镁及常用镁合金的溶血实验和改良实验及对现行评价标准的探讨
缓冲液,介质,1材料与方法,1主要材料与试剂,2样品的制备,3溶血实验(直接接触法),4溶血率计算,5上清液镁离子浓度分析及pH值测定,6统计学方法,2结果,1各组溶血率,2各组镁离子浓度,3各组上清液
李政垚 刘洁颖 赵宇 高鹏 王以朋(中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科,北京 100730)
在医疗器械/材料的评价中,对医疗器械材料生物相容性的评价是首要的,溶血实验用来测定医用材料对红细胞的影响有重要价值,直接或间接造成明显溶血反应的材料应用会受到限制。
目前骨科最常用的内置物是螺钉、接骨板等,其主要目的是稳定骨的断端,为骨的愈合创造条件。金属材料因其有良好的生物相容性、可靠的机械强度、优异的断裂韧性成为医用骨科材料的首选,目前常用材料包括不锈钢、钛和钴铬钼合金。但这些材料存在以下问题:①长期滞留造成永久性物理刺激、慢性炎症反应[1];②缓慢释放有毒元素[1,2];③过强的机械性能,与骨骼之间的弹性模量差异造成的“应力遮挡”效应可干扰骨的新陈代谢,从而造成骨丢失,甚至出现继发性骨折[3];④需二次手术取出,造成患者痛苦及医疗资源占用。因此可降解植入材料的研发已经成为热点领域之一。
目前常作为骨科医用的可降解金属材料包括镁合金、铁合金及锌合金等。镁,由于有良好的生物相容性及可降解性,逐渐成为可降解骨科材料研究的热点[4,5]。镁在体内主要降解过程如下。
首先水溶液中镁的腐蚀是一种电化学现象[6]:
Mg+2H2O →Mg(OH)2+H2
接下来如果腐蚀性介质中含有浓度高于30 mmol/L的氯化物,则发生如下反应[7]:
Mg(OH)2+2Cl-→MgCl2+2(OH)-
实际上其在体内降解过程更加复杂,体液中存在钙离子、磷酸根离子、碳酸根离子、蛋白质、细胞、微生物等都共同参与其降解的过程[8,9]。
我国的现行国家标准GB/T 16886[10]列出了溶血实验总则,但并未给出实验过程及选择实验方法的原则。在具体实施该实验时,研究机构都会选用GB/T 16175-2008《医用有机硅材料生物学评价实验方法》[11]中的溶血实验方法。但有报道发现按照如上方法进行直接接触法溶血实验时,多种镁合金体现出较强的导致溶血的作用[12-18]。为进一步探求镁及镁合金的生物相容性,本研究对纯镁及3种镁合金进行溶血实验(直接接触法)和改良实验进行评价,并根据结果对现行医用材料溶血评价标准进行探讨。
1 材料与方法
1.1 主要材料与试剂
生理盐水(normal saline,NS)(安徽,双鹤),DPBS缓冲液(北京,四环阳生),超纯水机(美国,Aquapro 公司),酶联免疫检测仪(美国,Thermo 公司) ......
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