王书晗 彭俊 柯浩奇 刘洪伟 徐良

1 深圳市药品检验研究院（深圳市医疗器械检测中心） （广东 深圳 518057）2 深圳市医疗器械产品检测公共服务平台 （广东 深圳 518057）

内容提要： 通过对TC4钛合金进行体外降解的模拟试验，对其降解产物进行了定性和定量的分析，研究表明，TC4钛合金中的Al、V、Fe均在人体可接受水平范围内，对人体不会产生毒副作用。

医用TC4钛合金具有低的弹性模量、良好的生物相容性和耐腐蚀性等优点，在临床上获得了广泛的应用，如硬组织替换、血管支架及各种矫形器械等[1]。但是由于Al，V元素具有潜在的细胞毒性[2,3]，因此不含Al、V元素的新型钛合金应运而生。本文对TC4钛合金体外降解进行试验研究，对其降解产物进行了定性和定量的分析，对评价TC4钛合金医疗器械的生物性能有重要意义。

1.试验材料和方法

1.1 体外降解试验

依据GB/T 16886.15-2003《医疗器械生物学评价 第15部分：金属与合金降解产物的定性与定量》，对TC4钛合金进行检测，所采用TC4材料为Φ10×1mm圆片状样品，其化学成分见表1。

表1. TC4钛合金化学成分(Wt.%)

移取600mL试验液（0.9%的氯化钠水溶液）于五口电解池中，将电解池保持在37˚C。辅助电极为铂电极，参比电极使用饱和甘汞电极（SCE），试验开始之前，以100cm3/min的速度向电解池中充入高纯氮气30min，以降低电解质中的含氧量并在试验的全程通氮气。

将工作电极浸入试验池至少2h后，立即测量开路电势，该电势用来作为测量动态电势的起始电势。扫描速度为1.0mVS-1。在电势/电流曲线上记录至最高电势2000mV，以评价样品的过钝化区范围。为确保一致性，再反向扫描，回到开路电势，然后重复试验，再扫描至2000mV。以获得一致的电势/电流曲线，由此得到样品的裂解电势Ep。选择一新的试验样品施加恒定电势，记录电流/时间曲线，使用该电解液测试样品的降解产物。

1.2 降解产物的定性和定量试验

标准溶液的制备：取Al标准溶液（1000ppm）、V标准溶液（1000ppm）、Fe标准溶液（1000ppm）、Ti标准溶液（1000ppm）分别1mL，用2%HNO3溶液定容至500mL，配成2ppm标准溶液。取各元素标准溶液（2ppm）分别0mL、0.25mL、0.5mL、1mL、2.5mL、5mL，用2%HNO3定容至100mL，配成浓度为0ppb、5ppb、10ppb、20ppb、50ppb、100ppb的标准溶液。

样品溶液的制备：加入2mLHNO3，利用样品溶液定容至100mL。

1.3 仪器设备

电化学测量系统（型号：PARSTAT 2273）电感耦合等离子体质谱仪（型号：X-Series2）。

2.结果与分析

图1示出了实验样品的阳极极化曲线，由图1可见，测量2个平行样品的裂解电势，分别为Ep1=1.15V，Ep2=1.2V，取二者平均值作为最终裂解电势Ep=1.175V，则用于测定降解产物的电势应为Ep+50mV=1.225V。选择极化时间分别为1h，可得到图2所示的电流/时间曲线。对该电解液中的电解产物进行定性和定量的分析，可见表2。由表2计算可知，电解液中Al和Ti元素均未检出，Fe为3.3µg，V为1.2µg。

图1. 1#试验样品阳极极化曲线（b）2#试验样品阳极极化曲线

图2. 在定电势下（1.225V）试验1h电流-时间曲线

表2. 电解液的ICP-MS试验结果

铝非人体必须微量元素。由于铝与老年痴呆症有密切的联系，在生物医学材料中应避免该元素的存在[4]。根据世界卫生组织的评估，规定铝的每日摄入量为0～0.6mg/kg。我国《食品添加剂使用标准GB2760-2011》中规定，铝的残留量要小于等于100mg/kg。钒属于人体必须微量元素。钒在人体中能刺激骨髓造血、降血压、促生长，参与胆固醇和脂质及辅酶代谢。缺钒会造成胆固醇高、生殖功能低下、贫血、心肌无力、骨骼异常等症状。金属钒毒性很低，但钒化合物对人及动物有中度或高度毒性[5]，钒在人体内含量极低，体内总量不足1mg。主要分布于内脏，尤其是肝、肾、甲状腺等部位，骨组织中含量也较高。人体对钒的正常需要量为100μg/d。铁和钛均无毒性，对人体没有影响。由TC4钛合金体外降解产物的定性和定量分析得知，TC4材料的降解产物不对人体产生毒副作用。