载体系统

载体系统（精选十篇）

载体系统篇1

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

含人SCL基因的质粒购自德国Openbiosystem公司;感受态大肠杆菌DH5α、HEK293细胞和p DC315-EGFP载体购自上海吉凯基因生物技术有限公司;AdMaxTM重组腺病毒载体系统[包括穿梭质粒pDC315(io)以及E1、E3区缺失的5型腺病毒辅助大质粒p BHGloxΔE1和3Cre]购自加拿大Microbix公司;DMEM、胎牛血清、转染试剂盒Lipofectamine 2000TM购自Invitrogen公司;质粒提取试剂盒、凝胶回收试剂盒、DNA片段纯化试剂盒和DNA提取试剂盒均购自德国Qiagen公司;SDS-PAGE蛋白电泳仪、蛋白转膜仪(上海天能公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 人SC L基因的扩增

取含人SCL基因的质粒0.01μg做模板进行PCR扩增,上游引物5'-GAG GATCCCCGGGTACCGGTCGCCACCATGACCGAGC GGCCGCCGAG-3',下游引物5'-TCACCATGGTGGC GACCGGCCGAGGGCCGGCTCCATC-3',由上海基凯基因技术有限公司合成。反应条件为94℃变性30s,55℃退火40 s,72℃延伸1 min,共30个循环,最后一个循环72℃延伸10 min。取10μL PCR反应产物进行10 g/L琼脂糖凝胶电泳分析。

1.2.2 穿梭质粒pDC 315-EG FP/SCL的构建

人SCL基因的扩增产物交换入线性化表达载体PDC315-EGFP,将含人SCL基因纯化的PCR产物在In-Fusion交换酶的作用下交换入PDC315-EGFP线性化载体。

1.2.3 重组质粒pDC315-EG FP/SCL的筛选与鉴定

取含人SCL基因p DC315-EGFP质粒阳性克隆菌落PCR模板上的交换转化产物长出菌溶于10μL LB,混匀后取1μL作为模板,进行PCR扩增,上游引物5'-GGTATAAGAGGCGCGACCAG-3',下游引物5'-CGTCGCCGTCCAGCTCGACCAG-3'。反应条件为94℃变性30 s,60℃退火30 s,72℃延伸1min,共30个循环,最后一个循环72℃延伸6 min。取10μL PCR反应产物进行琼脂糖凝胶电泳分析,接种阳性转化子,分装200μL送测序。

1.2.4 重组腺病毒pDC 315-SCL的包装

用质粒抽提试剂盒提取病毒包装系统中的质粒DNA,以紫外光吸收法测定其浓度及纯度后进行质粒转染[2,3,4,5,6]。将穿梭质粒p DC315-EGFP/SCL和辅助质粒p BH-Glox(delta)E1、3Cre通过Lipofectamine 2000TM共转染HEK293细胞,观察细胞生长状况,待大部分细胞出现细胞病变(cytopathic effect,CPE),收集细胞,-70℃/37℃反复冻融,收集病毒上清-70℃保存。

1.2.5 重组腺病毒pDC 315-SCL的扩增、纯化

将生长状态良好的HEK293细胞4倍稀释后传入细胞培养瓶中,加入重组腺病毒p DC315-SCL收获的粗提液继续培养,待大部分细胞出现典型的CPE,收集病毒上清液,再次扩增,经Adeno-XTM Virus Purification Kit纯化试剂盒纯化重组腺病毒,-70℃保存。

1.2.6 重组腺病毒pDC315-SCL采用终点稀释法进行滴度测定

取10μL腺病毒原液做1∶100稀释,直至稀释到10-12,依次将10-5~10-12稀释的病毒液加入96孔板中,10 d后观察细胞病变现象,并对CPE孔进行计数,计算每一行的阳性率。病毒滴度计算按文献[7]进行。

2 结果

2.1 人SCL基因扩增PCR产物的鉴定

从含人SCL基因的质粒中,利用PCR方法扩增SCL基因后得到SCL基因片段,经琼脂糖凝胶电泳检测,得到的PCR产物大小为1036 bp,与Genbank人SCL cDNA大小一致(见图1)。

2.2 重组穿梭质粒pDC315-EGFP/SCL的鉴定

2.2.1 pDC 315-EG FP/SC L阳性克隆PC R

鉴定用SCL引物对随机挑选的3个转化子进行PCR鉴定,经电泳检测可以看到阳性转化子均扩增获得大小约1194 bp条带(见图2),与人SCL cDNA大小相当,表明3个转化子均接入SCL目的基因,而阴性转化子得到192 bp的条带。

2.2.2 pDC 315-EG FP/SC L阳性克隆测序鉴定

测序结果显示pDC315-EGFP成功插入了目的基因SCL,其基因测序与Genbank数据库人类SCL基因m RNA全长进行比对,结果完全一致。

2.3 重组腺病毒pDC315-SCL的包装

腺病毒辅助质粒pBHGlox(delta)E1、3Cre与穿梭质粒pDC315-EGFP/SCL共转染HEK293细胞,大约10~15 d HEK293细胞开始飘落,出现特征性细胞病变效应(CPE),细胞变大变圆,肿胀,折光性增强,并出现明显噬斑甚至细胞脱落(见图3箭头所示)。

2.4 重组腺病毒pDC315-SCL的鉴定

重组腺病毒pDC315-SCL感染HEK293细胞后培养24 h后可见荧光蛋白GFP的表达(见图4)。收集HEK293细胞,提取蛋白,采用Western blotting方法检测目的基因,检测结果观察到72 kD附近特征条带,其大小与SCL-GFP融合蛋白基本吻合(见图5),表明p DC315-SCL为SCL的重组腺病毒表达载体,已表达SCL基因蛋白。

2.5 重组腺病毒pDC315-SCL的滴度鉴定

经反复感染、扩增及纯化,获得高滴度的复制缺陷性重组腺病毒p DC315-SCL,采用终点稀释法进行滴度测定,病毒滴度=10(X+0.8)(PFU/mL),X=10-1到10-12依次稀释度下CPE阳性率总和,病毒滴度为1×1010 PFU/mL。

3 讨论

近年来,对DCP逼尿肌自发兴奋收缩性能的研究显示,膀胱逼尿肌具有自发兴奋收缩特性,是一种由ICC样细胞控制的肌源性自发兴奋、收缩[8],并认为该细胞就是膀胱的起搏细胞,也许正是由于逼尿肌中ICC样细胞的数量减少、分布异常或自发兴奋性降低,才导致了DCP的发生。而c-kit与其配体——SCF结合后启动SCF/c-kit信号通路,对ICC的发育、分化及表型维持稳定至关重要。研究发现,SCL是c-kit上游的重要调控基因,通过作用于c-kit基因启动子调节c-kit表达[9]。SCL在c-kit表达调控中发挥重要作用[10,11,12,13,14]。

载体系统篇2

惯性/卫星组合导航系统在信息融合过程中,需要以运动载体姿态角速度构成误差运动状态矩阵.但一般情况下惯导平台无法输出运动载体的姿态角速度.文中分析了惯导平台框架角与载体姿态角的关系,结合硬件改造与数据处理方法,从惯导平台输出量中提取了运动载体的姿态角速度,完成了惯性/卫星组合导航系统半实物仿真试验.

