理性设计

摘要： 设计观是指作品的设计理念和思路,是作品的设计主导思想,设计观需要综合统筹好环境、资源和用户等各种因素,运用设计规律和方法取得人、环境、资源的平衡发展。进入数字传媒时代后,随着网络社交化,智能化和科技进步等因素,设计观也发生了一些改变。未来数字时代的设计观念,需要把握公平性原则,需要提供一种系统性服务,需要关注可持续发展,另外还需要保持设计责任感。

摘要： 赵国屏中国科学院院士中国科学院分子植物科学卓越创新中心合成生物学重点实验室专家委员会主任在生物研究中,基于理性设计原理和合成构建技术的“设计-合成-测试-学习”研究循环,往往速度慢、效率低,且高度依赖于昂贵的人力成本。所以,自动化、高通量的设备平台和标准化的实验方法、算法和流程,将是未来的合成生物学不可或缺的一部分。

摘要： 通过蛋白质理性设计和定点突变技术,在近平滑假丝酵母ATCC 7330羰基还原酶wtCpCR的基础上,构建5个突变体酶A98N、S307N、G262N、S216N和S258N,考察了有机溶剂、温度、剪切力、氧气、辅酶NADPH浓度对突变体酶的稳定性影响。研究表明,A98 N在磷酸盐(potassium phosphate,PB)缓冲溶液中比酶活力提高10%,而S307 N没有酶活力,其他3个突变体比酶活力均有降低;A98 N和G262 N在PB/甲基叔丁基醚的双相体系中界面稳定性比原始酶wtCpCR分别提高1.7和1.4倍;4个突变体酶的耐热特性略有下降,T_(50)值介于31~36°C;在100、200 r/min条件下,4个突变体耐剪切力均增强,在300 r/min条件下G262 N突变酶的耐剪切稳定性比wtCpCR增强1.3倍;G262 N突变酶在有氧条件下的稳定性更好,比野生酶提高1.4倍,半衰期(t_(1/2))达到11.87 h;辅酶浓度为0~0.4 mmol/L时,G262 N突变酶更加稳定。该研究为该羰基还原酶wtCpCR的多点突变进一步改善酶稳定性提供重要的科学依据,同时可提高该酶在双相体系生物催化工艺的经济性。

摘要： 为设计出既符合现代人审美特征和心理需求而又能充分体现社会型活动文化价值的吉祥物。本文围绕设计和传播推广方式两个方面,从理性和感性两个思维角度对社会型活动吉祥物的设计和推广进行思考论证。吉祥物的设计一方面应重视理性设计对其文化内涵和价值的塑,另一方面利用互联网、高科技、事件热点等手段进行多元化交叉的吉祥物推广,满足新时代走向和用户的精神需求,实现活动文化信息和内涵的有效传播。从感性和理性两方面研究对吉祥物的设计和推广有一定的启发作用。

摘要： 借助可再生能源获取电能分解水制得的氢气,将CO_(2)转化为大宗化学品和液体燃料,不仅能实现温室气体的减排,而且有助于解决对化石燃料的过度依赖以及可再生能源的存储等问题.目前,实现CO_(2)转化工业应用的最大障碍之一是缺乏高效稳定的催化剂.此外,将CO_(2)分子转化为更高附加值的C_(2+)(含有两个或两个以上碳原子的烃)产物比转化为简单的碳一分子产品更加困难.本文系统介绍了本课题组开发的CO_(2)加氢制甲醇、低碳烯烃、芳烃以及汽油与航空煤油馏分烃等高效多相催化剂的设计与合成思路,通过理论计算与实验研究相结合,深入探讨了这些催化剂的结构-性能关系、活性位点的性质和反应机制.期望进一步推动CO_(2)加氢制大宗化学品和液体燃料的多相催化剂的基础研究和工业应用.对于CO_(2)加氢制甲醇,传统催化剂面临活性不高、逆水煤气变换反应使得选择性偏低、副产物水易导致纳米颗粒烧结失活等问题,以高铜含量碱修饰水滑石材料为前驱体,创制了纳米限域结构铜基催化剂,在5000吨/年CO_(2)制甲醇装置上完成了该催化剂的工业测试;由于氧化铟(In_(2)O_(3))催化剂具有更高的甲醇选择性,近年来备受研究者广泛关注,本课题组研究表明In_(2)O_(3)在CO_(2)加氢反应中对晶相和暴露面的结构敏感性,并创制了一种主要暴露(104)面的六方相材料,当反应温度为360°C时仍有利于甲醇合成.基于反应耦合策略,在多功能催化剂上可以将CO_(2)加氢制甲醇与甲醇制烃类反应耦合,或者将RWGS与费托合成以及烯烃异构/环化/芳构反应耦合,由此可实现CO_(2)加氢直接合成各种C_(2+)产品.多功能催化剂开发过程中也面临着与CO_(2)加氢制甲醇反应类似的问题,但反应网络更加复杂.本文阐明了不同功能组分的结构与物化性质以及不同组分的耦合方式对催化剂上CO_(2)加氢反应性能的影响规律与影响机制,并揭示了不同耦合反应的中间物种的演化与反应机制.另外,对该领域未来重要的研究方向与各类催化剂的工业应用前景也进行了讨论,以期为更高效催化剂的开发提供新的思路和策略,并加深对CO_(2)加氢反应网络的理解.

