三種型號ABS塑料對制作綿羊支氣管動脈鑄型標(biāo)本的影響

王　寧,王白雪,韓志磊,劉　英*,杜曉華* ,申超超,蘆延珍

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

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三種型號ABS塑料對制作綿羊支氣管動脈鑄型標(biāo)本的影響

王寧1,王白雪2,韓志磊1,劉英1*,杜曉華1*,申超超2,蘆延珍1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

探尋適宜于制備支氣管動脈鑄型標(biāo)本的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)鑄型劑材料。選用3種不同型號的ABS(PA-749SK、D-120、PA-717CK)對綿羊支氣管動脈鑄型標(biāo)本的制作效果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，PA-749SK型ABS制備的鑄型標(biāo)本柔韌性和細(xì)密度較好；PA-717CK型ABS制備的標(biāo)本表面光澤度好，但柔韌性和細(xì)密度較差；D-120型ABS制備的標(biāo)本各項(xiàng)性能介于前兩者之間。說明受試的3種型號ABS中，PA-749SK型號的ABS更適用于制作綿羊支氣管動脈鑄型標(biāo)本,也可以作為其他細(xì)小管道的鑄型材料被選用。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；支氣管動脈；鑄型標(biāo)本；性能

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂[1]，因其具有價格適中、使用方便和無需添加任何增塑劑即可獲得完整鑄型標(biāo)本等特性而被廣泛使用于管道鑄型技術(shù)之中[2-4]。但在使用過程中仍存在許多問題,如個別型號的ABS質(zhì)地脆，易折斷，給標(biāo)本的沖洗和保存帶來較大困難；或者由于部分型號ABS的流動性較差，在管腔較細(xì)的血管或其他管道中不易鑄型成功，最終導(dǎo)致鑄型質(zhì)量較差等。對此，有學(xué)者通過調(diào)整溶劑的類型、配比或ABS的濃度來提高鑄型標(biāo)本的制作質(zhì)量[5-7]。通過上述方法，使較大血管的鑄型標(biāo)本的質(zhì)量有所改善[8-11]，但仍未能解決細(xì)小管腔難以灌注完全的難題。本試驗(yàn)擬從不同型號的ABS入手，選用市面常見的3種型號(PA-749SK、D-120、PA-717CK)的ABS，以綿羊作為試驗(yàn)動物，對管徑細(xì)小、生理功能重要的支氣管動脈進(jìn)行灌注[12-15]，通過對鑄型標(biāo)本制作效果的比較，旨在探索適宜于制作綿羊支氣管動脈以及其他細(xì)小管腔鑄型標(biāo)本的ABS型號，同時根據(jù)不同型號ABS的性能特點(diǎn)提出各自的適用性建議，并為近年來不斷加劇的肺臟疾病提供基礎(chǔ)學(xué)參考[16-17]。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗(yàn)用動物選用成年健康綿羊18只作為試驗(yàn)用動物，屠宰后迅速摘取保留有心、肺、胸腔大血管以及胸段食管為一體的完整器官用于鑄型標(biāo)本制作。試驗(yàn)用動物隨機(jī)分為3組(每組6只)，分別使用3種型號ABS進(jìn)行灌注。

1.1.2ABS鑄型劑選用市面上常見的3種ABS型號作為鑄型劑材料，包括PA-749SK型ABS、 D-120型ABS和PA-717CK型ABS，不同型號ABS鑄型劑的參數(shù)及主要性能指標(biāo)見表1和表2。3種型號ABS，均購自鎮(zhèn)江奇美化工有限公司。鑄型標(biāo)本增色劑為普通大紅色油畫顏料(硫化物與鎘的化合物)，購自上海實(shí)業(yè)馬利畫材有限公司。

表1　 3種型號ABS單體成分比例構(gòu)成

表2　3種型號ABS主要性能指標(biāo)

1.2方法

1.2.1ABS鑄型劑的配制

1.2.1.1低濃度ABS鑄型劑的配制每種型號的ABS均配制40、60、80 g/L 3種濃度的鑄型劑(表3)，配制時使用丁酮作為溶劑，用于支氣管動脈的梯度灌注。

1.2.1.2高濃度ABS鑄型劑的配制3種型號ABS均配制300 g/L濃度的鑄型劑，使用丙酮和丁酮(1∶1)作為溶劑，用于支氣管樹的灌注。

表3　低濃度 ABS鑄型劑配制

1.2.2器官灌注分離并經(jīng)由胸主動脈對支氣管動脈實(shí)施插管灌注。灌注時為了使小血管末端能夠充盈，采取低濃度梯度灌注法，先灌注40 g/L的ABS溶液，再灌注60 g/L的ABS溶液，最后灌注80 g/L的ABS溶液。此外，對同一標(biāo)本的支氣管樹采用相同型號的高濃度ABS進(jìn)行鑄型，以保證支氣管動脈能夠有攀附的支架并維持原有形態(tài)。

