以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑及其製備與使用方法
2023-11-11 01:06:52
專利名稱：以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑及其製備與使用方法
技術領域：
本發明涉及一種以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑及其製備與使用方法。
背景技術：
1830年瑞典化學家N.G.sefstrom在鐵礦中發現了釩元素(Vanadium)。1876年Gamyee和Larmuth開始研究釩對蛙心臟的生理作用，標誌著釩進入生命科學的研究領域。20世紀70年代，釩的必需性是釩研究的焦點。1975年Cherney等在馬骨骼肌中提取商品ATP時發現Na-K-ATP酶的抑制物。1977年Josephosn和Cantley證實了該抑制物為釩酸鹽，後又證明釩酸鹽是鈉泵的強抑制劑。70年代末，釩才被確定為人和動物必需的微量元素。進入80年代，人們更多地關注釩的藥理作用，開始將釩的化合物用於糖尿病、貧血、結核病、神經衰弱和風溼熱等疾病的治療。
釩是一種過渡金屬，呈現-3、-1、0、+1、+2、+3、+4、+5等多種價態。土壤中的釩是三價的，地殼中的平均含量為135.0mg/Kg，大大超過Cu、Zn、Co等元素；淡水中的釩一般是五價的，含量為0.3～720.0μg/L；海洋沉積物和淤泥中釩濃度很高，約為10.0～100.0mg/L；空氣粉塵中的釩主要是V2O5；動物體內釩廣泛存在著，但濃度較低，含量在0.02～0.06mg/Kg之間，以+4、+5為主，細胞外以釩酸根(+5)的形式存在，細胞內以氧釩基(+4)的形式存在。哺乳動物中的釩主要積聚在骨骼、腎臟、肝臟中；人體內的釩主要貯存在脂肪及血清脂類中。與其他高等動物相比，雞中釩含量較高。
釩有三種生物化學性質其一，釩以釩酸根的形式與磷酸根競爭磷酸鹽傳遞蛋白、磷酸水解酶和磷酸轉移酶的活性位點；其二，釩以氧釩離子的形式同其它過渡金屬離子競爭在金屬蛋白上的結合位點，爭奪小的配位體如ATP；其三，參與細胞內的氧化還原反應，能作為氧化還原體系的接觸劑阻滯電子傳遞系統，還能與穀胱甘肽發生氧化反應。這些生物化學性質使釩能對許多酶產生抑制作用，它們是釩生理功能的基礎。釩對人與動物生理功能的重要作用主要有以下幾方面1)促進動物生長發育飼料中添加適量的釩可以促進動物生長發育。反之，缺釩時動物生長發育會受阻。例如，小雞缺釩時，翅、尾羽、骨骼生長不良，軀體生長緩慢；山羊缺釩時，壽命縮短，50％的小山羊在泌乳期死亡。
2)利於動物繁殖缺釩時，動物繁殖機能下降。例如，母畜缺釩時受胎率下降，流產率增高，產奶量減少。
3)刺激造血功能釩可以通過阻礙體內氧化還原系統造成組織缺氧來刺激骨髓的造血功能，還可以增強鐵對紅細胞的再生作用。補釩可使血紅蛋白、網織紅細胞和紅細胞的數量增多。
4)影響膽固醇代謝釩能促進脂質代謝，抑制肝臟中膽固醇的合成，降低肝臟內磷脂和膽固醇的含量。缺釩可引起機體內膽固醇含量增高，生長遲緩。
5)影響心血管系統釩酸鹽有類似強心苷/甙的作用。較高濃度的釩酸鹽對心肌收縮有抑制作用，低濃度(0.05～1.00mmol/L)時能使離體心室收縮力增強，從而使心房收縮力減弱。釩酸鹽還能增加各種血管床的阻力，對血管有收縮作用。
6)抗糖尿病釩具有類胰島素作用。糖尿病患者口服釩酸鹽後，可以明顯降低血糖、尿糖濃度，增加體重和生長率，促進組織細胞的葡萄糖轉運，減少葡萄糖的吸收，抑制蛋白質和脂肪的分解，促進脂肪合成。這些作用都是釩通過調節糖代謝酶、葡萄糖運載體、脂代謝酶的功能實現的。另外，釩還能改善心肌病變、腎腫大等糖尿病的併發症。
常用的治療糖尿病的藥物是正釩酸鈉、偏釩酸鈉。這些陰離子釩不易吸收，且直接服用釩酸鹽純品可出現腹瀉、胃腸不適和消化道黏膜受損等副作用。
發明內容