作者：陈坚张国良曾静 CHEN Jian ZHANG Guo-liang ZENG Jing 作者单位：陈坚,曾静,CHEN Jian,ZENG Jing(第二炮兵工程学院,西安,710025)

张国良,ZHANG Guo-liang(第二炮兵工程学院,西安,710025;西安理工大学,西安,710048)

课程,文化的载体篇3

文化的目的在于“化人”，给人带来精神的愉悦和幸福。因此，课程文化的实施，应立足于培养发展全面、人格健全的人。我们主要从两个方面优化课程结构：一是优化学科课程。根据李吉林老师情境教育的思想，我们在语文学科，低年级推行“阅读、观察、表达”三线并进，协同发展，形成多向性结构、螺旋式上升的序列；中高年级进行“学文与育人结合”、“语言实践与发展潜能结合”、“读与说写结合”、“课内与课外结合”大单元统整。在数学学科，我们增设了趣味数学、实践数学、数学文化等课程，以此丰富数学教学的内容和品质，增强学生思维能力和实践操作能力，提升学生的数学素养。二是强化艺体课程。我们坚持“健康第一”、“崇尚艺术”的办学理念，强化体育和艺术教育，开设了游泳、篮球、京剧等特色课程，编写了艺术与体育的《课程实施手册》。

课程的开发实际上就是文化的生成。我们要求教师按照生本、多元、整合、创新的原则，开发校本课程资源，从而不断拓展课程文化的内涵和外延。课程的开发主要从以下几个方面展开：一要与教学内容相容。结合教学对教材进行“二度开发”，使其与原有教学内容相辅相成，发挥好课程文化的育人价值。二要与时代脉搏同步。以时代关注的热点作为课程开发的主题和契机，通过课程的整合，不断强化学生的感受。三要与传统文化相连。课程在现代化的追求中，必须兼顾现代与传统，让传统文化中的真善美温润学生的心田。四要与国际教育接轨。课程文化应在民族性的基础上体现多元化，提倡各种文化之间对话、开放与包容。我们从培养“世界公民”这一目标出发，引导学生对多元文化的理解、尊重和认同。

我们不仅注重课程开发，还注重课程的建设，从自在的课程文化走向自觉的课程文化，积极打造课程品牌。一是主题性大单元教育课程，这是李吉林老师极力倡导的综合课程，它将教育背景、内容、形式等信息中的“相似块”整合在一起，以德育为主导，以语言学科为龙头，以课堂教学为中心，以儿童活动为途径，围绕同一主题，从各个不同角度集中开展教育活动。二是野外情境课程。当学生在观察、领略大自然时，自己的情感就会在不知不觉中融入其中，情景交融，物我合一。三是小蜜蜂行动计划。我们引导全校学生与好书交朋友，与真善美同行。学校每年都要举办读书节，开设了阅读指导课，成立了小蜜蜂读书俱乐部，评选“书香班级”和“书香家庭”，不断激发学生阅读兴趣。

课程是文化的载体，课程文化是文化立校的根基。我校致力于课程文化的建设，初步形成了开放的课程文化胸襟、系统的课程文化结构和鲜活的课程文化生命，彰显出课程文化的活力和魅力，使课程文化成为学校发展的强大引擎，让学生获得学习的快乐和童年的幸福。

（作者系江苏省南通师范第二附属小学校长）

非机动车为载体的城市支路系统设计篇4

新支路系统设计

城市的活力在于人们多样化的参与和贡献, 当城市机动性水平很低时, 人们在参与城市的各种活动之前首先想到的是交通拥挤, 出行时间过长等困难, 这就抑制了人们交往, 限制了城市的发展。只有当城市机动性达到一定水平, 人们才能够更多地参与多样化的活动, 才能创造出一个城市的特有魅力, 城市交通系统的目的是在可持续发展的原则下, 实现城市中各种人员和货物更加有效自由地移动。

在城市支路层级上, 设计以非机动车为载体的通道, 非机动车代表介于汽车与步行系统之间的一种交通速度, 提出这个设计也是建议对交通方式根据通行速度分级, 发挥各个交通方式的优点, 达到一种并存的整体优化。

非机动车虽然绝对速度慢于汽车, 但通行速度和灵活的可达性远远高于汽车, 上述实验完全证明了这点, 在时间成本, 体力成本, 经济成本三个方面和其他通行方式相比, 优势非常明显, 根据对美国在建设BFC (自行车友好社区) 过程中的研究成果, 人们日常的出行距离与出行比例如右图所示, 从图中可以看出有四分之一以上的出行距离不超过一英里, 对与这样的短程交通, 非机动车以其体积小, 行驶富于弹性, 时耗较小而显示出较大优势。欧盟和日本已将非机动车交通纳入城市整体交通运输战略中, 在荷兰大力发展自行车已经成为一项国策, 国家的自行车总体规划中明确写到:5公里以下的出行尽可能放弃机动车而改用非机动车;从家到轨道交通车站, 自行车是最合适的交通工具。国际大城市普遍鼓励自行车的使用, 在英国, 自行车在交叉口有机动车一样的权力, 法国巴黎在原本已经十分拥挤的城市中心开辟出公共交通和自行车共用的专用道。非机动车交通与我国城市空间结构, 生活韵律高度耦合, 因此在我国大城市以非机动车为载体的城市支路系统设计是非常有发展空间的。

根据非机动车的特点, 结合我国大城市的现状, 以及实验过程中的体验与思考, 设计出非机动车系统的实施方法与步骤:

首先, 方法一, 也是最现实最简单的方法, 在整个城市和每个区域选择一条“通道”, 调整这条“通道”的交通信号灯的频率。机动车的通行速度和汽车的通行速度是不同的, 这是关键所在, 调节交通信号灯的时间, 使得机动车从一个路口走到下一个路口时交通灯刚好是亮的, 这对于非机动车来说相当于一个“绿色通道”, 由于机动车与非机动车的速度不同, 这种频率的信号灯必然使得机动车行驶到这条通道时感觉非常不舒服。机动车的司机将会选择绕行, 留下一些由于送货或其它原因不得不走这条通道的机动车, 一种巧妙的“限制”, 自然形成非机动车的“绿色通道”。

其次, 方法二, 也是作为上一步的延续, 在通道形成之后, 机动车减少使得减少机动车道路, 拓宽及提高非机动车通行环境成为可能, 至于资金的来源, 来自其现在来自的地方, 即被用于缩小人行道及非机动车道的地方。提高非机动车通行环境是个目标, 其中设计的方法又有好几种:用绿化把非机动车道与机动车道隔开, 采取高差的方法把非机动车道与机动车道分隔开, 采取护栏的方法等等。

最后, 方法三, 提高非机动车的舒适度, 节省体力成本。现有的非机动车不足之处就是舒适度不够, 它有达到小汽车舒适度的潜力, 但是目前在设计上还远没有达到, 设计一批时尚的, 舒适的非机动车是非常简单的事情, 因为它所需投入的成本与投入到汽车的设计与研发上的成本相比实在是太小了, 做到这点也是相当容易的事情。

非机动车的通道承接轨道交通把由轨道交通形成的“渠化”城市空间结构优化, 把以轨道交通点为中心的城市能的聚合向周围辐射, 使得一个线的城市功能形态向面的功能形态扩展, 从而使得整个城市形成一个理想的网络, 现在强烈的地段的观念将被稀释, 形成一个完美结构的城市。

