DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 Baer于1937年在无挠Abel群中引入型的概念成功地给出了秩为1的无挠Abel群的同构不变量：两个秩为1的无挠Abel群的同构，当且仅当它们具有相同的型，参见文献 [ 1 ] 。此后尽管很多学者试图找出秩大于1的无挠Abel群的同构不变量，但是迄今为止仍然没有一个满意的同构不变量 [ 2 ] 。 在 [ 3 ] ，引理A中，作者给出了秩为1无挠Abel群的自同态环和自同构群的结构，并且研究了无限亚局部循环群的结构以及它们的自同构和自同构群。 K.A. Hirsch 和他的合作者在 [ 4 ] [ 5 ] 中研究了当无挠Abel群的自同构群有限时的自同构群的结构。如果有限群 同构于一个无挠 的自同构群，那么 同构与下列类型群的直积的一个子群： (1) 阶为2，4，6的循环群 ， ， ； (2) 8阶4元数群 ； (3) ； (4) 。 一个自然的问题是确定无挠Abel群，使得其自同构群是 。本文是在这方面的一个尝试，给出了一类有限秩的具有 自同构群的无挠Abel群，推广了( [ 6 ] ， 4.4.2)。
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user: 2. 自同构群为C 2 的有限秩无挠Abel群例 本文采用 [ 6 ] [ 7 ] 的符号和概念。下面的定理表明存在任意有限秩的无挠Abel群，它们的自同构群为 ，因而是不可分解的。见 [ 1 ] 。 定理2.1：设 ，令子群 其中 是互异的素数， 。则 。 证明：首先考虑 的无限 高元： 设 具有无限阶 高，则存在 使得 对任意的自然数t成立。即 由于 是 的一组基，则由 的系数对应相等有 即 对任意 成立，于是 ， 得到 若 具有无限阶 高，则存在 使得 对任意的自然数t成立。 由于 也构成 的一组基，则由 的系数对应相等有 即 对任意的自然数 成立，于是 得到 所以无限 高的元是 的一个有理数；无限 高的元是 的一个有理倍数。 下面确定 的自同构群。如果 ，因为 和 具有相同的 -高，于是 ，其中 是有理数， ；同理 ，即 又 所以 ，记 ，则任意的 ， ，其中 是有理数。又 ， 结合 的生成元特点，知 。因此， 由它生成，且 。 注记：事实上，类似于 的子群的自同构群都是2阶的，例如设 其中 ， 是互异的素数，则 。 一般地，称 与 在 中有关系，如果 是它的某个生成元。如果 之间都有关系，则 。 定理2.2：设 ，令子群 其中 ， 是互异的素数。则 ， 。 证明：与定理2.1类似，知无限 高的元是 的一个有理倍数；无限 高的元是 的一个有理倍数。再结合同态保持运算的特点以及同构是可逆的不难推出 ， 。 定理2.2表明，构造的这个 可以分解成有限秩不可分解全不变子群的直和。 一般地，当上述 换为素数集合是有类似的结论，与定理1对应设 ，设 是某些素数的集合，记 ，其中 是一个 -数，即 ， ， 。使 具有无限 -高，有限 -高， 同上述方法当 时， 是全不变的，即任意的无限 -高元属于 ，此时若记 ，则 ，特别地，当 时， 。一般地，对于有多个分块的，对每个块进行讨论。如果一个块连接部分有几部分，记 ， 在连接块中出现(等同于上述的 )，当 ，同样的结论成立。
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user: 摘 要 研制了一台激光脉宽可变、输出波长可调谐的重复频率脉冲CO 2 激光器，并重点从理论和试验两个方面研究了Ge晶体声光调制时腔内光子数的时间变化过程。实验结果显示，在激光谐振腔内应用时，声光调制器理论并不适合解释激光器输出脉冲的时间行为，而必须由腔内Q开关速率方程所描述，分析其原因在于谐振腔内激光能级粒子数反转跃迁产生的开关增益效应远远大于声光晶体渡越时间的影响。对于Ge声光调制器施加射频控制信号时，激光器可以实现从ns至ms范围的脉冲激光输出：平均功率3~8 W左右，重复频率为1 Hz~100 kHz范围，脉冲功率最高达到10 kW量级。使用金属衍射光栅替代输出耦合镜时，可以实现9.2~10.8 mm范围三十余条谱线的可调谐输出。 关键词 :激光脉宽可变，波长可调谐，声光调制
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user: 1. 引言 激光与物质相互作用研究的实质问题是激光辐照效应 [ 1 ] ，是激光各种技术实际应用的基础，是发展激光测距、测速、成像雷达、环境探测、空间通讯、工业加工、生物医学工程以及军事对抗等高新技术必须考虑和面对的重要问题 [ 2 ] - [ 5 ] 。CO 2 激光中心波长在10.6 mm附近 [ 6 ] ，可以被大多数非金属材料吸收，可以高质量地加工诸如木材、亚克力、玻璃、陶瓷、硅片、有机玻璃、布匹、纸张、塑料等非金属材料，而光纤和固体等激光器输出波长大多集中在1mm近红外范围，不易被以玻璃为代表的非金属材料所吸收，加工效率大为降低。在不考虑环境条件和被照射物质性质条件下，激光辐照效应主要与照射波长、照射时间(连续或者脉冲)、照射强度和照射方式等有关，因此，深入研究激光辐照效应需要能够输出多种参数均可变化的多功能激光器，例如，偏振方向(水平或者垂直)可变和波长可调谐输出用于改变物质的吸收与反射特性，或者是可以连续输出用于研究辐照的时间作用效应，也可以脉冲(不同脉宽、重复频率)输出探讨各种不同条件下的激光作用的积累效应，以便于开展各种辐照效应的比较研究。不同的脉冲宽度，可与探测器以及辐照对象的热弛豫时间匹配，可以得到最佳的辐照效果。本文研究了CO 2 激光器输出的时间行为特性，获得了脉冲宽度在纳秒至微秒范围分布的TEM 00 模激光输出。但将声光调制技术应用于CO 2 激光器会遇到一些困难，因为在9~11 mm波段适合作为声光调制介质的可选晶体种类非常少，只有半导体Ge晶体一种，而且限于声光效应的因素，要求Ge晶体的长度不能短，造成插入的光学损耗非常大(Ge晶体的吸收系数较大，约0.03 cm −1 )。Ge声光调制器在激光谐振腔外与谐振腔内使用完全不一样：腔外使用时激光通常是一次性通过该器件，光学吸收产生的影响不是特别严重；而在腔内使用，例如作为声光调Q开关时，不仅振荡光束需要多次往返通过Ge晶体，同时要求调该晶体能够迅速和彻底关断已经振荡的光束并在适当的时刻瞬间改变腔内Q值，因此，Ge晶体的光学性能特别是光吸收系数等参数将直接影响到激光束的输出性能。由于没有其它合适器件选用，本项研究也只好以牺牲激光增益为代价选用Ge晶体调制器，即以牺牲输出功率为代价实现了可变脉宽的激光输出。本文介绍了采用Ge声光调制器作为腔内声光调Q开关的能够输出多种可变参数的CO 2 激光器的理论与实验研究结果。
