目前臨床最常見的金屬對金屬假體材料為鈷鉻合金, 關于鈷、鉻離子及納米顆粒引起的基因毒性, 國內外已有部分學者展開相關研究。離子方面, 對于其產生以及對細胞影響的機制已有了一定的認識; 然而鈷鉻納米顆粒基因毒性相關的研究還處于起步階段, 從納米顆粒的產生到進入細胞的途徑, 直到最后引起基因毒性的機制, 每一階段仍有許多問題等待人們解決。本文將結合近幾年關于離子/納米顆粒基因毒性的研究結果分別闡述臨床假體置換后鈷、鉻離子/納米顆粒的產生及其引起基因毒性的機制。
引用本文： 周昊, 韓慶林, 劉璠. 金屬對金屬假體降解產物:鈷、鉻離子及納米顆粒基因毒性研究進展. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(2): 489-492. doi: 10.7507/1001-5515.20150089 復制
引言
20世紀60年代，金屬對高分子聚乙烯(metal on high-molecular-weight polyethylene articulation, MOP)假體進入人們的視線，并很快占據了主導地位。但80年代末，術后長期隨訪病例將假體松動的問題暴露在人們面前。隨著研究的不斷進展，人們認識到了假體磨損產物引起無菌性炎癥、骨溶解并最終導致松動這一機制[1-3]。于是，金屬對金屬(metal on metal, MOM)假體再次登上了骨科的舞臺。盡管MOM假體磨損后產生的顆粒數約為MOP的13~500倍，但由于磨損產生的金屬微粒的大小為納米級(10~120 nm，平均為40 nm)，所以MOM關節的實際容積磨損很低。在對假體翻修術后回收的MOM股骨頭假體的研究中發現其平均線性磨損率只有0.004 mm/年，而MOP假體則為0.1 mm/年。盡管降低了松動發生的幾率，但MOM假體仍給人們帶來了一些新的問題, 這其中就包括假體降解產物的基因毒性。
假體金屬在體內降解產物的主要形式包括：①磨損或腐蝕產生的顆粒；②自由金屬離子；③金屬離子蛋白復合物；④金屬無機鹽或金屬氧化物；⑤含鐵血黃素。其中，離子和顆粒對人體的影響最為顯著。目前臨床上常見的MOM材料為鈷鉻合金，其中鈷約占58.9%~69.5%, 鉻占27.0%~30%, 以及其他材質(鉬、錳、硅、鎳、鐵、碳)。國內外已有部分學者對鈷、鉻離子以及顆粒的基因毒性進行了研究。本文將結合近幾年關于離子/納米顆粒基因毒性的研究結果對鈷、鉻離子/納米顆粒的產生及引起基因毒性的機制做一綜述。
1 離子的產生及引發基因毒性的機制
1.1 離子的產生
假體金屬在體內的降解包括電化學腐蝕和磨損，離子的產生即來源于電化學腐蝕，然而磨損又可以加速電化學腐蝕的過程，磨損產生的大量顆粒在很大程度上增加了金屬與體內環境的接觸面積，顆粒被攝入細胞后，酸性的環境更加速了離子的釋放。正常人體內含有一定量的鈷、鉻，前者主要以Co+共價復合物形式存在于維生素B12內；后者主要以Cr3+及Cr6+形式存在，其中Cr3+是糖耐量因子的組成部分，Cr6+(CrO42-)通過呼吸道暴露時是明確的致癌物質。體內兩種離子的血漿濃度一般為鈷0.003μmol/L，鉻0.17~1.06μmol/L[4]，MOM假體植入無疑會對其濃度產生影響，有學者對接受MOM全髖關節置換患者血中鈷、鉻離子濃度進行為期2年的跟蹤監測，結果顯示手術后鈷離子濃度逐漸升高，于術后6個月達到峰值(為術前9.9倍)，后逐漸下降，但直至術后2年仍高于術前水平；鉻離子濃度的峰值出現在術后9個月(為術前15.8倍)，后逐漸下降，術后2年仍保持在術前11.3倍。