要使城市适合于非机动车通行, 需要采取大量的工程措施和相应的安全措施, 深层次的考虑还应包括非机动车道的这样处理和景观设计。骑-乘交换的便利性方面。

结束语

以非机动车为载体的城市支路系统的设计, 希望通过在TOD的基础上进一步丰富和完善城市交通系统, 进而为城市解决诸如全球化, 高密度, 老龄化所带来的问题提供建设性意见。非机动车尤其是其中的自行车会让人联想到20世纪80年代我国的道路交通状况而对它产生争议, 其实非机动车并非落伍的代名词, 尤其在今天全球化的大背景下, 资源, 能源, 人口, 环境的问题错综复杂, 小汽车的发展前景暗淡, 非机动车因其在经济, 环保, 多功能, 适龄区间等方面的特点而具有显著优势, 非机动车优势的发挥还需要设计者在多方面做出努力, 包括城市规划, 站点的设计, 车型的设计等等, 西方国家在这方面已经做出一些有益的尝试, 像荷兰设计了较好的适宜自行车出行的交通系统, 德国在轨道交通上安排有自行车的停车空间, 为非机动车和轨道交通的无缝换乘提供了新思路, 我国也出现了可以折叠携带到轨道交通上的新型自行车, 这些做法都是非常有意义的探索。

参考文献

[1]简·雅各布斯, 美国大城市的死与生.[1]简·雅各布斯, 美国大城市的死与生.

[2]潘海啸.中国城市机动性20年发展的回顾[J].国外城市规划, 2005, 3.[2]潘海啸.中国城市机动性20年发展的回顾[J].国外城市规划, 2005, 3.

[3]弗朗索瓦郎社.移动——现代性的中心, 城市交通空间创新设计潘海啸编译[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.[3]弗朗索瓦郎社.移动——现代性的中心, 城市交通空间创新设计潘海啸编译[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

载体系统篇5

——进城务工青年思想引导载体创新材料

根据团中央和团省委的统一部署，东莞长安集团和顺德美的集团是引导进城务工青年的试点单位。引导工作开展过程中，试点单位面对新时期进城务工青年思想状况和实际需求的不断变化，对传播、活动和服务三类载体进行了探索、创新，保证引导青年工作形成共鸣、入脑入心。

一、利用手机、网络等新媒体平台，确保信息传播载体便捷化

随着信息化、科技化时代的到来，手机和网络越来越普及，我们在进城务工青年引导工作中积极、充分利用手机和网络等新媒体，提高信息传递的效率，达到思想引导的及时性和有效性。通过建立QQ群、手机网等方式，定期向进城务工青年发送时政热点、企业发展动态、生活资讯、生活常识、节日问候等，加强沟通联系，更好地为进城务工青年提供服务及做好群体的引导教育工作，把思想引导渗透到进城务工青年的日常生活中。如利用手机网络开展“手机红色传递之旅”活动，通过发送红色短信种子开展有奖传递、利用手机短信平台开展红色历史有奖问答、红色歌曲铃声下载等活动，增强进城务工青年爱国主义教育的趣味性和渗透力。美的集团开展的手机短信“红段子”征集竞赛活动，通过编写言简意赅、积极向上、富有趣味的短信，引导进城务工青年正确认识发展形势，保持健康、乐观、向上的心态；依托网络QQ群定期组织网上青年论坛，打造进城务工青年畅所欲言、建言献策的平台，引导进城务工青年关注时政热点和企业发展，增强进城务工青年的归属感，激发他们的主人翁精神，更好地在自己的工作岗位上发挥作用。长安集团通过团刊《青春溢彩》和集团内刊《长安集团快讯》，围绕集团发展、企业文化、青年成才等主题，积极引导进城务工青年正确认识地方、企业、自身三者共赢发展的重要意义。

二、广泛开展文体活动，确保活动组织载体多元化形式多样、丰富多彩的文体活动是吸引、凝聚青年的有效载体。以轻松活跃的活动氛围吸引广大进城务工青年，在活动的过程中与青年进行思想的沟通碰撞，不断地引导青年思想朝着健康积极的方向发展，把党团组织的“大道理”转化为青年易于接受的“小道理”。从进城务工青年思想和需求多元化的现状出发，从外来务工青年业余文化生活需求出发，组织户外拓展、体育竞赛、文艺交流、保健休闲、青年联谊等活动，活跃青年生活氛围，丰富青年业余生活，提高青年生活幸福感。如美的集团以建国60周年为契机，开展企业发展成就回顾和“美的发展之我见”征文活动，引导青年从身边事例感受中国特色社会主义制度的科学性和先进性；组织美的青年参加 “论道现代公民社会”等文化讲座，提升进城务工青年的综合素质；长安集团针对进城务工青年的实际需求，有效整合资源，发动党团组织、工会、妇联和其他社会力量共同开展“送文体活动进园区、进企业”活动，为进城务工青年捐赠球类、棋牌、乐器等文体用品，开展篮球、乒乓球、棋牌、晚会、播放爱国电影等文体活动，不断丰富进城务工青年的业余文化生活。

抓好载体积极作为篇6

关键词:科学发展以人为本安全

中图分类号:F247文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0233-01

安全生产关乎企业的生存发展,关乎职工群众的生命健康,是一切工作的重中之重。各级工会组织要本着“以人为本”的理念,在安全生产工作中找准位置、依法履职、用好载体,积极作为,充分发挥新形势下工会组织在安全生产中的作用。

1 找准位置,依法履职

当前安全生产工作格局是“政府统一领导、部门依法监督、企业全面负责、群众参与监督、全社会广泛支持”,工会组织要在政府的统一领导下,在职责部门的依法监督下,与企业行政密切配合,坚持“安全第一、预防为主、群防群治、依法监督”的原则,组织、动员职工群众参与安全生产监督。工会组织既不能代替政府统一领导安全生产,又不能代替有关部门专职监督,也不能代替企业全盘负责,而是负责组织动员广大职工群众积极参与安全生产,积极参与安全生产监督。各级工会组织一方面积极倡导“以职工为本,主动、依法、科学维权”的维权观,另一方面又注重与政府和其它部门的沟通配合。强调工会组织在安全生产工作中要准确定位,找准自己的位置。工作中,要认真履行《工会法》和工会劳动保护《三条例》等法律法规赋予的法律职责。积极参与地方涉及职工劳动安全卫生等切身利益政策的制定,加大源头参与力度。督促企业严格“三同时”制度,保障职工群众的劳动条件。按照《三条例》的要求组建工会劳动保护组织、配备劳动保护监督检查员,加强对劳动保护监督检查员和工会小组劳动保护检查员的管理和培训,让他们真正履行工会劳动保护监督检查的职责,维护职工在劳动过程中的安全与健康。

