沸石材料掀起醫學細分領域新革命 有望提高腫瘤化療效果

2020-12-04 沸石百科

沸石具有的優秀理化特性被廣泛應用於各個領域,其依然沒有停止前進的步伐,不斷被專家機構拓展未知的功能領域。大量臨床應用研究表明,沸石憑藉自身多規律孔隙結構、優異的吸附性、離子交換性、催化性、耐酸性和穩定性等特點,可用作治療腸道疾病、抗生素製造及藥物載體、快速凝血、止血等醫學領域,並具有廣泛的應用前景與市場潛力。

吸附大腸桿菌,治療腸道疾病

大腸桿菌常在人和動物的糞便中大量存在,排出的糞便又進一步汙染水源和土壤,從而對食品進行汙染,進而使人和動物再次受到危害。腹瀉是由致病性大腸桿菌引起的一種急性傳染病,主要表現為腸炎、腸毒血症等多種臨床症狀。目前防治大腸桿菌病主要依賴抗生素,易導致耐藥菌產生等諸多問題,嚴重威脅人類的生命安全。

沸石具有較強的吸附性、離子交換、催化等特性,國內外科研機構通過動物試驗均證明,天然斜發沸石對霍亂弧菌毒素和大腸埃希氏菌腸毒素具有較強的吸附作用,可以降低腸道疾病引起的腹瀉的發生率和死亡率。並且隨著時間的推移,沸石對大腸桿菌的吸附率增加,可達70%左右。 另外,南京農業大學吳豔萍等專家團隊試驗證明,吸附時間為60min、pH值為6左右、沸石添加量為20mg/mL時,吸附效果最佳,吸附率可達90%

總之,沸石能有效抑制某些病原菌的生長繁殖,吸附毒素,緩解有毒有害物質對人體、動物的損傷、治療腹瀉和因酸過多導致的腸炎,且能激活細胞免疫反應,抑制腫瘤的形成和生長等功效。

製備抗生素

隨著患者住院時間的延長, 發生院內感染的機率也大大增加, 醫療器械及人工裝置引起的感染構成了院內感染的主要成因。細菌感染的發生進一步延長了住院及用藥時間,不僅增加了醫療保健的經濟負擔,而且加大了患者死亡的風險。防治細菌感染的傳統方法是使用抗生素等藥物,但是抗生素固有的毒副作用加大了用藥風險,在靶細菌不明的情況下,單一的抗菌素很難達到理想的殺菌效果。沸石分子篩製得的抗菌劑以其抗菌譜廣、抗菌時間長、高溫穩定性、低揮發性等優點獲得了醫學領域的較多關注,其抗菌效果優於傳統抗生素,可使部分病菌感染率下降27%~73%。

近年來, 隨著口腔醫學的不斷發展, 以添加沸石分子篩的新型丙烯酸樹脂、口腔清洗劑、組織調整劑相繼研發出來,並已被證實具有抗菌作用。沸石規則的孔道中存在的陽離子可與外界具有抗菌作用的金屬離子進行交換,並可通過靜電力結合銀離子,銀離子交換後可再釋放到周圍環境中,幹擾細菌DNA 分子,使其喪失複製能力,還可與細菌蛋白的巰基結合,使蛋白失去活性,達到抗菌目的。

藥物載體

沸石具有規則的孔道結構、巨大的比表面積和可調變的孔徑大小,這些特性使其能夠可逆性吸附/釋放各種不同的物質,因而適合作為藥物載體,並且可負載不同特徵的藥物分子,同時提高藥物的溶解度及穩定性,明顯降低藥物對人體的刺激作用控制藥物的釋放速度,延長藥物的作用時間,還可以靶向治療病灶,提高藥物的治療效果。

另外,藥液在細胞內運輸是較為複雜的過程,涉及一系列囊泡融合。沸石作為藥物載體,其優異性能可用於腫瘤的靶向治療,能夠克服傳統化療藥物抑制腫瘤細胞的同時對正常組織的損傷, 明顯減輕化療藥物的毒副作用,並提高藥物的溶解度、穩定性、安全性和生物活性。更重要的是,其可以控制藥物的作用靶點及釋放速度,有效提高治療藥物的作用效果。可以預見,沸石將在製藥工業中扮演重要的角色。

止血劑、抗血栓

作為一種具備12秒瞬間止血能力的「黑科技材料」,沸石有望發展成為新一代止血材料,為大出血止血治療贏得寶貴時間。美國學者在《納米研究》雜誌發表的《沸石表面蛋白質環中原位激活的凝血酶:功能蛋白分子和其生物作用的關聯》一文中,就證明了沸石止血材料可通過激活凝血途徑,促進血液凝固,達到快速止血的目的。而且該種止血材料在止血過程中無放熱反應,無熱損傷,毒性檢測顯示該種止血多孔材料無毒副作用,具有良好的生物相容性。

當前,美國 Z-medica 公司生產的速效止血粉(QuickClot) 主要成分就使用了天然沸石,其優勢在於直接作用傷口時,止血粉會選擇性吸收血液中的水分子,而不吸收血液中其它成分,導致血小板和凝血因子的濃縮, 從而達到快速止血的目的, 顯著提高傷員的存活率。如今,沸石止血劑及其改進產品已經成為每一位美軍的標準隨身裝備。

另外,Wheatley等專家通過實驗證明,以沸石分子篩為載體的藥物可快速聚集血小板,有效抑制血小板的聚集和黏附,吸附和儲存較高濃度的NO,並在適宜環境下得以釋放,在抗血栓方面具有重要的應用前景。

總之,沸石在醫學領域有著重要的應用前景,可以用來做預防和治療多種疾病的佐劑,其在抗病毒、抗菌中有著其他材料難以媲美的獨特優點,並且對醫學界的一大難題——靶向治療有著積極意義。未來,研究學者將繼續探索沸石的作用機理,拓展並深入沸石在醫學領域的應用研究。

(部分圖片來自百度、谷歌;試驗數據、文獻、觀點均引自知網、sci-hub、BASE)

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