1.2 引發基因毒性的機制
總的來說，金屬離子產生基因毒性的方式分為直接產生和間接產生。前者是離子與細胞DNA磷酸基團上的O-結合(該部位生理狀態下與Mg2+結合)，之后再與堿基上的氮結合，形成螯合結構，從而影響核苷酸的構象。而后者引起的基因毒性就要復雜的多，包括離子產生的氧自由基(reactive oxygen species, ROS)對DNA造成氧化損傷以及離子抑制DNA的修復[5]。
1.2.1 鉻離子
在國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer, IARC)對化學元素及復合物的致癌性分級中，Cr6+處在Group1，即為確定的致癌物。在人體，Cr6+離子主要通過硫酸鹽通道進入細胞，生理pH值下，Cr6+有兩種質子形態——CrO42-和HCrO4-，兩者無論從大小、形狀或是電位角度上來說都類似于相應的硫酸鹽。然而在陰離子形式下由于電荷的排斥，鉻并不能與DNA發生反應，鉻還需要被逐步還原，體內存在的一些低分子還原劑、谷胱甘肽、半胱氨酸、抗壞血酸鹽等可以將其還原為Cr5+、Cr4+、Cr3+。還原過程中的電子轉移會導致ROS的產生，進而造成氧化DNA損傷，這其中Cr5+主要引起DNA單鏈斷裂、堿基脫嘌呤、8-OXO-G的產生，Cr4+主要引起DNA雙鏈的斷裂。而Cr3+對DNA的損傷一定程度上是通過形成低分子量配體-Cr3+-DNA三重加合物的形成而實現的。有研究顯示，Cr3+表現出明顯的惰性，所以其引起的DNA損傷一旦形成可能很難被修復。
1.2.2 鈷離子
在IARC的分級中，Co2+被分為Group 2B，即可能的致癌物。但這并不能完全說明鈷離子的致癌性小于鉻離子，而是由于目前尚缺乏足夠的流行病學數據支持。在大量動物實驗及體外實驗中，Co2+表現出確定的致癌性，其基因毒性的產生很可能包括以下三種途徑：①產生ROS進而對DNA產生氧化損傷；②消耗抗壞血酸鹽從而模擬缺氧狀態，激活缺氧誘導因子(hypoxia-inducible factor, HIF)，而后HIF依賴基因的表達增加，該基因是典型的可引起快速生長腫瘤的基因；③抑制核苷酸切除修復(nucleotide excision repair, NER)，這可能是由于鈷離子引起NER系統中鋅指結構的半胱氨酸氧化及金屬的替換，進而導致NER失效。
2 納米顆粒的產生、攝入及引發基因毒性的機制
2.1 納米顆粒的產生
金屬假體放置于體內，無論是腐蝕、微動磨損還是滑動摩擦都會有納米顆粒的產生[6-7]。隨著時間的推移，這些顆粒不僅會在關節周圍聚集，并能通過淋巴系統的運輸出現在外周臟器當中。Afolaranmi等[8]利用小鼠背部皮下包埋的方法檢測了MOM假體磨損金屬在外周臟器的濃度，結果發現肝、腎中的濃度最高，分別為(838.9±223.7) ng/g以及(938.8±131.6) ng/g。磨損顆粒的性質在很大程度上取決于假體接觸面之間相互作用方式以及接觸區域材料的特性及化學組成。
2.1.1 納米顆粒大小及形狀