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user: 2. 实验装置 2.1. 理论分析 按照声光调制器理论，施加到Ge调制晶体的射频信号在通过换能器产生的超声场从消失到能够调制激光脉冲时需要一定的关断时间，这个关断时间主要由超声波通过光束的渡越时间决定，因此，采用声光调Q技术压缩脉宽通常受到声波传播速度的限制，例如，超声波在Ge晶体中的传播速度为 5900 m /s，若要求小于100 ns的关断时间，则要求激光束的直径不大于0.5 mm。为达到这一目的，理论上需要在激光谐振腔内插入一对ZnSe透镜将腔内直径较大的振荡光束聚焦到小于0.5 mm尺度内。为充分地利用声能和光能，通常需要声束和光束的发散角匹配，满足这个匹配条件的透镜焦距f由下式计算 [ 7 ] ： (1) 式中V为声波在声光晶体中的传播速度，d为被聚焦的最佳匹配光束直径，D为光束在透镜上的直径，l为激光波长，f ao 为施加到声光Q开关晶体的射频信号频率。按照该公式，设计了一对ZnSe透镜插入激光谐振腔内用于聚焦振荡光束。声光调Q形成CO 2 激光脉冲的建立时间是光腔损耗的函数 [ 8 ] ，损耗越大则建立脉冲的时间越长，高损耗腔调Q激光脉冲建立的时间可以达到几个ms左右。而在这个时间段内，一个平均输出功率30W的连续激光器(假定输出窗片透过率50%)能够存储的输出能量大约在mJ量级。由此可以估算，如激光器输出百纳秒脉冲，其脉冲功率可以到数千瓦。为更精确地分析激光器的输出性能，根据Q开关CO 2 激光器的速率方程计算了在该激光器参数下调Q脉冲的输出行为 [ 9 ] - [ 11 ] ，典型的计算结果是激光脉冲延迟时间为2.5 ms，脉冲宽度为200 ns，脉冲峰值功率接近10 kW；腔内光子数随时间变化以及腔内透过率对于激光脉冲建立时间的影响如本文图1和图2所示。因此，激光器在调Q运转时，具有百纳秒激光脉宽的输出能力。 图1. 腔内光子数随时间的变化 图2. 腔内透过率对于激光脉冲建立时间的影响 为进一步压缩激光的脉冲宽度，在对于激光谐振腔加入腔长恒定措施后，声光调制还可以实现实现锁模激光脉冲输出，获得更短的激光脉冲宽度。根据锁模理论，锁模激光脉冲的最小脉宽受到增益介质最大带宽的限制 [ 12 ] 。脉冲峰值与该脉冲谷底的时间间隔为 (2) 式中 表示激光腔内(2N + 1)个纵模振荡时频率为w q 的锁模激光的带宽，t可以近似地认为是激光的脉冲宽度。公式(2)说明，纵模数量越多，所能获得的激光脉宽就越窄，但是(2)式隐含着激光器增益带宽 的限制，那些频率位于增益曲线之外的纵模将无法在光学谐振腔获得增益实现振荡，锁模激光的带宽不可能超过工作物质的增益带宽，因此，理论上锁模激光的最短脉宽应为气体工作介质增益带宽的倒数。CO 2 分子的00 0 1~10 0 0 (10.6 mm)跃迁谱线的增益带宽，分别由自然加宽Dn n 、多普勒加宽Dn d [激光原理p44]和气体压力产生的碰撞加宽 加宽组成： (3) (4) (5) 式中t为CO 2 分子上能级寿命，数值约为数百微秒，故Dn n 约为10 3 ~10 4 Hz；n为激光频率，K为波尔兹曼常数，T为绝对温度，m为CO 2 分子的质量，c为光速，计算得出Dn d 约为50 MHz； 是每种气体混合的分量，P是以巴为单位的气体密度，对于本激光器增益介质混合气体比例CO 2 :N 2 :He = 3:5:22，激光管充气压给出Dn c = 130 MHz。由此可见，激光器呈现以压力加宽为主的180MHz综合加宽。严格的理论分析表明 [ 13 ] ，对于高斯脉冲，脉宽t和线宽Dn的关系为 (6) 式中a确定高斯脉冲包络，b意味着脉冲的线性频率漂移。在极限情况下，频率调制(b = a)给出脉宽与线宽的乘积值为0.626；幅度调制(b = 0)为0.440。本实验采用幅度调制，按照(6)式计算，锁模输出的最小脉宽值应为3 ns左右。但在实际上，锁模激光输出的脉宽还和很多的其它因素都有关系，如介质增益系数、开关时间、谐振腔长度、反转粒子数径向分布等，受到这些因素的影响，试验获得的激光脉宽一般均大于该值。 2.2. 激光器设计 按照参数要求，需要设计一个具有连续30W输出能力的单模CO 2 激光器。由于该CO 2 激光输出可以在瓦级至最大值之间可以改变，因此，其介质腔内初始反转粒子数与阈值反转粒子数之肯定大于3；在这种情况下，增益区存储的能量约有90％可以转变为调Q输出。设计选取的平凹稳定腔激光参数如下：放电管直径d、腔长L和球面镜曲率半径R分别为d = 9 mm、L＝1m和R ＝ 4 m。对于这组数据，激光器腔模理论给出了放电管直径的有效菲涅尔数1.9，而平面输出耦合镜和球面镜的有效菲涅尔数分别为1.1和0.82，因此，该设计保证了激光器可以输出TEM 00 模高斯光束。 为保证输出谱线的可调谐性能，需要计算所用光栅的色散能力。将光栅用于激光器选线时，一般用一块光栅和一块光学镜构成色散腔，并选择工作在Littrow自准直条件下，即令光栅的一级振荡方向与光轴重合，此时由于入射角a与衍射角b相等，光栅方程为 (7) 方程(7)式表明，在Littrow自准直条件下，只有满足该方程的谱线才能在腔内建立振荡，而其它波长的光则因从光栅以不同的角度返回光腔受到了较大的损耗形成不了振荡。根据光栅方程(7)式，对于以a角度入射的波长为l的激光束，衍射光束以不同的衍射级次m以衍射角b反射出去，b仅由光栅的刻槽间距d决定，而每一级次的相对光强分布，即衍射效率则取决于光栅刻槽的形状、光栅的入射面特性、入射光的偏振特性等因素。为提高衍射效率，就要减少衍射级数。通过限制刻槽间距，就能使正一级衍射级次外其它的衍射级次所对应的衍射角超出光栅的反射面，因而实际上都不存在。要满足这样的条件，在所选择的激光波长l对应的光栅刻槽数应该满足以下方程 (8) 为满足CO 2 激光波段可调谐范围，则l取值范围在9~11 mm，于是d的取值只能是5.5 mm < d < 13.5 mm，相应的d值的取值范围大约在74~181线/mm。本设计采用了120线/mm的金属原刻光栅，可以满足谱线选择所需的色散要求。光栅的闪耀波长定为9.3 mm (这样可以使四个谱带均得到较为平衡的能量输出)，其一级衍射效率大于95％。激光器的运转原理如图3所示。其过作过程如下：当增益介质受到连续泵浦和声光Q开关不施加射频调制信号时，激光器连续振荡形成输出；而当施加射频调制信号时，通过声光Q开关的振荡光束将因调制信号的作用造成偏转，阻止了激光的正常振荡。因此，通过TTL信号控制施加到声光Q开关射频调制信号的通断时间，则可以形成调制的脉冲激光输出。图3中光栅的作用是通过角度调节的色散作用实现不同激光波长的输出。作为气体介质密封窗口的布儒斯特窗口形成了水平偏振激光输出，同时也提高了声光调Q的工作效率。 图3. 激光器声光调制实验原理示意图