本發明的目的是提供一種以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑及其製備與使用方法。
本發明的補釩劑是一種含可交換釩陰離子的雙金屬氧化物，按重量百分比計，釩元素在雙金屬氧化物中的含量為0.01～0.5％，優選含量為0.1％。
本發明的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備方法，包括以下步驟1)將水滑石在450～550℃溫度下加熱，製得雙金屬氧化物；2)將雙金屬氧化物研磨至小於400目，加水攪拌均勻，製成濃度為10％的懸浮漿液；3)將釩含量為雙金屬氧化物重量0.01～0.5％的釩鹽，預先配置成0.1～0.5％的溶液，邊攪拌邊將釩鹽溶液緩慢倒入懸浮漿液中，充分反應；4)選用沉澱、離心或過濾等方法，使懸浮漿液脫水；
5)將步驟4)所得物在低於80℃溫度下烘乾，研磨至小於300目，得到含水量小於10％的載釩雙金屬氧化物粉體，或者將步驟4)所得物加入最多5％的分散劑，加水攪拌，製成10-30％的礦漿，用噴霧乾燥法得到含水量小於10％的載釩雙金屬氧化物粉體。
發明中使用的水滑石可以是市售商品或按以下步驟製備而成1)將鋁鹽溶於水中配製成濃度為0.3M的溶液，向溶液中加入克分子數2～4倍於鋁鹽的鎂鹽，攪拌直至全溶，製得鹽溶液A；2)將克分子數與鎂鹽相等的Na2CO3溶於水中，配成濃度為0.8M的溶液，向溶液中加入克分子數三倍於Na2CO3的NaOH，攪拌直至全溶，製得鹼溶液B；3)採用共沉澱法將上述A、B兩種溶液同時逐滴滴入強烈攪拌著的水中；或者將兩溶液快速混合，得到白色懸浮液；4)將懸浮液放入水浴鍋中，在80℃下，攪拌晶化；或者將懸浮液置於耐壓容器中，在120～160℃條件下晶化；5)將步驟4)所得產物抽濾、水洗至中性。放入烘箱中，在60～80℃下烘乾，得到水滑石。
本發明製備方法中，所說的釩鹽可以是正釩酸鹽、偏釩酸鹽、焦釩酸鹽及其水合物。分散劑可以是三磷酸鈉，焦磷酸四鈉，木素磺酸鈉中的一種或幾種。所說的鋁鹽可以是氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁及其水合物。鎂鹽可以是氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂及其水合物。
通常，將粉末狀的載釩雙金屬氧化物壓製成每片重量為0.01～0.05克的片劑。
本發明的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的使用方法1)用於家畜、家禽口服補礬，將粉末狀的載釩雙金屬氧化物，按每公斤飼料0.5～5毫克釩元素的劑量拌入家畜日糧中，按每公斤飼料0.05～0.5毫克釩元素的劑量拌入家禽日糧中。
2)用於人類口服，釩元素劑量為每天10～100微克，分三次於飯後半小時服用。
本發明的優點是1)利用雙金屬氧化物通過層狀結構重建吸附陰離子的性質來搭載釩陰離子，實施方法簡便，生產成本較低；2)雙金屬氧化物的緩釋效應及其與胃酸反應產物提高了無機釩鹽的使用安全性，減輕了直接服用釩酸鹽純品帶來的腹瀉、腸胃不適等副作用；
3)載體雙金屬氧化物與胃腸道黏膜的親和性高，大大提高了釩的吸收率，同時也降低了環境殘留量；4)使用方便，適用範圍廣泛。
具體實施例方式
雙金屬氧化物是一種由兩種不同價態的金屬氧化物組成的人工合成物，簡稱LDO(Layered Double Oxides)。它具有類似於水鎂石(Mg(OH)2)的層狀結構，其前身為水滑石類化合物，亦被稱為陰離子粘土。水滑石的化學結構通式為[M1-xIIMxIII(OH)2]X+[Ax/nn-·mH2O]其中MII為Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Ca2+等二價金屬陽離子；MIII為Al3+，Fe3+，Cr3+，Co3+，Mn3+等三價金屬陽離子；An-為CO32-，Cl-，NO3-，SO42-等陰離子；X＝0.5～0.17；MII/MIII＝1～5。
