DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 讨论 尽管随着现代手术技术和内固定技术的进步，脊柱侧弯患者的治疗目标已转变为“纠正脊柱三维畸形，达到冠状面矫形、矢状面恢复生理曲度和轴状面(横截位)、消除旋转”这三个目标 [ 3 ] 。但重度僵硬性脊柱侧弯患者往往年龄较大，一次性手术矫正大于90度以上的重度畸形到轻度畸形十分困难，且重度僵硬性脊柱侧弯常伴有严重的呼吸功能障碍 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] ，严重的肺功能障碍，导致重度僵硬性脊柱侧弯畸形围手术期肺部并发症的风险增加，甚至死亡率明显增高 [ 12 ] 。 重度僵硬性脊柱侧弯患者的病情基础导致治疗方法的改变，为了保证围手术期安全以及治疗目的。术前牵引用于辅助治疗重度僵硬性脊柱侧弯的临床作用被逐渐重视起来，并且大多数报道认为，术前牵引可以有效改善患者肺功能，提高患者围手术期耐受性，降低围手术期肺部并发症风险 [ 13 ] - [ 19 ] 。本院采用一期头盆环牵引术，利用头盆环持续牵引，持续缓慢改善患者脊柱侧弯畸形程度，同时辅以呼吸功能锻炼、体能锻炼，使得患者呼吸功能改善，同时辅以患者凹侧胸廓成形术，矫正患者的凹侧胸壁塌陷，增加胸腔容积。一方面改善了患者肺功能，另一方面改善了凹侧胸廓的外观。结果证实，这部分患者血气分析中氧分压明显改善，肺功能指标FVC、FVC%明显改善，均可以较好的耐受脊柱矫形手术治疗，并取得满意的疗效。 我院提出的脊柱畸形手术矫正目标：“三平一正一改善”即肩平(双肩等高)、背平(刀背畸形消失)、髋平(双下肢等长)、血气正常、肺功能明显改善，正侧位X片显示Cobb角在40度左右。对于极重度脊柱侧弯患者，治疗后肺功能明显改善、血气正常，可以明显改善患者的呼吸功能，改善患者日常生活能力，避免因严重的呼吸功能受损导致呼吸相关并发症的发生。根据本组治疗结果，获得“三平”结果的基础是良好的脊柱矢状位、冠状位序列纠正以及剃刀背畸形切除，即满意的影像学矫正。研究发现术后残留较大的脊柱矢状位、冠状位畸形，可能导致矫形术后远期并发症的高发生率，包括内固定失败、交界性侧弯/后凸、假关节形成等，并且大部分远期并发症发生在术后2年内 [ 20 ] 。本组病例平均随访时间为30.5 ± 4.7月，未出现远期并发症，术后矫形效果保持良好。 研究表明脊柱侧弯患者术后身心健康的改善程度与影像学上侧弯矫正程度以及术后外观的改变关系密切 [ 21 ] [ 22 ] 。本组提出的躯干矫形“三平”的目标，正好是影响患者自我形象、心理状态以及主观满意度等方面主要因素，也是手术较难于达到的目标，而这几个方面恰恰是影响患者身心健康、融入新的社会生活的关节因素。重度僵硬性脊柱侧弯则表现的更加明显，并且部分严重腰弯患者为了维持水平视线而导致骨盆出现一定程度的倾斜，若不加以纠正，则可能导致矫形术后患者整体躯干严重偏移。根据本组病例的结果显示，极重度脊柱侧弯患者，通过合适的治疗策略，是完全可以获得满意的矫正效果达到“三平一正一改善”的治疗目标，并且有效避免远期并发症的发生，术后的生活工作状态满意。但是，对于做过翻修手术、年龄在40岁左右、肺功能严重受限但对外形没有太多要求的病人，也是保命为主，不考虑“三平一正”的标准。
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user: 5. 结论 对于极重度脊柱侧弯畸形患者，头盆环牵引 + 凹侧胸廓成形 + 全椎体截骨术 + 凸胸廓成形术 + 肩胛骨成形术联合治疗的策略是安全的，并且患者可以达到“三平一正一改善”的治疗目标，极大的提高了患者治疗满意度以及促进了患者术后恢复正常健康的社会生活。
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user: 摘 要 目的：分析急性胰腺炎患者住院期间每日费用变化趋势，了解急性胰腺炎治疗中的床位费占比和药占比。方法：收集山东省某三甲医院2013~2016年收治入院的238名急性胰腺炎患者住院费用，用SAS9.1软件进行数据分析。结果：2013~2016年急性胰腺炎患者住院总费用有所增加，西药费在总费用中占比为67%左右，床位费和医护人员技术费占比分别为2%和5%左右，化验和检查费占比约为15%。床位费占每日总费用的百分比在总住院日的73%左右位置出现上升拐点。结论：医护人员劳动价值和技术价值未能体现，病人未能做到及时转诊。急性胰腺炎患者住院费用中的药占比过高。应加强急性胰腺炎临床路径实施和管理，降低药占比，提高医生和护士医疗服务价格，及时转诊，提高医院床位周转率和运行效率。 关键词 :急性胰腺炎，住院费用，费用转折点 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 急性胰腺炎(acute pancreatitis)是消化内科常见的急腹症。约20%的急性胰腺炎为重症急性胰腺炎，病程凶险、进展快、并发症多，死亡率20%~30% [ 1 ] 。急性胰腺炎治疗方法多样，最近有学者研究中西医结合疗法比单纯常规西医方法更为有效 [ 2 ] [ 3 ] 。由于研究深入和医学发展，急性胰腺炎住院死亡率已经大大降低，过去三十年中由25%~30%下降到6%~10% [ 4 ] ，但是发病率有逐年增高的趋势 [ 5 ] 。发病急、病势剧是急性胰腺炎的发病特点，因此急性胰腺炎患者治疗费用偏高，对于患者家庭带来的经济负担较重。有国外学者研究显示，美国急性胰腺炎患者平均住院费用为每人9870美元，平均每天住院费用为1670美元 [ 6 ] 。一般住院时间越长，住院费用越多，因此应进一步缩短急性胰腺炎病人的平均住院日 [ 7 ] 。本研究以山东省某三甲医院2013~2016年收治入院的238名急性胰腺炎患者为研究对象，收集每名患者住院期间每日总费用及各类费用构成，分析急性胰腺炎患者住院期间费用构成，了解急性胰腺炎治疗中的各类费用所占比例以及每日变化趋势。
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user: 2. 资料与方法 1) 病例资料来源是山东省某大型三甲医院2013~2016年收治的238名经检查确诊为急性胰腺炎的患者。患者的治疗费用信息来源于该医院网络数据中心。 2) 方法：a) 对收集到的病人的基本信息和费用清单，利用均数、中位数、分位数等指标描述轻症急性胰腺炎每日费用、各类费用、总费用以及住院天数的集中趋势和参考值范围。 b) 本研究分别对每位患者每日总费用、床位费和西药费进行汇总计算，并利用构成比分析床位费、西药费在每日总费用中所占的比例和相应百分比的变化趋势。 3) 统计软件：利用Excel 2010软件进行分类汇总，利用SAS 9.1软件进行统计分析。
