兩種支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器銅離子釋放及表面腐蝕的研究

鄒鳳平，黃書澤，吉 蓉，丁 彪，姚天平

上海市醫(yī)療器械檢測(cè)所，上海市，201318

兩種支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器銅離子釋放及表面腐蝕的研究

【作 者】鄒鳳平，黃書澤，吉 蓉，丁 彪，姚天平

上海市醫(yī)療器械檢測(cè)所，上海市，201318

通過兩種支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器在體外模擬宮腔液中浸泡，來了解銅離子釋放的過程及銅絲和支架表面形貌的腐蝕。結(jié)果表明，不銹鋼支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器在浸泡第一周有爆釋現(xiàn)象（25～12 μg/d），后期銅離子釋放變得緩慢和均衡。記憶合金支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器在兩個(gè)月的釋放過程中較為緩慢和均衡（0.5～5 μg/d）。在200倍光學(xué)顯微鏡下對(duì)兩個(gè)月浸泡前后銅絲表面形貌觀察表明，不銹鋼支架節(jié)育器的銅絲腐蝕情況明顯比記憶合金支架的銅絲腐蝕嚴(yán)重。

不銹鋼支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器； 記憶合金支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器；模擬宮腔液；銅離子釋放量

含銅宮內(nèi)節(jié)育器（Cu-IUD）作為我國(guó)計(jì)劃生育政策實(shí)施以來最主要的避孕器械，在實(shí)際臨床應(yīng)用中存在著一定的副作用，主要表現(xiàn)為植入初期會(huì)引起出血量大、疼痛及盆腔炎等[1-2]。有理論研究證明，這些副作用與含銅節(jié)育器植入初期銅離子大量釋放有一定的關(guān)聯(lián)[3]。本文分別取不銹鋼支架和記憶合金支架的含銅宮內(nèi)節(jié)育器，在體外模擬宮腔液中模擬銅離子釋放量，并對(duì)銅絲和兩種支架表面的腐蝕情況進(jìn)行觀察，以了解銅離子在體內(nèi)釋放的規(guī)律，為臨床研究提供一定的參考。

1 儀器與材料

1.1 儀器

恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科技有限公司，型號(hào)：BPMJ-250F)、原子吸收光譜儀(VARIAN 公司，型號(hào)：AA220＋GTA)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜(Thermo、 iCAP6300)、pH計(jì)(上海三信儀器廠，型號(hào)：Seven Multi)、金相顯微鏡(ZEISS公司，型號(hào)：Imager2)。

1.2 試劑

水中銅成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(1 000 mg/L，GBW080277，上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院)；水中鎳成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(1 000 mg/L，GBW080506，上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院)；濃鹽酸(37%，AR)、氫氧化鈉(AR)、氯化鈉(AR)、氯化鉀(AR)、氯化鈣(AR)、碳酸氫鈉(AR)、葡萄糖(AR)、二水合磷酸二氫鈉(AR)、超純水。

1.3 含銅宮內(nèi)節(jié)育器

不銹鋼含銅宮內(nèi)節(jié)育器和記憶合金含銅宮內(nèi)節(jié)育器由上海醫(yī)用縫合針廠有限公司提供。兩者均是γ型含銅含吲哚美辛宮內(nèi)節(jié)育器（Cu-IUD），分別以不銹鋼絲或記憶合金絲作為支架中心，銅絲則纏繞在支架上，銅絲外面再纏繞不銹鋼螺旋絲。銅絲為99.99%純度的高導(dǎo)無氧銅絲。

1.4 模擬宮腔液的配制

按表1配制模擬宮腔液[3]。

表1 模擬宮腔液組成(g/L)Tab.1 The composition of artif i cially formulated fl uid

將上述各組分分別用超純水溶解后置于1 L容量瓶中，然后用超純水稀釋至約980 mL左右，并用1.0 mol/L稀鹽酸溶液或1.0 mol/L稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至7.2±0.1，最后用超純水定容至刻度。

2 試驗(yàn)方法

2.1 宮內(nèi)節(jié)育器中銅離子釋放的模擬試驗(yàn)

分別將單獨(dú)一個(gè)不銹鋼含銅宮內(nèi)節(jié)育器或記憶合金含銅宮內(nèi)節(jié)育器置放于50 mL的模擬宮腔液中，置于37±1℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行模擬銅離子釋放實(shí)驗(yàn)，第1周內(nèi)每天用新配制的模擬宮腔液更換溶液，后期換液時(shí)間分別為第10 d、13 d、16 d、23 d、30 d、45 d和60 d，收集第1周內(nèi)每天、第10 d、13 d、16 d、23 d、30 d、45 d和60 d更換下來的浸提溶液，置于(0～4)oC冰箱內(nèi)冷藏，同時(shí)制備一份空白對(duì)照模擬宮腔液。