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user: 3. 实验结果与讨论 3.1. 渡越时间研究与增益开关效应 设计的CO 2 激光器自由运转时本身具有输出连续功率30 W单横模激光的能力，当在谐振腔内插入ZnSe布儒斯特窗口形成水平偏振输出时，功率降低为27 W；若再插入一个Ge声光调制晶体时，连续激光下降至15 W左右。根据调制理论，声光调Q压缩激光脉宽通常受到声波传播速度的限制。论文首先研究了超声波与渡越时间的影响问题。按照设计，实验室首先在激光谐振腔内加入了聚焦激光束的一组透镜，将激光束压缩至0.5 mm以内。然而，在进行该组透镜对于调Q输出激光脉宽影响的试验研究时却发现：当腔内加入这组透镜时，测得的激光器调Q激光输出脉冲宽度大于100 ns；当这组聚焦透镜移出激光谐振腔后，则意味着腔内振荡光束(直径约为5 mm)直接通过调Q晶体，理论上预示着声光渡越时间将导致输出的激光脉宽在微秒(0.85 ms)量级，但实验测得的激光脉冲宽度远比这个数据小得多，几乎与加入聚焦透镜时获得的试验结果一样，最小脉宽也在100 ns左右，也就是说，腔内不插入透镜组与插入一样，几乎不影响调Q激光脉宽。这个实验现象出乎意料，为什么会产生这种结果呢？分析如下，在采用速率方程计算激光输出调Q行为时，已经假定Q开关的作用简化为一个阶跃函数，但实际使用的Q开关更接近一个线性函数，因为调制产生的关断不是突然的，需要一个时间过程。假定激光振荡阈值临界点为t = 0，则当t = t s 时可理解为腔损耗从最大减到最小所需的时间(相当于Q开关的开启时间)。于是，实际的开关线性函数与理想的阶跃函数之间的差异在于t s 的不同，当t s = 0时，即为理想的阶跃函数的情况。从调Q激光器发生的物理过程分析，当t s 值足够小时(t s ® 0)，速率方程的计算不会对结果产生实质上的影响，因此，必定存在着这样的一个特征时间t d 点，当t s £ t d 时，速率方程的解仍然可以预计激光脉冲的输出行为。线性函数调Q过程清晰的物理图像如下：当t s ³0时，调Q脉冲开始建立，但是由于开关线性函数的限制，腔内的损耗(或者Q值)是逐渐变化的，在这个过程阶段，增益小于损耗，谐振腔内不会产生激光振荡，直至达到临界的振荡点(即t s = t d )时，腔内Q值变化导致增益大于损耗，调Q脉冲才有可能真正开始建立并且按照速率方程所预计的方式形成输出。由此可见，在Q开关的开启时间t s 小于特征时间t d 条件下，线性函数与阶跃函数对于激光输出的脉冲宽度均无影响，两者的差别只是在于线性函数增加了脉冲的建立时间。当图1和图2所示的脉冲建立时间在加上t s = 0.85ms的修正值(对应于腔内振荡光束5 mm)，可以定性地说明在本实验研究条件下，当将声光调制器应用于谐振腔内时，调Q脉冲CO 2 激光器的设计不必考虑渡越时间对于激光输出脉冲宽度的影响问题，因此腔内不用加入光束直径压缩系统。或者可以换一种说法：在满足t s = 0.85 s £ t d 条件时，对于腔内调Q输出脉冲的脉宽而言，激光能级上反转粒子数变化产生的开关增益效应远大于声光晶体渡越时间的影响。这个结论有如下重要的现实意义：减少腔内光学元件的数量，有效地减小了腔内插入损耗，极大地提高了激光器输出光束的性能。 3.2. 调Q脉冲与锁模脉冲 按照图3所示的实验安排，通过调节激光腔内的增益行为，例如改变激光放电区的注入功率、改变输出耦合镜的透过率、改变激光输出波长(不同的波长激光增益不同)、插入可变口径的光阑以及光学插入损耗等技术手段，都可以改变激光调Q输出的激光脉宽。为保证激光器在一定的峰值功率条件下得到最大的粒子数反转利用率，相邻两个脉冲的时间间隔(1/f)大致要与激光工作物质的上能级寿命相等，CO 2 分子的上能级寿命约为1 ms，由1/f ＝ 1 ms可知调Q输出的最短激光重复频率f最大不能超过1000 Hz，超过1000 Hz则调Q效率会降低。因此，虽然激光器重复频率可以在1 Hz~100 kHz范围选择，但在超过1000 Hz时，是以降低调Q效率为前提的。实验研究证实了这个结果，在1 kHz重复频率条件下，获得了最短约100 ns的TEM 00 模激光脉宽，如图4所示。改变激光增益行为时，调Q激光输出的脉冲宽度可以从100 ns至ms量级范围变化，参见图5。这个现象也进一步说明，只要调制器渡越时间造成关断延迟 图4. 激光器声光调制输出的高斯基模及其脉冲波形 图5. 激光器调Q运转时不同脉冲宽度的波形和重复频率 只要小于激光建立时间，则调Q激光脉冲宽度主要地由激光增益的开关作用决定。激光器在调Q运转时，可以实现从100 ns至大于1000 ns范围的脉冲激光输出，平均功率在3~8 W左右，重复频率为1 Hz~10 kHz范围，最高的脉冲功率达到10 kW量级。 根据纵模时间间隔T = 2L/c可知，如果谐振腔长度发生变化，则每个纵模的时间间隔也会发生变化，这个变化将会使腔内各个纵模的振荡发生混乱，导致锁模输出发生失谐，因此，严格地保证腔长是实现锁模输出的必要条件。为保证腔长不变获得锁模激光脉冲输出，将整个CO 2 激光谐振腔置于一个直径20 cm、长度为2 m的铟钢结构的稳定支架上。在稳定腔长措施下，获得了声光调制的锁模输出，最短的脉宽为14.50 ns，如图6所示。考虑到其它因素的影响，这个数值已经非常接近先前的理论分析预测值。图6还说明，当改变激光参数时，例如施加不同的调制信号时，锁模脉冲的调制深度和脉冲宽度均有所变化。 3.3. 可调谐波长输出 实验测得的使用金属衍射光栅替代输出耦合镜时，可以实现9.2~10.8 mm范围三十余条谱线的可调谐输出。当用光栅替代输出耦合镜时，激光器输出的平均功率略有下降，相应的脉冲宽度也有所增加，这是由于采用光栅输出产生的衍射损耗比较大导致激光增益损耗增加的缘故(图7)。 图6. 激光器声光锁模运转时不同脉冲宽度的波形及其调制信号 图7. 激光波长测试以及输出波长分布
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user: 4. 结论 本实验研究获得了如下结论：在CO 2 激光谐振腔内插入光束直径压缩元件以减小超声波渡越声光晶体的时间，与不插入时获得的调Q激光脉冲宽度没有差别，说明对于腔内调Q而言，激光上能级反转粒子数变化产生的开关增益效应远大于超声波在声光晶体渡越时间的影响，这个结果纠正了先前技术资料有关声光渡越时间效应描述的结论。腔内增益与激光脉冲频率影响激光脉冲输出，其物理图像是，高损耗提高了激光振荡阈值，减小了腔内反转粒子数的跃迁辐射效应，有利于腔内激光增益的积累，而高增益则强化了粒子数反转的开关效应。气体介质CO 2 分子上能级寿命决定了激光脉冲输出的最佳重复频率，两者的关系为t = 1/f，式中t为上能级寿命，f为最佳脉冲重复频率。锁模激光脉冲宽度与调制频率密切相关，最窄的脉冲宽度可以压缩至理论计算极限值的水平。
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user: 摘 要 本研究以胰蛋白酶(Try)为模型蛋白，将壳聚糖缓释微球与可降解多孔支架复合，构建可次第释放不同生长因子的骨组织工程支架。首先，制备载胰蛋白酶的壳聚糖微球(Try-CMs)，然后将微球与纳米羟基磷灰石/羟基乙酸(nHA/PLGA)按照一定的比例混合，通过粒子沥虑–冷冻干燥复合工艺制备Try-CMs/ nHA/PLGA复合支架。结果表明，制备的Try-CMs呈规则球形，粒径分布在4~10 μm之间，胰蛋白酶包封率为61.33%，载药量为25.69%。制备的Try-CMs/nHA/PLGA复合支架孔径为100~200 μm，孔隙率为53.24%，抗压强度为7.31 MPa，8周降解率为19.92%。48 h，Try-nHA/PLGA、Try-CMs、Try-CMs/nHA/ PLGA复合支架累计释放率分别57.31%、69.32%和26.03%；14天时，Try-nHA/PLGA、Try-CMs和Try-CMs/nHA/PLGA复合支架的累计释放率分别为77.89%、85.73%和54.53%。Try-CMs/nHA/PLGA复合支架对蛋白药物具有良好的缓释作用，有望作为具有蛋白类药物缓释作用的组织工程支架。 关键词 :壳聚糖，羟基乙酸，复合支架，控释