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user: 3. 结果 1) 基本情况 本研究共收集山东省某三甲医院2013~2016年消化内科收治的238名急性胰腺炎住院患者住院信息。所有患者入院主要诊断均为轻症急性胰腺炎。患者平均年龄为66.55 ± 12.40，男134人，女104人。 2) 患者住院总费用分布 238名患者住院总费用为638.02万元，住院总天数为3064天，平均住院人均医疗费用26807.75元，患者日均住院费用2082.33元。人均医疗费用高于2007~2010文献研究中同等级别医院急性胰腺炎人均住院费用 [ 8 ] 。说明近年来该病住院费用未得到有效控制。对2013~2015三年数据进行不同年份住院费用比较发现，人均医护人员技术费、人均西药费、人均床日费均呈现先下降后上升趋势。同样，每年总计医护人员技术费、西药费、床位费占该年住院总费用比值变化趋势也为先下降后上升。见表1。 3) 平均住院日 患者平均住院日为12.87 ± 7.87天，中位数为11天，四分位数间距为8~15天。最长住院时间为60天，最短住院3天。根据我国卫生部于2009年12月14日发布的《轻症急性胰腺炎临床路径(2009年版)》，轻症急性胰腺炎标准住院日为8~10天，我们取10天作为标准住院日。本研究中平均住院天数与临床路径标准住院日进行t检验有统计学差异(t = 5.64， p < 0.001)，说明目前急性胰腺炎住院时间长于标准住院日，急性胰腺炎临床路径没有得到很好的实施。 4) 患者住院费用构成分析 本研究病例住院期间主要费用包括西药费、床位费、护理费、诊疗费、治疗费、材料费、检查费、手术费、血液费、中草药费等。为方便分析，将护理费、诊疗费、治疗费总计为医护人员技术费，将检查费和化验费合计。同时，进行手术的仅有15人，且手术费用均为1350元或2200元一次扣费，手术人数和费用占比例均较低。因此本研究将重点对住院费用中的西药费、床位费、医护人员技术费、材料费和检查与化验费进行分析。在本研究病例中，所有患者部分费用数据呈偏态分布，因此本文采用中位数表示集中趋势，用四分位数间距表示离散趋势，并给出均数和标准差作为参考。见图1、表2。 西药费：从数据统计结果看，在AP患者住院费用构成中，西药费占比例最高，每人次西药费中位数为13422.69元，西药费占住院总费用比例的中位数为69.83%，而且数据较分散，西药费差异较大。西药费平均占到住院费用的2/3以上，已经成为了AP患者住院费用的主要构成部分。 床位费：研究病例的床位费包括四个收费标准：20元/天、30元/天、50元/天、120元/天，且每个人的床位费在一次住院中基本不变。患者每人每次住院床位费平均为581.12元，占住院总费用百分比的中位数为1.71%，床位费不构成住院费用的主要部分，且床位费可以按规定数额报销，因此对患者带来的负担不大。 Table 1 Hospitalization expenses structure of acute pancreatitis patients in 2013-201 人均医护人员技术费 技占比 人均西药费 药占比 人均床位费 床位占比 2013 1411.63 4.89% 19619.33 67.98% 731.29 2.53% 2014 1212.00 4.80% 17174.94 67.98% 569.44 2.25% 2015 1649.28 5.37% 21343.06 69.50% 557.47 1.82% 表1. 2013~2015急性胰腺炎患者住院费用 医护人员技术费：急性胰腺炎的护理对于治疗效果和预后有影响。给予优质护理可有效提高治疗效果，缩短住院时间，降低并发症发生率 [ 9 ] 。该部分由护理费、诊疗费、治疗费合计构成，以此反映医护人员医疗服务技术和劳动价值。数据结果显示，急性胰腺炎患者一次住院中医护人员技术费中位数为847.98元，占总费用百分比的中位数为4.17%。这一比例说明目前急性胰腺炎住院治疗中，医生和护士医疗服务价格仍然很低，与医生护士承受较大工作量的工作的高风险高压力不相符。 检查和化验费：检查和化验是对住院患者进行诊断以及检测治疗效果和决定是否出院的证据之一。该类费用在患者住院期间一直发生，且根据数据分析结果，该部分费用在住院总费用中占15%左右的比例，在各项住院费用占比中仅次于西药费。由此可见，西药费和检查化验费目前仍然是住院患者医疗费用的主要构成部分。 图1. 急性胰腺炎住院病人住院费用结构图 Table 2 Hospitalization expenses structure and proportion of acute pancreatiti 费用绝对数(元) 占总费用的百分比(%) 均数 ± 标准差 中位数(四分位数间距) 均数 ± 标准差 中位数(四分位数间距) 西药费 18455.26 ± 17504.42 13422.69 (8722.19， 22120.70) 67.02 ± 1.36 69.83 (61.61， 76.83) 床位费 581.12 ± 731.21 330 (230， 620) 2.34 ± 1.95 1.71 (1.23， 2.72) 医护人员技术费 1591.44 ± 1969.01 847.98 (460.00， 1706.00) 4.97 ± 4.16 4.17 (3.27， 5.79) 材料费 2592.52 ± 5671.06 751.57 (419.60， 1567.30) 6.62 ± 8.99 3.13 (1.51， 7.59) 检查和化验费 3661.29 ± 2903.30 2874.00 (2010.00， 4247.32) 20.99 ± 21.14 14.53 (7.54， 26.36) 表2. 患者各类住院费用及占总费用比例
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user: 4. 患者住院期间每日各项费用占比变化 4.1. 西药费占比变化 统计发现，9~13天患者平均每日西药费占比由第1天的76.47%~88.94%骤降至第二天的40.94%~49.27%，呈现低谷。在第三天骤升回74.57%~78.42%，接着呈现总体缓慢下降趋势。调查分析得出以下结论：第一天入院医生主要为患者给予短期医嘱，针对症状开药，因此西药费占比较高；第二天安排患者完善各项必要检查，因此西药费骤降，与此同时，检查费和化验费升高；在第三天针对检查结果给予长期医嘱，西药费升高；第四天以后至出院前两天，根据对患者的观察治疗情况调整用药，基本用药变化不大，且检查费住院费床位费等基本保持不变，因此总费用的变化主要由西药费的变化引起，西药费占比变化不大。从出院前两天到出院日，患者基本康复，用药种类和药量均减少，而床位费等不变，因此西药费占比表现出下降的趋势。见图2、图3。 图2. 住院9~13天患者平均每日西药费占比 图3. 住院9~13天患者平均每日检查和化验费占比 4.2. 床位费占比变化 经计算，住院天数为9~13天的患者平均每日床位费用占比上升拐点分别在第7、7、8、9、9天，平均为总住院天数73%的位置。类比轻症急性胰腺炎临床路径标准住院天数8~10天，即为第7~8天。也就是说，按照临床路径治疗，从6~7天后床位费占比出现明显上升，说明此时缓则或用药减少，已进入康复阶段。见图4。
