方案,并应用于广州地铁线路的3个区间,对方法的优化效果进行验证。研究结果表明,对比在实际纵断面上单独优化定时列车控制的方法,同时优化定时列车控制方案和纵断面方案对节约运营费用的效果更佳,各区间运营费用平均降低21%。该研究方法可为进一步控制运营费用提供新思路和理论依据,推动地铁系统可持续发展。

基于iTransformer的高速公路通行费精准预测模型

王恒昆, 谷金, 宋之凡, 王江锋

2025, 38(1):  120-128.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240055

摘要 ( 79 )   HTML ( 3 )   PDF (3068KB) ( 19 )  

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高速公路通行费受到节假日、突发事件等复杂因素影响,传统预测方法在处理这些问题时,往往无法充分考虑多维因素之间的复杂交互作用,导致预测精度难以达到理想水平。大型语言模型利用自注意力机制能够实现对复杂时空数据的拟合,并具有更强的特征学习能力,可有效解决高速公路通行费的精准预测问题。利用此特性提出了一种基于iTransformer的高速公路通行费精准预测模型,该预测模型将时间信息作为独立维度嵌入输入序列中,并倒置了自注意力机制与前馈网络的职责,使得预测模型能够更准确地捕捉时间序列的动态特征和多变量之间的相关性。实例分析结果显示,所提出的预测模型在普通场景下较SARIMA模型和LSTM模型平均预测精度分别提高23.47%和17.84%。特殊场景下具有更优预测效果,分别提升70.92%和45.64%。针对所提出预测模型进行敏感性分析,模型对前馈网络层数和编码器堆叠层数较为敏感,对注意力头数变化不敏感。该研究为解决复杂交通环境下的通行费预测问题提供了新的方法论支持,对提高高速公路通行费预测精度具有重要意义。

基于注意力机制与动态蛇形卷积的车道线分割算法

宋百玲, 李星禹, 刘伟, 邓俊熙, 牟俊麒

2025, 38(1):  129-140.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240066

摘要 ( 86 )   HTML ( 10 )   PDF (5638KB) ( 33 )  

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车道检测作为计算机视觉技术在交通领域的关键应用,具有深远的实用价值。尽管如此,现有的语义分割网络模型在道路语义分割任务中仍面临着精度不足和边缘模糊等挑战。针对这些问题,提出了一种基于UNet模型的改进型车道线图像分割网络架构。在UNet模型的跳跃连接中,引入双重注意力机制,优先突出了车道线的重要性,并有效降低了噪声的干扰。此外,采用了动态蛇形卷积来替代传统的卷积方法,增强了网络对车道线的识别能力。考虑到在曝光不足或光线较暗的背景下进行车道线检测的挑战,在图像预处理阶段引入了一种改进的自适应Gamma校正技术,以增强检测的全面性和准确性。同时,在编码器末端引入了空洞金字塔池化技术。实验结果表明,在满足实时性要求的前提下,该模型TuSimple数据集上达到了98.93%的准确率,相较于其他5种基于语义分割的车道线检测算法,展现出更优越的识别效果,结果验证了应用动态蛇形卷积与双注意力机制改进的有效性。