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user: 1. 引言 骨组织的再生和修复是一个涉及到多种生长因子协同作用的复杂过程 [ 1 ] 。迅速有效的血管重建是骨修复的前提和保障 [ 2 ] 。研究证明，在骨修复的过程中，血管形成发生在骨形成之前，血管生长因子的表达明显早于骨生长因子 [ 3 ] 。因此，为了模拟生理条件下骨修复过程中生长因子的作用模式，需要构建一种能够次第释放不同生长因子的控释载体，即先释放诱导血管生成的生长因子，再释放诱导骨生成的生长因子。但目前常采用单一的微球或支架为缓释载体，未考虑生长因子应用的时间依赖性。如将微球和支架结合应用，分别将不同生长因子载入微球和支架，达到次第释放的目的，有望更好的实现骨修复。 壳聚糖是甲壳素脱N-乙酰基的产物，无毒无刺激性，具有良好的生物相容性和生物降解性，能被生物体完全吸收等特点 [ 4 ] ，因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。羟基乙酸(PLGA)具有优良的可降解性和生物相容性，在体内可被降解为二氧化碳和水，而且降解速率可通过相对分子量控制，被广泛的用作细胞支架和药物载体材料 [ 5 ] 。羟基磷灰石(HA)，是牙齿和骨骼中重要的无机成分，不但能诱导细胞增殖和分化 [ 6 ] ，而且可增强材料的机械强度。将HA与PLGA进行复合，既可增加骨传导性，又能提高支架材料的机械强度，且能够调节PLGA的降解速率，以保证材料的降解速度与骨组织的再生速度一致 [ 7 ] 。 本实验以胰蛋白酶为模型药物，先将胰蛋白酶载入壳聚糖微球中制备Try-CMs，再按照一定的比例将将Try-CMs载入nHA/PLGA支架中制备Try-CMs/nHA/PLGA复合支架。考察三种载体中胰蛋白酶的释放特性，拟构建一种能够以不同速率释放生长因子的载体系统。
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user: 2. 材料和方法 2.1. 材料 壳聚糖(M W = 25，000，脱乙酰度 > 98%，阿拉丁)，PLGA (济南岱罡生物工程有限公司)，羟基磷灰石(阿拉丁)，Trypsin (美国Sigma公司)，BCA试剂盒(南京建成生物工程研究所)。 2.2. Try-CMs的制备 称取0.2 g壳聚糖，溶于2%的冰乙酸中，终浓度为1.0 g/L，过滤，调节pH值至5.0~6.0备用。在Try冻干粉中加入PBS溶解配制成工作液，取2 ml壳聚糖溶液，加入适量Try工作液，持续冰浴搅拌，同时缓慢滴加2.5 g/L的三聚磷酸钠500 ul，继续磁力搅拌10 min。10，000 r/min低温离心20 min，所得沉淀用预冷的纯水洗涤3遍，离心弃去上清液，将得到的样品冷冻干燥，−20℃保存备用。 2.3. Try-CMs/nHA/PLGA复合支架的制备 以冰粒子为致孔剂，采用粒子沥滤–冷冻干燥复合工艺制备Try-CMs/nHA/PLGA复合支架 [ 8 ] 。首先制备致孔剂冰粒子。把蒸馏水喷液氮中，在表面张力的作用下，骤冷的液滴冻结得到近球形的冰粒子用分样筛筛分后，选取125~355 μm尺寸范围的冰粒子，储备待用。将0.5 g PLGA溶于5 ml二氯甲烷中，配成10% (W/V)的溶液。待PLGA完全溶解后，加入0.1 g羟基磷灰石，超声分散均匀。再加入适量Try-CMs，搅拌混合均匀。将上述混合液预冷，按照质量比为PLGA/冰粒子 = 1:9加入适量冰粒子，混匀后浇注于聚四氟乙烯模具中，将模具置于液氮中冷冻过夜。样品完全冻结后脱模，冷冻干燥48 h，即得Try-CMs/ nHA/PLGA复合支架。 2.4. 壳聚糖微球和复合支架形态观察 将Try-CMs分散到导电胶上，喷金，观察微球的表面形貌。取数块制备的复合支架，喷金后观察(JSM-5900LV，Japan)支架内部结构形态。 2.5. 微球载药量和包封率测定 将Try-CMs载药微球悬液于4℃，15，000 r/min离心45 min，取上清液，BCA试剂盒测定游离的胰蛋白酶浓度，计算微球的包封率和载药率。根据2010年版《中华人民共和国家药典》规定，载药量和包封率分别按以下公式计算： 2.6. 支架机械强度测定 将样品制备成为直径为5 mm，高度为10 mm左右的圆柱体，即长径比为约2:1的标准复合材料试样，在万能测试机(日本SHIMADZU AUTOGRAPH)上进行抗压强度的测试。以三个样品为一组，设定压缩的行程为25%，下降速率控制在1 mm/min，在25%之前断裂的样品，断裂强度记为样品的强度；如没有断裂则在压缩25%过程中最大的强度即为样品的强度。三个样品的强度取平均值作为样品的抗压强度。 2.7. 支架孔隙率测定 称量样品的干重记为G 1 ，测量样品的长度L及半径R，将样品放入二次水中抽真空，等水完全渗入到材料中时，即材料表面没有气泡冒出。取出样品，用滤纸吸干表面的水分，称重，称重记为G 2 ，根据公式计算孔隙率： 2.8. 支架降解实验 将样品制备成为直径为5 mm，高度为10 mm左右的圆柱体，称重记为M 0 ，浸泡于pH 7.4的PBS中，抽真空，使样品充分润湿，放入50 mL磨口瓶中，加入一定量的PBS溶液，放入37℃恒温水浴摇床内。分别于时间点0，1，2，3，4，6，8，10，12周取样，去离子水冲洗，冻干后称重记为M T ，根据公式计算质量损失： 2.9. 胰蛋白酶体外释放实验 精密称取一定量的Try-CMs/nHA/PLGA复合支架，以pH 7.4的PBS 100 mL为释放介质，置于37℃恒温摇床中摇动。每隔一定的时间取出1 mL上清液，并补充等量的PBS，用试剂盒检测试剂盒检测蛋白含量，计算累积释放率。
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user: 3. 实验结果 3.1. 微球和复合支架的形态 如图1，Try-CMs形态呈规则的球星，表面光滑，大小比较均一，微球粒径分布集中在4~10 μm之间，平均粒径为6 μm。 制备的复合支架表面粗糙多孔，孔径主要分布在100~200 μm，孔的连通性较好，具有较高的孔隙率，见图2。 3.2. 复合支架孔隙率和抗压强度 不同含量的HA对CMs/nHA/PLGA复合支架的抗压强度和孔隙率的影响，见表1。随着HA的含量逐渐增大，复合支架的孔隙率随之逐渐减小，抗压强度随之逐渐增大。当HA的含量为5%时，复合支架的孔隙率最大为71.44%，而抗压强度最小为6.19 MPa；当HA的含量达到20%时，复合支架孔隙率为41.05%，抗压强度为8.25 MPa。综合考虑骨修复支架材料对孔隙率和抗压强度的影响，最终选用HA含量为15%，CMs/nHA/PLGA复合支架孔隙率为53.24%，抗压强度为7.31 MPa。 3.3. 壳聚糖微球载药量和包封率测定 胰蛋白酶包封率为61.33%，载药量为25.69%，所制备的微球具有良好的载药性能。 3.4. 复合支架的降解和蛋白的释放 随着降解时间的延长，支架材料的质量逐渐减小。降解到第2，4，6，8，10周时，复合支架的质量分别减少3.41%，6.79%，13.42%，19.92%，25.73%。