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在生物醫(yī)用金屬材料中，鈦及鈦合金憑借優(yōu)良的綜合性能，成為人工關(guān)節(jié)(髖、膝、肩、踝、肘、腕、指關(guān)節(jié)等)、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品(髓內(nèi)釘、鋼板、螺釘?shù)?/font>)、 脊柱矯形內(nèi)固定系統(tǒng)、牙種植體、牙托、牙矯形絲、人工心臟瓣膜、介入性心血管支架等醫(yī)用內(nèi)植物產(chǎn)品的材料。

醫(yī)用鈦合金制成的置換用人工髖關(guān)節(jié)

由于人體髖部的球窩關(guān)節(jié)高強(qiáng)度的工作，鈦金屬會(huì)隨著時(shí)間流逝而慢慢磨損并進(jìn)入血液。雖然鈦本身無毒，但是血液中的鈦含量水平能夠幫助醫(yī)療服務(wù)提供者了解植入體降解的程度。因此，監(jiān)控植入人工髖關(guān)節(jié)的患者血清或髖關(guān)節(jié)抽出物中鈦含量十分重要。

但是由于種種因素限制（包括濃度低、眾多潛在的光譜干擾和復(fù)雜的人體體液基質(zhì)）想要準(zhǔn)確測(cè)量血清中的鈦含量比較困難。本研究將探索如何分析血清中的鈦含量，尋找有助于克服這種困難的儀器參數(shù)和方法。本實(shí)驗(yàn)僅用于研究用途，不用作診斷評(píng)價(jià)。

樣品

認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：正常水平微量元素的血清（UTAK® Laboratories Inc., Valencia,California, USA）

患者樣品（血清和髖關(guān)節(jié)抽出物）來自University Hospital Saint-Louis -Lariboisière - Fernand-Widal, Paris, France。

實(shí)驗(yàn)

血清和抽出物均使用0.2% HNO3稀釋20 倍。  

總鈦分析時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)加入法，其中校準(zhǔn)曲線的基質(zhì)是稀釋了20 倍的血清。

所有分析都在PerkinElmer NexION® 2000 ICP-MS 上進(jìn)行，分析條件如下表。所有分析和數(shù)據(jù)處理均通過ICP-MS 軟件的Syngistix™和Syngistix 納米顆粒應(yīng)用模塊來進(jìn)行。

由于鈦同位素存在諸多潛在干擾，因此分析過程中使用氨作為反應(yīng)氣體，將鈦轉(zhuǎn)換為Ti-NH3 簇/[TiNH(NH3)4]（m/z 131）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

樣品中總鈦分析使用標(biāo)準(zhǔn)加入法，標(biāo)準(zhǔn)曲線使用的20倍稀釋的UTAK 血清中加入0.5、1 和2 μg/L 鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液。

下圖展示了曲線的相關(guān)系數(shù)為0.99996。

對(duì)三個(gè)樣品進(jìn)行了分析。它們（稀釋20 倍）的結(jié)果參見下表。對(duì)UTAK 血清中進(jìn)行鈦加標(biāo)0.5 μg/L，回收率為98%，證明此方法是準(zhǔn)確的。患者樣品中的鈦含量更高，特別是在血清中。

使用NIST認(rèn)證的1898 TiO2 納米微粒，我們對(duì)0.2% HNO3 中的1 μg/L TiO2 納米顆粒懸浮液進(jìn)行分析。下圖顯示實(shí)時(shí)信號(hào)與時(shí)間曲線圖、粒徑與頻率柱狀圖，說明大概率粒徑為80 nm，與NIST 認(rèn)證中所示的71-83 nm 非常接近。

接下來，對(duì)UTAK血清、患者抽出物和患者血清進(jìn)行Ti納米顆粒和溶解態(tài)鈦評(píng)估。

UTAK血清三次獨(dú)立分析的SP-ICP-MS結(jié)果如下表。幾乎沒有檢測(cè)到鈦顆粒。此結(jié)果與所有測(cè)量數(shù)據(jù)均保持一致。

患者樣品的SP-ICP-MS結(jié)果如下表，其顆粒含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，很可能是由于人工髖關(guān)節(jié)中鈦磨損所致。除此之外，患者血清中溶解鈦濃度與總鈦分析的測(cè)量結(jié)果十分相近。

結(jié)論

利用NexION 2000 ICP-MS 的反應(yīng)- 質(zhì)量轉(zhuǎn)移分析功能可準(zhǔn)確測(cè)量血清中低含量的鈦。通過將NH3 作為反應(yīng)池氣體，Ti+ 能夠高效反應(yīng)形成TiNH(NH3)4+（m/z 13+ 同位素的一般干擾。該反應(yīng)還能夠有效測(cè)量血清中的鈦納米顆粒。結(jié)果表明，鈦同時(shí)以溶解態(tài)和顆粒物狀態(tài)存在于取自患者人工髖關(guān)節(jié)的樣品中。初步研究顯示，使用SP-ICP-MS 進(jìn)行植入體磨損的早期檢測(cè)，有很大希望。

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