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user: 5. 讨论 本研究通过对急性胰腺炎住院患者医疗费用的分析，得出的结论包括以下三个方面。 1) 西药费占总费用比例过高。急性胰腺炎患者住院费用仍处于较高水平，且近两年来有增加的趋势，医药费没有得到有效控制。西药费用在住院费用中仍然占据67%左右的比值。同时，患者每日西药费占当日总费用的比值变化不大，说明患者每日住院费用的变化主要是由于西药费的变化引起的。根据2015年国务院办公厅发布的《城市公立医院综合改革试点的指导意见》，2017年公立医院药占比应降至30%，从这个标准来看，急性胰腺炎住院费用中的药占比过高，医院“以药养医”现象仍然严重。因此，医药卫生体制改革在控制药价上涨趋势、降低虚高药价、降低药占比方面仍应大力推进。 2) 住院患者未及时转诊。根据床位费在住院费用中的占比变化，可以看出，在平均住院日的第73%位置，即大部分病人住院的第7~8天，床位费占比出现上升拐点，而每日床位费基本不变，其占比增加说明患者治疗所用的西药、检查和化验、医护人员技术等费用开始下降，即病人病情已有明显好转，可以转入下级医院进行康复治疗。此时医院应及时对病人进行转诊，有利于提高医院床位利用率，缩短床位周转天数。 3) 医生和护士的技术和劳动价格定价过低，医护人员技术费占比较小。医护人员总技术价格在患者住院费用中只占据5%左右的比例。医疗费用没有体现出医护人员的技术价值和劳动价值。在患者费用清单中，诊疗费、治疗费、护理费比较固定，定价统一且较低。因此医疗费用高不是医生的技术价值和劳动价值提高了，而是药费和材料费贵了 [ 10 ] 。 图4. 住院天数为9~13天的患者平均每日床位费占比
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user: 6. 建议 医药卫生体制改革中的核心内容之一就是降低患者住院费用，在控制总费用的同时提高医护人员技术服务价格。而根据本研究的结果，目前急性胰腺炎控费效果并不理想，该病临床路径管理不规范，患者实际出院时间超过临床路径规定的标准住院日。因此，我们认为，该院需加强急性胰腺炎临床路径管理，严格控制住院天数。同时应继续大力推进医药卫生体制改革，控制医疗费用过度增长，降低虚高药价和药占比，同时，需要提高医护人员技术服务价格，使医疗费用体现出医生护士的技术价值和劳动价值。
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user: 1. 引言 在过去几十年中，研究者已经提出了几种分类生物序列的方法。这些方法中的大多数是基于对齐的，其中通过使用选定的评分系统获得最佳比对。这些方法提供了生物序列的准确分类，并且已经开发并成功应用了几种算法 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。然而，它的主要缺点是消耗时间长，这在需要进行快速聚类时(例如新的致命病毒)是不合适的 [ 4 ] 。以后，无对齐技术是一种趋势方法，它通常能在同一数据集上给出更快的分类 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。例如，k-mer方法是最流行的无对准方法。为了测量两个序列的不同，收集两个生物序列中k个集合或长度为k的子序列，然后计算它们之间的进化距离 [ 5 ] [ 9 ] 。k-mer方法给出与基于对准的方法相当的结果，同时计算速度更快 [ 10 ] 。离散傅里叶变换(DFT)是信号和图像处理中的强大工具。近年来，DFT越来越多地用于信息处理的各个领域，如基因预测，蛋白质编码区和周期性分析 [ 11 ] [ 12 ] 。DNA序列的DFT功率谱反映了该序列的核苷酸分布和周期性模式，并且已经应用于鉴定基因组序列中的蛋白质编码区 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] 。 目前，聚类方法在处理大数据的各个方面扮演着越来越重要的角色，如分析蛋白质之间的相似性、提取蛋白质结构信息等 [ 16 ] [ 17 ] 。对于H1N1禽流感病毒，谢佳新等人 [ 18 ] 采用蛋白质序列进化距离进行聚类并构建进化树，在此基础上对病毒的变异性进化进行了研究；Zhao等 [ 19 ] 在傅里叶变换的基础上应用不同的聚类法，对生物序列构建进化树；赵剑等人 [ 20 ] 在蛋白质的二位数字表达的基础上结合使用向量的傅里叶变换理论，提出高维共鸣识别法来判别蛋白质序列的相似性。李巍巍等人 [ 21 ] 在不同特征描述下对多条H1N1病毒血素蛋白质序列进行比较分析，在不影响表征蛋白质序列的前提下，用16维的特征向量代替已有的表征蛋白质序列的40维特征向量，大大减少了计算的复杂度。但是，此方法只考虑了物化性质而忽略了蛋白质序列的内部结构，得到的结果有一定的局限性。在本文中，在20种氨基酸以及氨基酸的四类理化性质(极性且亲水pq，极性且疏水pr，非极性且亲水sq和非极性且疏水sr)两两连接所得的特征下用傅里叶变换将蛋白质的符号序列转换为数字序列，基于本文的方法得到蛋白质序列对应的特征向量，通过特征向量之间的中间距离对蛋白质序列进行相似性分析并聚类。
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user: 2. 材料 自流感病毒H1N1出现以来，世界各地的人们对其进行了研究，通过大量研究表明这种病毒是由禽流感、猪流感和人流感混合而成的。这种病毒的基因由8个长短不一的可编码的10个病毒蛋白的线状负链RNA片段组成。这10个病毒蛋白分别是PB2、PB1、PA、HA、NP、NA、M1、M2、NS1、NS2，其中NS1和NS2为非结构蛋白外，其他均是结构蛋白 [ 21 ] 。 本文从NCBI网站中Molecular Databases的Protein Sequence下载了在1902~2013年全球22，455条H1N1型流感病毒中，选取了31条含有血凝素蛋白的蛋白质序列进行研究，如表1。
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user: 4. 结果分析与讨论 根据公式(1)和公式(6)将31条含有血凝素蛋白的蛋白质序列转换为二进制序列和四元序列，利用离散的傅里叶变换及上述的二进制序列和四元序列，可将蛋白质序列数据离散化。由于不同长度的蛋白质序列通过傅里叶变换转换得到的数字序列的长度依然不同，使得分析蛋白质序列之间的相似性仍然很困难，为了解决这一难题，依据公式(9)将不同维数的特征向量转换维相同维数的特征向量，以此来达到蛋白质序列相似性分析的目的。如基于20种氨基酸的功率谱得到血凝素蛋白质的20维特征向量，表2是6种血凝素蛋白质序列的20种氨基酸的部分氨基酸数据(由于篇幅的问题这里不一一列举)。 应用SAS软件对31条血凝素蛋白质序列进行Q型系统聚类，根据上述的特征向量矩阵，先将各研究样本看成单独的一类，确定样本之间的‘距离’公式，再计算新样本与其他类之间的距离(本文采用中间距离法)，重复此过程，直到将所有的变量都找到各自的类别，最后通过SAS软件得到相应的聚类图定义，见图1、图2。 在流感病毒编码的10种病毒蛋白质中，本章选取了有血凝素蛋白质的病毒进行了研究。