生物化學與醫學的論文
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生物化學與醫學的論文一
任何設備在應用過程中都是會或多或少的出現一些故障問題的，血透機也不會例外，當血透機發生故障時，相關的維修人員一定要進行積極的分析，及時對故障處理。血液血透機本身所選用的用水要求是非常嚴格的，它需要的是很純的水平，因為如果在進行血透過程中應用的水含有雜質很容易深入到人的血液中，嚴重影響人們的身體健康，因此對血液血透機中的水處理系統進行嚴格的日常維護工作是非常有意義的。
1 幾種血液血透機常見的故障及處理
1.1 高電導率報警故障及處理
第一、故障發生時的表現。血液血透機在使用的過程中，突然出現高電導率報警事故，同時在窗口上還出現一串英文字母，然后機器停止運行。
第二、處理對策。維修人員要對發生的故障進行分析和研究，最終分析得出之所以出現這種原因是機器設備出現了水堵的情況，要想解決這一故障首先要對設備后側的四個壓力測試點的壓力進行檢測，然后將測試的結果和標準值進行比對，最終確定故障發生的位置。通常來講負壓泵的供電電壓，當測試的結果為+12V 的時候才能夠算正常，如果機器工作時間比較長很有可能是負壓泵泵頭處的齒輪磨損所造成的，在確定故障點之后就可以更換泵頭；如果不是齒輪磨損所致，最有可能發生故障的位置是碳刷損壞，更換碳刷便可以使機器恢復正常工作。
1.2 沖洗消毒失敗及處理
第一、故障表現及分析。在對機器進行消毒的時候機器發出報警信號，并且顯示 Rinse Failure 的字樣。綜合分析清洗消毒過程中發生的故障可以是由以下幾個原因引起的：水位不正引起的水位報警、流量泵以及除氣泵工作存在不穩定而引起的報警、水處理系統某個或者是多個電磁閥工作不穩定。
第二、故障處理。對這三種引起故障的原因進行分別檢驗，首先清洗儲水箱內部的浮子開關，然后把機器調到維修模式進行檢驗，檢測浮子開關的狀態，排除浮子開關的故障。再對水路中的四個點位的壓力進行檢測，檢測結果依然正常，檢測后發現流量有的時候不穩定，懷疑是電磁閥工作不穩定而引起故障，最終確定故障原因，更換新的電磁閥之后，流量不再出現浮動，最終故障排除。
1.3 內存錯誤及處理
第一、故障表現及分析。血透機在進行透析工作完成前的最后半個小時，機器突然發出報警聲，此時設備面板上面的指示燈都是亮的，在重新啟動機器之后不能夠進行自檢，故障依然存在，屏幕上面顯示 RAM ERROR 的字樣。在接通電源之后血透機首先是由cpu1 發出信號的，在接通 5V 電源之后才由 cpu2 發出反饋信號，接下來才能夠接通 24V 的電壓，這個時候血透機的水處理系統才開始正常運行，但是機器仍然顯示內存錯誤，則問題最可能出在 cpu1上。
第二、處理對策。通過分析，在知道 cpu1 發生故障的概率最大時，首先就是要對它進行檢查，可以把這一機器上面的 cpu1 面板更換到正常的機器上，如果機器能夠正常運行則不是它的故障。然后再將機器上的 cpu2、輸出輸入面板等部件逐一更換到其他設備上就可以確定發生故障的位置。確定出故障的面板之后，更換出現故障的面板就可以排除故障。
2 血液血透機水處理系統的日常維護
2.1 水處理系統的組成及工作原理