2.2 銅離子含量的測(cè)定

2.2.1 樣品溶液的制備

取上述更換下來的模擬宮腔液作為樣品溶液。如果樣品吸光度值超出線性范圍，可按照一定比例用模擬宮腔液進(jìn)行稀釋后再用。

2.2.2 原子吸收分光光度計(jì)的工作條件（參見表2）

表2 原子吸收分光光度計(jì)工作條件Tab.2 The mehtod condition of AAS instrument

2.2.3 線性范圍

用宮腔模擬液稀釋1 000 mg/L水中銅成分分析標(biāo)準(zhǔn)溶液，制備成(0.0、0.05、0.1、0.5、1) μg/mL的一系列含銅工作溶液。以銅離子的濃度作為橫坐標(biāo)，以原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)應(yīng)的吸光度A為縱坐標(biāo)，進(jìn)行二次曲線擬合，得工作曲線方程為：C= 1.501 2×A2 + 4.432 2×A-0.003，(r =0.999 9)，其線性范圍為：(0.05～1.0) μg/mL。

2.2.4 精密度

分別取(0.05、0.5、1) μg/mL低中高3個(gè)濃度水平銅標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測(cè)定5次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD%為1.6%、0.7%、0.4%。

2.2.5 準(zhǔn)確度

收集多份銅離子模擬釋放溶液，混勻后作為準(zhǔn)確度驗(yàn)證的樣品溶液，測(cè)定的樣品溶液銅離子濃度為0.458 3 μg/mL。精密移取20 mL樣品溶液于50 mL容量瓶中，分別加入標(biāo)準(zhǔn)銅離子溶液于上述容量瓶中，使標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度達(dá)到(0.1、0.25、0.5) μg/mL。最后用模擬宮腔溶液定容至刻度。3個(gè)濃度水平的加樣回收溶液各制備3份平行樣。3個(gè)水平的平均回收率結(jié)果為90%、98%、101%（見表3）。

表3 準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 The result of accuracy testing

2.3 鎳離子含量的測(cè)定

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀器，對(duì)上述更換下來記憶合金支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器的樣品溶液進(jìn)行鎳離子含量的測(cè)定。鎳的標(biāo)準(zhǔn)溶液用宮腔模擬液稀釋1 000 mg/L水中鎳成分分析標(biāo)準(zhǔn)溶液，制備成(0.0、0.05、0.1、0.5、1) μg/mL的一系列含鎳工作溶液，以鎳離子的濃度作為橫坐標(biāo)，以儀器響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性擬合，得到的工作曲線方程為：y=197 3×x+7.544，(r =1.000 0)，其線性范圍為：(0.05～1.0) μg/mL。

3 結(jié)果與討論

3.1 兩種含銅宮內(nèi)節(jié)育器在模擬液中的銅離子釋放分析

根據(jù)上述銅離子含量測(cè)定方法，對(duì)置換下來的模擬宮腔液中銅離子含量進(jìn)行測(cè)定。以銅離子釋放的時(shí)間點(diǎn)(d)為橫坐標(biāo)，以每日(平均)釋放量(μg/d)為縱坐標(biāo)作圖，并進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果參見圖1。

根據(jù)圖1的銅離子釋放量可以看出，不銹鋼支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器在模擬實(shí)驗(yàn)的初期(第一周內(nèi))存在一定的爆釋現(xiàn)象[3-4]，其日最大釋放量為25 μg/d，最小釋放量為12 μg/d，第2～4周銅離子的釋放放緩(10～2 μg/d)，后期一個(gè)月，銅離子釋放趨于穩(wěn)定

(2±2 μg/d)。以浸泡天數(shù)為橫坐標(biāo)，以日(平均)釋放量為縱坐標(biāo)，利用Excel趨勢(shì)回歸分析來擬合兩個(gè)月內(nèi)銅離子釋放量[4]?？梢钥闯?，銅離子的釋放呈現(xiàn)冪函數(shù)回歸關(guān)系，其銅離子釋放量的變化受觀測(cè)值的變化影響占比例90%以上。

記憶合金含銅宮內(nèi)節(jié)育器在整個(gè)兩個(gè)月的試驗(yàn)釋放過程中較為緩慢和均衡（0.5～5）μg/d。其中前期釋放緩慢上升（2±1μg/d），達(dá)到5 μg/day左右的最大量之后，銅離子的釋放又放緩（1.5±1μg/d），再趨于穩(wěn)定。測(cè)定數(shù)據(jù)也進(jìn)行曲線擬合，其中前期釋放采用指數(shù)回歸曲線擬合，后期采用冪函數(shù)曲線擬合，結(jié)果兩者的銅離子釋放量的變化受觀測(cè)值的變化影響占都比例90%以上。