Try-CMs和Try-nHA/PLGA复合支架中释放的胰蛋白酶都存在突释现象，而Try-CMs/nHA/PLGA的突释现象不明显。如图3，48 h，Try-nHA/PLGA、Try-CMs、Try-CMs/nHA/PLGA复合支架累计释放率分别57.31%，69.32%和26.03%；14天时，Try-nHA/PLGA、Try-CMs和Try-CMs/nHA/PLGA复合支架的累计释放率分别为77.89%，85.73%和54.53%。 图1. Try-CMs的SEM图片 图2. 复合支架的SEM图片 图3. Try-CMs、Try-nHA/PLGA和Try-CMs/nHA/PLGA复合载体中胰蛋白酶的释放 Table 1 Effect of HA weight on CMs/nHA/PLGA scaffold propertie HA含量/% 5 10 15 20 孔隙率ε/% 71.44 ± 1.2 61.81 ± 1.3 53.24 ± 1.2 41.05 ± 1.4 抗压强度/MPa 6.19 ± 0.08 6.83 ± 0.10 7.31 ± 0.3 8.25 ± 0.1 表1. 不同羟基磷灰石含量对CMs/nHA/PLGA支架性质的影响 21天时，Try-nHA/PLGA、Try-CMs和Try-CMs/nHA/PLGA复合支架的累计释放率分别为80.24%，86.05%和61.56%。
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user: 4. 讨论 在骨形成、发育及修复的复杂多因素过程中，生长因子的调控作用至关重要。生长因子的作用效应具有时间依赖性、剂量依赖性和协同作用 [ 9 ] 。为了充分发挥不同生长因子的生物效应，需要构建一种安全有效的控释系统，能够按照一定的时间和顺序释放生长因子到所需要的靶细胞，从而诱导细胞的生长和分化，有效促进组织再生修复。理想的控释载体应具备以下要求 [ 10 ] ：具有良好的生物相容性，优良的理化性质(包括大小、形貌、机械强度、孔隙率等)，对药物具有较高的包封率和载药量，良好的生物可降解性和控释性能。 实验制备复合载体所采用的三种基本材料壳聚糖、HA和PLGA都是使用较广泛、生物相容性优良的载体材料 [ 10 ] 。壳聚糖 [ 11 ] 是天然高分子材料，主要来源于自然界，具有良好的生物相容性、可降解性，易与细胞及体内的有机和无机大分子发生相互作用，不易引起机体免疫反应。将壳聚糖制备成载药微球可以达到药物靶向输送和控制释放的目的，是一种优良的载体材料。本研究制备的Try-CMs制备方法快速简单易行，重复性较好，且制备条件温和、无毒无刺激，能够最大限度地保证生长因子原有的构象和生物活性。实验所制备的载药微球形态规则，光滑完整，无粘连，微球粒径分布较集中，在4~10 μm之间，平均粒径为6 μm，且具有较高的载药量和包封率，减少浪费，利用率较高。PLGA无刺激、无毒、无致癌性，具有生物相容性和生物降解性，在体内能完全降解为乳酸和乙酸，再经过三羧酸循环转化为水和二氧化碳排至体外，因此在医药领域中应用极为广泛 [ 12 ] 。目前，PLGA生物降解材料已被FDA批准用于药物输送系统，将PLGA制备成生长因子的缓释载体，改进了药物的输送方法，弥补了壳聚糖机械强度不足的缺点，达到了药物可控释放的目的，提高药效，降低药物刺激性。在生长因子缓控释载体的制备过程中，可以根据不同生长因子的性质和释药时间，通过调整PLGA的组成、分子量及制备参数和工艺等，来控制药物的释放速率。本实验制备的CMs/nHA/PLGA复合支架孔径主要分布在100~200 μm，孔的连通性较好，能够满足骨组织修复的要求。实验采用冷冻干燥法并利用冰粒子作为致孔剂，低温环境可有有效保证生长因子的生物活性，且避免了以氯化钠致孔剂导致的致孔剂残留问题。HA是骨骼的组成部分，不但具有良好的生物相容性，而且能够辅助骨骼的生长 [ 13 ] 。我们将HA和PLGA复合制备支架，兼具两者的优势。HA能够显著提高PLGA支架材料的抗压强度，实验证明，随着HA含量的增大，支架的抗压强度增大但孔隙率减小，根据骨修复材料对孔隙率和抗压强度的要求，HA的含量为15%时CMs/nHA/PLGA复合支架孔隙率为53.24%，抗压强度为7.31 MPa，较为适宜。 Try-CMs/nHA/PLGA复合支架中胰蛋白酶的释放速率明显慢于Try-CMs中胰蛋白酶的释放速率。48 h，Try-nHA/PLGA、Try-CMs、Try-CMs/nHA/PLGA复合支架累计释放率分别57.31%，69.32%和26.03%；14天时，Try-nHA/PLGA、Try-CMs和Try-CMs/nHA/PLGA复合支架的累计释放率分别为77.89%、85.73%和54.53%。21天时，Try-nHA/PLGA、Try-CMs和Try-CMs/nHA/PLGA复合支架的累计释放率分别为80.24%、86.05%和61.56%。Try-CMs/nHA/PLGA复合支架能够对蛋白起到二次缓释的作用，有望实现生长因子的次第释放。 实验构建的Try-CMs/nHA/PLGA复合载体具体良好的缓释作用，有望实现不同生长因子的次第释放，为更好的促进骨修复奠定基础。
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user: 摘 要 高玻璃形成能力的非晶成分设计是非晶合金领域的研究难点，目前还没有一个可定量化、普适性的方法来确定潜在的块体非晶合金新成分。本文综述了多种准则用于预测具有高非晶形成能力的合金成分。 关键词 :块体非晶合金，成分设计，玻璃形成能力
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user: 1. 前言 块体非晶合金由于具有潜在的结构及功能材料应用价值，高玻璃形成能力的成分设计成为该领域的研究亮点。自从块体非晶诞生至今，已发现多种具有较高玻璃形成能力的合金体系，但由于块体非晶合金通常由多种元素组成，且对成分变化极其敏感，目前还没有一个可定量化、普适性的方法来确定潜在的块体非晶合金新成分。非晶合金新体系的研制，只能依据一些经验规则 [ 1 ] [ 2 ] ，在合金元素的选择和原子配比方面往往是试差法(Hit or miss) [ 1 ] [ 2 ] ，严重限制了新体系的开发与玻璃形成能力的提高。目前，如何科学地设计具有高玻璃形成能力的合金成分是块体非晶合金研究领域的难点问题之一。
