普朗醫(yī)療器械科技--核心提示 美國和德國的多位科學(xué)家通過C型臂的研究檢測，發(fā)現(xiàn)管關(guān)節(jié)MOM摩擦層主要是石墨碳結(jié)構(gòu)。

    隨著現(xiàn)代外科技術(shù)及假體設(shè)計的不斷發(fā)展，髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（HA）已經(jīng)成為治療終末期髖關(guān)節(jié)疾病最為有效方法。相比傳統(tǒng)金屬對聚乙烯HA假體，金屬對金屬假體（Metal-on-metal，MOM）以其低磨損，低脫位等優(yōu)勢吸引著眾多的關(guān)節(jié)外科醫(yī)生的眼球。眾所周知，在MOM設(shè)計中，反應(yīng)性蛋白質(zhì)在金屬摩擦層中起關(guān)鍵作用，但對摩擦層更多物質(zhì)基礎(chǔ)的認(rèn)識仍然很少。為此，來自美國和德國的多位科學(xué)家組成了一個聯(lián)合C型臂研究小組，針對MOM摩擦層的物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行一項實驗研究，并于近日在Science雜志公布了其研究報告。該C型臂研究結(jié)果證實，回收自患者的MOM-HA假體金屬摩擦層中含有石墨顆粒，這將有助于解釋MOM假體低磨損的原因。可以預(yù)期，石墨碳層的作用以及對機體的影響將成為今后一定時期內(nèi)材料工程學(xué)和骨科基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的一個研究熱點。

    該C型臂研究從納米水平對金屬摩擦層的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行了微觀研究，應(yīng)用聚焦離子束(FIB)將金屬顆粒觀察標(biāo)本分離的更薄，通過透射電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行觀察，電子能量損失學(xué)譜學(xué)(EELS)觀察可見石墨碳印跡；高分辨率電子顯微鏡(HREM)成像觀察也得出類似的結(jié)果。但作者在文章中指出，由于電子束可能會改變組織材料的性質(zhì)，因此基于上面的觀察結(jié)果并不能完全證實石墨碳粒子的存在。這除了要考慮標(biāo)本的制備方法，還需要排除人為技術(shù)因素的影響。因此，該研究在雙束掃描電子顯微鏡/FIB系統(tǒng)內(nèi)部加入了納米操縱器用以從標(biāo)本中刮取摩擦層（下圖所示）。另外，作者還設(shè)立兩個對照標(biāo)本：（1）在干燥小牛血清中，以同樣的方式應(yīng)用FIB刮取鈷鉻鉬合金制成的底物，（2）銅載網(wǎng)或硅薄膜上單獨的干燥小牛血清。

    電鏡觀察結(jié)果顯示，試驗標(biāo)本及對照標(biāo)本均可觀察到低氧信號，一些區(qū)域還可見到鈣信號（這被認(rèn)為來自于骨質(zhì)）。摩擦層標(biāo)本中未觀察到任何氮元素存在，然而，小牛血卻表現(xiàn)出強烈的氮元素峰值。EELS觀察顯示，銅網(wǎng)上小牛血的C:N:O 克分子比率為1:0.17:0.46。摩擦層的C:O克分子比率為1:0.07。為了進(jìn)一步證實摩擦層的觀察結(jié)果，作者還應(yīng)用了拉曼分光鏡技術(shù)，觀察結(jié)果表明，在回收假體的不同位置獲得的標(biāo)本中，均可見到石墨摩擦層的存在。

    基于C型臂試驗觀察結(jié)果，作者認(rèn)為，摩擦層所含的石墨粒子一定程度上與石墨碳相似。盡管尚不能排除其中含有蛋白雜質(zhì)，但氮元素肯定是很低的。這一研究發(fā)現(xiàn)的臨床意義在于，石墨碳層作為一種堅硬的潤滑劑可以很好地降低假體負(fù)重面間的摩擦，減小假體腐蝕和磨損，在進(jìn)行假體設(shè)計時，可通過改變合金材料的組成以改善石墨碳層的粘附性，進(jìn)而減少假體的摩擦，磨損和腐蝕。但作者同時指出，該石墨碳層在滑液中所形成的石墨粒子可能會進(jìn)入周圍組織的細(xì)胞中，因此之前研究報道的關(guān)于MOM假體不良反應(yīng)是否存在石墨碳層方面的因素，尚需要做進(jìn)一步研究。

    文章來源--普朗醫(yī)療C型臂生產(chǎn)廠家網(wǎng)編發(fā)表，轉(zhuǎn)載請注明出處。