2 用好载体,抓好落实

选好一个活动载体,对于推动工作开展会起到事半功倍的效果。“安康杯”竞赛活动,对于全面推进安全生产管理、安全文化建设,促进各类企事业单位建立和完善安全生产长效机制,不断提高广大职工的安全健康意识和素质,增加安全健康知识,掌握安全健康技能,提高杜绝违章作业和违反劳动纪律、抵制违章指挥的主动性和积极性起到了至关重要的作用。实践证明,“安康杯”竞赛活动开展以来,对各企事业单位的安全生产产生了巨大的促进作用。 “安康杯”竞赛为企业管理者搞好安全生产工作找到了突破口,也为广大职工维护自己的生命安全和健康搭建了平台。但由于“安康杯”竞赛开展时间长,许多企业和个人产生了麻痹思想,存在厌战情绪。针对这种情况,要对“安康杯”竞赛活动开展进行再部署、再动员,大力宣传开展“安康杯”竞赛活动的重要意义。丰富活动内容,拓宽竞赛领域。活动内容包括:一是开展“十个一”活动;二是进一步推行“一表一会一书三卡”的实际应用;三是加强班组安全建设和社区安全建设;四是抓好安全督导师、督导员和工会劳动保护监督检查员、工会小组劳动保护检查员的管理和培训;五是突出抓好农民工安全生产意识、素质和自我保护能力的提升;六是开展寓教于乐、丰富多彩的安全文化活动;七是大力推进《劳动安全卫生专项协议书》签订工作。竞赛领域要向石油化工、建筑等高危行业和非公制、私营企业倾斜。工作中,紧紧围绕“加强班组安全建设、强化一线教育管理”的竞赛主题,积极学习推广“白国周班组管理法”,推进基层安全基础建设,突出班组安全建设这个重点。利用职工培训基地、夜校等设施,组织各种重点针对高危行业和农民工的教育活动。力争形成纵向到底,横向到边,分工明确,责任落实,一级抓一级,一级对一级负责的竞赛工作格局,为竞赛活动的顺利开展提供重要的组织保证。努力做到“安康杯”竞赛活动领导重视,认识程度高;工作扎实,措施得力,竞赛内容丰富,效果好;竞赛领域宽,参与面高,效果显著;工会与安监局分工明确,配合紧密,为竞赛活动的开展提供有力的保障。

3 积极作为,效果显著

载体系统篇7

1 系统的组成与设计

1.1 实时姿态显示系统组成

实时姿态测量系统主要由MIMU数据采集系统,蓝牙通信模块和实时显示上位机等组成,系统组成原理框图如图1所示。MIMU数据采集系统主要实现惯性数据的采集和上传等功能;蓝牙模块是数据传输的接口;实时显示软件实现对惯性数据的补偿、姿态解算和实时显示等功能。

1.2 实时显示软件设计

实时显示软件是系统的主要组成部分,其主要功能是数据通信、数据补偿、姿态解算和数据显示。根据上述功能需要上位机软件具有运算速度快、数据显示量大、数据接收快等特点。基于上述要求,选择命名用C++语言进行程序的编写和MFC进行主要窗口框架。同时为了实时数据显示和优化显示方案,使用OpenGL进行数据显示[4]。

1.2.1 数据通信接口设计

一般的数据采集系统通过数据线进行数据传输,这种方法会影响载体运动的自由度。为了克服上述不足,系统设计时使用蓝牙进行载体与采集系统之间的数据传输。通过蓝牙传输的数据经过串口协议进入计算机,计算机与硬件电路通信数据定义如表1所示。其中01～02为帧头;03是由硬件生成的帧计数;04～09分别为ωx,ωy,ωz;10～16分别是ax,ay,az;最后一位是帧尾校验位。

通过上述帧定义,帧数据与电压数据的对应关系可以用下面两式进行说明,以ωx为例,它的两个字节分别为byte1,byte2。

式中:data是以电压表示的物理量,当byte1>128时取负号,当byte1<128时系统取正号。

1.2.2 采集数据量化处理

硬件电路传输到上位机的数据经过式(1)分离后得到的仍是电压值,不便于后续的计算,需采用式(2)对电压值进行补偿进而得到被测角速率和加速度值。其中,补偿参数包括了传感器的零点、标度因数矩阵等。这些参数可以通过椭球拟合、十二位置和线性标定等方法对MIMU标定得到

式中:Ui(i=x,y,z)是测量得到的电压值;Ui0(i=x,y,z)是零位电压;kij(i,j=x,y,z)为对应轴向相关标定矩阵值;Mi(i=x,y,z)是补偿后得到的物理量。

1.3 姿态解算算法设计

在设计姿态解算算法时,为了使数据解算具有通用性、封装性,可将四元素算法定义为姿态解算类CMySinsSolve。该类主要包括惯性计算的几个重要函数,姿态阵转化由四元素的函数、更新四元素的函数、提取姿态的函数和提取位置信息函数等组成。使用时只需重载该解算类,即可使用上述函数。姿态解算流程图如图2所示。

1.4 数据显示

传统的数据显示方法为图形控件显示法和背景消隐显示法。图形控件显示法显示速度较慢,背景消隐法在屏幕闪烁以及内存占用的显示方面皆存在很大问题,而利用OpenGL进行数据曲线具有显示直观、实现容易等优点。

OpenGL提供两种不同的透视方式,一种是正投影,另一种是透视投影。正投影是将物体尺寸直接投影到观察者的屏幕上;另一种是透视投影,透视投影会根据物体的远近程度对物体大小进行改变。在进行数据显示时,利用OpenGL的投影技术,可以很轻松地实现数据的二维曲线显示和三维动画显示,且由于OpenGL支持双缓存技术,使其绘制的图像不会与背景消隐法一样出现不同程度的闪烁。在OpenGL中只要如下两个函数即可对视图类型进行设置:

在VC++中,只要在刷新屏幕或改变窗口大小时使用上述两个函数就可以改变OpenGL的显示方式。图3是两种数据显示方式的实际效果图。

2 关键技术

2.1 通信数据处理

通过串口进行实时数据通信时,系统的实时性要求数据读取与处理同时进行。如果直接进行数据读取和处理容易发生数据丢失。使用数据缓存可以解决数据处理和数据读取等问题。实际编程时,设置两个数据缓存会使数据在读取和处理过程中出现数据混淆和数据错误。为了解决上述问题,编写程序时使用3个缓存区,通过缓存的交换进行数据先后顺序的判断。判断方法如表2所示,通过这种技术可以识别数据的顺序,同时起到数据缓存的作用。

实际应用过程中发现,计算机直接读取数会造成数据错帧、漏帧。分析原始数后发现,这是帧格式在基于消息的Window程序分块读取串口数据时被截断。为了解决这个问题,消息让程序对缓存数据读取。程序读取串口数据时,会按照数据块大小读取数据。为了克服系统的弊端,程序中设计了如图4所示程序。

如图4所述,每当通过串口读取一个数据块之后,首先检测有无上一个数据块留下的断帧数据,如果有断帧数据,先对断帧数据进行连接,再进行其他数据处理。同时,在数据处理完成后,要判断这块数据的最后一帧是否完整,如果不完整暂时先保存断帧数据以供下次连接断帧使用。通过上述方法,解决了实时通信过程中数据错帧、漏帧等问题。

2.2 多线程应用

为了实现实时数据采集、显示等长时间占用线程的操作,本文使用了多线程技术。多线程是指程序在运行时通过创建多个子线程在时间上同步完成不同任务。C++要通过CreateThread函数和TerminateThread函数分别对各线程进行启用和终止。由于多线程之间的数据通信方法比较繁琐,更多的信息请参见MSDN,这里不再详述。

2.3 OpenGL窗口创建

很多文献中提到的OpenGL使用方法都是建立一个视图类窗口,配置视图窗口为OpenGL风格。类似做法生成的窗口可以实现OpenGL的显示,但是当系统是实时显示系统时,为了实时更新视图要求窗口实时更新,这种更新方式会使显示视图产生闪烁,同时不能在当前窗口上使用VC++所封装的控件资源[4]。