1.2.3腐蝕及后期處理選用500 mL/L濃鹽酸作為腐蝕液。將灌入鑄型劑后硬化完全的標(biāo)本放入該溶液中腐蝕5 d～7 d，待腐蝕徹底后取出，用流水緩慢沖洗干凈，晾干后即可用于試驗(yàn)觀察，觀察分為肉眼和掃描電鏡(JSM-5600LV低真空掃描電子顯微鏡)觀察兩部分。

1.2.4鑄型標(biāo)本制作效果評價在保證灌注方法、鑄型劑濃度梯度、灌注量一致的前提下，對不同型號ABS灌注制作完成的綿羊支氣管動脈標(biāo)本進(jìn)行觀察比較，比較的內(nèi)容包括ABS鑄型劑的溶解速度，所鑄支氣管動脈標(biāo)本的柔韌性、細(xì)密度和表面光澤度等指標(biāo)。

2　結(jié)果

2.13種型號ABS的溶解速度比較

結(jié)果表明，同一時間段內(nèi)3種型號ABS的溶解速度以PA-749SK型最快，PA-717CK型次之，D-120型最慢。

2.2柔韌性比較

3種型號所制鑄型標(biāo)本在沖洗階段均有不同程度的斷裂和脫落，但各自的受損程度差異明顯。其中柔韌性最強(qiáng)、斷裂和脫落程度最低的型號為PA-749SK;其次為D-120;柔韌性最差、受損程度最嚴(yán)重的為PA-717CK。

2.3細(xì)密度比較

采用PA-749SK型ABS鑄出的支氣管動脈鑄型標(biāo)本分支清晰，細(xì)密度良好，末端血管分支保存較好，血管延伸長度均超過所灌支氣管樹。宏觀觀察支氣管動脈分支可達(dá)7級～8級，形成了較為完整的肺部輪廓。肺葉末端出現(xiàn)許多血管密集區(qū)(圖1-1)，掃描電鏡觀察部分血管密集區(qū)，可見支氣管動脈微血管形成的肺泡周圍毛細(xì)血管網(wǎng)(圖2)。采用D-120型ABS鑄出的支氣管動脈鑄型分支清晰，在支氣管樹上分布良好，支氣管動脈長度基本與支氣管樹平齊(5級～6級血管)，但血管的細(xì)密度保存情況一般，未出現(xiàn)血管密集區(qū)(圖1-2)。采用PA-717CK型ABS鑄出的支氣管動脈鑄型分支清晰，肺葉支氣管動脈部分超出支氣管樹，但沖洗時斷裂嚴(yán)重，動脈鑄型的細(xì)密度一般，亦未出現(xiàn)血管密集區(qū)(圖1-3)。

2.4光澤度比較

結(jié)果顯示，PA-717CK型ABS制作完成的鑄型標(biāo)本，不論在支氣管動脈還是支氣管樹，其鑄型表面的光澤度均為最好，而D-120型ABS和PA-749SK型ABS所鑄支氣管動脈與支氣管樹標(biāo)本表面光澤度均一般，二者之間差異不明顯(圖3)。

3種型號低濃度ABS鑄型劑所制標(biāo)本的主要性能比較如下(表4)。

1.PA-749SK型號所鑄標(biāo)本細(xì)密度；2.D-120型號所鑄標(biāo)本細(xì)密度；3.PA-717CK型號所鑄標(biāo)本細(xì)密度；BA.支氣管動脈；B.支氣管樹

1.Density of specimens casted by PA-749SK model；2.Density of specimens casted by D-120 model；3.Density of specimens casted by PA-717CK model；BA.Bronchial artery;B.Bronchial tree

圖13種型號ABS所鑄標(biāo)本細(xì)密度差別

Fig.1Density difference of bronchial arteries casted by three types of ABS

A.SEM(35×);B.SEM(200×)

圖2PA-749SK型號所鑄肺泡周圍毛細(xì)血管網(wǎng)

Fig.2The pulmonary alveolar capillary networks casted by PA-749SK model

1.PA-749SK型號所鑄標(biāo)本表面光澤度；2.D-120型號所鑄標(biāo)本表面光澤度；3.PA-717CK型號所鑄標(biāo)本表面光澤度

1.Surface gloss of specimen casted by PA-749SK model；2.Surface gloss of specimen casted by D-120 model；3.Surface gloss of specimen casted by PA-717CK model

圖33種型號ABS所鑄標(biāo)本表面光澤度差別

Fig.3Surface gloss difference of bronchial arteries and bronchial trees casted by three types of ABS

