硝酸盐吸收

硝酸盐吸收 篇1

相比于以块体和颗粒形式应用的骨填充材料,自固化骨修复材料( 骨水泥) 具有低温固化和可根据骨缺损部位的形状进行塑形的特性,因此特别适用于复杂形状骨缺损的修复填充。目前临床上应用的比较多的是磷酸钙骨水泥( calcium phosphate cements,CPC) ,这类骨水泥的特点主要在于能够快速凝固,并且在完全固化后其主要产物为化学组成与人体骨无机成分类似的羟基磷灰石或磷酸氢钙,因此这类材料具有较好的生物相容性[1]。但是,临床研究表明,CPC仅具有骨传导性,其表面诱导类骨磷灰石沉积能力差,新生组织只能沿CPC表面或内部微孔表面爬行替代,结合强度和骨传导能力均远低于磷灰石 - 硅灰石玻璃陶瓷自固化材料[2,3]。此外,由于羟基磷灰石和磷酸氢钙在人体内环境下溶解度较低,因此CPC的固化产物还存在降解速率过慢的问题[4,5]。

近年来学术界针对CPC的上述问题进行了大量研究并证明,通过将具有良好生物活性和降解性的硅酸盐类材料与CPC进行复合,能够在一定程度上解决CPC缺乏生物活性和降解性的问题。其中比较具有代表性的是中科院上海硅酸盐研究所对磷酸钙 - 硅酸三钙复合骨水泥的研究。硅酸三钙是波特兰水泥中的主要组成成分,作为骨修复应用其主要特性在于[6]: a) 能够缓慢水化,虽然初期强度较低,但具有较高的长期强度; b) 能够诱导表面类骨磷灰石沉积; c) 具有较温和的降解速率; d) 具有较好的细胞相容性,并且在降解过程中能够通过释放钙、硅离子产生一定的成骨促进作用。但是,凝固过慢的问题很大程度上阻碍了这种材料的潜在应用。研究发现,通过将CPC与硅酸三钙进行复合,可以将二者的优良特性结合起来,体外研究证实形成的磷酸钙 - 硅酸三钙复合骨水泥兼聚CPC良好的自固化性能和硅酸三钙的生物活性,并且其降解性能优于单纯的磷酸钙骨水泥[7]。基于上述研究结果,我们与中科院上海硅酸盐研究所合作,在本研究中进一步对磷酸钙 - 硅酸三钙的体内生物相容性、成骨性和降解性进行研究和评价,旨在为这类材料的潜在临床应用提供进一步的动物体内评价参考。

1 资料与方法

1. 1 实验动物和材料 实验动物由复旦大学实验动物部提供,24只6周龄新西兰大白兔,体重约2. 5 ~ 3. 0 kg。实验材料为中科院上海硅酸盐研究所提供的预固化骨水泥圆柱[7],包括磷酸钙骨水泥( CPC,对照组) 和磷酸钙-硅酸三钙复合骨水泥 ( calcium phosphate cements-calcium silicate,CPC-CS,材料组) ,其尺寸为直径5 mm,高度10 mm。

1. 2 实验方法 24只兔随机选取一侧股骨髁植入CPC-CS组样品,另外一侧股骨髁的骨缺损处植入CPC做为对照组。材料植入具体操作步骤: 常规备皮,样品采用常规高温高压消毒,取膝关节外侧切口,长2 cm,切开皮肤、皮下组织、关节外侧支持带,显露股骨远端,于侧副韧带与兔腓侧韧带之间中点处,平行膝关节横轴钻一直径5 mm、高10 mm圆柱形骨缺损。生理盐水冲洗创面,清除骨屑和凝血块后植入样品。缝合深筋膜,最后缝合皮肤。术后分笼饲养,每日肌肉注射青霉素10 × 104U / kg,连续3 d。

1. 3 材料生物学性能评价 a) 术后每个即时摄X线片,观察材料植入位置。b) 于术后4、8和12周分别处死8只动物,观察动物术区外观情况,并拍X线片和取样。c) 动物骨标本用75% 酒精固定,PMMA包埋,切片,HE染色,光学显微镜下观察材料-组织界面结合情况,并进行组织学定性分析和材料降解定量分析。

2 结果

2. 1 术后即时摄X线片观察 材料充填情况良好,未见材料误入骨髓腔。

2. 2 术后采集标本时X线片观察 术后4周时,材料组和对照组显示植入材料位于股骨髁内,材料周边边界清楚,无明显降解吸收现象; 术后8周时,材料组材料有部分降解吸收,周边有新生骨形成,对照组材料降解不明显; 术后12周时,材料组材料已充分降解,与周围骨组织结合紧密,对照组材料仅有部分降解( 见图1) 。

2. 3 肉眼观察 发现术后动物术区愈合良好,材料植入部位未观察到动物机体的明显排斥反应。取样后对其进行肉眼观察,发现4周后骨缺损边界清楚,材料组和对照组材料质硬,无降解,植入材料的骨缺损处可见白色材料颗粒; 植入8周时,材料组材料降解变软,骨缺损边界不清楚,对照组材料被纤维瘢痕组织包裹,降解不明显,骨缺损边界仍清楚; 植入12周时,材料组材料降解明显,材料内有新生骨长入,材料与周围骨组织的界限模糊,对照组材料仍清楚,仅部分降解,材料周围有纤维组织包裹。