摘要： 为提高阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)SaCsn46A壳聚糖酶的温度稳定性,利用SWISS-MODEL在线服务器,以链霉菌SirexAA-E壳聚糖酶(PDB登录号:4ily.1A)为模板对SaCsn46A的蛋白结构进行同源模拟,将预测获得的SaCsn46A蛋白结构提交至在线预测软件PoPMuSiC-2.1,寻找对SaCsn46A稳定性有显著影响的氨基酸残基,通过定点突变构建突变体,在大肠杆菌(Escherichia coli)Rosetta中异源表达野生型壳聚糖酶及突变体。经Ni-NTA亲和层析获得电泳纯重组酶蛋白,测定野生型壳聚糖酶及突变体G237A的酶学性质,发现突变体最适温度提高5°C,并且温度稳定性及pH稳定性显著提升。为进一步提高突变体的表达效率,对突变体表达菌株进行诱导条件优化,确定最优条件为IPTG浓度0.7 mmol/L,诱导温度20°C,诱导时间8 h。

摘要： 腈水解酶(Nitrilase,EC 3.5.5.1),是一类可以将腈类物质一步水解为羧酸的酶,是多种重要大宗化工品、药物中间体的理想生物催化剂。但是天然酶活性低、热稳定性差限制了其在工业上的应用。近年来通过蛋白质改造来解决酶活性与稳定性间的“trade-off”效应以提升催化性能的研究较多。该研究提出一种酶-底物亲和设计改造策略,以来源于Syechocystis sp.PCC6803的腈水解酶Nit6803作为改造对象,结合基于Rosetta的Cartesian_ddG方法和基于自由能微扰的酶-底物亲和力计算,对Nit6803的催化口袋进行单点突变及组合突变设计。基于此获得了活性显著提升的单点突变体F64Y、W170G,及组合突变体F64Y/W170G。其中,F64Y/W170G的比酶活力达到(22.48±0.64)U/mg,为野生型的4.56倍,且该突变体的热稳定性不低于野生型。通过分批补加3-氰基吡啶进行全细胞催化表明F64Y/W170G催化能力强于野生型,在达到相同转化率情况下极大的缩短了催化时间。结果表明,该研究提出的设计策略可以有效提升酶的活性而不影响其稳定性,为酶的理性设计改造提供了新的思路。

摘要： 对假交替单胞菌JMUZ2的κ-卡拉胶酶进行理性设计,以获得热稳定性提高的突变酶。用PoPMuSiC在线分析工具对假交替单胞菌κ-卡拉胶酶进行分析,筛选了10个单点突变体。利用定点突变获得突变酶基因,并对突变酶进行诱导表达、纯化及性质鉴定,筛选出酶比活力不降低且热稳定性提高的突变体K155A。热稳定性分析表明,在50、55°C和60°C分别处理40 min,突变酶残余酶活力分别是野生型酶的1.8、2.7倍和4.5倍。酶的结构及分子动力学模拟分析表明,酶分子疏水相互作用和结构刚性的增强是K155A突变体热稳定性提高的可能原因。通过理性设计获得假交替单胞菌κ-卡拉胶酶热稳定性提高的突变体K155A,对改善酶的性质、扩大κ-卡拉胶酶的应用范围以及κ-卡拉胶酶结构与功能关系研究具有重要意义。