表4　3種型號低濃度ABS鑄型劑所制標(biāo)本的主要性能比較

3　討論

3.13種型號ABS單體成分比例對鑄型標(biāo)本制作效果的影響

利用ABS制作鑄型標(biāo)本時，標(biāo)本特性的重要影響因素之一為ABS成分中3種單體的混合比例。3種單體成分在ABS樹脂內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)分為兩大部分，一部分是構(gòu)成材料主體的丙烯腈和苯乙烯共聚物，其所占比例一般與材料的硬度、表面光澤度呈正比；另一部分是分散于主體之間的橡膠顆粒成分，主要以聚丁二烯為主[18]。聚丁二烯可吸收外界的沖擊能而抑制產(chǎn)品的開裂，使ABS材料又具備了良好的沖擊強(qiáng)度和柔韌性[19]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，PA-749SK型ABS所鑄支氣管動脈標(biāo)本柔韌性高，血管細(xì)密度良好，但表面光澤度一般。該型號中丁二烯的比例為19%～23%，顯著高于其他兩種型號，因此所鑄動脈血管能夠具備較高的柔韌性與細(xì)密度，但該型號中丙烯腈與苯乙烯的比例分別為20%～24%和54%～58%，相比PA-717CK型ABS略低，又使所鑄標(biāo)本的表面光澤度表現(xiàn)一般。PA-717CK型ABS所鑄支氣管動脈標(biāo)本柔韌性低、細(xì)密度一般、但表面光澤度良好，這一結(jié)果也與該型號中丁二烯含量顯著低于其他兩種型號，而丙烯腈與苯乙烯含量最高的單體成分構(gòu)成特點(diǎn)相一致。D-120型ABS中3種單體成分的含量介于前兩種型號之間，因此所鑄支氣管動脈標(biāo)本柔韌性中等、血管細(xì)密度和表面光澤度的表現(xiàn)一般。

3.23種型號ABS物理特性對鑄型標(biāo)本制作效果的影響及選用建議

影響ABS制作鑄型標(biāo)本優(yōu)劣的另一重要因素為ABS自身的物理特性。其中，IZOD沖擊強(qiáng)度和延伸率表示材料的柔韌性，其指標(biāo)越高，表明ABS材料的柔韌性越好。流動系數(shù)為在標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)熔融樹脂流出標(biāo)準(zhǔn)模具的速度，其數(shù)值越大，意味著ABS材料在單位時間內(nèi)的流動速度越小，進(jìn)而導(dǎo)致ABS材料不能及時流動至較細(xì)一級的管道，影響鑄型標(biāo)本質(zhì)量。硬度則與ABS材料的脆性相關(guān)，硬度越大，脆性越強(qiáng)，硬度較小，柔韌性會增強(qiáng)。

在受試的3種ABS型號中，PA-749SK型的延伸率和IZOD沖擊強(qiáng)度是3種型號中最大的，而流動系數(shù)和硬度是3種型號中最小的，其灌注出的支氣管動脈標(biāo)本柔韌性最好，血管細(xì)密度良好，說明該型號比較適宜于管腔細(xì)小、末端細(xì)密的管道的灌注。PA-717CK型ABS的延伸率、IZOD沖擊強(qiáng)度和流動系數(shù)是3種型號中最低的，但硬度是3種型號中最高的，其灌注出的支氣管動脈鑄型標(biāo)本柔韌性最差，細(xì)密度一般，但對于類似支氣管樹這樣較粗的管道灌注是比較適合的。D-120型ABS的各項(xiàng)性能處于前二者之間，其灌注出的支氣管動脈鑄型標(biāo)本特性也介于前兩者之間，比較適合用于中等大小管腔的灌注。

PA-749SK、D-120和PA-717CK 3種型號的ABS相比，PA-749SK型號的ABS柔韌性大、流動性能好，能灌注出極細(xì)小的血管分支，適宜于作為細(xì)小管腔的鑄型劑使用。

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Effects of Three Kinds Models of ABS on Bronchial Arterial Casting Specimens of Sheep

WANG Ning1,WANG Bai-xue2,HAN Zhi-lei1, LIU Ying1,DU Xiao-hua1,SHEN Chao-chao2,LU Yan-zhen1

(1.College of Veterinary Medicine,Gansu Agricultural University,Lanzhou，Gansu，730070,China;2.CollegeofLifeScienceandTechnology,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu,730070,China)

In order to explore the better acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) casting materials to perfuse the bronchial arteries,the three bronchial arteries casting specimens of sheep perfused by three types ABS (PA-749SK,D-120,PA-717CK) were compared.The results showed that, the casting specimen perfused by ABS of type PA-749SK had better flexibility and fine density;the specimen perfused by ABS of type PA-717CK had good surface gloss but poorer flexibility and fine density; while various performances of the specimen perfused by ABS of type D-120 were between the above two.The conclusion is that,among three types of ABS under test,ABS of type PA-749SK is more suitable for preparing bronchial artery casting specimen of sheep as well as can be selected as casting materials for preparing other small vessels.

ABS;bronchial artery;casting specimen;performance

2016-01-26

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31260587)

王寧(1991-)，女，山東榮成人，碩士研究生，主要從事基礎(chǔ)獸醫(yī)學(xué)研究。*通訊作者

S852.3

A

1007-5038(2016)09-0087-04