血液血透機的水處理系統一般來講主要包括壓水泵、砂濾器、活性炭過濾器、樹脂類型的過濾器、輸水管道等。血液血透機的水處理系統在進行工作的時候，確切的說是系統中的水在沒有遇到反滲機的時候，一般來說系統內部的水壓是會存在相應的下降的。為了能夠實現低壓水向高壓處水的循環流動，如果僅僅依靠水處理系統是無法實現的，這個時候就需要安裝一定的加壓裝置，保證內部的進水壓力，便可以實現水處理系統的正常運行。水處理系統中自身的潛艇過濾器以及砂濾器兩者的共同作用就是阻擋水系統中比較大顆粒的雜志進入到系統內部，起到保護下游活性炭過濾器、二級過濾器以及反滲機等設備的作用。通常城市用水中會含有一定的氯元素，我們知道氯是具有一定毒性的，同時血液血液機中的反滲膜是不能夠清除氯元素的，相反它還會受到氯元素的侵害，所以水處理系統的水在進入反滲膜之前一定要把里面的氯元素處理干凈。水處理系統中的樹脂軟化器它所具有的作用就是負責清除水中含有的高濃度的鎂離子、鈣離子，從而起到遏制反滲膜上出現碳酸類化合物的目的，樹脂軟化器之所以能夠起到這樣的作用，主要是由于軟化器表面會存在較高強度的鈉樹脂，能夠起到吸附水中鎂鈣等離子的作用。二級過濾器也可以稱之為微粒過濾器，它所起到的作用就是對水中所含有的一些不必要的顆粒進行清楚，保護下游方向反滲機正常工作的作用。原水本來就沒有軟化水干凈的安全，所以對原水進行一系列必要的處理就顯得尤為重要。因為處理過的水是會直接通過血透機到達人體的各處。
2.2 水處理系統的日常維護方法
第一、水處理系統的日常運行維護。水處理系統中的水處理間應該確保保持干燥，不要讓處理間潮濕，同時還要確保處理系統能夠正常的供水和供電，以便來確保設備的正常運行。設備的維護人員要能夠做到對設備的運行情況進行每日的記錄，記錄的內容一定要全面，其中一定要包含的內容有工作電壓、水質情況、水的電導率以及設備各點的工作電壓等。除了對設備的運行進行監督和記錄之外還需要對鹽桶內的鹽量進行準確的把控，當發現鹽量不足的時候一定要做到第一時間補足鹽量。還需要做到的就是一定要按照生產廠家的要求，嚴格把控過濾器的精度，并且要按照相關的具體要求進行零部件的更換，具體的更換頻率除了按照生產廠家的要求之外，還需要綜合考慮當地的水質情況。
第二、對透析用水的水質進行嚴格監控。維護人員要保證做到每一個月都要做一次細菌培養，采樣的部位要明確好，應該是反滲水管道的末端，從相同部位去樣的檢測還有內霉素的檢測。由于水中有可能還會存在游離的氯離子，所以還需要每隔七天進行一次檢測。在對反滲水化學污染物的污染情況進行檢驗的時候一定要對具有國家認證的具有檢驗自理的檢測單位進行。
第三、水處理系統做好日常消毒。透析用水一般來講最常見的污染物通常就是化學類的污染物以及生物性質的污染物，當然在進行水消毒的時候，化學污染物清理還算簡單，但是清除生物污染物就會顯得比較棘手。所以要想保證水處理系統不會存在生物污染可以定期對它進行消毒，從根源上杜絕發生生物污染的可能性。夏天是各類細菌繁殖最為旺盛的季節，對水處理系統進行效率相應的可以頻繁一些，目前采用的消毒法最為普遍的還是化學消毒法，所采用的化學消毒藥劑要根據具體的情況進行變更，比如說在遇到污染物濃度高的地方要相應的增加消毒劑的濃度。
3 結束語
綜上所述，文章主要就費森尤斯型血透機多發故障進行分析和研究，并且提出了相應的解決措施，血液血透機在工作過程中比較容易出現的故障分別為高電導率報警、跨膜壓不穩定、正壓報警以及沖洗消毒失敗和內存錯誤等故障。水處理系統作為血液血透機中非常重要的系統部件，它的正常運行與否在很大程度上會影響設備的使用情況，所以一定要做好對它的日常維護工作，確保內部水的純凈度。
生物化學與醫學的論文二