摘要： 核磁共振饱和转移差谱(STD-NMR)技术能够用于检测小分子配基与大分子蛋白之间的亲和性。利用STD⁃NMR技术评价了基于Protein A设计的仿生肽段与人抗体(hIgG)的亲和力以及结合机制,从中筛选出了与抗体亲和性最强的仿生六肽FYEILH,利用静态吸附试验确定了此六肽与抗体的亲和力(Kd)为0.8×10^-6 mol/L,静态结合载量为61.22 mg/mL,与目前文献中报道的许多多肽配基相比,具有明显的优势。在本研究中成功将Protein A最小化,获得了与抗体具有高亲和性的Protein A仿生多肽配基。

摘要： 依据前沿的教育理论与国内对校园日益多样化的需求,摒弃商业性,从理性设计入手,文章探讨校园设计如何让空间回应当代教学和成长的需求,重建学校与社区的紧密联系,在保证安全的前提下解决切实存在的接送问题以及探讨如何通过功能创新和精细的构造设计实现形式创新.

摘要： 金属酶催化了生命活动及工业催化中的很多重要反应.天然金属酶的研究往往受限于蛋白质本身结构复杂、表达纯化困难等问题.通过理性设计,可以在分子量小、结构简单、易于表达的骨架蛋白中模拟天然金属酶的结构、光谱和功能,构建人工金属酶.人工酶可以为天然酶的机制研究提供新的平台.本文中,笔者探讨以肌红蛋白为骨架蛋白,通过结构特征的模拟、非天然氨基酸的引入等手段,模拟氧激活蛋白,尤其是氧化酶.综述以对理性设计得到的人工氧化酶的反应中间体进行研究的进展,发现金属酶活性中心的酪氨酸作为催化反应的关键残基,对于氧化反应的调控非常重要;而在小分子量骨架蛋白中模拟天然金属酶是一种人工金属酶分子设计的方法,可以用于研究血红素酶外的其他金属酶.

摘要： 以枯草芽孢杆菌脂肪酶A(LipA)为研究对象.采用计算机理性设计与分子生物实验相结合的方法进行脂肪酶的热稳定性位点突变点理性设计.首先,从蛋白质热力学数据库ProtTherm中筛选出10个蛋白质的热力学信息组成新数据库作为评估理性设计软件(CUPSAT,I-Mutant3.0,SDM,ELASPIC,FoldX,Rosettaddg_monomer等6种蛋白质热稳定性预测软件)的数据库.

摘要： 抗体是生物技术药物的主力军,随着治疗性抗体的不断开发和推广,全面降低抗体制备成本已成为当务之急.分析数据表明,当前大幅度削减抗体的生产成本必须从分离工艺入手,以形成全新的平台技术.针对抗体分离的特殊性,充分结合介质工程和过程优化,才可能达到理性设计的目的.一方面开发新型分离介质,吸附容量高,选择性好,配基稳定,适合高流速操作,可直接处理组分复杂的粗料液,分离成本低廉,且具有抗体通用性.另一方面,开发新型分离方法,简化流程,提高过程处理量,实现过程优化,才可能达到经济高效的规模化分离.介质工程是过程优化的基础,过程优化是介质工程的目标,二者互相关联,共同促进生物分离技术的发展.