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user: 2. 块体非晶合金的成分设计方法 各国研究者相继提出了多种准则用于预测具有高非晶形成能力的合金成分。Greer [ 3 ] 提出了块体非晶形成体系的“混乱原则”，即体系中的元素种类越多，选择进行晶化的机会就越少，玻璃形成趋势就越大。Inoue等 [ 4 ] 使用匹配熵及混合焓，建立了预测冷却速率的关系式，但仅在Zr-Al-Ni和La-Al-Ni系中有一定的适用性。这些原则对确定块体合金成分帮助不大 [ 5 ] ，而且随着2 mm棒的二元块体非晶的出现 [ 6 ] [ 7 ] ，这些经验原则更需深入研究。 Shindo等尝试使用热力学方法设计了块体非晶成分 [ 8 ] [ 9 ] ，即应用Miedema的半经验模型 [ 10 ] 和准化学模型 [ 11 ] ，计算包括化学、弹性及结构因素的固体溶解焓变ΔH(SS)与包括化学和拓扑因素的非晶相焓变ΔH(Amor)的差值是否大于零来预测非晶成分，但仅仅适用于La-Al-Ni系。 非晶合金的尺寸效应在块体非晶合金的形成中起着重要的作用。非晶合金的尺寸效应原则首先被Egami [ 12 ] [ 13 ] 在二元非晶形成体系中提出，他们认为：由于原子错配度的存在，晶格畸变能随着溶剂含量的增加而稳步上升。溶剂含量达到临界值(c B，min )时，积累到一定程度的晶格畸变能将造成晶态相的失稳。此时，从结构稳定性的角度上讲，体系开始趋向于形成非晶态。可视作形成非晶态所需最小溶剂含量的c B，min 与原子错配度|υ A -υ B |成反比，因此一定的原子尺寸差异对于非晶态形成与晶态相失稳密切相关。该规律在许多熔体急冷两元非晶形成体系中都得到了很好的验证。Liou和Chien在对铁基两元非晶合金研究中，进一步强调了原子比例差异对于非晶形成的重要性。块体非晶合金出现之后，Inoue在其著名的三原则中，明确地提出了原子尺寸高于12%是非晶形成体系获得高的玻璃形成能力的要素之一。 Miracle和Senkov等 [ 14 ] - [ 17 ] 以多种具有不同玻璃形成能力的非晶合金的原子尺寸为横坐标，原子含量为纵坐标绘制原子尺寸分布曲线(ASDP)，并进行了统计分析。研究发现块体非晶原子的ASDP曲线同传统非晶相比呈现出显然不同的规律性，其ASDP曲线开口均向上，提出了选择非晶合金成分的4条原则，并预测块体非晶合金化元素最佳添加量的理论模型。 董闯等 [ 18 ] 认为形成块体非晶的成分点位于等电子浓度面和等原子尺寸面的交线附近，并获得专利。引入原子尺寸和电子浓度e/a (单位原子平均价电子浓度)作为两个判据来评价玻璃形成能力和探索新型玻璃形成体系。尽管以上拓扑原则及等电子浓度理论对块体非晶的成分设计具有一定的指导意义，但对成分制定仍缺乏直接指导作用。 图1. 直径为16 mm的Fe 41 Co 7 Cr 15 Mo 14 C 15 B 6 Y 2 非晶合金 [ 26 ] Loffer和Johnson [ 19 ] 提出具有较强玻璃形成能力的深共晶成分系统方法；Ma [ 20 ] 等提出基于玻璃相和竞争晶化相的选择而建立增加玻璃形成能力的模型，确定最好玻璃形成能力的策略，但两者均局限于Zr基合金。 Shen [ 21 ] 等提出了共晶比例系数设计非晶成分方法具有较广泛的应用性。多元块体非晶成分与二元共晶成分之间存在着紧密的联系，多元块体非晶合金成分可以通过二元共晶成分适当的近似组合而成，这是二元共晶比例混合法的基本出发点。首先通过所研究体系的主要二元共晶成分进行均衡比例系数匹配，然后通过析出的竞争相调整合金的化学成分，避免竞争相的析出从而获得大的非晶形成能力的成分。 Poon等 [ 22 ] 提出过冷熔体或非晶结构中存在短程有序的共价键网络模型；Li等 [ 23 ] 提出深共晶区成分钉扎法(Pinpoint)；Cao等 [ 24 ] 提出的热力学相图计算法等。这些方法为开发更多块体非晶合金新成分提供了有力的指导，但都还存在一定的局限性。因而，寻找一种简便快捷、直接预测块体非晶合金新成分的设计准则是一种挑战。 元素的替换和掺杂是开发块体非晶合金新成分的主要方式之一 [ 25 ] ，如在Fe 48 Cr 15 Mo 14 C 15 B 6 Y 2 合金中适当的添加7% atCo替换Fe，使得非晶合金的最大直径从6 mm增加到16 mm [ 26 ] ，如图1。另外微量添加元素也显示了显著影响块体非晶合金的形成，试验表明添加小原子(如Si、B、C等)或大原子(如Y、Sc等)非常有效的增加玻璃形成能力。用0.5%Y掺杂于Zr 51 Cu 20.7 Ni 12 Al 16.3 中可使非晶合金的最大直径从3 mm增加到10 mm [ 27 ] ；2% Y添加后，Cu 46 Zr 47 Al 7 块体非晶合金的最大直径从3 mm增加到了10 mm [ 28 ] 。Y添加促使玻璃形成能力的提高主要是由于调节合金成分接近共晶，降低液相温度；另外一点是掠夺氧杂质且生成无害的氧钇化合物。
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user: 3. 结论 综上所述，这些方法为开发更多块体非晶合金新成分提供了有力的指导，但都还存在一定的局限性。因而，寻找一种简便快捷、直接预测块体非晶合金新成分的设计准则是一种挑战。
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user: 摘 要 本研究探索载骨形态发生蛋白-2 (BMP-2)的左旋聚乳酸(PLLA)载药微球的制备条件，并检测BMP-2- PLLA微球中BMP-2的释放规律和生物活性。采用乳化法制备载牛血清白蛋白(BSA)的聚乳酸(PLLA)载药微球，考察PLLA分子量、PLLA浓度、PEG分子量对PLLA载药微球粒径、包封率和载药量的影响，选择优化条件制备载BMP-2的PLLA微球，通过细胞合成ALP检测BMP-2的活性。实验制备的BMP-2-PLLA微球表面光滑，粒径为4.815 μm，载药量为2.28 × 10 −3 %，包封率为70.88%，二氯甲烷残留量为0.0041%。BMP-2-PLLA微球有效实现了BMP-2长期稳定缓慢释。乳化过程未对BMP-2活性产生显著影响，且BMP-2-PLLA微球中释放的BMP-2对细胞合成ALP的诱导作用较BMP-2溶液更加显著。实验制备的PLLA微球可用于负载生长因子实现缓释，并能较好地维持其生物学活性。 关键词 :左旋聚乳酸，微球，骨形态发生蛋白，缓释，生物活性
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user: 1. 引言 由创伤、感染、肿瘤引起的骨缺损是临床常见的病症。骨缺损的再生和修复过程需要多种生长因子的协同调控，适时适量补充外源性生长因子能够有效地促进骨缺损的修复。其中，骨形态发生蛋白-2 (BMP-2)是目前已知效应最强、应用最广泛的骨生长因子 [ 1 ] 。而且是唯一一种能够启动成骨分化并作用于整个成骨分化形成过程的细胞活性蛋白。BMP-2能够促进细胞外基质组成成分的合成且促进细胞的增殖。BMP-2表达水平的高低直接影响间充质干细胞分化和骨量产生的水平。但是，直接应用BMP-2存在诸多问题，如半衰期较短，缺乏长期稳定性和组织选择性等，难以在局部持久有效的发挥作用 [ 2 ] 。利用药物缓控释技术将BMP-2载入微球中，可使其缓慢、持久地释放，并且能够长期维持生长因子的生物活性。 聚乳酸(PLA)以其优越的生物相容性、生物安全性和可降解性，在生物医学工程领域得到广泛的研究和应用 [ 3 ] 。PLLA的最终降解产物是H 2 O和CO 2 ，中间产物乳酸也是体内正常糖代谢产物，不会在重要器官聚集。在各种缓控释系统的制备过程中，可以根据药物的性质、给药途径和释药时间，选用不同的PLLA，通过调整PLLA的组成、分子量等来调控微球的载药量及粒径的大小，从而调控药物的释放速率 [ 4 ] 。本研究采用BSA为模型蛋白，利用乳化法制备BSA-PLLA微球，研究PLLA分子量、PLLA浓度、PEG分子量对PLLA载药微球的影响，根据优化条件制备BMP-2-PLLA微球，对其进行表征并检测BMP-2的释放规律和生物活性。