20 世紀 60 年代，自從來自瑞典的生理學家Brǎnemark 教授發現鈦金屬與兔子胚骨的牢固結合以來，鈦金屬就因其良好的力學性能、生物相容性及耐腐蝕性能等優點，被廣泛用于骨科及口腔外科[1].但是，鈦金屬本身是一種生物惰性材料，需要對其進行表面改性，使其變成活性表面才能進一步促進鈦金屬作為種植體的'應用前景。目前，對鈦金屬種植體的表面改性主要有兩種思路： 表面物理形貌改性和生物化學組成改性。物理形貌改性即改變其表面形貌、微觀結構、粗糙度等物理性質。生物化學組成改性，即改變鈦金屬體的表面成分，比如在鈦種植體表面引入一些微量元素、生物活性涂層（ 羥基磷灰石、氧化鈦等） 和膠原蛋白等生物活性因子，提高種植體表面的生物活性[2 -3].研究表明，骨組織中的無機成分主要是羥基磷灰石，因此具有良好的生物相容性[4 -8].而膠原蛋白則是一種結晶纖維蛋白，是骨組織中最主要的有機成分。因此，將羥基磷灰石（ Hydroxyapatite,HA） 、膠原蛋白直接制備于鈦種植體表面形成復合涂層，是提高鈦種植體臨床成功率的重要手段。
本研究采用電化學沉積法[9 -10]在鈦基板表面制備仿細胞外基質涂層 HA/膠原蛋白復合涂層，研究礦化膠原涂層作為生物涂層材料的可行性。
1 材料與方法
1. 1 實驗材料
選用 2. 0 cm ×1. 0 cm ×0. 1 cm 的純鈦片 30 片（ 溫州鈦京生物科技有限公司，中國） ,用金相砂紙從 1 500 目到4 000 目將其表面磨平，再用無水乙醇和去離子水超聲條件下清洗干凈，去除其表面的油污。分為實驗組（ 礦化膠原涂層） 、對照組（ 純鈦片）兩組備用。
1. 2 電化學沉積法制備礦化膠原涂層
1. 2. 1 電解液的配置 將Ⅰ型膠原牛跟腱（ 河北考力森生物科技有限公司） 酶解在 0. 005 mol/L 的醋酸溶液（ 國藥集團化學試劑有限公司） 中，得到0. 5 mg / mL 的膠原溶液； 體積比以 1 ∶ 1 ∶ 8 配置 80mmol / L Ca（ NO3）2、160 mmol/L NH4H2PO4和膠原溶液電解液。1. 2. 2 電化學沉積過程 利用 Chi604c 電化學工作站（ 上海辰華儀器有限公司） 作為沉積設備，實驗組采用雙電極電解沉積法，以鈦基板作工作電極，純鉑片作為陽極，兩電極間距固定值為 2 cm.整個電沉積過程中沉積溫度利用恒溫水浴 37 ℃反應容器進行控制。電壓設定為 2. 6 V,沉積時間為 30 min.
采用控制電位電解庫侖法進行電化學沉積，得到礦化膠原涂層。沉積結束后，可以觀察到礦化膠原涂層會逐漸附著在鈦金屬基板的表面上呈現凝膠形式，先用去離子水輕輕地沖洗涂層，洗去粘附其上的鈣離子等溶液中的離子，再將附有礦化膠原涂層的鈦金屬基板在空氣中水平地放置，使其自然干燥，最終制備獲得具有礦化膠原涂層表面附著的鈦金屬基板。
1. 3 生物學性能評價
1. 3. 1 礦化膠原涂層在模擬體液（ simulated bodyfluid,SBF）泡在含有 7 mL 模擬體液的聚乙烯塑料離心管中。
然后將試管置于 37 ℃ 的恒溫箱中，分別震蕩浸泡3、7 d,取出并用去離子水沖洗，自然風干，其中隔天更換一次 SBF 溶液至7 mL.樣品置于 37 ℃的恒溫箱中保存，用于掃描電鏡（ SEM） （ 日立公司，日本）觀察其表面礦化行為。