上述两个缺点都会很大程度地影响软件人机交互的友好和系统的开发周期。为了改变上述方法的缺点,结合VC++控件本质也是一种窗口的事实,本文设计并实现了将控件作为OpenGL窗口的方法。首先,取得控件的句柄,利用CreatEx函数,在当前控件位置生成一个窗口。通过将指定的窗口风格中去掉了窗口框架。在主窗口的初始化中,重载并调用OpenGL窗口类。使用上述方法生成的OpenGL窗口解决了更新视图产生闪烁和不能使用控件的不足,实现了数据的实时显示和系统的控制。

3 功能测试

3.1 姿态解算功能测试

为了验证软件能否实现姿态解算的功能,对整个系统进行转台实验。实时参数为没有偏航角,横滚角20°/s转动60 s,俯仰角从-45°～+45°,共运行60 s。实验结果如图5所示。

通过实验数据发现,实时解算系统的解算误差比较小,航向角的解算误差在0.5°以下(70 s以内)。实验证明,实时姿态解算系统精度比较高,能完成姿态解算的功能。

3.2 帧测试和速度测试

系统选择的串口波特率为115 200 bit/s,结合帧格式的定义,每一帧有24个数据,所以最高的传输速率为600 Hz。其中没有计算串口协议的起始位和停止位等,所以选择了传输速率为500 Hz。由于系统有帧计数,通过帧计数可以进行如图6所示的帧计数增量观察系统有无掉帧或错帧的情况。实验时采集了大约90 s,得到45 965组数据,根据帧计数的增量发现,数据并无丢帧、错帧的现象。

3.3 软件功能测试

图7和图8是系统工作时上位机软件截图,从图中可以看出,软件能够很好地实现数据曲线显示和三维姿态数据。

4 结论

本文搭建的实时姿态显示系统比较好地解决了实时的数据通信、数据解算和数据显示等问题。通过实验验证系统比较好地解决了实时显示系统中数据传输引起的错帧、漏帧等问题,同时通过OpenGL的应用,解决由于实时刷新造成的数据显示时闪烁、不流畅和使用控件等问题。本文为捷联惯导系统的应用和实时显示软件的编写提供了参考,有一定的工程实践价值。

参考文献

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药物载体和给药系统的研究方向篇8

1 通过药物载体实现给药过程的优点

根据目前所掌握的资料统计, 依靠载体与机体的理化效应或生物物理的相互作用, 或在体外对载体的制导作用给药。其优点可归纳为13点:A.限制药物的分布;B.延缓控释;C.易于进入薄壁组织;D.定向性极强;E.药物的释放不影响药物的作用;F.药物受到保护;G.药物的种类容纳量高;H.可减少宿主对药物的过敏性;I.药物转运中损失少;J.具有生物相容性的性质;K.可以生物降解;L.易于制备;M.载体不引起病情的变化。

2 给药系统的发展过程

回顾给药系统的发展过程, 可以分为4个阶段:第一代是普通剂型, 例如丸剂、片剂、胶囊和注射剂;第二代是缓释制剂和前体药物;第三代是控释系统;第四代是定向 (又称靶向) 给药系统。按目前实验研究要求和载体与机体的物理和生物物理的相互作用, 第四代给药系统由药物-大分子和药物-抗体共轭物以及胶体微粒载体组成。这种设计应该说是剂型开发中最有希望的给药系统之一。

世界著名的药剂学家Gregoriadis指出, 若使药物产生最佳作用, 有两种方法, 首先是设计新的生物活性分子, 既有效又能选择特定的受体;其次是使用载体将活性分子指向机体的特定部位, 然后在识别此特殊部位之后主动或被动释放出药物。很显然这种理论方法实施的结果, 就是实现靶向性给药系统 (TDS) 。靶向性给药一是依靠它们与机体的理化或生物物理的相互作用实现;二是在外通过载体的制导作用 (国外叫作导弹方法) 。

根据上述理论可以得出结论:若想实现给药系统的理想化、合理化, 首要的条件是: (1) 必须具备有效的载体材料; (2) 必须保证药物的稳定性; (3) 最大有效的负载; (4) 容易制备; (5) 不宜受制备条件的影响。

除此之外, 采用微球型时, 要考虑药物在微球中的位置、基质材料的类型、数量、微球的大小和密度、交联的程度和性质、物理及化学类型、药物的分子量和浓度以及释放环境对于药物的影响等。

3 通过药物载体给药的方法

目前, 通过药物载体给药的方法有3种:第一种是将药物直接包入微球内;第二种是制备的未载运的微球放入药液中包蔽携药;第三种是制作特殊载体装置植入给药。用于制备有效载体的材料基质有以下种类:高密度脂蛋白;低密度脂蛋白;乳糜微粒;聚烷基丙烯酸酯;磁性铁淀粉;淀粉;聚丙葡聚糖;磺酸型离子交换树脂;乙基纤维素;改性纤维素;聚丙烯酰胺;磁性铁乙基纤维素;天然磷脂质;磷脂酰胆碱 (PC) ;磁性铁聚丁基丙烯酸酯;聚甲基丙烯酸甲酯;羧甲基化交联的葡聚糖;酰胺;聚苯乙烯;琼脂糖;蛋白质;明胶;DL-聚乳酸;巴西棕榈;磷脂酰乙醇胺 (PE) ;脱酸磷脂酰胆碱 (LPC) ;硅橡胶。

尚有一些正在研究试制中, 上面所列材料通过一定的制备方法携药后, 可以静注输送至肿瘤、关节内注射、直接注入肿瘤组织、做皮下植入、角膜滞留、肠道做辐射保护、肌注做皮下贮存库等, 从而实现给药理想化。

4 给药系统研究发展的方向

理想的给药系统 (DDS) 研究结果是使药物更具有选择性, 集中于人体的特定靶部位, 在特定的时间内持续发挥药效, 并且尽快全部排出体外, 以减少对脏器的损害。同时对不同的给药部位具有不同的要求, 其研究发展的方向如下: (1) 减少药物对胃肠道的反应。 (2) 防止消化道酶对药物的分解。 (3) 延长药物通过胃的时间。 (4) 对吸收部位具有控制方法。 (5) 溶解控制系统的精密化。 (6) 扩散控制系统的精密化。 (7) 通过pH控制溶解速度。 (8) 可分解为高分子化合物被机体利用。

4.1 经口DDS的研究方向

(1) 如何将更多的药物制成经皮DDS。 (2) 进一步弄清透皮治疗吸收机制。 (3) 解决透皮吸收的物理、化学及生物学影响因素。 (4) 开发透皮吸收促进剂。 (5) 开发新基质。 (6) 开发能精密控制释药的控制膜。 (7) 开发黏附层。 (8) 建立药物透皮利用的监测与利用评价方法。

4.2 经黏膜DDS的研究方向

(1) 尽量控制初期爆发效应, 达到迅速均匀释药。 (2) 开发富有柔软性高分子的物质。 (3) 开发透明度更高的分子材料。 (4) 开发精密释药、副作用小的物质。 (5) 开发量微而高效的眼用药。 (6) 开发复方给药系统。

4.3 注射用DDS的研究方向

(1) 注射用量小量化。 (2) 延长注射给药的药效。 (3) 减少注射次数。 (4) 降低不良反应。 (5) 开发小型化、持续性注射装置。 (6) 开发靶向型注射剂。

4.4 靶向型DDS的研究方向

4.4.1 前体药物的研究

(1) 对药物进行化学修饰, 使之能选择性地仅作用于癌细胞。 (2) 只有被消化道黏膜吸收的前体药物才显示活性。 (3) 保留体内活化前体药物的需要量。 (4) 研制在体内不产生有害物质的前体药物。