以上結構式可以看作是水鎂石中的二價金屬陽離子被三價金屬陽離子部分替代的產物，為平衡結構層的正電荷，在結構層之間又充填了陰離子，此外還有水分子。水滑石在450℃～550℃下煅燒即失去層間陰離子和水分子，得到相應的雙金屬氧化物(LDO)。雙金屬氧化物的通式為MIImMIIInOx，其中x＝m+3n/2。雙金屬氧化物能通過吸附環境中的陰離子和水分子來恢復重建水滑石結構，且因具有較大的比表面積和孔體積，容易接受客體。所以可以用雙金屬氧化物作為釩陰離子的載體。以Mg-Al-O為主成份的雙金屬氧化物，在化學性質上與氧化鎂、氧化鋁類似，能與胃酸反應，其產物對消化道黏膜具親和性與保護性，因此雙金屬氧化物能夠降低無機釩鹽造成的腹瀉、腸胃不適、消化道黏膜受損等副作用，並增加它的吸收率。
本發明使用的雙金屬氫氧化物系通過共沉澱法或水熱法先製得中間產物水滑石，主要原料是鎂鹽、鋁鹽、燒鹼和碳酸鹽。其中，鎂鹽和鋁鹽可採用硫酸鹽、硝酸鹽和鹽酸鹽及其水合物。鎂鹽與鋁鹽的克分子比例，對產品的吸附性能有較大影響，一般應控制在2∶1至4∶1範圍，推薦值為3∶1。在配製溶液A時，鎂鹽與鋁鹽的溶解順序並不重要。溶液B由碳酸鈉與燒鹼配製而成，其中碳酸鈉與鎂鹽克分子數相等，燒鹼的克分子數是碳酸鈉的三倍，二者的溶解順序並不重要；也可以用尿素代替燒鹼和碳酸鹽。
共沉澱法與水熱法使用的溶液相同，但將兩種溶液混合的方式及晶化條件不同。共沉澱法採用滴注將兩種溶液混合，需較長滴注時間及晶化時間，但所需設備簡單。水熱法生產流程短，但需使用壓力容器，設備投資較大。
將水滑石加熱到450～550℃即可得到雙金屬氧化物。
將釩元素搭載到雙金屬氧化物上的反應屬於選擇性吸附反應。其原理是，雙金屬氧化物在水溶液中具有獲取陰離子與水分子的強烈傾向，以恢復重建水滑石的結構。雙金屬氧化物對正釩酸根、偏釩酸根和焦釩酸根離子的飽和吸附量可達300mg/g以上。為服用方便與劑量安全，釩鹽的用量應使釩元素重量相當於雙金屬氧化物重量的0.01～0.5％，推薦值為0.1％。在這一用量範圍，雙金屬氧化物對水溶液中釩陰離子的吸附率在98％以上。
產品的脫水工藝，可因地制宜，選用濾布過濾、沉澱、離心或壓濾機進行脫水。脫水後可使用常規烘乾設備乾燥。烘乾後的載釩雙金屬氧化物為塊狀，可選用常規礦山設備破碎研磨至粒度不大於300目。
如選用噴霧乾燥，則需對已脫水的漿液重新製漿，並加入分散劑。適用於本發明的分散劑要求不是很嚴格。推薦使用的分散劑是三磷酸鈉，焦磷酸四鈉和木素磺酸鈉中的一種或幾種。加入分散劑的目的，是降低漿料的粘度，使高濃度漿料的噴霧乾燥成為可能，從而降低乾燥能耗。噴霧乾燥產品是一種易流動的固體粉末。適用於本發明的噴霧乾燥設備是常規性的，技術上是眾所周知的。
供人類口服的載釩雙金屬氧化物需壓製成片，主要是為服用方便及掌握劑量。用於人類口服，釩元素劑量為每天10～100微克，分三次於飯後半小時服用。
禽畜補釩應直接使用粉狀產品。不同動物飼料日糧中需按不同劑量添加釩。在飼料日糧中，釩元素的添加量為雛雞0.1mg/Kg，產蛋雞0.5mg/Kg，反芻動物耐釩能力較強，添加量為5mg/Kg。動物補釩劑量應掌握在上述範圍內。
下面結合實施例進一步說明本發明。
實施例1共沉澱法製備水滑石，步驟如下1)將0.225mol Mg(NO3)2和0.075mol Al(NO3)2溶於250mL水中配成Mg(NO3)2和Al(NO3)2的鹽溶液A；2)將0.675mol NaOH和0.225mol Na2CO3溶於250mL水中配成NaOH和Na2CO3的鹼溶液B；3)將鹽液與鹼液同時逐滴滴入強烈攪拌著的100mL蒸餾水中，滴加時間為4小時；4)將懸浮液放入水浴鍋中，在80℃溫度下，攪拌晶化24小時；5)將產物抽濾、水洗至中性。在80℃溫度下烘乾，得到水滑石。
實施例2水熱法製備水滑石，步驟如下