图1是依据20种氨基酸构造成20维特征向量得到的流感病毒蛋白质序列的聚类图，图2是依据氨基酸的四种理化性质并通过数学力矩函数的思想构造了20维特征向量通过聚类得到流感病毒蛋白质序列的聚类图。例如，两者将31条H1N1病毒血凝素蛋白质序列分为不同类，图1是基于20种氨基酸对血凝素蛋白质序列进行聚类，分类结果为(1)，(2)，(3)，(5)，(13)，(15)，(25)，(26)，(28)，(29)，(8，16、20、22、30)，(4、6、7、10、12)，(17、21、23、24)，(11、14、19)，(9、18、27、31)；图2是基于氨基酸的四类理化性质对血凝素蛋白质序列进行聚类，分类结果为(1)，(2)，(3)，(5)，(13)，(15)，(25)，(26)，(29)，(8、17、21、23、30)，(16、20、22、24、28)，(4、6、10、11、9、12、14、19)，(7、18、27、31)。由图1和图2可知，基于蛋白质序列的不同特征属性，应用本文的方法对血凝素蛋白质序列进行分类的差异较小。将这两种分类结果与文献 [ 24 ] 进行比较发现，基于氨基酸的四种理化性质对血凝素蛋白质进行的分类结果更加接近文献 [ 24 ] 。第9条病毒蛋白质与第4条病毒蛋白质、第6条病毒蛋白质、第10条病毒蛋白质、 Table 2 Eigenvector data based on 20 amino acid A W C D E F G H I Y K L 1 0.0602 0.1431 0.0000 0.0970 0.1431 0.2817 0.0740 0.1431 0.2817 0.0602 0.0970 0.0602 2 0.4183 0.7457 1.1064 0.8900 0.3857 0.7457 0.3139 1.4672 0.7457 0.3857 0.3857 0.2802 3 4.4910 22.004 17.650 5.5180 3.8000 5.5180 4.0310 17.650 3.9510 7.2050 3.8740 3.3590 4 2.6988 7.5539 5.2405 4.2231 2.1425 4.6752 2.0954 6.9369 2.4814 3.4097 2.1919 1.7558 5 2.7949 4.6770 6.6369 2.0944 1.8656 2.0944 2.1845 3.6220 1.1994 3.1533 1.9357 1.1276 6 2.6121 7.3109 5.0720 3.7295 2.1718 4.2946 2.0738 6.7138 2.7759 3.3002 2.4677 1.6996 表2. 基于20种氨基酸的特征向量数据 图1. 基于20种氨基酸的功率谱的聚类图 图2. 基于电荷和极性性质的功率谱的聚类图 第11条病毒蛋白质、第12条病毒蛋白质、第14条病毒蛋白质和第19条病毒蛋白质属于同一类，第28条病毒蛋白质与第24条病毒蛋白质属于同一类，以氨基酸的四种理化性质所进行的分类结果与文献 [ 24 ] 高度相似，而基于20种氨基酸所得到的结果并没有做到这一点。第8条病毒蛋白质与第16条病毒蛋白质、第20条病毒蛋白质和第22条病毒蛋白质属于同一类，以氨基酸的四种理化性质所进行的分类结果没有做到这一点，而第7条和第30条在不同特征下的聚类不一样。在本章中，我们只选取了蛋白质的20种氨基酸和四种理化性质对蛋白质序列进行研究，尽管得到的结论与文献 [ 24 ] 中的结果很相似，但是在大数据的处理过程中综合应用蛋白质的性质越多，对蛋白质的相似性比较越准确，这是我们在今后的研究中重点进行的工作。此外，傅里叶功率谱构造特征向量来表征蛋白质序列，并结合其数字编码的蛋白质可以完全包含序列的所有信息，可自动提取蛋白质序列特征信息，这正是本章内容研究的重点。
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user: 5. 总结 本章基于蛋白质二维数字表达结合高维共鸣识别法判别双序列蛋白质的相似性和在频率域上表示DNA序列的基础上，提出了应用傅里叶功率谱分析多个蛋白质序列的相似性。将DNA序列上传统的研究方法转换到研究蛋白质序列上，主要包括：在经典的HP模型之上，以20种氨基酸和氨基酸的四种理化性质为基础上将蛋白质序列数值化。在此基础上，通过离散的傅里叶变换将数字序列离散化，为了统一离散化序列的维数，再根据定义计算序列的功率谱，并构造向量矩阵，计算中间距离。在上述的基础上，采用系统聚类算法获取分层结构，构造聚类树讨论蛋白质序列的相似性。 本章选取了31条H1N1病毒血凝素蛋白质序列对提出的方法进行验证，在不同属性的基础上，经过反复的验证，将多维的数字序列进行降维，最终我们采用20维的特征向量表征整条蛋白质序列，利用系统聚类算法，对31条蛋白质序列进行分类，实验结果与文献 [ 24 ] 高度吻合。因此将基于蛋白质二维数字表达结合高维共鸣识别法判别双序列蛋白质的相似性和在频率域上表示DNA序列方法的结合扩展到对多个蛋白质序列在频率域上的特征的提取，这为研究蛋白质序列提供了更为严谨的方法。这些对基于大数据和结构分析的研究具有积极的意义，将大大降低计算的复杂度。
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user: 致 谢 感谢基金项目：辽宁省教育厅科学研究一般项目(No. L2015093)对本论文的支持。同时，也要衷心的感谢本文中引用文章的作者。
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user: 摘 要 由于无法获取商业银行人力资本的全部数据，本文采用投入导向的距离函数，对4家国有商业银行和15家股份制商业银行1997~2016年的技术效率进行了评估，并检验了公司治理对它们技术效率的影响。随机前沿模型的统计检验显示：1) 期间中国银行业技术效率的均值提高了14.10个百分点，2013年后呈下降趋势，国有商业银行效率增长的幅度明显高于股份制商业银行；银行技术效率的提高与经济增长速度不相关。2) 公司治理提高了国有商业银行的技术效率和抗风险能力，2009~2016年国有银行与非国有银行的技术效率差距均不超过3个百分点。3) 股权结构优化对银行业技术效率的提高具有正向影响，而外资入股并没有显著改善银行业效率；实施IPO战略短期内可以改善银行业的效率，但长期效果不明显，外资入股重在财务投资收益而非银行本身的技术效率。 关键词 :公司治理，距离函数，中国银行业，技术效率 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 商业银行是我国金融业的主体，商业银行改革是整个金融改革的核心组成部分。20世纪80年代以来，为了创建一个竞争和有效的银行体系，中国政府对银行业实施了一系列渐进式改革。大型商业银行的改革是1993年十四届三中全会决定的，1994年继而组建三家政策性银行接管了四大国有银行提供政策性贷款的业务；1998年，通过四大国有商业银行的债务重组，随后将1.4万亿元的不良贷款打包转让给四大资产管理公司。在20世纪90年代中后期中国实现了持续、稳定的经济增长及其所带来的资源优势，为大型商业银行改革创造了有利条件，提高了改革的可行性。