4.4.2 乳浊液的研究

(1) 开发注射安全度高的乳化用油及新乳化剂。 (2) 研制最佳乳化装置及机械乳化条件。 (3) 提高高浓度乳化液的制剂技术与稳定性。 (4) 提高复合型乳状液的制剂技术与稳定性。 (5) 建立快速评定乳状液稳定性的标准方法。 (6) 提高乳状液粒子的微粒化和均一化技术。 (7) 更有效地控制乳状液粒表面的电学性质。 (8) 提高趋向靶部位的有效率。

4.4.3 微球 (囊) 的研究

(1) 平均粒度、粒径分布的精密控制。 (2) 提高球壁的柔软性。 (3) 控制球壁的表面电位。 (4) 精密控制靶部位的释药速度。 (5) 使抗原性趋于最小。 (6) 使组织相容性增至最大。 (7) 开发在体内分解的新的高分子物质。

4.4.4 脂质体的研究

(1) 提高囊化率。 (2) 提高贮存期的稳定性。 (3) 开发不用有机溶剂的制备方法。 (4) 防止药物从脂质体内泄漏。 (5) 提高到达网状内皮系统以外细胞的性能。 (6) 开发与抗体结合的脂质体。

综上所述, 药剂学的发展必定会给人们的用药起到量与质的变化。给药系统将逐渐实现合理化、理想化, 使新的给药系统用药次数不断减少, 用药总剂量明显减少;药物的治疗作用显著增强, 药物的吸收率大大提高;药物的不良反应降低, 进一步提高药物对人体特定部位的选择性。

参考文献

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[2]解斌, 戴振国.合理用药问答[M].2版.北京:人民卫生出版社, 1998.

载体系统篇9

随着技术的飞速发展,电大尺寸复杂天线系统的电磁特性涉及雷达、遥感技术和探测制导等众多领域,是现代电子对抗技术的主要内容。数值方法能精确求解该类复杂目标的电磁特性,在诸多研究方法中包括:矩量法、快速多极子(Fast Miltipole Method,FMM)、多层快速极子法(Multilevel Fast Multipole Method,MLFMM) 、物理光学法、一致性几何绕射理论(Uniform Geometrical Theory of Diffraction,UTD) 、有限元法(Finite Element Method,FEM)、时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)等 [1,2,3,4,5]。其中,矩量法占用内存最多,存储量级为O(N2);MLFMM 为基于MM 的快速算法,将存储量降到O (NlgN) ,许多学者用FMM分析电大尺寸的电磁散射特性,取得了非常显著的成就[6,7,8];PO和UTD 属于高频方法,一般只适用于具有光滑或平坦的目标体,UTD 不需要对目标表面剖分,适用于平面和球面等规则面,2种方法对计算机内存要求低,但只考虑了一次场的作用,没有考虑耦合,结果不太准确[9,10];FEM需要设定辐射边界条件,离散自由空间,产生未知量太大,不适合电大尺寸目标体电磁特性的计算。

在众多电大尺寸的天线系统中,天线和其他附属体,如载体或者天线罩等,其关系越来越密切,它们对天线辐射特性的影响是不能忽略的。在解决这类问题的时候,考虑到天线形式和载体面积等因素,单一的数值方法如矩量法将无法胜任。在保持精度的前提下,混合算法是计算该类问题的最好选择。

1混合算法的基本原理

1.1表面积分方程

考虑PEC目标体,在平面波( $\overset{⇀}{E}_{i n c}$ , $\overset{⇀}{Η}_{i n c}$ )照射下,其表面S上感应电流 $\overset{⇀}{J} (r)$ 产生的散射电场为, $\hat{t}$ 为目标体表面的切向分量,则电场积分方程(Electric Field Integrated Equation,EFIE)、磁场积分方程(Magnetic Field Integrated Equation,MFIE)可分别表示为:

$\begin{array}{l} \overset{⇀}{E}^{i n c} (r) = \frac{j ω μ_{0}}{4 π} \int_{S} (G \overset{⇀}{J} (r^{'}) + \frac{1}{k^{2}} \nabla'_{S} \cdot \overset{⇀}{J} (r^{´}) \nabla G) d S^{'} = \\ \frac{j ω μ_{0}}{4 π} \int_{S} \overset{=}{G}_{e} (r, r^{´}) \cdot \overset{⇀}{J} (r^{´}) d S^{'}, r \in S 。 \end{array}$

$\begin{array}{l} \hat{n} \times \overset{⇀}{Η}^{i n c} (r) = \frac{1}{2} \overset{⇀}{J} (r) - \frac{1}{4 π} \hat{n} \times \nabla \times \\ Ρ . V . \int_{S} G (r, r^{'}) \overset{⇀}{J} (r^{'}) d S^{'}, r \in S 。 \end{array}$

式中,P.V.为柯西主值积分。

将EFIE、MFIE做如下方式的相加,即

$(C F Ι E) = α (E F Ι E) + (1 - α) η \hat{t} \cdot (Μ F Ι E)$ 。

式中,α为混合参数,介于0与1之间; $η = \sqrt{μ_{0} / ε_{0}}$ 为波阻抗,它的引入是为了使EFIE部分与MFIE部分具有相同的量纲; $\hat{t}$ 的引入是为了使EFIE与MFIE部分具有相同的权函数,称为混合积分方程。

1.2矩量法中积分方程的离散

矩量法是以积分方程为核心,一般选取Rao-Wilton-Glisson基函数,对上述的积分方程进行离散。RWG基函数用共边的三角形对作为基本面元的形式,第n条边对应的电流基函数表示为:

$\overset{⇀}{f}_{n} = {\begin{matrix} \frac{l_{n}}{2 A_{n}^{+}} \overset{⇀}{ρ}^{+} & \overset{⇀}{r} = Τ_{n}^{+}, \\ \frac{l_{n}}{2 A_{n}^{-}} \overset{⇀}{ρ}^{-} & \overset{⇀}{r} = Τ_{n}^{-}, \\ 0 & 其他。 \end{matrix}$

值得注意的是,式中所示的 $\overset{⇀}{ρ}^{+}$ 是从三角形顶点出发的矢量, $\overset{⇀}{ρ}^{-}$ 是指向三角形顶点的矢量,ln为公共边的长度。A+n和A-n分别是三角形面元对T+n以及T-n的面积; $\overset{⇀}{r}_{i}$ 为T+n中第条边所对顶点i的坐标矢量; $\overset{⇀}{r}_{j}$ 为T-n中第n条边所对顶点j的坐标矢量。

有了基函数,就可以将表面积分方程进行离散化了。采用Galerkin法,对表面电流采用RWG基函数展开,检验函数亦是RWG基函数,设所求解问题的未知数数目为N。

对EFIE有:

$\begin{array}{l} \sum_{n = 1}^{Ν} Ι_{n} \int_{Δ S (m)} \int_{Δ S (n)} [G \overset{⇀}{f}_{n} \cdot \overset{⇀}{f}_{m} + \frac{1}{k^{2}} (\nabla^{'}_{s} \cdot \overset{⇀}{f}_{n}) (\overset{⇀}{f}_{m} \cdot \nabla G)] d S^{'} d S = \\ \frac{1}{j ω μ_{0}} \int_{Δ S (m)} \overset{⇀}{E}^{i n c} \cdot \overset{⇀}{f}_{m} d S ‚ m = 1, \dots Ν 。 \end{array}$

