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摘要人体组织矿化正在引起医学、生物化学、材料学、矿物学和结晶学等多学科学者的广泛关注。人体组织的正常矿化如骨骼、牙齿的矿化等，以及一些显著的病理性矿化如结石等，由于标本的取得和处理相对容易，国内外的研究已取得了许多成就。而目前对器官组织中、肿瘤中微小病理性矿化的研究一直发展缓慢。其中高发率上皮肿瘤中如脑膜瘤、卵巢癌、甲状腺癌等都普遍存在着鲜为人知的病理性矿化。肿瘤中不同类型的矿化可能提示疾病的起源和发展过程，有些特殊类型的矿化，如同心层状的砂粒体矿化已经作为甲状腺恶性肿瘤的诊断标志。 目前，医学和生物学领域的学者对有些肿瘤如乳腺癌的矿化灶成分、形态、矿化部位等进行了研究，他们多关注病理形态学的特征，对于矿化物质的矿物学特性及形成机理的研究不够深入和系统。究竟是癌变导致了矿化，还是矿化促进了癌变，对此没有明确的认识。然而某些肿瘤如脑膜瘤的发生经常伴随矿化，并且在某些恶性肿瘤如卵巢癌、甲状腺癌中，会出现具有恶性指示意义的特征性矿化如砂粒体。深入了解癌细胞矿化机制及其对生命活动的意义，可以为恶性肿瘤发病机制的认识以及癌变的及时诊断提供重要参考。 本研究以肿瘤旁、肿瘤中的巨大矿化灶和具有同心层状特殊构造的砂粒体矿化灶为研究对象。选取常伴随此种矿化的高发肿瘤样品脑膜瘤、卵巢浆液性癌和甲状腺乳头状癌，利用矿物学的研究手段，如高分辨扫描电镜(HRSEM)、环境扫描电镜(ESEM)配X射线能谱仪(EDAX)、电子探针仪(EPMA)、高分辨透射电镜(HRTEM)，X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)等，通过原位观测和分离矿化物两种研究方式，对脑膜瘤旁巨大矿化灶和不同上皮肿瘤中砂粒体矿化的矿物成分、形态、结构特点及矿化机理展开了系统研究。 对脑膜瘤旁巨大矿化灶的研究，明确其矿物组成为纳米碳羟磷灰石和磷酸八钙，还有少量无定形钙磷酸盐存在。碳羟磷灰石的晶体尺寸统计值为4.3nm。沿(002)方向择优取向排列，成层状结构。查明矿化的发生是由于患者脑积水造成颅内慢性炎症，受损的细胞膜结构可以富集Ca2+和PO3-4，形成钙磷酸盐沉淀中心。颅内所积脑脊液及硬膜丰富的血管，为钙化的发展提供了充足的Ca2+和PO3-4来源。积水造成的高颅压加速了晶体的成核，增加了成核密度，同时还阻碍晶粒长大，产生了纳米晶体。胶原纤维和酯类大分子控制矿化沿(002)方向择优取向排列。 通过对肿瘤中微小矿化的原位分析实验，提出了用于ESEM原位观测矿化灶的样品制备方法，即硅质薄片的制备方法。利用此方法获得了脑膜瘤中砂粒体矿化初始阶段的微形貌像。脑膜瘤中砂粒体矿化的初期为沉淀在胶原纤维上的矿化小球，通过HRTEM高分辨相证明小球已结晶。对脑膜瘤中砂粒体的EDAX分析结果说明矿化小球的成分为磷酸八钙。矿化小球不断生长聚集，并逐步水解为碳羟磷灰石晶体，矿化的不断发展致使胶原纤维也发生矿化。HRTEM中观察到矿化的胶原纤维高分辨像为具有隐约晶格条纹的纤维状颗粒。砂粒体的同心层状构造是由螺旋状排列的矿化胶原纤维及沉淀在其上的矿化颗粒组成的集合体，并不是多数研究中所述：砂粒体是以坏死细胞残骸为中心由内至外的同心层沉淀。 通过原位观测和分离卵巢浆液性癌中的砂粒体进行研究，明确了砂粒体的矿物成分为一水草酸钙CaC2O4(H2O)和碳羟磷灰石(Ca，Mg，Na，H3)5(P，C)3O12(OH，Cl，F)。SEM和HRTEM观测结果表明，砂粒体内层是结晶较好、粒度大的一水草酸钙晶体，外层为晶粒细小的碳羟磷灰石晶体。没有观察到中心有空洞的砂粒体，说明砂粒体由内向外的生长过程。ESEM原位微形貌观察发现，砂粒体个体较小，经常出现在癌细胞巢中，与周围的有机组织附着不紧密，并没有发现其成核点，由此可知卵巢癌中砂粒体矿化可能是在细胞内成核。在卵巢中聚集的具有细胞毒性的草酸根C2O2-4，会对细胞造成损伤，机体的保护性机制会促使细胞吸收Ca2+产生草酸钙沉淀来降低毒性，细胞通过外排作用(exocytosis)将产生的草酸钙沉淀排出。损伤的细胞膜可能促使草酸钙沉淀在其表面聚集，产生结晶中心。再后来逐渐坏死的细胞会聚集Ca2+，PO3-4，在草酸钙结晶中心外围产生碳羟磷灰石沉淀而形成同心层状构造。目前鲜有对卵巢癌中砂粒体不同矿物成分的详细研究，也鲜见有关草酸对卵巢致癌作用的文献。本研究从矿物学角度提出了草酸对卵巢细胞的毒性作用，可为病理学研究卵巢癌的发病原因提供参考。 对甲状腺乳头状癌中砂粒体的原位研究，观测到其矿物成分为氟化钙和钙磷酸盐，其中内层为粒状氟化钙。结晶度较好，晶形规则的氟磷灰石分布在外层。氟化钙的存在说明甲状腺内有过量的氟聚集，而且氟与碘的相似化学性，导致氟替代碘结合了甲状腺内补碘的受体，直接影响到甲状腺对碘的吸收，致使甲状腺机能不足，进而引发癌变。氟的聚集还会使机体产生大量的自由基，从而破坏了组织器官的膜结构，造成无机晶体的成核位点。氟还可以导致钙、磷代谢紊乱，使甲状腺局部体液中有足够浓度的Ca2+，PO3-4，造成钙磷酸盐在成核点发生沉淀。本研究发现对甲状腺乳头状癌具有特征指示意义的砂粒体矿化中有大量氟化钙富集，从矿化的角度提出了氟对甲状腺的毒性，为病理学界进一步探讨富氟缺碘这种致癌机制提供新途径。