摘要： 无机-有机杂化纳米材料是无机材料和有机材料在纳米尺度结合的复合材料，这类材料具有大的表面积、可调节的孔径和拓扑结构，以及较好的稳定性和生物相容性，从而使它们在气体吸附、药物缓释、发光及催化等领域受到广泛关注。近年来，无机-有机杂化纳米材料作为酶的载体成为酶固定化领域的研究热点。本研究重点介绍了金属有机框架物(Metal-organic frameworks,MOFs)固定化酶、有机-无机杂化纳米花固定酶和Fe304@Si02磁性核壳纳米球为载体的固定化酶的理性设计、制备及其性能。为创建新型酶固定化方法、提高酶催化效率提供参考。

摘要： 本文以103S EGCaseⅠ晶体结构为基础，通过103S EGCaseI与EGCase Ⅱ晶体结构的对比，找到EGCaseⅡ关键的催化区域，通过理性设计的方式获得活力提高的突变体，从而提高了EGCaseⅡ的催化活性。同时以此活性提高的突变体为出发点，建立了以α-D-氟化糖、D-sphingosine为底物的合成体系，同时建立了基于荧光的HPLC产物分析方法，对合成体系中的温度、pH、酶浓度、反应时间等因素进行优化，从而使其转化率达到95%。

摘要： 本研究基于对PEL 168的结构分析，分别从增加盐桥，增加二硫键、增加局部结构的柔韧性等方面进行理性设计提高PEL168的比酶活和稳定性，但是大部分设计都造成了酶活的降低或者完全失活，只得到了一个比酶活提高1.32倍，pH稳定性提高的突变体V 132E。因此采用随机突变进行改造，利用error-prone PCR建立突变体文库，通过果胶底物平板初筛和%孔板复筛得到一个比酶活提高1.81倍的突变体K47E(640U/mg)，在50°C时的半衰期也延长至4.5h。鉴于有利突变的累积效应，将突变位点V 132E和K47E进行组合，得到双突变体K47E/V 132E，其比酶活提高至873U/mg。

摘要： 工业设计是在有序与无序之间，在科学与艺术之间的学科，文章从分析感性与理性;感性设计与理性设计的区别与联系，提出并阐述了工业设计是理性与感性的有机统一的观点。

摘要： 本发明公开了一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法和系统，其中，所述方法包括：采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；以设计理性模型为基础，对设计任务的过程知识进行记录；根据记录结果，采用语义计算检索设计理性模型，得到满足设定相似关系的关联设计理性模型，并输出。本发明为设计提供参考知识，实现了设计过程知识的记录、检索和重用。

摘要： 设计理性知识的本体构建方法、装置及计算机存储介质，包括：确定设计理性知识的提取对象；提取所述设计理性知识的提取对象中的实体信息和关系信息；将实体信息之间利用关系信息建立关联；其中，所述实体信息包括设计文献信息、设计方案信息、备选方案信息、设计意图信息、设计问题信息、优缺点描述信息；所述关系信息包括描述关系、实现关系、结构关系、解决关系、存在关系、具有关系。采用本申请中的方案，构建得到设计理性知识的本体，为设计人员的创新设计提供参考、借鉴或启发，有利于信息资源的知识重用。

摘要： 本发明提供一种圆曲线路段设计合理性的评价方法，包括：建立以车辆质心侧偏角和横摆角速度为变量的车辆系统在圆曲线路段侧向行驶情况的车辆系统模型；根据步骤S1中建立的车辆系统模型量化分析车辆在圆曲线路段上稳定行驶时，车辆质心侧偏角和横摆角速度的量化关系；搭建车辆在待评价的圆曲线路段上侧向行驶的动力学仿真系统，并根据步骤S1的车辆系统模型计算其在待评价的圆曲线路段上行驶时车辆质心侧偏角和横摆角速度，之后结合步骤S2中车辆质心侧偏角和横摆角速度的的量化关系对圆曲线路段的设计指标的合理性进行评价。本发明从非线性的角度出发充考虑了汽车在圆曲线路段的失稳情况，使得对圆曲线路段合理性的评价更准确且贴合实际情况。

摘要： 本发明公开了一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法和系统，其中，所述方法包括：采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；以设计理性模型为基础，对设计任务的过程知识进行记录；根据记录结果，采用语义计算检索设计理性模型，得到满足设定相似关系的关联设计理性模型，并输出。本发明为设计提供参考知识，实现了设计过程知识的记录、检索和重用。