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 PLLA (济南岱罡生物工程有限公司)，聚乙烯醇(PVA，Sigma公司)，聚乙二醇(PEG，成都市科龙化工试剂厂) BCA试剂盒(南京建成)，BMP-2 (Peprotech)，BMP-2-ELISA试剂盒(RD进口分装) 2.2. PLLA微球的制备 采用乳化法制备PLLA微球 [ 5 ] 。称取适量PLLA和PEG溶于5 mL二氯甲烷中组成有机相，待其完全溶解后，缓缓加入250 μL 1 mg/mL的BSA溶液，至于磁力搅拌器上高速搅拌2分钟，形成初乳(W/O)。再加入10 mL 1% PVA，磁力搅拌器上高速搅拌5分钟形成复乳(WO/W)。将乳浊液加入400 mL 0.1% PVA中室温下搅拌4小时，500 r/min，有机溶剂挥发后得到微粒的混悬液。将所得微粒的混悬液5000 r/min离心10分钟，用蒸馏水洗涤3次，真空冷冻干燥24小时得到BMP-2-PLLA载药微球。 2.3. 制备条件对PLLA载药微球的影响 分别采用分子量为10、50、100 KDa的PLLA制备载BSA的PLLA微球，其它条件不变，考察PLLA分子量对PLLA微球的影响。 分别采用浓度为50 mg/mL、100 mg/mL、150 mg/mL的PLLA制备载BSA的PLLA微球，其它条件不变，考察PLLA浓度对载药微球的影响。 分别采用分子量为400、1000、4000的PEG制备载BSA的PLLA微球，其它条件不变，考察PEG分子量对载药微球的影响。 2.4. PLLA微球的表征 PLLA载药微球的形貌通过扫描电镜观察，取一定微粒用导电胶粘在载物台上，喷金后观察。微球粒径大小及粒径分布采用激光粒度仪测定。一定量的样品加入样品池，经超声分散后启动仪器循环泵，自动分析软件即可获得微粒粒径大小及粒径分布。 2.5. PLLA微球的包封率和载药量 精确称量适量的BSA-PLLA载药微球，加入二氯甲烷适量，磁力搅拌直至聚乳酸完全溶解，再加入定量高纯水，搅拌同时缓慢升温，待二氯甲烷挥发完全，溶液经0.22 µm微孔滤膜滤过，采用BSA试剂盒测试BSA浓度。BMP-2含量的测定采用酶联免疫吸附法定量检测试剂盒。根据2010年版《中华人民共和国家药典》规定，载药量和包封率分别按以下公式计算： 2.6. PLLA微球体外释放检测 精密称取BSA-PLLA 60 mg置于预先处理好的透析袋中，在袋中加入2 mL磷酸缓冲液(pH 7.2)溶液，封口后将透析袋浸没于盛有PBS的试剂瓶中。试剂瓶置于37℃水平恒温振荡器(频率100 r/min)，开始计时。在预定的时间取样1 mL，同时补加1 mL空白PBS，采用BSA试剂盒测试BSA浓度。BMP-2含量的测定采用酶联免疫吸附法定量检测试剂盒。用标准曲线求出药物浓度并换算成不同时间的计算累积释放率，绘制累计释放量与时间的曲线。 2.7. PLLA载药微球中二氯甲烷残留量的检测 精密称取PLLA载药微球100 mg，以二氯甲烷标准品为对照，采用气相色谱顶空法检测其二氯甲烷残留量。 2.8. BMP-2-PLLA微球中BMP-2生物活性的检测 BMP-2-PLLA微球释放出的BMP-2的生物活性通过其对成骨细胞(MG63)碱性磷酸酶(ALP)合成的影响进行考察。将细胞接种于96孔细胞培养板中，置于37℃，5% CO 2 细胞培养箱培养24小时，然后按照实验分组：1) 对照组：仅加入培养基，2) Free-BMP-2组：培养基中直接加入BMP-2，3) BMP-2-PLLA组：培养基中加入BMP-2-PLLA微球。培养7天，采用ALP检测试剂盒检测细胞分泌ALP的浓度。
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user: 3. 结果 3.1. 不同制备条件对PLLA载药微球的影响 3.1.1. PLLA分子量对PLLA载药微球的影响 不同PLLA分子量对PLLA载药微球粒径、载药量、包封率的影响见表1。随着PLLA分子量的增大，微球粒径逐渐增大，BSA包封率逐渐减小而载药量逐渐增大。 3.1.2. PLLA浓度对PLLA载药微球的影响 不同PLLA浓度对PLLA载药微球粒径、载药量、包封率的影响见表2。随着PLLA浓度的增大，微球粒径逐渐增大，BSA包封率逐渐增大而载药量逐渐减小。 3.1.3. PEG分子量对PLLA载药微球的影响 不同PEG分子量对PLLA载药微球粒径、载药量、包封率的影响见表3。随着PEG分子量的增大，微球粒径逐渐减小，BSA包封率和载药量都逐渐增大。 3.2. BMP-2-PLLA微球的表征 根据不同制备条件对PLLA载药微球粒径、载药量、包封率的影响，为了制备大小适宜、包封率和载药量较高的PLLA载药微球，最终选择分子量为10 KDa，浓度为50 mg/mL的PLLA，分子量为4000的PEG来制备BMP-2-PLLA微球。由图1可见，BMP-2-PLLA微球的形态规则，表面光滑，大小均一。BMP-2-PLLA微球的平均粒径为4.815 μm，BMP-2-PLLA微球的理论载药量为3.99 × 10 −3 %，实际载药量为2.28 × 10 −3 %，包封率为70.88%。 3.3. PLLA载药微球中二氯甲烷残留量 本研究以二氯甲烷标准品为对照，采用顶空法测得BMP-2-PLLA微球中二氯甲烷残留为0.0041%，远低于中华人民共和国药典(2010)限度规定(0.06%)。由此可见，本实验中所采用的制备方法和条件可以制得有机溶剂残留量低的常用的高分子微球。 3.4. PLLA载药微球的体外释放检测 分别制备BMP-2-PLLA和BSA-PLLA载药微球，在不同时间点检测溶出介质PBS中BMP-2和BSA的浓度，计算累计释放率，如图2。24小时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为55.797%和45.976%；7天时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为87.357%和77.789%；14天时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为93.104%和83.451%；21天时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为94.395%和90.268%。 3.5. 细胞合成ALP的检测 采用ALP检测试剂盒检测MG63细胞合成ALP的情况，见图3。细胞培养1天后，BMP-2-PLLA载药微球中释放出的BMP-2较空白对照组和直接在培养液中加入BMP-2组，显著促进MG63细胞合成ALP (P < 0.05)，直接在培养液中加入BMP-2组与空白对照组没有显著差异。培养7天后，直接在培养液中加入BMP-2和BMP-2-PLLA载药微球中释放出的BMP-2都能够显著促进ALP合成，且BMP-2-PLLA微球中释放的BMP-2对MG63细胞合成ALP的诱导作用更加显著(P < 0.01)。 