对MFIE有:

$\begin{array}{l} \int_{Δ S (m)} (\hat{n} \times \overset{⇀}{Η}^{i n c}) \cdot \overset{⇀}{f}_{m} d S = \\ \sum_{n = 1}^{Ν} Ι_{n} \int_{Δ S (m)} \overset{⇀}{f}_{m} \cdot [\frac{1}{2} \overset{⇀}{f}_{n} - n \times Ρ . V . \int_{Δ S (n)} \nabla G \times \overset{⇀}{f}_{n} d S^{'}] d S 。 \end{array}$

1.3物理光学法

物理光学法(PO)是一种高频近似方法,适合解决表面光滑的电大载体的散射问题。物理光学法的出发点是斯特拉顿—朱兰成(Stratton-Chu)散射场积分方程,根据高频场的局部性原理,完全忽略区域中各部分的互耦[11]。其具体表达如下:

在亮区中:

$J^{Ρ Ο} = 2 \hat{n} \times \overset{⇀}{Η}^{i n c}$ 。

在暗区中PO电流为0。

1.4矩量法与PO混合算法

首先将所要分析的目标体分为MM区和PO区。在PO区,各局部子区域之间的相互耦合作用被忽略。而在MM区,各局部子区域之间的相互耦合作用可以用矩量法计算。

在MM区电流满足下列电场积分方程:

$[L_{e} (\overset{⇀}{J}^{Μ Μ}) + L_{e} (\overset{⇀}{J}^{Ρ Ο})]_{t} = - \overset{⇀}{E}_{t}^{i n c}, \overset{⇀}{r} \in S^{Μ Μ}$ 。

在PO区电流满足下列磁场积分方程:

$\overset{⇀}{J}^{Ρ Ο} (\overset{⇀}{r}) = 2 \hat{n} δ_{i} \times (\overset{⇀}{Η}^{i n c} (\overset{⇀}{r}) + L_{h} (\overset{⇀}{J}^{Μ Μ})), \overset{⇀}{r} \in S^{Μ Μ}$

式中, $\overset{⇀}{E}_{t}^{i n c}$ 和 $\overset{⇀}{Η}^{i n c}$ 表示外界入射场; $\hat{n}$ 为目标表面单位外法向量;δi为遮挡因子;Le和Lh分别表示电场积分算子和磁场积分算子,表法式分别为:

2计算实例

2.1大型反射面天线的RCS分析

本算例是计算大型反射面天线在不同状态下该天线的双站RCS。该反射面焦距为1 m,焦径比为0.25,计算模型如图1所示。在该算例中,对于载体和反射面使用PO法分析,对于馈源以及局部变化较为激烈的区域使用MM法,在两者的连续区域,使用局部迭代办法实现电流连续。假定入射波频率为1 GHz,为θ极化,入射角度分别为(30°,0°)。从图2和图3给出的仿真结果看,在考虑架设载体即反射板的影响时,天线的RCS值会比不考虑载体时大近20 dB。从隐身角度考虑,必须将天线架设平台周围的载体表面做隐射处理,如进行铺设吸波材料或者将平台表面做成波浪形式,使信号进行漫反射而不会在某一方向进行能量集中。

2.2天线-天线罩一体化设计

目前许多的大型平台,天线及天线罩一体化设计成为亟待解决的问题。天线一般都加载在特定目标上面,如飞机表面的带罩短波通讯天线、卫星表面的带罩螺旋天线和导弹天线罩等,天线罩及加载体对天线辐射性能都有很大的影响。

图4给出了一天线阵列在有无天线罩的情况下,其辐射性能变化的算例示意图。首先确定天线阵列的反射板与罩体的下半部分采用PO法,生成电流 $\overset{⇀}{J}^{Ρ Ο}$ ,而对于天线本身和罩体的顶端采用MM法,生成电流 $\overset{⇀}{J}^{Μ Μ}$ ,在罩体上, $\overset{⇀}{J}^{Ρ Ο}$ 和 $\overset{⇀}{J}^{Μ Μ}$ 的重叠区域采用迭代法使其电流连续。本天线阵列含有37个天线单元,天线类型为半波振子,分布在直径为1.2 m的平台上,天线的工作频率为1 GHz。天线阵列幅相分布为等副同相,天线罩为单层罩,介电常数εr=2.2,损耗角正切tanδ=0.003 5,天线为类椎体结构,罩体高2 m,低部外径为1.6 m,厚度为2 cm。从图5和图6的计算结果看出,在没有天线罩的情况下,天线阵列的增益为22.1 dB,加罩后增益下降0.6 dB,副瓣电平亦有所抬升,在φ=90°的平面上,副瓣抬升达到了3.8 dB。而天线阵列在扫描30度后,天线罩对电性能的影响也与在法向时相近,增益下降0.5 dB,副瓣几乎不变。

3结束语

针对目前诸多装备系统中电大尺寸天线以及阵列等电磁特性复杂多变的特点,采用MM-PO 混合算法分析了电大尺寸载体上的天线以及阵列等目标体的电磁散射特性。该混合算法在保证精度的前提下,极大地节省运算量和时间。算法中没有考虑PO 区内电流之间的互耦,还需进一步地分析以提高计算精度。 

摘要：针对电大尺寸目标体的电磁散射和辐射特性,在以处理表面积分方程的矩量法(Moment method,MM)为代表的低频法基础上,将物理光学法(Physical Optical Method,PO)与之有机结合起来,构成MM-PO混合法,对局部区域较为平坦的大型反射面天线、阵列以及载体系统电磁辐射或散射特性进行了仿真研究。结果表明该混合法对于快速有效地分析该类问题具有良好的适用性。

关键词：电大天线—载体系统,矩量法,物理光学法,电磁特性

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载体系统篇10

关键词：静电纺丝,载药纤维,缓释,生物利用度

作为一种有效的药物载体,具有生物活性的高聚物,在医药领域有着广泛的应用,和传统的药物剂型相比,高聚物的载药系统具有延缓或控制药物释放,降低药物的毒性;稳定和保护药物活性成分,改善疗效;提高生物利用率和帮助药物靶向定位等优点[1,2,3]。黄连素在临床中一直用于消化系统疾病的治疗,但现代药理学研究证实黄连素具有显著的抗心力衰竭、抗心律失常、降低胆固醇、抗制血管平滑肌增殖、改善胰岛素抵抗、抗血小板、抗菌等药理作用[4,5],因而在心血管系统和神经系统疾病方面将有广泛、重要的应用前景。但由于黄连素溶解率低,在体内吸收性极差,几乎全部停留在胃肠道,不易透过胃肠道进入血液,所以目前生产的黄连素制剂只适合胃肠消化道炎症性疾病,而对全身性感染疾病的患者却不适宜服用[6]。另一个缺点是黄连素制剂单一、剂型相对落后,生物利用度较低(仅为10%[7]),很难充分发挥疗效。开发新的药用辅料,提高生物利用度,促进剂型优化是当前我国中药开发与国际接轨的主要任务之一。