MOM鈷鉻合金假體產生的顆粒為納米級，對假體磨損顆粒粒徑的研究顯示無論是體外的模擬關節還是植入人體的關節，產生的顆粒大小都在30~100 nm間，而形狀大部分為圓形或橢圓形，隨著假體植入時間延長或體外實驗的不同階段，會有一部分表現為針形。
2.1.2 納米顆粒組成
關于鈷鉻合金磨損顆粒的大小及形狀問題，目前爭議不大，而在顆粒組成的問題上卻尚存爭議。利用透射電鏡(transmission electron microscope, TEM)及X射線光電子能譜分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)，Milosev等[9]對MOM翻修假體周圍的磨損顆粒進行分析后發現針形的顆粒含有鉻與鈷，但圓形和橢圓形顆粒只含有鉻。Doorn等[10]在對假體周圍組織的研究中觀察到的是氧化鉻，而Brown等[11]在試驗中觀察到的都是鈷鉻合金顆粒。
2.2 細胞對納米顆粒的攝入
細胞對納米顆粒的攝入是通過內吞作用來完成的, 大多數情況下，納米顆粒產生后在體內會與配體結合，而后與細胞表面的相應受體結合，隨后納米顆粒就會通過受體介導的內吞作用進入細胞內。這種進入細胞的方式明顯不同于相應的離子，兩者被攝入的速度也有明顯的差異。Ponti等[12]在關于納米顆粒、離子對鼠Balb/3T3纖維母細胞毒性的研究中發現，鈷納米顆粒的攝入是鈷離子的50~100倍。
2.2.1 納米顆粒“生物特性”對細胞攝入的影響
納米材料自合成后便具有了“合成特性”，比如其大小、形狀、所含金屬成分等，但其進入體內之后，細胞真正面對的卻并非此種特性。體內的各種環境都會賦予納米顆粒以“生物特性”，進而改變了其原來的大小、聚合狀態、表面組成等。蛋白的吸附就屬于賦予了納米顆粒新的“生物特性”，蛋白吸附后顆粒原先的疏水性被改變，從而更易被細胞攝入。反之，阻止蛋白的吸附也可以降低細胞對顆粒的攝入，Walkey等[13]研究納米材料在體內的轉運時對納米顆粒進行“聚乙二醇化”處理，在不同程度上阻止了蛋白的吸附，研究發現聚乙二醇的密度越大，巨噬細胞對納米顆粒的吞噬就越少，但卻不能完全被消除。這可能是因為巨噬細胞對顆粒的吞噬方式分為蛋白依賴途徑與非蛋白依賴途徑，那些不能被完全消除的被吞噬的顆粒也許就是通過非蛋白依賴途徑進入細胞的。
2.2.2 納米顆粒的“合成特性”對細胞攝入的影響
具有了“生物特性”的顆粒其被攝入過程又會在一定程度上受其“合成特性”的影響, 即顆粒的形狀、粒徑、所含金屬比例等。研究提到當粒徑大于100 nm時, 棒狀顆粒的吞噬要強于球形以及圓柱形、立方形；粒徑小于100 nm時，球形要強于棒狀。而當形狀統一時，粒徑也會影響顆粒吞噬，一些研究發現直徑50 nm的顆粒更容易被細胞攝入。
2.3 基因毒性的產生
在當前的研究中，基因毒性主要變現為染色體結構畸變(主要為染色體易位)、數目畸變及DNA損傷這幾個方面。學者們利用微核試驗、彗星實驗等方法并以多種細胞為實驗對象進行了基因毒性的評估, 并在體外實驗中證明了鈷、鉻納米顆粒明確的基因毒性[14-20]。然而，目前總體上對于納米顆粒基因毒性的研究卻不像離子那樣明朗，關于基因毒性的產生機制，很多方面都沒有明確的定論，一些同類型研究的結果甚至是相互矛盾的，這主要是因為人們開展納米顆粒基因毒性方面研究的時間并不長，不過，這與顆粒本身的復雜性也不無關系。