在这段改革期间，中国商业银行自身公司治理不规范、经营管理不善、金融压抑、金融市场发展滞后、外部监管不足和考核机制不健全等带来了银行系统很多不确定风险。2003年，中国银行业监督管理委员会成立，实现银行业的集中统一监管，对中国银行业的风险管制有很重要的意义。加入WTO后，国家决定启动大型商业银行股份制改革，创造性地运用国家外汇储备注资大型商业银行，按照核销已实际损失掉的资本金、剥离处置不良资产、外汇储备注资、境内外发行上市的财务重组“四步曲”方案，全面推动大型商业银行体制机制改革，并相继帮助四大国有商业银行在上海证券交易所和香港证券交易所成功实施IPO。同时，国家先后组建了股份制银行和城市商业银行等新型银行，鼓励新型银行的区域化运作和IPO战略，大批商业银行上市增强了银行间的市场竞争，丰富了银行业务品种，同时提高了它们的抗风险能力，也优化了中国银行业的市场结构。中国国有商业银行改革启动及时、持续推进，使得金融业整体抗风险能力得到显著增强，经受住了2008年国际金融危机的严重冲击，从侧面体现了商业银行公司治理和改革取得一定成效。 经过这么多年一系列公司治理和改革，2016年中国银行业资本充足率为13.28%、资产不良率为1.74%和拨备覆盖率为176.40%，2017年四大国有商业银行总资产均入围世界银行排名前四，彰显中国银行业良好的经营绩效。这是不是意味着中国银行业改革就完全实现呢？这种势头会不会长期持续？伴随着中国经济进入新常态、经济结构调整和供给侧改革的进行，中国商业银行近年来不良贷款率有所上升，2014年、2015年和2016年年末分别为1.25%、1.67%和1.74%，不良贷款余额为8426亿元、12，744亿元和15，123亿元，2016年末较2014年末增长79.48% (资料来源中国统计年鉴)，这种态势值得注意和深思。于是，人们自然会提出如下问题：经济增速放缓会不会影响银行技术效率？中国银行业运行效率的发展趋势如何？以往的公司治理和监管改革是否真的达到政府和央行的期望？为此，本文把商业银行分为国有商业银行和非国有商业银行，通过对距离函数进行推导和调整，用1997~2016年的面板数据定量分析，探讨并检验两类商业银行公司治理对技术效率的影响以及中国银行业整体效率的问题。
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user: 2. 文献回顾与假设 微观经济理论指出，寻找一个最优的所有权结构安排是解决股份制公司委托—代理问题的关键，也是公司治理的核心。在发展中国家和新兴市场经济国家，鉴于金融监管的需要，银行大多以国有化为主，因而股权改革成为银行改革的重要方向。经验研究表明，国有的股权结构对银行效率存在负向影响。比如，John等 [ 1 ] 发现，在东欧转型国家中国有银行的效率低于外资银行和私人银行；Berger等 [ 2 ] 的研究表明，在发展中国家外资银行的利润率最高，国有银行最低。外资入股会给银行带来先进的经营理念、前沿的业务技能以及卓越的管理技术，这些得到了学术界的普遍共识。因此，实施股权改革的策略是引进外资战略投资者，可以改善银行的绩效，John等 [ 1 ] 通过实证研究验证这一点。此外，Berger和Mester [ 3 ] 研究发现上市银行比非上市银行的效率更高，这是因为通过IPO建立了资本市场的外部约束机制，加强了对银行的监督。来自印度和巴基斯坦的银行数据实证显示，境外投资者的引入推进了公司治理改革，进一步提高了国有银行的效率水平 [ 4 ] 。 近年来，随着中国银行业各项改革的纵深推进，效率问题研究也引起了国内外学者的关注，发表了一些非常有意义的研究成果。张健华 [ 5 ] 的研究表明，股份制银行X-效率最高，城市商业银行效率最低。王聪和谭政勋 [ 6 ] 与Fu和Heffernan [ 7 ] 研究发现，中国银行业的成本效率比前沿效率低，股份制银行的利润效率高于国有银行，但国有银行的规模效率却好于股份制银行。Kumbhar和Wang [ 8 ] 分析了制度改革对中国银行业全要素生产率的影响，发现1993~2002年国有银行全要素生产率年均增长了4.40%，而股份制银行却增长了5.50%。魏琪和傅强 [ 9 ] 采用个体效应随机前沿模型估计2003—2013年中国商业银行的技术效率，发现样本期中国商业银行的平均技术效率达0.95，呈逐年改善趋势，全要素生产率年均增长4.14%。同样地，公司治理结构水平的提高和资本监管的提升也推动银行效率的进一步改善，成本效率将随着银行公司治理水平的提升得到改善 [ 10 ] [ 11 ] 。 加入WTO后，部分商业银行引入了外资战略投资者，那么外资引入对银行效率影响如何呢？Berger等 [ 12 ] 的研究结果表明，国有银行的成本效率最低，外资银行的成本效率最高，引入外资战略投资者改善了中国银行业的效率。Jiang 等 [ 13 ] 利用产出导向的距离函数，分析了公司治理变革对中国银行业效率的影响，发现外资并购对效率的提高具有长期作用，而私有化和上市对效率的改善却只具有短期效应。李凤 [ 14 ] 运用随机前沿法实证证明，引进境外战略投资者后，中资银行的经营技术效率和权益报酬率都有显著的改善，但存在3年的时滞性且效应随时间推移而减弱。刘家松和张博 [ 15 ] 认为外资参股并没有动摇中国银行业的绝对控制权，中国银行业的运行效率得到显著改善。外资战略投资者的加入，无论从长期或者是短期，对中国银行业效率都会产生影响，但我们要辩证地看待，外资参股的战略性效应值得怀疑。比如姚树洁等 [ 16 ] 研究恰恰相反，通过分析中国银行业的改革对银行成本效率和利润效率的影响，经验结果显示长期来看外资参股和IPO对银行利润效率的改善具有负效应。在一定程度上，传统研究视乎高估了外资参股对商业银行经营效率的影响，IPO在短期内提高了银行效率，在长期内却减损了银行效率 [ 17 ] [ 18 ] 。 综上所述，公司治理的改善都能影响银行业的效率，但研究结论存在一定的差异，这在于研究方法和研究对象的差异性。有别于其它研究，本文有两点创新：其一，在通常情况下，银行投入要素的价格不容易获得，并且在现实经济活动中，完全竞争市场很难实现，从而导致价格外生性假设难以得到满足。因此，距离函数成为一种有效的分析方法 [ 19 ] ，本文使用的是投入导向的距离函数。其二，在对模型设定进行稳定性检验的基础上，给出了超越对数函数形式随机前沿模型的统计检验，确保了经验结果的可靠性。近年来，政府又提出债转股模式来化解企业与银行系统之间的风险，银行的治理改革彰显商业银行技术效率的变化。因此，考察中国银行业效率的变化离不开公司治理变革这些关键性因素的分析。基于以上创新，本文设置了一些指标来测度中国银行业的公司治理成效，并提出如下假设： 假设一：公司治理能提高中国商业银行的技术效率，国有银行的效率提高强于非国有银行。 假设二：股权结构优化对银行业技术效率的提高具有正向影响，而外资入股能提高中国银行业技术效率。 假设三：实施IPO战略可以改善银行的技术效率，但存在短期和长期差异。