2. 4 HE 染色 通过 HE 染色对组织切片进行处理后发现( 如图2) ,4周后对照组和材料组在材料 - 骨组织之间均形成纤维层,说明材料在植入后会引起一定的炎症反应,但从厚度来看对照组和材料组的纤维组织没有显著差异。植入8周后,对照组和材料组材料 - 骨之间纤维组织的厚度明显变小,逐渐被新骨取代,对比对照组和材料组的结果可以发现,材料组材料 - 骨之间结合面积明显较大,并且材料组表面有较多新生骨。植入12周后,可见CPC组材料与骨组织之间仍存在一定的孔隙,而CPC-CS组材料与周围骨组织结合较为完全,且未见明显的纤维组织。

此外,HE切片染色的结果显示( 图3) ,对照组在植入动物体内之后,在受力条件下明显发生裂纹和局部碎裂,特别是在12周后,材料明显发生碎裂; 而相比对照组,材料组在植入动物体内能较好地抵抗力学破坏,即使在材料内部发生裂纹( 例如8周) ,材料仍然比较好的保持了大体形状,并且发现随着时间延长,材料由外向内逐渐降解。进一步对材料降解率[( 切片横切面上植入材料面积 - 剩余材料面积) /植入材料面积 × 100%]进行计算发现,CPC-CS复合材料的降解速率显著高于CPC对照组( 见表1) ,植入12周后,CPC组材料降解率为32. 4% ,CPC-CS材料组为45. 4% ,差异具有统计学意义。

3 讨论

在临床上,限制磷酸钙骨水泥应用的一个重要因素是其较低的力学强度容易发生材料在植入后因受力断裂导致的机械失效[8,9]。在本工作中,我们采用的磷酸钙 - 硅酸三钙复合骨水泥已经经过体外验证其相比于对照组磷酸钙骨水泥在力学强度( 抗压强度) 上有大幅度提高( 2 ~ 4倍)[7],动物体内试验的结果显示在植入12周后复合骨水泥未见明显断裂,说明复合材料相比于单一的磷酸钙骨水泥能够在植入后更好的承受负荷,与体外实验结果相吻合。

HE染色结果表明,植入4周后材料组和对照组材料与周围骨组织之间都形成一层纤维组织,说明材料在植入后会引起一定的炎症反应,这可能是由于材料表面碱性偏高[7]或是材料在降解过程中释放的游离颗粒[10]所引起,在以往对于磷酸钙骨水泥的动物体内试验评价中也观察到类似情况[11,12]。通过对比发现,纤维组织厚度在材料组和对照组中类似,说明复合材料在植入后初期与对照组磷酸钙骨水泥具有相似的生物相容性。植入8周后,对于对照组和材料组,材料 - 骨组织之间的纤维组织厚度降低,并被新生骨组织取代。通过对比发现,复合材料组纤维组织减少更明显,并且材料表面出现明显成骨,而CPC表面未见明显成骨。植入12周后,复合材料表面完全为新生骨覆盖,而CPC与新生骨之间仍存在少量孔隙,说明复合材料相比于单纯CPC具有复合材料中硅酸三钙组分水化产物水合硅酸钙( calcium silicate hydrate,CSH) 相比于羟基磷灰石具有更高的溶解性,从而能够加速复合材料的整体降解速率[7]。本工作中动物体内实验定量分析结果很好地证明了上述结果,说明复合材料相比单纯的磷酸钙骨水泥具有更好的降解性。但是值得注意的是,对复合材料的观察中我们也发现在材料植入早期也出现颗粒的游离情况,这提示复合材料的降解模式可能是颗粒的细胞吞噬和材料溶解两种方式的结合,而在相关的体外研究中并没有明确这两种方式中哪一种为主体。因此,还需要更深入的体外、体内试验明确材料的降解机制及降解产物的去处及排泄方式。

硝酸盐吸收 篇2

火焰原子吸收光谱法连续分析硝酸钴中铜、铁、锰、锌含量

采用火焰原子吸收光谱法(FAAS)连续分析镉镍电池浸渍用硝酸钴中铜、铁、锰、锌含量,同时对样品中的干扰因素等进行了综合考察.实验结果表明,该方法具有灵敏度和重现性很好、分析步骤简单、操作容易、干扰少等特点.相对标准偏差均小于1.0%,回收率均在97.0%～101.0%间.该法适用于硝酸钴中铜、铁、锰、锌含量控制分析和样品系统分析.

作 者：薛光荣 夏敏勇 Xue Guangrong Xia Minyong  作者单位：薛光荣,Xue Guangrong(中国航天科技集团公司空间电源研究所,上海,33)

夏敏勇,Xia Minyong(上海安谱科学仪器有限公司分析测试中心,上海,30)

刊 名：分析仪器  ISTIC英文刊名：ANALYTICAL INSTRUMENTATION 年，卷(期)： “”(2) 分类号：O6 关键词：火焰原子吸收光谱法   硝酸钴   铜   铁   锰   锌