近年来,随着科学技术的不断发展,高压静电纺丝技术已得到了广泛的应用,通过调节静电纺丝的工艺参数,可制备出具有较大比表面积、孔隙率高及柔韧性能好的纳米纤维材料,被广泛用于药物传输、组织工程、过滤材料、防护服、传感器、催化剂[8]等诸多领域。尤其是纳米纤维释药系统能够克服传统制剂存在的缺陷,从而达到提高生物利用度、减少药物用量、增加药物疗效的要求。本研究以难溶性药物黄连素为研究对象,选择具有生物活性的高聚物PVA和PVP作为药物载体,优化静电纺丝技术的各项参数,获得新型可控的释药材料。目前,利用高压静电纺丝技术,制备纳米纤维膜的释药系统,对黄连素剂型的改进和生物利用度进行研究,在国内外未见相关文献报道。

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

H-7500型扫描电子显微镜(SEM)(Japan,Hitachi);傅立叶红外光谱仪(FT-IR)其扫描范围为4000～400cm-1(USA,Nicolet-560);UV-2550紫外-可见分光光度计(日本岛津公司);高压静电纺丝装置(吉林大学化学学院自组装);振荡培养箱(上海精密仪器仪表公司)。黄连素(石药集团欧意药业有限公司);聚乙烯吡咯烷酮(PVP K88,平均分子量为MW=1.3 ×106,上海阿拉丁公司);聚乙烯醇(PVA,聚合度 1750±50,国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 不同载体系统黄连素溶液的制备方法

准确称量PVA或者PVP固体各10g,将其分别溶解于100 mL的混合溶液(H2O∶CH3CH2OH=3∶1)中,在60℃条件下搅拌3h,配置成质量浓度为10%的PVA或者PVP溶液;然后将一定质量的黄连素溶于少量热水中,缓慢将其滴加到上述高聚物溶液中,获得质量分数为10%的黄连素/高聚物均一透明的黄色溶液,密封保存,备用。

1.3 不同载体系统黄连素超细纤维膜的制备

将质量分数为10%的载药PVA溶液或者载药PVP溶液分别倒入带有电极的塑料管中,为了达到较好的纺丝效果,调节合适的静电纺丝参数(工作电压,喷口与接收板的距离,溶液流速),各项指标参数如表1所示。

1.4 样品性能测试

1.4.1 标准工作曲线的绘制

精密称取2mg黄连素,置100mL容量瓶中,加入无水甲醇至刻度,摇匀,配制成质量浓度为20μg/mL的储备液。将黄连素储备液用甲醇稀释成0、1、2、4、6、8、10、12μg/mL,在343nm波长处测定光吸收值,并以吸光值(A)为纵坐标,样品浓度(C)为横坐标绘制标准曲线图,计算其回归方程:A=0.051795C-0.06432,(R2=0.9977)。黄连素的质量浓度范围在0μg/mL～12μg/mL时,吸光度值A与浓度C呈直线关系。

1.4.2 不同载体系统黄连素超细纤维膜体外释药实验

将不同载体系统黄连素超细纤维膜各自切成3cm×3cm的小块,准确称重,放入透析袋中,再将装有样品的透析袋分别放入装有人工胃液和人工肠液(按中华人民共和国药典2005版配置)的具塞锥形瓶中。保持振荡培养箱的温度在(37±0.1)℃,振荡频率为90r/min。每隔一段时间,取出1mL溶液,同时补加等温释放液1mL,在343nm波长处测定吸光度值A。应用上述标准曲线的回归方程计算释放t时刻的黄连素累计释放量,通过公式计算累计释放率:

累计释放率(%)= mt/m×100%(1)

其中,mt为t时刻黄连素的累积释放质量;m为载药纤维中黄连素的质量。

2 结果与讨论

2.1不同载体系统黄连素超细纤维膜的形貌和直径分布分析

图1显示了质量分数为10%的黄连素/PVA和黄连素/PVP超细纤维的扫描电镜照片。从图1可看出,载药纤维表面光滑,没有发现黄连素的结晶颗粒,说明黄连素与高聚物很好地包裹在一起,红外光谱数据分析及体外释药实验进一步证明了该论断。图2显示了质量分数为10%载药超细纤维的直径分布图,黄连素/PVA超细纤维的直径主要分布在250～350nm之间,其平均直径约为320nm;黄连素/PVP超细纤维的直径主要分布在350～450nm之间,其平均直径约为415nm。

2.2 不同载体系统黄连素超细纤维红外光谱分析

图3显示了黄连素、PVA、PVP的原料药以及黄连素/PVA和黄连素/PVP形成的纤维膜的红外光谱。黄连素原料药在3400cm- 1波数出现的吸收峰归属于黄连素-OH 的伸缩振动。由PVA或者PVP为载体所形成的载药纤维的红外光谱图可以看出归属于-OH 的伸缩振动吸收峰明显发生蓝移,这主要是由于黄连素与高聚物PVP或者PVA形成了氢键的作用[9];黄连素原料在3015cm- 1、2916cm- 1、2844cm- 1波数出现的特征峰,分别归属于烷氧基团中C-H的伸缩振动和吡啶盐中N+-H的伸缩振动,在形成载药纤维膜后其特征吸收峰减弱或消失。而在指纹区,黄连素众多尖锐吸收峰,如在1600cm- 1、1502cm- 1处出现的特征吸收峰,归属于苯环中C=C的伸缩振动;在1366cm- 1、1272cm- 1、1230cm- 1 的特征吸收峰,归属于=C-O-的伸缩振动[10]。在形成载药纤维后黄连素的特征吸收峰明显变弱或完全消失,这些现象说明黄连素与PVA或者PVP之间是通过氢键发生相互作用,具有很好的相容性,这一推论在扫描电镜中也已得到证实。整体上载药纤维的特征吸收峰比黄连素原料药的吸收峰明显变宽,主要是由于黄连素/PVA以及黄连素/PVP的载药纤维膜中黄连素的尺寸变小,具有小尺寸效应的缘故[11]。

2.3不同载体系统黄连素超细纤维膜的体外释放实验

图4显示了黄连素/高聚物超细纤维膜在人工肠液和人工胃液的释药曲线。在120h内,黄连素/PVA超细纤维膜在人工肠液的累计释药率为50.34%;在人工胃液的累计释药率为55.98%。黄连素/PVP超细纤维膜在人工肠液的累计释药率为86.88%;在人工胃液的累计释药率为96.46%。无论是黄连素/PVA纤维膜还是黄连素/PVP纤维膜,在人工胃液的累计释放率高于在人工肠液的释放率,原因在于人工胃液属于偏酸性环境,载药纤维膜很容易被破坏,导致黄连素的泄露。通过体外释药实验可以观察到,将黄连素/PVP超细纤维膜分别放入人工胃液和人工肠液中,数分钟内PVP载药超细纤维膜就已经全部溶解,用肉眼几乎看不到载药纤维膜的存在。在24h内PVP载药纤维药物累计释放率接近80%,而PVA载药纤维约为40%。引起黄连素速溶的主要原因在于,黄连素/PVP超细纤维膜中作为药物载体的PVP既含有亲水基团又含有亲油基团,它可以与多种物质相互作用;同时PVP具有立体空间阻剂效应,能改善难溶药物的润湿性和稳定性,使得水分能够迅速进入纤维膜的各个部分,溶解PVP的同时也能够将难溶药物溶解[3,12]。

载药纤维膜在初始阶段都存在药物突释的现象,其主要原因在于载药纤维膜在释药过程中的释放方式不同造成的。载药纤维中黄连素的释放首先发生在纤维的表层,形成了快释区。当纤维表面的药物释放完毕后,纤维内部的药物要通过扩散,才能到达纤维表面进行释放,由于扩散速率相对于释放速率相对平缓,因而形成药物的缓释区[13]。

3 结论

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