納米顆粒自身的許多因素都會對其引起的基因毒性產生影響，包括顆粒的大小、形狀、聚合狀態、表面積、表面狀態以及不同金屬的協同作用等。金屬顆粒的表面是與機體環境直接接觸的部分，在相同質量的情況下，體積越小就意味著越多數量的顆粒，也就會擁有越大的表面積, 顆粒體積的不同無疑會改變其對內環境的影響。Raghunathan等[21]在不同粒徑納米鈷鉻合金顆粒對人纖維母細胞影響對比的研究中發現，隨著粒徑的逐步增加，基因毒性的表現也越發明顯。另外，表面狀態的改變也會在很大程度上改變顆粒本身的基因毒性，在最近的一項動物實驗中，研究人員分別為小鼠靜脈注射二氧化硅鍍層的鐵酸鈷納米顆粒以及無鍍層顆粒，結果顯示后者造成了與DNA損傷、修復相關基因表達的增強，表現出了致癌性，同時還引起了細胞死亡、生長阻滯以及氧化應激的發生，而鍍層組卻沒有明顯的基因毒性。
關于鈷鉻納米顆粒的基因毒性，國外的研究并不算多，國內更是剛剛起步，所以目前關于鈷鉻納米顆粒基因毒性具體機制存在很多設想不能被完全證明，這包括顆粒本身的作用、顆粒釋放出的離子的作用以及產生的ROS引起的氧化DNA損傷。其中關于離子的釋放，一些體外實驗測定了其釋放的速率，結果并不像人們預期的那樣，在這些實驗中，由顆粒釋放出的離子的濃度并不會對實驗結果產生太大的影響，也就是說，幾乎可以忽略實驗過程中顆粒本身釋放出離子的量[12, 22]。當然，體外實驗畢竟不能完全模擬人體內環境，實驗的暴露時間也是有限的，所以目前仍不能否定離子釋放在納米顆粒基因毒性中的作用。
3 結語
鈷、鉻是目前骨科金屬關節假體的主要材料，正因為如此，關于其基因毒性的研究顯得格外重要。對于鈷鉻基因毒性已有的研究很大一部分為體外實驗，而體外較單一的環境很難與體內錯綜復雜的環境相比擬。目前尚缺乏體內動物實驗的數據結果，今后，體內動物實驗必將成為研究鈷鉻基因毒性的主要方向。相信在不斷深入的研究之下，人們對于二者引起基因毒性的各個方面都會有更深的認識，這無疑將對臨床骨科金屬關節假體的制造帶來積極的影響，也為未來骨科金屬關節假體的發展指明方向，性能更全面、副作用更小的骨科金屬關節假體必將造福更多患者。
引言
20世紀60年代，金屬對高分子聚乙烯(metal on high-molecular-weight polyethylene articulation, MOP)假體進入人們的視線，并很快占據了主導地位。但80年代末，術后長期隨訪病例將假體松動的問題暴露在人們面前。隨著研究的不斷進展，人們認識到了假體磨損產物引起無菌性炎癥、骨溶解并最終導致松動這一機制[1-3]。于是，金屬對金屬(metal on metal, MOM)假體再次登上了骨科的舞臺。盡管MOM假體磨損后產生的顆粒數約為MOP的13~500倍，但由于磨損產生的金屬微粒的大小為納米級(10~120 nm，平均為40 nm)，所以MOM關節的實際容積磨損很低。在對假體翻修術后回收的MOM股骨頭假體的研究中發現其平均線性磨損率只有0.004 mm/年，而MOP假體則為0.1 mm/年。盡管降低了松動發生的幾率，但MOM假體仍給人們帶來了一些新的問題, 這其中就包括假體降解產物的基因毒性。