Table 1 Mean size， drug loading and encapsulation efficiency of BSA-PLLA microspheres prepared in different PLLA M PLLA Mw 10 KDa 50 KDa 100 KDa 粒径(μm) 载药量(%) 2.409 0.181 4.771 0.161 45.825 0.113 包封率(%) 76.201 78.101 78.573 表1. 不同分子量PLLA制得的BSA-PLLA载药微球的粒径、载药量、包封率 Table 2 Mean size， drug loading and encapsulation efficiency of BSA-PLLA microspheres prepared in different PLLA concentration PLLA (mg/mL) 50 100 150 粒径(μm) 载药量(%) 2.512 0.164 5.001 0.135 10.49 0.109 包封率(%) 73.596 77.291 77.937 表2. 不同浓度PLLA制得的BSA-PLLA载药微球的粒径、载药量、包封率 Table 3 Mean size， drug loading and encapsulation efficiency of BSA-PLLA microspheres prepared in different PEG M PEG Mw 400 1000 4000 粒径(μm) 载药量(%) 6.550 0.103 2.989 0.105 2.583 0.110 包封率(%) 58.881 75.291 76.948 表3. 不同分子量PEG制得的BSA-PLLA载药微球的粒径、载药量、包封率 图1. BMP-2-PLLA载药微球的扫描电镜图 图2. BMP-2-PLLA、BSA-PLLA载药微球的释放曲线 图3. BMP-2-PLLA载药微球中释放出的BMP-2的生物活性
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user: 4. 讨论 利用具有骨诱导活性的人工骨促进大段骨缺损的修复和再生是近年来研究的热点 [ 6 ] 。将生长因子载入生物材料结合构建生长因子缓释微球应用于骨组织的再生和修复，可以长期维持生长因子的生物活性和稳定性，提高生物利用度，降低给药频率，使其在局部组织更好的更充分的发挥作用。利用PLLA作为生长因子缓释微球的主要制备材料，不但具有良好的生物相容性，对机体无毒无刺激，而且制备的药物缓释载体稳定、可控、重复性好。 实验考察了乳化法制备PLLA载药微球过程中影响微球粒径、蛋白药物载药量和包封率的几个主要因素。结果表明，BSA-PLLA微球的平均粒径与PLLA的相对分子量的大小有关。在实验考察范围内，BSA-PLLA微球的平均粒径随着聚乳酸相对分子量的增大而增大。这是由于PLLA在二氯甲烷中溶解性良好，相对分子量越低结晶度相对较低，溶解度较大。在微球形成过程中，随着二氯甲烷的挥发，相对分子量低的PLLA沉积速率较慢，成球速度较慢，相对分子量较高的聚乳酸结晶度相对较高，沉积速率快，但随着分子量的增大，但在乳化过程中油相的粘度就越大，在其他条件相同的情况下，致使乳化过程的分散程度降低，增加了溶剂挥发过程中乳液液滴碰撞发生聚集的可能性，从而产生一些粒径较大的微球 [ 7 ] 。载药量和包封率检测结果表明，载药量PLLA相对分子量的增大而减小，包封率随着PLLA相对分子量的增大而增大。原因是由于聚乳酸是一种疏水性高分子化合物，其分子量越大，疏水性越强，水分子渗透引起药物流失的程度越小，因此微球包封率相对增高 [ 8 ] 。另外，PLLA浓度对微球的粒径、包封率和载药量的影响比较明显，在一定范围内，随着PLLA浓度的增大，微球的粒径和包封率增大。PLLA浓度的增大使得乳化过程中油相的粘度较大，乳化过程的分散程度降低，使微球的粒径增大。当PLLA浓度大于100 mg/mL后，增加材料的用量对包封率的提高并不明显，说明材料内包载的蛋白已达到极限。从PEG分子量对微球的影响可以看出，PEG-400制备的PLLA载药微球粒径最大，PEG-1000制备的胰蛋白酶–聚乳酸载药微球粒径最小。当PEG分子量大400后所制备的微球粒径随着PEG分子量增大而增大。载药量和包封率随着PEG分子量的增大而增大。综合以上结果，选择分子量为10 KDa，浓度为50 mg/mL的PLLA，分子量为4000的PEG来制备BMP-2-PLLA微球。制备的微球表面光滑，形态规则，大小均一。 理想的药物缓释载体应具有稳定的药物释放速率，以达到药物最大的生物学性能 [ 9 ] 。从PLLA微球中BMP-2和BSA两种蛋白的累积释放曲线可以看出，24小时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为55.797%和45.976%，蛋白的释放都存在一定的突释现象。随后蛋白的释放持续且稳定，7天时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为87.357%和77.789%；然后，蛋白的释放速率逐渐减慢，14天时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为93.104%和83.451%。21天时，BMP-2和BSA的累计释放率分别为94.395%和90.268%。BMP-2-PLLA微球能够对生长因子起到缓释的作用，且有效实现了BMP-2长期稳定缓慢释放。另有研究制备了载有FGF-2的PLGA缓释微球 [ 10 ] ，其蛋白的累计释放率在13天时约为12%，本研究中的蛋白释放速率较快。 保持生长因子的生物活性是本研究的关键。在BMP-2-PLLA微球的制备过程中，需使用少量的有机溶剂，但微球经过低温搅拌和反复洗涤后，充分挥发去除了制备过程使用的二氯甲烷，大大降低二氯甲烷的残留量，减少或避免了有机溶剂可能带来的毒副作用，最终制得有机溶剂残留量非常低的PLLA微球。从细胞ALP合成的结果可知，BMP-2-PLLA对细胞ALP的合成具有显著地促进作用，证明制备过程保持了BMP-2的生物活性。而且，BMP-2-PLLA对细胞合成ALP的诱导作用较直接应用BMP-2水溶液更显著，原因是BMP-2-PLLA中持续释放BMP-2，充分发挥了BMP-2的生物活性。 本研究制备的BMP-2-PLLA微球简单易行，且能够持续缓慢释放BMP-2并有效地维持其的生物活性，为构建多因子缓释系统，发挥它们之间的协同调控作用奠定基础。
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user: 摘 要 随着移动互联网视频流量的快速增长，移动网络带宽成为限制流媒体传输质量的瓶颈。本文设计了一个多对多的设备到设备(D2D)的协作式自适应流媒体传输框架，将结合蜂窝网络和Wi-Fi自组网络，让设备可以充分利用邻近设备闲置的网络带宽能力来下载和分享视频，并且兼容现有自适应流媒体协议(DASH)。通过集群QoE感知，包括整体的网络带宽、缓存长度以及能耗等反馈信息，来选择合适的视频码率；并通过对等的协作方式，进行资源分配。实验结果表明：该方法相比传统非协作式传输方法，可以有效提高20%的用户满意度。 关键词 :模板，D2D，QoE，带宽聚合，自适应，流媒体