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手性依赖的自组装二苯丙氨酸微管生长
摘要： 通过实验和计算机模拟理论研究了由二苯丙氨酸二肽的L-和D-对映异构体形成的微管在晶体结构和生长动力学上的差异。在相同实验条件下同步生长的L-和D-对映异构体微管具有不同的晶体学空间群，在尺寸上存在本质区别，并展现出相异的增长动力学特征。分子力学方法的计算机模拟揭示了不同手性微管结构单元间相互作用的根本差异，据此提出了一种描述微管手性依赖性生长的模型。
关键词： 生长动力学、对映体、二肽、计算机建模、纳米管、自组装
更新于2025-09-16 10:30:52
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聚偏氟乙烯共聚物在羰基液体中的溶解性与氢键作用：实验与分子模拟
摘要： 通过微量热法和量子化学模拟研究了氟聚合物与羰基溶剂间的氢键形成。通常有机分子中的氟原子会抑制其与溶剂的分子相互作用能力，但当氟聚合物溶解于羰基溶剂时则不然。在各类有机溶剂中，含羰基液体溶解偏氟乙烯共聚物时表现出极大的放热效应——这是电子给体-受体复合物体系的典型特征。研究测定了P(VDF-co-HFP)和P(VDF-co-CTFE)在乙酸乙酯中全浓度范围的混合焓，并评估了Flory-Huggins参数（值为-1.31），表明溶剂与偏氟乙烯单体单元间存在极强相互作用。通过量子化学半经验方法（AM1、PM3、PM5）及密度泛函理论（B88-PW91、B88-LYP、D-VWN）对丙酮/乙酸乙酯与偏氟乙烯四聚体形成的复合物进行建模，发现该复合物由其组分生成的反应焓约为-18 kJ/mol。复合物的结合位点是由羰基与偏氟乙烯主链亚甲基氢形成的氢键（构成大环结构）以及氟原子与甲基氢形成的较弱氢键共同组成。分子轨道分析显示结合中心存在显著的电子离域现象。
关键词： 量热法、氢键、计算机建模、偏氟乙烯共聚物的溶解性
更新于2025-09-10 09:29:36
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虚拟组织工程与视路：绘制视网膜神经纤维层中轴突的走向
摘要： 作为视路虚拟组织工程更大项目的一部分，我们描述了引导视网膜轴突延伸至视神经乳头的关键条件，并制定了满足这些条件的算法。为确定每条轴突在视神经乳头的入口位置，我们要求神经纤维遵循现有轴突寻路模型。方法：首先基于文献中的密度函数，使用单一类型视网膜神经节细胞（RGC）构建视网膜图谱，将树突分支等同于感受野，明确视网膜表面与视神经乳头（ONH）的形态尺寸。通过计算机模型建立每个胞体与其轴突进入视盘对应入口点的关联，并对引导神经优先进入顺序的启发式规则赋予权重。结果：中央凹区域的视网膜神经节细胞密集分布于视盘颞侧区；位于中央凹颞侧的神经节细胞其路径会环绕黄斑弯曲，部分细胞从视盘中央而非周边区域进入；视盘鼻侧区接收来自颞半视网膜远周边部与鼻半部混合的轴突。该模型采用贝塞尔曲线描绘轴突走行路径，与临床数据的吻合度达86%以上。结论：本模型能模拟早期视通路的基础数据（包括某些特殊现象），并重现发育过程中的机制（如时序控制与轴突束形成）。
关键词： 视神经通路、轴突走行、视网膜神经节细胞层、计算机建模
更新于2025-09-04 15:30:14
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DukeSim：一种在计算机断层扫描中具有高真实性、快速且针对特定扫描仪的模拟框架
摘要： 本研究的目的是开发一个CT模拟平台，该平台需满足以下要求：1）兼容基于体素的计算模体；2）能够模拟商用CT扫描仪的几何结构与物理特性；3）具备高效计算能力。该模拟平台旨在实现对CT扫描协议和参数的虚拟评估与优化，在降低辐射剂量的同时达到目标图像质量。给定体素化计算模体及描述目标扫描仪与协议的参数文件后，开发的DukeSim平台通过结合光线追踪与蒙特卡罗技术计算投影图像。DukeSim包含探测器量子效率、量子与电子噪声、探测器串扰、探测器与焦点区域降采样、焦点摆动以及蝴蝶结滤过器的详细模型。该平台采用GPU计算进行加速。通过商用CT扫描仪（西门子医疗Somatom Definition Flash）获取物理版与计算版模体（Mercury模体）在不同剂量水平下的临床与模拟CT扫描数据，从图像对比度、噪声强度、噪声纹理及空间分辨率四个维度对真实与模拟图像进行对比。临床与模拟图像在各指标上的相对误差分别为：图像对比度1.4%、噪声强度0.5%、噪声纹理2.6%、空间分辨率3%，证实了DukeSim的高度真实性。根据成像任务与硬件配置，本研究使用配备4块GPU的计算机时单圈旋转运算时间约2-3分钟。当结合真实人体模体时，DukeSim为开展大规模、符合实际的虚拟临床试验提供了必要工具集，可实现患者与扫描仪特异化的精准模拟。
关键词： 模拟、光线追踪、蒙特卡罗方法、计算人体模型、计算机断层扫描、虚拟临床试验、计算机建模、CT模拟器
更新于2025-09-04 15:30:14