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user: 3. 研究设计 正如上文文献所示，国内外研究商业银行业效率问题的方法各有差异，本文将引入距离函数研究公司治理变革与中国银行业效率之间的关系。 1) 距离函数 在多种投入和产出的情况下，由于价格信息未知，前沿分析采用距离函数方法相对有效，具体又可分为投入导向和产出导向的距离函数。投入导向的距离函数定义为： D I ( y ， x ) = max { λ : x / λ ∈ L ( y ) } 。其中， D I ( y ， x ) 为投入导向的距离函数，y为产出变量，x为投入变量， L ( y ) 则为投入可能性集合。对x来说，距离函数 D I ( y ， x ) 是非减性和线性齐次性的，并同时满足凹性。对y来说，既是非增的也是凸性的。如果投入x落在 L ( y ) 上， D I ( y ， x ) 的取值则为1；如果投入x落在 L ( y ) 以外， D I ( y ， x ) 的取值大于1 [ 20 ] 。 这里，我们使用超越对数生产函数来估计上述距离函数，定义 L n ( D I ) = u ，其中u为随机误差项，于是得到模型(1)： − L n ( x 1 ) = α 0 + ∑ j = 2 n α j L n ( x j / x 1 ) + ∑ k = 1 m β k L n ( y k ) + 1 2 ∑ j = 2 n ∑ m = 2 n α j m L n ( x j / x 1 ) L n ( x m / x 1 )     + ∑ j = 2 n ∑ k = 1 m δ j k L n ( x j / x 1 ) L n ( y k ) + 1 2 ∑ k = 1 m ∑ l = 1 m β k l L n ( y k ) L n ( y l ) + j 0 t     + 1 2 j 00 t 2 + ∑ j = 2 n γ j t L n ( x j / x 1 ) + ∑ k = 1 m θ k t L n ( y k ) + u − v (1) 假定v服从标准正态分布，u服从非负的截断正态分布，且两者相互独立，模型(1)就是一个标准的随机前沿模型。借助Battese和Coelli [ 21 ] 的思想，我们可以用一系列外生变量对u项(非效率项)做进一步的分析。模型如下： u i t = ω 0 + z i t ξ + ζ i t (2) 模型(2)中 z i 为影响技术效率的各种外部因素， ξ 为这些影响因素的系数，其中 ζ i 为随机变量，且服从非负截断的正态分布。 2) 检验方法 随机前沿模型的检验包括两方面的内容：一是对模型设定的检验，二是对效率计算结果的统计检验。具体如下： 第一，模型设定的检验。设θ是待估计的前沿函数的参数向量，该向量在约束条件下的最大似然估计为 θ 0 ，在无约束条件下的最大似然估计为 θ 1 。 L ( θ 0 ) 和 L ( θ 1 ) 是在这两个条件下估计的似然函数值， λ = L ( θ 0 ) / L ( θ 1 ) 为其似然比， λ ∈ ( 0 ， 1 ) 。用LR表示其广义似然比检验统计量，可以表示为： L R = − 2 L n λ = − 2 L n ( L ( θ 0 ) / L ( θ 1 ) ) = − 2 L n ( θ 0 ) + 2 L n ( θ 1 ) = 2 × [ L n L ( θ 1 ) − L n L ( θ 0 ) ] (3) 模型(3)中的LR服从自由度为n的复合χ 2 分布检验，是随机前沿方法中常见的分布检验 [ 22 ] 。 第二，变差率γ的取值判断。这里， γ = σ u 2 / ( σ u 2 + σ v 2 ) ， σ u 2 为无效率项的方差， σ v 2 为随机误差项的方差，显然 γ ∈ ( 0 ， 1 ) 。当 γ → 0 时，随机误差决定误差项，可以忽略无效率项的影响；当 γ → 1 时，无效率项决定误差项，可以忽略随机误差的影响；当 γ ∈ ( 0 ， 1 ) 时，随机误差和无效率项共同决定误差项。 第三，变差率γ的零假设统计检验。变差率γ的零假设检验结果是判断参数的前沿函数是否有效的基本依据，接受γ的零假设，则表示无效率项不存在，相应参数的前沿函数也无效。一般地，γ的零假设检验可通过检验模型(3)中的LR统计量的显著性检验来实现。 3) 模型设定 如何定义投入和产出变量是银行效率研究的关键。早期的研究中，国外学者主要使用生产法(Production Approach)和中介法(Intermediation Approach)来定义银行的投入及产出变量。近年来，从经营的角度来定义银行投入和产出变量的研究变得越来越多 [ 21 ] 。如价值增值法(Value-Added Approach)和收入法(Income-Based Approach)。从价值增值的角度来考察银行的资产负债表，一般的价值增值法将存款、贷款和投资归为产出，劳动力、资本和利息支出归为投入。而收入法则将净利息收入(y 1 )和非利息收入(y 2 )归为产出，利息支出(x 1 )和非利息支出(x 2 )归为投入 [ 13 ] 。 由于无法获得样本期间样本银行人力资本的全部数据，本文使用收入法来定义模型(2)中的投入和产出变量 1 。同时，在模型(3)的设定中，将银行技术无效率的影响因素分为以下几个方面： 第一，公司治理变量。1) 股权结构类型：分为四大国有银行和股份制银行，股份制银行取1，其他银行取0。2) 选择性治理变量：样本期间经历了外资参股或者IPO的银行取1，其他银行取0，该变量衡量了外资参股或者IPO的银行，在治理结构发生变化之前和没有发生变化的银行之间的效率差异。3) 动态治理变量：样本期间经历了外资参股或者上市的银行参股或者上市后取1，在此之前取0；该变量衡量了外资参股或者IPO的银行，在治理结构发生变化前后本身的效率差异；样本期间经历外资参股或者上市的银行的时间长短，取其年数，在此之前和其他银行取0；该变量衡量了治理结构变化的年数对效率的影响。 第二，资产结构变量。随着商业银行业务模式的改变和混业经营的推进，资产结构上的差异也会影响到商业银行效率。为此，我们分别用证券投资与盈利资产比重(RIR)、权益资产比重(ER)指标来衡量银行的资产结构。 第三，宏观经济变量。经济增长速度，分别用样本期间全国GDP增长率来表示。