假體金屬在體內降解產物的主要形式包括：①磨損或腐蝕產生的顆粒；②自由金屬離子；③金屬離子蛋白復合物；④金屬無機鹽或金屬氧化物；⑤含鐵血黃素。其中，離子和顆粒對人體的影響最為顯著。目前臨床上常見的MOM材料為鈷鉻合金，其中鈷約占58.9%~69.5%, 鉻占27.0%~30%, 以及其他材質(鉬、錳、硅、鎳、鐵、碳)。國內外已有部分學者對鈷、鉻離子以及顆粒的基因毒性進行了研究。本文將結合近幾年關于離子/納米顆粒基因毒性的研究結果對鈷、鉻離子/納米顆粒的產生及引起基因毒性的機制做一綜述。
1 離子的產生及引發基因毒性的機制
1.1 離子的產生
假體金屬在體內的降解包括電化學腐蝕和磨損，離子的產生即來源于電化學腐蝕，然而磨損又可以加速電化學腐蝕的過程，磨損產生的大量顆粒在很大程度上增加了金屬與體內環境的接觸面積，顆粒被攝入細胞后，酸性的環境更加速了離子的釋放。正常人體內含有一定量的鈷、鉻，前者主要以Co+共價復合物形式存在于維生素B12內；后者主要以Cr3+及Cr6+形式存在，其中Cr3+是糖耐量因子的組成部分，Cr6+(CrO42-)通過呼吸道暴露時是明確的致癌物質。體內兩種離子的血漿濃度一般為鈷0.003μmol/L，鉻0.17~1.06μmol/L[4]，MOM假體植入無疑會對其濃度產生影響，有學者對接受MOM全髖關節置換患者血中鈷、鉻離子濃度進行為期2年的跟蹤監測，結果顯示手術后鈷離子濃度逐漸升高，于術后6個月達到峰值(為術前9.9倍)，后逐漸下降，但直至術后2年仍高于術前水平；鉻離子濃度的峰值出現在術后9個月(為術前15.8倍)，后逐漸下降，術后2年仍保持在術前11.3倍。
1.2 引發基因毒性的機制
總的來說，金屬離子產生基因毒性的方式分為直接產生和間接產生。前者是離子與細胞DNA磷酸基團上的O-結合(該部位生理狀態下與Mg2+結合)，之后再與堿基上的氮結合，形成螯合結構，從而影響核苷酸的構象。而后者引起的基因毒性就要復雜的多，包括離子產生的氧自由基(reactive oxygen species, ROS)對DNA造成氧化損傷以及離子抑制DNA的修復[5]。
1.2.1 鉻離子
在國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer, IARC)對化學元素及復合物的致癌性分級中，Cr6+處在Group1，即為確定的致癌物。在人體，Cr6+離子主要通過硫酸鹽通道進入細胞，生理pH值下，Cr6+有兩種質子形態——CrO42-和HCrO4-，兩者無論從大小、形狀或是電位角度上來說都類似于相應的硫酸鹽。然而在陰離子形式下由于電荷的排斥，鉻并不能與DNA發生反應，鉻還需要被逐步還原，體內存在的一些低分子還原劑、谷胱甘肽、半胱氨酸、抗壞血酸鹽等可以將其還原為Cr5+、Cr4+、Cr3+。還原過程中的電子轉移會導致ROS的產生，進而造成氧化DNA損傷，這其中Cr5+主要引起DNA單鏈斷裂、堿基脫嘌呤、8-OXO-G的產生，Cr4+主要引起DNA雙鏈的斷裂。而Cr3+對DNA的損傷一定程度上是通過形成低分子量配體-Cr3+-DNA三重加合物的形成而實現的。有研究顯示，Cr3+表現出明顯的惰性，所以其引起的DNA損傷一旦形成可能很難被修復。
1.2.2 鈷離子
