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(wú)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(lái)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(xiàn)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(guò)ICP-MS 軟件的Syngistix™和Syngistix 納米顆粒應(yīng)用模塊來(lái)進(jìn)行。
 

由于鈦同位素存在諸多潛在干擾，因此分析過(guò)程中使用氨作為反應(yīng)氣體，將鈦轉(zhuǎn)換為T(mén)i-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(xiàn)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(xiàn)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(jiàn)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(xiàn)圖、粒徑與頻率柱狀圖，說(shuō)明最大概率粒徑為80 nm，與NIST 認(rèn)證中所示的71-83 nm 非常接近。
 

 

 

 

接下來(lái)，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(méi)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(guò)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。

了解更多應(yīng)用資料和產(chǎn)品信息，掃描下方二維碼，下載珀金埃爾默生物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的新前沿：血清中鈦的總顆粒分析和單顆粒分析相關(guān)資料。