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user: 5. 结论 由于无法获取商业银行人力资本的全部数据，本文采用投入导向的距离函数，对4家国有商业银行和15家股份制商业银行1997~2016年的技术效率进行了评估，并在同一个框架中同时检验了公司治理变革对他们技术效率的影响。文章对模型设定及设定的经验结果进行了稳健性检验，从而提高了估计结果的质量，增强了研究结论的可靠性。随机前沿模型的统计检验结果表明，1997~2016年间中国银行业技术效率的均值从69.77%上升到了83.87%，提高了14.10个百分点，但银行技术效率的提高与经济增长速度不相关。同时，中国国有商业银行改革启动及时和持续推进，国有商业银行技术效率改善的速度略好于股份制商业银行，2009~2016年后国有银行与非国有银行的效率差距均不超过3个百分点，显示国有商业银行公司治理变革效果显著。 在无效率模型中，随机实证检验发现，股权结构变化对银行业技术效率则有着显著的影响；而外资入股对于银行业技术效率的改善并不显著，外资银行的要素管理技术没有完全渗透到国内银行；实施IPO战略在短期内可以改善银行的效率，但IPO战略对银行业长期效率的改善并未表现很好的效果，这可能是IPO使得银行规模增大，而导致边际效率递减的缘故。因此，本文认为，银行的短期收益主要来自于上市前的一次性改革，这种改革大多是为了满足上市的需要，而不是银行治理结构变化的根本结果。尽管样本数据的研究发现，外资参股与IPO战略的效果并没有达到一个比较理想的结果，但我们不能否决这些战略，反而要重视这些战略本身；只能说外资参股重在财务投资收益而非银行本身的技术效率的改善，外资银行的要素管理技术和业务模式没有完全渗透到中国银行业中，这种融合需要一个过程，也是中国银行业战略结构转型必须要经历的。另外，国有银行通过改革引进了外资和成功地实施了IPO战略，但时间不长，这些战略措施的长期效果可能需要一段更长的时间才能体现出来。 公司治理变革给国有商业银行带来的效应强于非国有银行，可能缘于国有商业银行的资产结构比较均衡，且获取政府资源比非国有银行多。因此会产生政府在这两类银行管制方面存在差异的疑问，政府的银行管制是不是存在差异，或者是不是逐渐放松，这都需要进一步讨论，也是本文尚未完善的地方。在未来，中国商业银行仍须继续深化改革，完善现代公司治理、放松管制、增强整体风险控制能力和提升综合竞争实力仍是永不结束的话题和研究方向。
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user: 摘 要 人们正在努力攻克癌症的治愈，努力探索治疗癌症的方法与技术。磁性介孔二氧化硅纳米药物载体的制备给癌症治疗提供了一个新的研究方向。利用共沉淀法制备Fe 3 O 4 纳米粒子，用CTAB做模板剂在Fe 3 O 4 的表面包裹SiO 2 ，随后在NaCl的乙醇溶液中搅拌去模版基，使Fe 3 O 4 外面形成介孔。实验中通过控制包裹时间，改变TEOS的用量，制备成形貌良好的磁性介孔二氧化硅纳米药物载体。最后对Fe 3 O 4 @mSiO 2 进行表面巯基化修饰，使表面巯基化的Fe 3 O 4 @mSiO 2 不仅能通过介孔载药，还能通过化学键载药，提高载体载药率。磁性介孔二氧化硅纳米药物载体的成功制备，为癌症治疗的靶向治疗带来新的研究方向。 关键词 :药物释放，性介孔材料，癌症治疗 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 癌症是当今世界最令人生畏的疾病之一，抗癌技术研发领域的进展不断突破，新的抗癌药物层出不穷，化疗因其独特优势在肿瘤治疗中发挥重要作用。但由于化疗药物选择性差，对肿瘤细胞和正常细胞均具有抑制作用，在治疗的过程中常引起严重的毒副作用。因此，在肿瘤的治疗中，提高化疗药物对肿瘤细胞的靶向性显得尤为重要。高效低毒的治手段对攻克肿瘤具有重大意义。 Fe 3 O 4 纳米粒子具有良好的生物相容性、超顺磁性、光热等特性，因而被广泛的应用到纳米药物载体领域。其中共沉淀法制备得到的Fe 3 O 4 纳米粒子尺寸分布均一，稳定性好，且表面含有大量容易被修饰的羟基，使其具有丰富的可修饰性。 二氧化硅因为其具低毒性和良好的生物相容性 [ 1 ] 而在医药材料领域 [ 2 ] [ 3 ] 被广泛应用。由病理学知识 [ 4 ] [ 5 ] 可知，围观条件下药物和药物载体的比表面积越大，载体中药物颗粒的扩散速度就越快。纳米尺寸的介孔二氧化硅具有高的比表面积，且孔道排列整齐、大小均一、结构稳定。利用其作为载药材料，可以使得一些原先难以被人体直接吸收或者毒性大的药物能够缓慢的分解释放，起到治疗效果。另外，在载体中引入具有靶向的物质，可以通过外部环境控制药物载体内的分布和释放 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] ，达到精准控制、高效治疗的效果。二氧化硅因表面大量的羟基为其带来了良好的化学修饰条件，如图1所示，图1(a)为二氧化硅成球机理图，图1(b)则为其表面羟基与硅烷偶联剂反应机理图。 磁性介孔二氧化硅纳米药物载体的优秀性能吸引着广大研究者们的兴趣。制备出高载药、低毒且能靶向输送的磁性纳米粒子为本实验的研究目的。
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user: 2. 实验部分 2.1. 共沉淀法制备Fe 3 O 4 纳米粒子 本实验采用共沉淀法 [ 3 ] [ 5 ] 制备四氧化三铁纳米粒子。首先称取60 g的氢氧化钠固体，溶解在500 mL的水中，将溶液转移至三口烧瓶中，搅拌，并通氮气30 min。称取10.271 g六水合氯化铁固体，将其溶解在44 mL pH = 3的盐酸中，通氮气30 min，然后加入4.5 g氯化亚铁固体，继续通氮气，至氯化亚铁固体全部溶解后，用注射器以60 mL/h的速度注入到三口烧瓶中。注射完成后将溶液加热到78℃，反应一个小时。反应完成后，将溶液转移到大烧杯中，加入适量超纯水，将烧杯静置于磁石上，待铁沉淀后，将上层液倒出，再加入超纯水，如此反复，直至溶液pH = 7为止。将洗好的四氧化三铁用pH = 3的盐酸溶液分散，取分散液，装入离心管，超声20 min后称重配平，然后离心20 min，离心机转速10000 r。离心后上层液即为所制得的四氧化三铁，将其用吸管取出，分别测量其粒径值和OD值，贴上标签，放置4℃的冰箱中，离心管内剩余物滴加pH = 3的盐酸继续分散，然后超声、称重配平、离心，如此反复操作直至分散液粒径不满足实验要求为止。 2.2. Stöber法制备Fe 3 O 4 @mSiO 2 取0.1 g上述制备粒子分散到30 mL超纯水中，超声30 min，分散均匀后倒入三口烧瓶中，加入50 mL水，40 mL乙醇，搅拌10 min，然后加入75 mg 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)模板剂，搅拌1 h (注意搅拌速度，不能起泡)，加入1mL氨水(质量分数28%)，搅拌10 min，混合均匀后，将200 μL正硅酸四乙酯(TEOS)分散到20 mL乙醇中，然后用注射泵以20 mL/h的速度注射到溶液中，搅拌反应6 h。然后将产物磁分离，用乙醇洗三次以除去多余的TEOS和少量的CTAB，然后配制无水碳酸钠的乙醇溶液(浓度6 g/L)在60℃条件下回流搅拌20 h，重复三次以除去粒子介孔中的模板剂CTAB，即可制备得到Fe 3 O 4 @mSiO 2 纳米粒子。 2.3. 粒子表面巯基化修饰 将前面制备得到的Fe 3 O 4 @mSiO 2 纳米粒子与65 mL无水甲苯在超声条件下均匀混合，使其分散均匀，在氮气保护作用下，加入5 mL的硅烷偶联剂(γ-球丙基三乙氧基硅烷)，在110℃并通氮气保护的条件下冷凝回流48 h。待其自然冷至室温却后，磁分离除去上层甲苯。残留物先用二氯甲烷洗涤2次以去除残留的甲苯，再用无水乙醇洗涤3次以去除残余的未反应完全的巯基化试剂以及二氯甲烷。 图1. (a) TEOS水解及二氧化硅成球机理图，(b) 粒子表面巯基化修饰机理图
