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血液中的钛，一起了解一下
发布时间：2020-07-17 15:46 | 点击次数：1482
钛 Ti 在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每 70 kg 体重不超过 15 mg。虽然含量不高，但已证实钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强。
在生物医用金属材料中，钛及钛合金凭借优良的综合性能，成为人工关节 (髋、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等)、骨创伤产品 (髓内钉、钢板、螺钉等)、 脊柱矫形内固定系统、牙种植体、牙托、牙矫形丝、人工心脏瓣膜、介入性心血管支架等医用内植物产品的优选材料。
医用钛合金制成的置换用人工髋关节
由于人体髋部的球窝关节高强度的工作，钛金属会随着时间流逝而慢慢磨损并进入血液。虽然钛本身无毒，但是血液中的钛含量水平能够帮助医疗服务提供者了解植入体降解的程度。因此，监控植入人工髋关节的患者血清或髋关节抽出物中钛含量十分重要。
但是由于种种因素限制（包括浓度低、众多潜在的光谱干扰和复杂的人体体液基质）想要准确测量血清中的钛含量比较困难。本研究将探索如何分析血清中的钛含量，寻找有助于克服这种困难的仪器参数和方法。本实验仅用于研究用途，不用作诊断评价。
样品
认证的标准物质：正常水平微量元素的血清（UTAK® Laboratories Inc., Valencia,California, USA）
患者样品（血清和髋关节抽出物）来自 University Hospital Saint-Louis -Lariboisière - Fernand-Widal, Paris, France。
实验
血清和抽出物均使用 0.2% HNO3 稀释 20 倍。
总钛分析时使用标准加入法，其中校准曲线的基质是稀释了 20 倍的血清。
所有分析都在 PerkinElmer NexION® 2000 ICP-MS 上进行，分析条件如下表。所有分析和数据处理均通过 ICP-MS 软件的 Syngistix™和 Syngistix 纳米颗粒应用模块来进行。
由于钛同位素存在诸多潜在干扰，因此分析过程中使用氨作为反应气体，将钛转换为 Ti-NH3 簇/[TiNH(NH3)4]（m/z 131）。
实验结果
样品中总钛分析使用标准加入法，标准曲线使用的 20 倍稀释的 UTAK 血清中加入 0.5、1 和 2 μg/L 钛标准溶液。
下图展示了曲线的相关系数为 0.99996。
对三个样品进行了分析。它们（稀释 20 倍）的结果参见下表。对 UTAK 血清中进行钛加标 0.5 μg/L，回收率为 98%，证明此方法是准确的。患者样品中的钛含量更高，特别是在血清中。
使用 NIST 认证的 1898 TiO2 纳米微粒，我们对 0.2% HNO3 中的 1 μg/L TiO2 纳米颗粒悬浮液进行分析。下图显示实时信号与时间曲线图、粒径与频率柱状图，说明最大概率粒径为 80 nm，与 NIST 认证中所示的 71-83 nm 非常接近。
接下来，对 UTAK 血清、患者抽出物和患者血清进行 Ti 纳米颗粒和溶解态钛评估。
UTAK 血清三次独立分析的 SP-ICP-MS 结果如下表。几乎没有检测到钛颗粒。此结果与所有测量数据均保持一致。
患者样品的 SP-ICP-MS 结果如下表，其颗粒含量远远高于标准物质，很可能是由于人工髋关节中钛磨损所致。除此之外，患者血清中溶解钛浓度与总钛分析的测量结果十分相近。
结论
利用 NexION 2000 ICP-MS 的反应- 质量转移分析功能可准确测量血清中低含量的钛。通过将 NH3 作为反应池气体，Ti+ 能够高效反应形成 TiNH(NH3)4+（m/z 13+ 同位素的一般干扰。该反应还能够有效测量血清中的钛纳米颗粒。结果表明，钛同时以溶解态和颗粒物状态存在于取自患者人工髋关节的样品中。初步研究显示，使用 SP-ICP-MS 进行植入体磨损的早期检测，有很大希望。