摘要： 本发明涉及一种基于设计理性知识模型的个体设计决策脉络提取方法，其步骤包括：首先通过分析设计理性知识模型特点，将设计理性知识模型进行片段划分为设计意图片段、分析过程片段、设计决策片段并分别提取；然后经过计算将设计理性知识模型表达为商空间模型表达形式，通过对论域进行粒化，以减少模型的嵌套结构，获取更为粗粒度的脉络结构；通过对属性取值进行粒化，获取具有特定知识价值的设计理性知识模型主线。本发明为复杂问题分析提供了新的解决方法，为不同粒度的个体设计决策脉络分层递阶结构的表达提供了可能，有助于依据设计者不同阶段的设计需求，快速获取有效的知识模型。

摘要： 本发明公开了一种广谱抗菌肽CA‑1，其氨基酸序列为GLLSVLGSVAKHVLPHVVPVIAEHLWKKLFKK‑NH2。该广谱抗菌肽是结合现有的抗菌肽相关理论知识，对澳大利亚树蛙来源的天然抗菌肽Caerin1.1通过理性分子设计进行改造而得到的。抑菌实验结果表明，本发明的抗菌肽CA‑1具有广谱的抑菌效果，其对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌均有很好的抑制效果，抑菌浓度可达1~8μg/ml。经圆二色谱测定，抗菌肽CA‑1在205~220nm处有负值吸收峰，在TFE溶液中可形成α螺旋结构。

摘要： 本发明涉及芯片基板技术领域，具体涉及一种芯片基板设计时ball map定义合理性的方法及系统，本发明对芯片基板封装Layout设计采用EDA工具Allegro Package Designer，对芯片应用PCB Layout设计采用EDA工具Allegro PCB Design，进而对芯片基板设计时的ball map进行定义，最后在芯片实际应用时，对PCB的设计层叠规则参数。本发明不需要专门人员创建ball map的原理图库文件，省去多余人力资源；直接跳过由ball map创建原理图库和SOC芯片PCB封装库时的易错，费时，费力的巨大工程，提高交互评估效率、正确性以及加快项目进度。对芯片基板设计人员给出的ball map引脚定义excel表内容按照功能块分配颜色，然后直接导入评估工具后更直观，形象，同时也有利于信号扇出的层叠规划。

摘要： 本发明提供了基于单细胞测序理性设计的多能干细胞分化自然杀伤细胞的方法及CSF1R抑制剂的应用，涉及生物技术领域。发明人根据单细胞转录组数据打开了iPSC向NK分化过程中的“黑匣子”，提供了一种iPSC分化NK的理性设计方法，理性设计了小分子抑制剂在体外多能干细胞分化NK的过程中的应用。经研究发现CSF1R抑制剂处理能够通过抑制髓系细胞的分化提高NK的比例，缩短分化所需时间，因此CSF1R抑制剂能够用于促进体外多能干细胞分化制备自然杀伤细胞中。本发明提供了一种自然杀伤细胞的制备方法，该方法简单方便，能够稳定、快速的获得高纯度自然杀伤细胞。

摘要： 本发明涉及一种纳米晶体材料数学模型、数据库和AI算法全流程的可编程理性设计方法。具体公开了，全流程的可编程理性基于机器人辅助设备包括纳米晶体制备反应执行模块、纳米晶体反应液信息采集模块以及数据存储和计算模块。通过该设备实现了纳米晶体的生长动力学研究，建立了生长动力学模型以及相关数据库，通过机器学习实现了可编程理性设计方法。本发明的设备全自动化，平行性和准确性更高，本发明验证的不同实验条件下都能实现可靠的结果。

摘要： 本发明公开了一种理性设计提升腈水解酶活性的方法及应用，属于酶工程领域。本发明通过腈水解酶的晶体结构进行分析，通过底物对接确定了催化口袋附近与催化活性相关的位点，对每个点做饱和突变后，通过两种计算方法Rosetta‑Cartesian和FEP对获得的突变体进行稳定性和结合自由能分析，对满足要求的突变体做酶活测定。将单点突变酶活高于野生型的位点进行组合突变再进行计算，最终获得符合要求的突变体进行酶活测定。通过这种方法我们最后获得了两个单点突变体，比酶活为野生型的2、1.5倍，组合突变体F64YW170G比酶活为野生型的4.56倍。