1. 3. 2 MTS 法檢測細胞粘附及增殖 用來做檢測的細胞采用從 ATCC 公司購買的 MC3T3 - e1 細胞，在 37 ℃、5% CO2濃度條件下，使用含 10% 胎牛血清和 1%抗生素（ 青霉素和鏈霉素） 的 DMEM 培養基中于細胞培養箱中培養，每隔一天更換一次培養液，待細胞長滿培養瓶時，進行細胞傳代待用。采用MTS 法（ Promega,Madison,WI,G358B） 測定活性細胞數量，實驗將 MC3T3 - e1 培養于礦化膠原組及空白鈦基板表面，24、72 h 后分析細胞粘附、增殖情況。具體步驟如下： 細胞以 2. 5 × 104個/cm2植入24 孔板，在每個孔中加入 0. 5 mL 培養液。對于培養 24 h 的樣品，先將培養液吸除，再用 PBS 將樣品清洗兩遍，然后加入 0. 5 mL 新的培養基和 50 μLMTS 液，將培養板轉移放置在 37 ℃ 的培養箱中培養4 h; 吸取120 μL 的培養液至96 孔板中，在 Model680 酶標儀 （ Bio - Rad,美國） 上測定吸光密度值（ OD 值） （ 490 nm 波長處） .對于培養 72 h 的試樣，則直接在原培養液中加 50 μL MTS 液，將培養板轉移放置在 37 ℃的培養箱培養 4 h,然后吸取 120 μL至 96 孔板測定其 OD 值。
1. 3. 3 Western - Blotting 法檢測細胞分化 在放置1 cm × 1 cm 大小純 Ti 組、礦化膠原涂層組的 24 孔板中以密度為 2. 5 × 104個/cm2植入成骨前體細胞（ MC3T3 - e1） ,每組試樣均為3 塊。分別培養1 周、2 周后，提取蛋白并變性，采用 SDS - 聚丙烯酸胺凝膠法跑電泳及轉膜，將偏二氟乙烯（ polyvinylidene-fluoride,PVDF） 膜置于 5% 的脫脂奶粉中室溫封閉 2h,一抗（ 分別為甘油醛 - 3 - 脫氫酶 GAPDH、堿性磷酸酶 ALP、膠原蛋白 COL -1） 4 ℃過夜作用，TBST搖床洗滌 4 ~5 次，加入適量二抗室溫孵育 1 h 并洗滌數次，顯色液顯色作用后，于曝光儀（ Bio - Rad,美國） 內密閉曝光并分析數據。
2 結 果
2. 1 礦化膠原涂層在 SBF 中的行為
圖 1 顯示，通過在 SBF 中生物活性材料表面的礦化過程觀察可以初步預計其在實際植入體內過程中形成羥基磷灰石骨性結合的能力。圖 1 顯示，SBF 溶液中浸泡 3 d 后，膠原涂層原本致密的結構出現了礦化膠原束，涂層形貌上出現了一些微孔，這是由于有一部分涂層溶解導致； 而經過 7 d 的模擬體液浸泡之后，可以看到礦化膠原涂層發生了較為明顯的礦化。
2. 2 礦化膠原涂層對細胞粘附、增殖的影響
細胞培養 1 d 并用 PBS 去除未貼壁細胞后顯示： 實驗組 OD 值大于純 Ti 組，兩者有顯著性差異，這證明了礦化膠原涂層能促進植入初期細胞的附著； 對 72 h 細胞增殖培養后比較表明： 礦化膠原組OD 值大于純 Ti 組，兩者有顯著性差異，說明了礦化膠原涂層能促進細胞的增殖（ 圖 2） .
2. 3 礦化膠原涂層對細胞分化的影響
本實驗通過 Western - Blotting 法比較 1 周及 2周各礦化膠原涂層表面的成骨前體細胞的 ALP 及COL - 1 表達。其中培養 1 周后結果顯示： 礦化膠原涂層 ALP、COL -1 表達程度均高于純 Ti 涂層組，且結果具有顯著性差異，表明礦化膠原涂層能加速成骨前體細胞的分化進程； 對 2 周后細胞分化相關因子檢測表明： 礦化膠原涂層及純 Ti 組 ALP 表達水平基本無差異，而涂層組 COL - 1 表達水平均顯著高于純 Ti 組，但卻略低于一周組，涂層組已進入分化晚期，明顯優于純 Ti 組（ 圖 3） .