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 粒子基本表征 如图2所示，图2(a)，图2(b)分别为Fe 3 O 4 和Fe 3 O 4 @mSiO 2 粒子透射电镜图片，图2(c)，图2(d)则为与之对应的扫描电镜图片，由图可以看出，共沉淀法制备的单颗的Fe 3 O 4 纳米粒子的粒径尺寸为20 ± 5 nm，对其表面修饰即包裹介孔二氧化硅后的复合粒子粒径为60 ± 10 nm，由透射电镜可以清晰的看到介孔二氧化硅均匀的包裹在Fe 3 O 4 纳米粒子表面。复合了SiO 2 之后的Fe 3 O 4 @mSiO 2 纳米粒子具有良好的形貌和良好的分散性。由此可见二氧化硅的引入解决了单一的四氧化三铁存在的分散性差这一缺陷。 图3为Fe 3 O 4 @mSiO 2 的氮气吸附-脱附曲线图和孔径分布图(小图)，该吸附-脱附曲线仍保持了IV型吸附-脱附等温线 [ 10 ]。在P/P 0 = 0.4~0.7处氮气吸附量和脱附量增加迅速，说明粒子具有较高的孔道有序性。在孔径分布图中，粒子孔径集中分布在1~4 nm之间，也印证了孔道的有序性，这一结果与图2中的TEM结果相符。粒子比表面积271.52 m 2 /g，孔径3.5 nm。对于药物载体来说，大的比表面积、合适的介孔孔径，更利于药物分子附载，这是由于大量得介孔结构给药物分子提供了足够的物理空间，且粒子介孔中大量的亲水性集团——羟基为药物分子提供了有利的化学因素。 如图4(a)所示，为实验中各步产物粒子的傅里叶红外图，图中依次向下分别为为Fe 3 O 4 、Fe 3 O 4 @mSiO 2 、Fe 3 O 4 @mSiO 2 -SH和SiO 2 的红外图，分别可以观察到Fe 3 O 4 和SiO 2 各自的特征峰。在Fe 3 O 4 @mSiO 2 的红外图中可以清晰的看到Fe 3 O 4 和SiO 2 各自的特征峰，如578 cm −1 处为Fe 3 O 4 中的Fe-O峰，1045 cm −1 处则为SiO 2 中的Si-O峰。Fe 3 O 4 @mSiO 2 -SH为表面巯基化后的磁性介孔二氧化硅纳米粒子，巯基化过程是硅烷偶联剂与磁性介孔二氧化硅粒子表面羟基反应从而接上巯基的过程，相较于Fe 3 O 4 @mSiO 2 ，羟基峰 图2. (a) 共沉淀法制备得到的四氧化三铁纳米粒子TEM图，(b) 为包裹了介孔二氧化硅的TEM图，(c) (d) 分别与之对应的SEM图 图3. Fe 3 O 4 @mSiO 2 粒子氮气吸附-脱附曲线及孔径分布图 图4. Fe 3 O 4 @mSiO 2 的傅立叶红外光谱图与XRD图 从3390 cm −1 处转移至3356 cm −1 处，表明磁性介孔二氧化硅纳米粒子表面被成功修饰上硅烷偶联剂。通过图4(a) FT-IR和4b的XRD分析，我们可以通过各物质的特征吸收峰大致的判断出所制备的粒子是由Fe 3 O 4 、SiO 2 复合而成，且粒子表面被巯基化，载药时部分药物分子与粒子以双硫键的形式复合在一起，达到了我们设计的初衷。这一结果与文献报道一致 [ 9 ] [ 10 ]。 由于该核-壳结构的纳米粒子是以Fe 3 O 4 为核复合而成，故预期纳米载体能够在外加磁场存在下显示磁靶向性。我们通过永磁体吸引和电磁铁振动样品磁强计(VSM)对载体的磁性涌动行为，磁滞回线和饱和磁强度进行表征和测定。在图5磁滞曲线图中，红色线为Fe 3 O 4 粒子磁滞曲线，磁饱和强度为36.7 emu/g，黑色线为Fe 3 O 4 @mSiO 2 粒子，磁饱和强度为32.5 emu/g，且没有出现磁滞环，这一结果说明了纳米粒子不仅可以在外部磁场下快速响应，且当没有磁场时，不会因为内部相互作用而团聚，从而避免了在注射时造成的血栓等副作用。 图5. Fe 3 O 4 和Fe 3 O 4 @mSiO 2 磁滞曲线 3.2. 药物释放 所制备的纳米粒子具有较高的载药量，为研究所制备纳米粒子的药物释放性能，本实验分别在是否含有GSH的PBS缓冲液中进行载药粒子体外药物释放实验。如图6所示，a为载药的Fe 3 O 4 @mSiO 2 粒子在pH 7.4 PBS和10 mM GSH条件下的释放曲线，在前8个小时中，药物释放速度最快，药物释放率达到77%，12 h后释放趋于平衡，24 h后通过计算得知最终释放82.7%的药物。b则为载药粒子在pH 7.4 PBS条件下的释放，相较于a，b在前8个小时中释放速度最快，可能是由于介孔中的药物分子本身扩散，12 h之后释放趋于平缓，最终释放药物70.2%。相较于a，b的药物释放量只有70.2%，可见部分药物分子通过双硫键与载药粒子结合，在没有GSH环境下双硫键很难断裂，从而释放量相较于a有所减少。为进一步验证此猜想，我们设计了一下实验，如曲线c所示，载药粒子在pH 7.4 PBS条件下药物释放，12 h后药物释放趋于平衡，此过程的药物释放主要为通过物理作用负载在介孔之中的药物分子。随后，将释放环境更换为含有10 mM GSH的PBS溶液，结果如曲线d所示，继续出现药物释放，此时的药物释放主要为GSH环境下通过双硫键与药物载体复合的药物分子因双硫键断裂而被释放出来，继续释放6 h后趋于平衡，最终释放84.5%的药物，其中化学在GSH条件下释放约占比21.2%。此实验充分证明了Fe 3 O 4 @mSiO 2 载体具有显著的还原刺激响应性。此外，在释放曲线中并未出现明显的突释暴释现象，长达24 h的持续释放也是“键合载药”所带来的优势。 3.3. 细胞毒性试验 试验采用不载药粒子作为参照，通过MTT法来考察载体对HeLa细胞的毒性作用，如图7a所示，在一定浓度范围内，不载药的Fe 3 O 4 @mSiO 2 粒子并未对HeLa细胞的增殖产生明显的影响，即使在粒子浓度40μg/mL的条件下，细胞存活率仍在65%以上，证明了所制备的粒子本身具有非常好的生物相容性和低毒性。图7b则为载药粒子孵育HeLa细胞48小时的细胞存活率，从图中可以明显看出DOX和Fe 3 O 4 @mSiO 2 的半致死率分别为0.87 μg/mL和0.72 μg/mL(DOX浓度)。说明在通过纯药衡量后同样的细胞水平上，纳米载体的引入使得药效大大增强。这是由于药物富集在载体之上，当通过内吞作用进入细胞之后才被释放出来，使得药物主要富集在靶向部位，从而达到高效治疗的效果。 图6. Fe 3 O 4 @mSiO 2 的释药曲线图 图7. (a)粒子细胞毒性图，(b)载药粒子细胞毒性 3.4. 结论 在本研究中，以共沉淀法制备Fe 3 O 4 纳米粒子，以Fe 3 O 4 纳米粒子为核，再通过Stöber法在其表面包裹上介孔结构的壳，所制备得到的具有核-壳结构的Fe 3 O 4 @mSiO 2 纳米粒子。再用γ-球丙基三乙氧基硅烷对粒子表面巯基化修饰，药物分子以物理包埋和化学键合两种方式负载在做制备的纳米粒子上。通过TEOS在碱性条件下水解得到二氧化硅分子，二氧化硅分子之间相互脱水，与磁性纳米粒子之间的静电作用自组装制备，反应条件温和，制备工艺简单，所制得的纳米粒子生物相容性好。实验制备的Fe 3 O 4 @mSiO 2 纳米药物载体为超顺磁性，毒性较低，包封率为91.4%，且具有还原响应性，能作为磁靶向药物载体高效杀死癌细胞。在细胞实验中，达到显著的抗癌效果，同时通过外加磁场吸附发现其显著的磁性增效作用。