在IARC的分級中，Co2+被分為Group 2B，即可能的致癌物。但這并不能完全說明鈷離子的致癌性小于鉻離子，而是由于目前尚缺乏足夠的流行病學數據支持。在大量動物實驗及體外實驗中，Co2+表現出確定的致癌性，其基因毒性的產生很可能包括以下三種途徑：①產生ROS進而對DNA產生氧化損傷；②消耗抗壞血酸鹽從而模擬缺氧狀態，激活缺氧誘導因子(hypoxia-inducible factor, HIF)，而后HIF依賴基因的表達增加，該基因是典型的可引起快速生長腫瘤的基因；③抑制核苷酸切除修復(nucleotide excision repair, NER)，這可能是由于鈷離子引起NER系統中鋅指結構的半胱氨酸氧化及金屬的替換，進而導致NER失效。
2 納米顆粒的產生、攝入及引發基因毒性的機制
2.1 納米顆粒的產生
金屬假體放置于體內，無論是腐蝕、微動磨損還是滑動摩擦都會有納米顆粒的產生[6-7]。隨著時間的推移，這些顆粒不僅會在關節周圍聚集，并能通過淋巴系統的運輸出現在外周臟器當中。Afolaranmi等[8]利用小鼠背部皮下包埋的方法檢測了MOM假體磨損金屬在外周臟器的濃度，結果發現肝、腎中的濃度最高，分別為(838.9±223.7) ng/g以及(938.8±131.6) ng/g。磨損顆粒的性質在很大程度上取決于假體接觸面之間相互作用方式以及接觸區域材料的特性及化學組成。
2.1.1 納米顆粒大小及形狀
MOM鈷鉻合金假體產生的顆粒為納米級，對假體磨損顆粒粒徑的研究顯示無論是體外的模擬關節還是植入人體的關節，產生的顆粒大小都在30~100 nm間，而形狀大部分為圓形或橢圓形，隨著假體植入時間延長或體外實驗的不同階段，會有一部分表現為針形。
2.1.2 納米顆粒組成
關于鈷鉻合金磨損顆粒的大小及形狀問題，目前爭議不大，而在顆粒組成的問題上卻尚存爭議。利用透射電鏡(transmission electron microscope, TEM)及X射線光電子能譜分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)，Milosev等[9]對MOM翻修假體周圍的磨損顆粒進行分析后發現針形的顆粒含有鉻與鈷，但圓形和橢圓形顆粒只含有鉻。Doorn等[10]在對假體周圍組織的研究中觀察到的是氧化鉻，而Brown等[11]在試驗中觀察到的都是鈷鉻合金顆粒。
2.2 細胞對納米顆粒的攝入
細胞對納米顆粒的攝入是通過內吞作用來完成的, 大多數情況下，納米顆粒產生后在體內會與配體結合，而后與細胞表面的相應受體結合，隨后納米顆粒就會通過受體介導的內吞作用進入細胞內。這種進入細胞的方式明顯不同于相應的離子，兩者被攝入的速度也有明顯的差異。Ponti等[12]在關于納米顆粒、離子對鼠Balb/3T3纖維母細胞毒性的研究中發現，鈷納米顆粒的攝入是鈷離子的50~100倍。
2.2.1 納米顆粒“生物特性”對細胞攝入的影響
納米材料自合成后便具有了“合成特性”，比如其大小、形狀、所含金屬成分等，但其進入體內之后，細胞真正面對的卻并非此種特性。體內的各種環境都會賦予納米顆粒以“生物特性”，進而改變了其原來的大小、聚合狀態、表面組成等。蛋白的吸附就屬于賦予了納米顆粒新的“生物特性”，蛋白吸附后顆粒原先的疏水性被改變，從而更易被細胞攝入。反之，阻止蛋白的吸附也可以降低細胞對顆粒的攝入，Walkey等[13]研究納米材料在體內的轉運時對納米顆粒進行“聚乙二醇化”處理，在不同程度上阻止了蛋白的吸附，研究發現聚乙二醇的密度越大，巨噬細胞對納米顆粒的吞噬就越少，但卻不能完全被消除。這可能是因為巨噬細胞對顆粒的吞噬方式分為蛋白依賴途徑與非蛋白依賴途徑，那些不能被完全消除的被吞噬的顆粒也許就是通過非蛋白依賴途徑進入細胞的。
