种中分子量蛋白对镍钛和不锈钢弓丝抗腐蚀能力

由于耐腐蚀性和优良的机械性能，不锈钢合金被广泛地用作矫形植入物、输尿管支架、正畸托槽和弓丝［1］。镍钛合金因形状记忆效应和超弹性能，则在正畸治疗和心血管支架方面得到广泛应用［2］。金属材料体内应用的主要限制是有毒金属离子析出，及可能引起周围组织的不良反应。镍被认为是在镍钛和不锈钢合金腐蚀过程中释放出的主要有毒元素。镍及其化合物可引起过敏反应、皮炎和哮喘，因此正畸金属材料腐蚀产物中释放的镍离子也可能引起类似的副反应［3］。

金属植入材料腐蚀现象实验研究的可靠性取决于对腐蚀环境的模拟程度。加入蛋白能够更好地模拟体内腐蚀环境，使实验结果更为准确［4］。有学者研究了不同蛋白环境下一些合金的耐腐蚀性能，结果显示：不同类型合金对腐蚀的敏感性不同，但与环境中的蛋白质种类密切相关［5-8］。有研究发现细胞培养基中的蛋白质可引起较高浓度的初始镍离子析出［9］；还有学者指出在人体血液中镍钛合金的Eb值高于生理盐溶液［10］。然而这些研究都是在血清、全血或细胞培养液等腐蚀介质中进行的，由于所研究的介质含有丰富的有机成分，因此很难确定究竟是哪种的成分对腐蚀过程产生了影响［11］。

纤维蛋白原（凝血因子I）是一种分子量340 kD的可溶性血浆糖蛋白，由凝血酶转化为纤维蛋白从而参与血凝块形成［12］。近年来，随着一系列生物支架材料的开发，其主要成分纤维蛋白原已被广泛应用于医疗领域［13-14］。因此，研究纤维蛋白原和牙科金属材料的相互作用关系十分必要。黏蛋白是一类由上皮细胞产生的高度糖基化的中分子蛋白［15］。黏蛋白在口腔中的主要作用是形成凝胶、参与龋齿的发生，生理功能包括细胞信号转导和化学屏障形成。有研究发现黏蛋白与铬和不锈钢合金表面的亲和力较强，吸附量高于其他蛋白，并能够降低金属离子的释放量［16］。免疫球蛋白G（IgG）是一种由四条多肽链组成的，分子量约为150 kD的抗体同种型，它是存在于血液和细胞外液中控制感染的主要抗体亚型。抗体可以通过共价键与金属离子结合形成复合体，广泛用于金属离子中毒的临床解毒过程［17］。然而，IgG与口腔金属材料的相互作用尚无系统的研究报道。

纤维蛋白原、黏蛋白和IgG都是广泛存在于人体，特别是口腔环境中的中分子量蛋白。本研究以人工唾液为基础腐蚀环境，研究纤维蛋白原、黏蛋白和IgG在不锈钢和镍钛合金腐蚀过程中的作用，目的是探讨不同类型蛋白对合金腐蚀行为的影响趋势及其作用机制。在模拟口腔环境中，评估两种临床常用的正畸不锈钢和镍钛合金作为弓丝的抗腐蚀能力，为不锈钢和镍钛合金在临床中的应用提供实验依据，并为两种材料的表面优化提供实验参考。

1 材料和方法

1.1 实验材料和样品准备

实验采用口腔正畸用镍钛形状记忆合金丝和奥氏体不锈钢丝作为母材，两种丝的截面尺寸均为0.48 mm×0.64 mm（0.019 inch×0.025 inch），长度为30 mm，镍钛合金弓丝（Smart Co.，北京）的化学成分为49.8 at%Ti（44.73 wt%Ti），相变温度分别为：Ms＝33.l℃，Mf＝27.4 ℃，As＝63.8℃，Af＝ 76.8 ℃。奥氏体不锈钢弓丝主要成分为Fe-18Cr-8Ni（Grikin Advanced Materials Co.，Ltd.）。将两种弓丝母材打磨至#2000，丙酮中超声浸泡30 min，蒸馏水清洗后干燥并用电子分析天平（Sartorius，德国）称重记录。

1.2 腐蚀介质的制备和浸泡实验

单纯人工唾液的制备：人工唾液采用ISO/TR 标准，成分 NaCl（0.4 g/L），KCl（0.4 g/L），CaCl2·2H2O（0.795 g/L），NaH2PO4·2H2O（0.690 g/L），KSCN（0.3 g/L），Na2S·9H2O（0.005 g/L），尿素（1 g/L），乳酸调节溶液pH值为6.75。纤维蛋白原、IgG和黏蛋白（Sigma，美国）加入至人工唾液中，根据各成分在天然唾液中的浓度，调节各腐蚀介质浓度为50 mg/L。

处理后的弓丝试样浸泡于腐蚀介质中，每组含有5个试样，浸泡14 d后，更换腐蚀介质，共浸泡测试28 d后取出复合弓丝试样，收集的浸泡溶液用全谱直读等离子发射光谱仪（ICP-OES，Optima 3300 DV，Perkin Elmer，Boston，美国）进行离子析出检测，检测时使用标准内部参比溶液进行对照，检出最低限为0.01 ppm。腐蚀后复合弓丝试样用电子分析天平进行称重，与腐蚀前重量的差值作为腐蚀过程的失重值。

1.3 电化学实验

两种弓丝试样非测试面用环氧树脂密封，试样背面连接铜导线，样品暴露面积为（20×0.64）mm2，以测试样品为工作电极，铂片（Pt）为辅助电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，与电化学工作站（CHI 920C，上海）连接，样品浸入介质60 min使表面达到稳定状态后，选择动电位极化曲线测试项目，从-1000 mV开始扫描，扫描速度为5 mV/s，扫描范围-1000 mV至+1000 mV。腐蚀液容器浸没在（）℃的水浴中保持恒温。同种腐蚀条件下电化学实验重复6次及以上，每次更换新的腐蚀溶液和测试样品，直至极化曲线基本重合。循环极化测试的参数设置按照ASTM的F129-06标准［18］。

文章来源：《腐蚀科学与防护技术》 网址: http://www.fskxyfhjszz.cn/qikandaodu/2021/0726/870.html