第36卷，第7期 2016年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No.7;pp2071-2075
July,2016
关节软骨内胶原纤维各向异性的红外光谱学显微成像研究
吴日超，张学喜，毛之华，尹建华
南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系，江苏南京210016
摘要福尔马林溶液对于固化关节软骨组织、防止在长时间测量过程中组织的分解退化起到很好的作用，但对福尔马林溶液浸泡后软骨组织的结构变化（固化过程及其胶原纤维各回异性的改变却鲜有研究。采用傅里叶变换红外光谱显微成像技术与偏振技术相结合的方法，通过关节软骨内胶原纤维（蛋白)的红外光谱特征吸收峰（AmideI，AmideⅡ带)的吸光度随福尔马林溶液浸泡时间及偏光角度的变化来研究福尔马林溶液对软骨组织结构即胶原纤维各向异性的影响，并利用与各向异性方程拟合得到的决定系数（R)对胶原蛋白纤维各向异性程度进行表征。研究发现，关节软骨AmideI和AmideⅡ带的各向异性随着福尔马林浸泡时间的增长而愈加明显（AmideI带变化尤为明显），说明福尔马林溶液中甲醛分子诱发了胶原蛋白分子新的交联，取终获得较好的固化效果，有利于关节软骨的各向异性分析。本研究将为今后关节软骨样本的制备、储存及各间异性研究提供参考。
关键调傅里叶变换红外光谱成像；关节软骨；胶原纤维；偏振光；各向异性
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964 /j. issn. 1000-0593 (2016 )07-2071-05
节软骨的冷冻切片或是福尔马林溶液浸泡后用石蜡固定的软骨切片-10]，福尔马林溶液对于组织固化、防止在长时间测量过程中组织的分解退化起到很好的作用，通常认为，经福
关节软骨是覆盖在骨关节表面的一种透明的结缔组织，其作用是减少运动带来的骨关节之间的摩擦和振动。它主要由IⅡI类胶原蛋白（collagenⅡ）、蛋白多糖（proteoglycan， PG)、水和少量的无机离子组成口-1。胶原蛋白构成三维纤维网络的基本结构，在组织中提供拉伸强度和刚度的作用，使软骨保持一定的形状和硬度并能有效地固定住PG[3-4]。PG 则能较好地保证软骨的弹性、耐压性和持久性。正是由于二者的有机组合，保持了关节软骨中水的含量以及与滑液的离子交换，有效的承载人体运动和负重。关节软骨从软骨表面到底层的钙化区之间可分成三个区，即表层区（superficial zone，SZ）、过渡区（transitionalzone，TZ）和放射区（radial zone，RZ)5]，且在三个分区内胶原纤维的结构排列各不相同“。一且出现胶原结构的破坏或蛋白多糖的流失，则可能导致骨关节炎（即关节软骨退化病变，0A)的发生。因此软骨组织中胶原纤维结构的研究，对于监测软骨的退化及骨关节炎的发生和修复有着重要的意义。
自前在关节软骨的研究中使用的软骨材料一股是新鲜关收稿日期：2015-06-01，修订日期：2015-09-14
尔马林溶液浸泡后的样品切片易于在成像或光照射等测量后的组织学分析，有利于组织的形态学和病理学研究。在此之前的研究中，都是对经福尔马林溶液浸泡过的软骨组织样本利用生物化学[12]和微磁共振成像口3-14的方法对其交联情况进行分析，但福尔马林溶液被用于组织固化时对软骨组织中胶原蛋白纤维结构的影响及作用过程却一直无人研究，特别是对于光谱学申的客间异性研究
傅里叶变换红外光谱成像（FTIRI）技术是将FTIR光谱仪和红外显微技术有机联用的一门技术，可同时进行红外光谱的采集和样品的红外图像扫描，其图像的每一个像素蕴含对应该点的红外光谱信息，并利用伪彩色表示该像素红外光谱的平均吸收率，可以在不破坏样本的情况下对胶原蛋自纤维结构进行探究。如果在人射光路或者探测光路中引入偏振技术，可获得不同偏振角度下关节软骨的红外光谱[16-2]，实现对关节软骨的各向异性分析。Xia等的研究表明6}，关节软骨中胶原蛋白纤维在软骨的SZ和RZ整齐排列且方间相反，在胶原蛋白分子中Amide1带和Amide1
自（686120108）（8089）国
(20133218120017）资助
作者简介：吴日超，1992年生，南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系硕土研究生
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