了解更多应用资料和产品信息，扫描下方二维码，下载珀金埃尔默生物监测领域的新前沿：血清中钛的总颗粒分析和单颗粒分析相关资料。
在生物医用金属材料中，钛及钛合金凭借优良的综合性能，成为人工关节 (髋、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等)、骨创伤产品 (髓内钉、钢板、螺钉等)、 脊柱矫形内固定系统、牙种植体、牙托、牙矫形丝、人工心脏瓣膜、介入性心血管支架等医用内植物产品的优选材料。
医用钛合金制成的置换用人工髋关节
由于人体髋部的球窝关节高强度的工作，钛金属会随着时间流逝而慢慢磨损并进入血液。虽然钛本身无毒，但是血液中的钛含量水平能够帮助医疗服务提供者了解植入体降解的程度。因此，监控植入人工髋关节的患者血清或髋关节抽出物中钛含量十分重要。
但是由于种种因素限制（包括浓度低、众多潜在的光谱干扰和复杂的人体体液基质）想要准确测量血清中的钛含量比较困难。本研究将探索如何分析血清中的钛含量，寻找有助于克服这种困难的仪器参数和方法。本实验仅用于研究用途，不用作诊断评价。
样品
认证的标准物质：正常水平微量元素的血清（UTAK® Laboratories Inc., Valencia,California, USA）
患者样品（血清和髋关节抽出物）来自 University Hospital Saint-Louis -Lariboisière - Fernand-Widal, Paris, France。
实验
血清和抽出物均使用 0.2% HNO3 稀释 20 倍。
总钛分析时使用标准加入法，其中校准曲线的基质是稀释了 20 倍的血清。
所有分析都在 PerkinElmer NexION® 2000 ICP-MS 上进行，分析条件如下表。所有分析和数据处理均通过 ICP-MS 软件的 Syngistix™和 Syngistix 纳米颗粒应用模块来进行。
由于钛同位素存在诸多潜在干扰，因此分析过程中使用氨作为反应气体，将钛转换为 Ti-NH3 簇/[TiNH(NH3)4]（m/z 131）。
实验结果
样品中总钛分析使用标准加入法，标准曲线使用的 20 倍稀释的 UTAK 血清中加入 0.5、1 和 2 μg/L 钛标准溶液。
下图展示了曲线的相关系数为 0.99996。
对三个样品进行了分析。它们（稀释 20 倍）的结果参见下表。对 UTAK 血清中进行钛加标 0.5 μg/L，回收率为 98%，证明此方法是准确的。患者样品中的钛含量更高，特别是在血清中。
使用 NIST 认证的 1898 TiO2 纳米微粒，我们对 0.2% HNO3 中的 1 μg/L TiO2 纳米颗粒悬浮液进行分析。下图显示实时信号与时间曲线图、粒径与频率柱状图，说明最大概率粒径为 80 nm，与 NIST 认证中所示的 71-83 nm 非常接近。
接下来，对 UTAK 血清、患者抽出物和患者血清进行 Ti 纳米颗粒和溶解态钛评估。
UTAK 血清三次独立分析的 SP-ICP-MS 结果如下表。几乎没有检测到钛颗粒。此结果与所有测量数据均保持一致。
患者样品的 SP-ICP-MS 结果如下表，其颗粒含量远远高于标准物质，很可能是由于人工髋关节中钛磨损所致。除此之外，患者血清中溶解钛浓度与总钛分析的测量结果十分相近。
结论
利用 NexION 2000 ICP-MS 的反应- 质量转移分析功能可准确测量血清中低含量的钛。通过将 NH3 作为反应池气体，Ti+ 能够高效反应形成 TiNH(NH3)4+（m/z 13+ 同位素的一般干扰。该反应还能够有效测量血清中的钛纳米颗粒。结果表明，钛同时以溶解态和颗粒物状态存在于取自患者人工髋关节的样品中。初步研究显示，使用 SP-ICP-MS 进行植入体磨损的早期检测，有很大希望。
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