2.2.2 納米顆粒的“合成特性”對細胞攝入的影響
具有了“生物特性”的顆粒其被攝入過程又會在一定程度上受其“合成特性”的影響, 即顆粒的形狀、粒徑、所含金屬比例等。研究提到當粒徑大于100 nm時, 棒狀顆粒的吞噬要強于球形以及圓柱形、立方形；粒徑小于100 nm時，球形要強于棒狀。而當形狀統一時，粒徑也會影響顆粒吞噬，一些研究發現直徑50 nm的顆粒更容易被細胞攝入。
2.3 基因毒性的產生
在當前的研究中，基因毒性主要變現為染色體結構畸變(主要為染色體易位)、數目畸變及DNA損傷這幾個方面。學者們利用微核試驗、彗星實驗等方法并以多種細胞為實驗對象進行了基因毒性的評估, 并在體外實驗中證明了鈷、鉻納米顆粒明確的基因毒性[14-20]。然而，目前總體上對于納米顆粒基因毒性的研究卻不像離子那樣明朗，關于基因毒性的產生機制，很多方面都沒有明確的定論，一些同類型研究的結果甚至是相互矛盾的，這主要是因為人們開展納米顆粒基因毒性方面研究的時間并不長，不過，這與顆粒本身的復雜性也不無關系。
納米顆粒自身的許多因素都會對其引起的基因毒性產生影響，包括顆粒的大小、形狀、聚合狀態、表面積、表面狀態以及不同金屬的協同作用等。金屬顆粒的表面是與機體環境直接接觸的部分，在相同質量的情況下，體積越小就意味著越多數量的顆粒，也就會擁有越大的表面積, 顆粒體積的不同無疑會改變其對內環境的影響。Raghunathan等[21]在不同粒徑納米鈷鉻合金顆粒對人纖維母細胞影響對比的研究中發現，隨著粒徑的逐步增加，基因毒性的表現也越發明顯。另外，表面狀態的改變也會在很大程度上改變顆粒本身的基因毒性，在最近的一項動物實驗中，研究人員分別為小鼠靜脈注射二氧化硅鍍層的鐵酸鈷納米顆粒以及無鍍層顆粒，結果顯示后者造成了與DNA損傷、修復相關基因表達的增強，表現出了致癌性，同時還引起了細胞死亡、生長阻滯以及氧化應激的發生，而鍍層組卻沒有明顯的基因毒性。
關于鈷鉻納米顆粒的基因毒性，國外的研究并不算多，國內更是剛剛起步，所以目前關于鈷鉻納米顆粒基因毒性具體機制存在很多設想不能被完全證明，這包括顆粒本身的作用、顆粒釋放出的離子的作用以及產生的ROS引起的氧化DNA損傷。其中關于離子的釋放，一些體外實驗測定了其釋放的速率，結果并不像人們預期的那樣，在這些實驗中，由顆粒釋放出的離子的濃度并不會對實驗結果產生太大的影響，也就是說，幾乎可以忽略實驗過程中顆粒本身釋放出離子的量[12, 22]。當然，體外實驗畢竟不能完全模擬人體內環境，實驗的暴露時間也是有限的，所以目前仍不能否定離子釋放在納米顆粒基因毒性中的作用。
3 結語
鈷、鉻是目前骨科金屬關節假體的主要材料，正因為如此，關于其基因毒性的研究顯得格外重要。對于鈷鉻基因毒性已有的研究很大一部分為體外實驗，而體外較單一的環境很難與體內錯綜復雜的環境相比擬。目前尚缺乏體內動物實驗的數據結果，今后，體內動物實驗必將成為研究鈷鉻基因毒性的主要方向。相信在不斷深入的研究之下，人們對于二者引起基因毒性的各個方面都會有更深的認識，這無疑將對臨床骨科金屬關節假體的制造帶來積極的影響，也為未來骨科金屬關節假體的發展指明方向，性能更全面、副作用更小的骨科金屬關節假體必將造福更多患者。