3 討 論
隨著臨床應用的日益廣泛，如何通過對鈦金屬表面進行合適的改性，有利于細胞組織，尤其是成骨樣細胞在其表面的附著生長，從而促進骨整合，是當前提高鈦種植體臨床應用效率的研究熱點。因為羥基磷灰石的結構成分與天然骨組織十分類似，被包埋在含有鈣鹽的基質中，使骨組織表現出良好的韌性，所以將其植入體內后會與周圍的生物環境發生融合作用，且其表面會重新沉積一層類骨磷灰石。
新生骨既可以在羥基磷灰石表面生長，也可以在周圍骨組織表面生長，形成雙向生長。這種雙向生長可以促進植入體與骨組織間形成直接的化學鍵合，有利于植入體的骨結合。Wang 等[12]研究表明 TiO2生物活性層能有效促進 HA/膠原復合涂層的制備。
同時，在鈦種植體表面制備 HA/膠原復合涂層，可以顯著提高其生物活性，賦予其豐富的生物信號，增強其誘導和促進骨組織生長的功能。
研究表明，在體內環境中由于成骨細胞自身就能夠分泌膠原蛋白，并與其他細胞協同作用，使膠原蛋白自組裝形成有序的骨組織雛形。隨后，羥基磷灰石等無機鹽沉積上去，也就是我們所說的礦化過程，最終形成新的骨組織。由于骨組織的細胞外基質主要由膠原蛋白等有機成分和羥基磷灰石等無機成分構成，在鈦種植體表面構建出羥基磷灰石/膠原蛋白（ 礦化） 復合涂層，肯定能促進骨細胞的吸附、生長以及增殖，而且還可以增加其承載生物活性因子和藥物的能力[13 -16].如果在鈦金屬植入體表面直接引入羥基磷灰石礦化的膠原蛋白，就可以顯著促進成骨細胞的生物活性表達，從而大大的提高其骨結合的效率與效果。
本文以能夠促進骨修復及種植體骨整合為最終目的，從醫用鈦金屬、生物活性高分子膠原蛋白、生物活性陶瓷羥基磷灰石出發，采用電化學沉積的方法在具有多孔氧化層的鈦基板上沉積了膠原與羥基磷灰石的準三維礦化膠原涂層，制備了一種同時具備三類生物材料優勢的生物活性涂層。這種多孔的礦化膠原涂層不僅在成分上有利于成骨細胞的生物活性表達，而且給細胞之間提供了相互連接的空間。
這對細胞之間相互協同作用的通道表達非常重要，也是該礦化膠原涂層表現出相對于純鈦金屬顯著更好的生物活性的一個重要原因。通過體外模擬環境驗證基于該礦化膠原涂層的鈦種植體將大大加速植入體表面礦化進程； 體外細胞實驗也證實了礦化膠原涂層能顯著提高鈦植入體的生物活性，成骨前體細胞粘附效率得到了有效的提高并促進了細胞增殖； 同時，通過比較不同礦化涂層及純 Ti 對于成骨前體細胞分化的促進作用，表明礦化的膠原涂層可加速細胞分化進程。在模擬液 SBF 中，礦化膠原涂層能穩定存在并發生進一步礦化，此礦化層同羥基磷灰石晶相類似，故將促進種植體表面骨整合水平，改善植入體生物活性。體外細胞實驗表明礦化膠原涂層能加速成骨前體細胞的附著并促進其增殖； 同時，礦化膠原涂均能顯著加速成骨前體細胞的分化，其更快地表達成骨分化初期細胞因子 ALP 及晚期指標 COL - 1 蛋白。故推測涂層組富含膠原類蛋白，可被細胞外基質所識別，加速細胞的粘附及增殖，對于涂層組更快地進入細胞初期分化進程，原因可能在于其更快地達到了細胞間相互接觸的狀態。
綜上所述，礦化膠原涂層所具有的獨特空間準三維結構提供了有利于細胞的初期吸附表面粗糙度，而且其相互連通的孔洞結構也有利細胞之間發揮協同的作用，有利于細胞的增殖和后續功能的表達。進一步來說，其兼具無機磷酸鈣和有機膠原的活性基團，對后期誘導成骨細胞分化乃至礦化至關重要。筆者認為，礦化膠原涂層在大大提高植入體材料表面生物活性的同時，若能進一步發揮一個平臺載體的作用，裝載如抗菌藥物或基因、生長因子等特定的藥物，將會有利于其應用的更加廣泛。
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