3.2 兩種含銅宮內(nèi)節(jié)育器在模擬液中的腐蝕性能的分析

用光學(xué)顯微鏡在200倍放大條件下對(duì)兩種支架和銅絲的表面腐蝕進(jìn)行觀察。結(jié)果見圖2。

圖1 兩種支架在模擬宮腔液中的銅離子釋放分析Fig.1 The release of Cu-IUD with two stents

圖2 不銹鋼支架 Cu-IUD和記憶合金Cu-IUD在模擬宮腔液置放前后的表面形貌Fig.2 The surface corrosion of copper before and after soaking the Cu-IUD with stainless steel stent and titanium nickel shape memory alloy stent in formulated fl uid

3.2.1 銅絲表面形貌的分析

分別對(duì)兩個(gè)月浸泡前后銅絲表面形貌在200倍光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察，從表面形貌圖2可以看出，不銹鋼支架節(jié)育器的銅絲腐蝕情況明顯比記憶合金支架的銅絲腐蝕嚴(yán)重，從而也間接反映銅離子在不銹鋼支架中的釋放量大，在記憶合金支架中的釋放量較小。

3.2.2 支架表面形貌的分析

分別對(duì)兩種宮內(nèi)節(jié)育器的不銹鋼支架和記憶合金支架浸泡前后在200倍光學(xué)顯微鏡下觀察，由圖可以看出，不銹鋼支架在浸泡后發(fā)現(xiàn)有輕微的點(diǎn)蝕現(xiàn)象。而鎳鈦記憶合金支架的表面未見明顯的腐蝕現(xiàn)象明顯的外觀變化，其具有更好的耐腐蝕性能。

3.3 記憶合金支架中鎳含量的分析

對(duì)記憶合金支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器進(jìn)行兩個(gè)月浸泡溶液，并測(cè)定更換下來的溶液中鎳元素的含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示未檢測(cè)出鎳的成分。表明鎳鈦記憶合金支架在本試驗(yàn)方案的環(huán)境下不會(huì)釋放出鎳離子，這與記憶合金支架表面形貌在腐蝕前后無明顯變化的結(jié)果較為一致。

4 結(jié)論

根據(jù)上述的銅離子釋放量和表面形貌形態(tài)比對(duì)結(jié)果可以看出，記憶合金含銅宮內(nèi)節(jié)育器相對(duì)不銹鋼含銅宮內(nèi)節(jié)育器，其銅離子釋放緩慢和均勻。從樣品的掃描圖譜也可以看出，在兩個(gè)月左右的兩種支架置于宮腔模擬液中釋放后，不銹鋼支架的節(jié)育器銅絲腐蝕情況明顯比記憶合金支架嚴(yán)重。因此，使用記憶合金含銅宮內(nèi)節(jié)育器，可以避免不銹鋼含銅宮內(nèi)節(jié)育器植入初期的爆釋現(xiàn)象。同時(shí)，有文獻(xiàn)報(bào)道[5]，不銹鋼作為支架制作的含銅節(jié)育器在生理鹽水的實(shí)驗(yàn)中，銅的開路電位較為穩(wěn)定，而不銹鋼的開路電位變化較大，1/4的不銹鋼開路電位低于銅的開路電位，此時(shí)銅的腐蝕變小，而不銹鋼則受到嚴(yán)重腐蝕，甚至斷裂；而其余3/4的不銹鋼開路電位高于銅的開路電位，所以不銹鋼支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器植入體內(nèi)存在斷裂風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，與不銹鋼支架含銅宮內(nèi)節(jié)育器相比，記憶合金含銅宮內(nèi)節(jié)育器有著銅離子釋放穩(wěn)定、支架更加耐腐蝕等明顯的優(yōu)勢(shì)。

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Study on the Release of Copper lon and Corrosion for lntrauterine Contraceptive Device with Two Kinds of Cu-containing Stent

【 Writers 】Zou Fengping, Huang Shuze, Ji Rong, Ding Biao, Yao Tianping
ShanghaiTesting & Inspection Institute for Medical Devices, Shanghai, 201318

【 Abstract 】Two kinds of Cu-containing intrauterine contraceptive device (Cu-IUD) has been evaluated through the study on the release of copper ion and corrosion of copper surface in arti fi cially formulated fl uid. The result showed that the copper ions were released profusely from the stainless steel stents Cu-IUD in the fi rst week of soak（25～12 μg/d）, and then it became slowly and steady. The release of the copper ions from the titanium nickel shape memory alloy stents Cu-IUD were always slowly and steady in two months(0.5～5 μg/d). It obviously shows that the corrosion on copper surface of stainless steel stents Cu-IUD were more serious than titanium nickel shape memory alloy stents Cu-IUD by using 200 times microscope testing before and after soaking in formulated fl uid.

Cu-IUD with stainless steel stent, Cu-IUD with titanium nickel shape memory alloy stent, arti fi cially formulated fl uid, release of copper

TB383.1

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2014.03.018

2013-10-23

鄒鳳平，E-mail: zouzou0523@126.com

1671-7104(2014)03-0222-03