1)將0.225mol MgCl2和0.075mol AlCl2溶於250mL水中配成MgCl2和AlCl2的鹽溶液A；2)將0.675mol NaOH和0.225mol Na2CO3溶於250mL水中配成NaOH、和Na2CO3的鹼溶液B；3)將上述兩液快速混合，得白色漿液。迅速將漿液放入高壓釜中，在140℃條件下晶化8小時；4)晶化後將漿液抽濾，洗滌至中性。在80℃溫度下烘乾，得到水滑石。
實施例3以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備，包括以下步驟1)將自行製備或購買的水滑石放在馬福爐中，在500℃下煅燒3小時，製得雙金屬氧化物。
2)稱取1Kg雙金屬氧化物，加水9Kg，在攪拌桶中攪拌均勻製成懸浮液；3)稱取2.296g NH4VO3(含釩元素1g)，溶入500mL水中，攪拌均勻直至完全溶解；在攪拌的同時，將NH4VO3溶液緩緩倒入盛有懸浮液的攪拌桶中；讓混合漿液在攪拌桶中反應六小時，期間每隔一小時攪拌3～5分鐘，以使礦漿保持懸浮態。
4)讓懸浮漿液在攪拌桶中靜置一晝夜，使雙金屬氧化物自然沉澱，用虹吸法吸除上層清液，將沉澱物倒在濾布上進一步脫水。將脫水後的漿液用切碎機或鐵鏟分割成小塊，在溫度不超過80℃環境下烘乾。破碎、研磨，使產品粒度小於300目，裝袋。此時產品中釩元素含量為0.1％。
本發明提供了一種以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑及其製備與使用方法。該發明涉及的原料來源廣泛，製備方法與工藝流程簡單，生產成本較低，易於推廣實施。基於本發明製得的口服補釩劑，可供人類、家禽、家畜等服用，以提供人和動物必需的微量釩元素，具有促進動物生長和繁殖，預防、治療動物釩缺乏病，治療人類糖尿病、出血性貧血、敗血症等作用。
權利要求
1.一種以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑，其特徵是，它是一種含可交換釩陰離子的雙金屬氧化物，按重量百分比計，釩在雙金屬氧化物中的含量為0.01～0.5％。
2.根據權利要求1所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備方法，包括以下步驟1)將水滑石在450～550℃溫度下加熱，製得雙金屬氧化物；2)將雙金屬氧化物研磨至小於400目，加水攪拌均勻，製成濃度為10％的懸浮漿液；3)將釩含量為雙金屬氧化物重量0.01～0.5％的釩鹽，預先配置成0.1～0.5％的溶液，邊攪拌邊將釩鹽溶液緩慢倒入懸浮漿液中，充分反應；4)選用沉澱、離心或過濾等方法，使懸浮漿液脫水；5)將步驟4)所得物在低於80℃溫度下烘乾，研磨至小於300目，得到含水量小於10％的載釩雙金屬氧化物粉體，或者將步驟4)所得物加入最多5％的分散劑，加水攪拌，製成10-30％的礦漿，用噴霧乾燥法得到含水量小於10％的載釩雙金屬氧化物粉體。
3.根據權利要求2所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備方法，其特徵是將粉末狀的載釩雙金屬氧化物壓製成每片重量為0.01～0.05克的片劑。
4.根據權利要求2所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備方法，其特徵是所說的釩鹽為正釩酸鹽、偏釩酸鹽、焦釩酸鹽及其水合物。
5.根據權利要求2所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備方法，其特徵是所說的分散劑為三磷酸鈉、焦磷酸四鈉、木素磺酸鈉中的一種或幾種。
6.根據權利要求2所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備方法，其特徵在於所說的水滑石為市售商品或按以下步驟製備而成1)將鋁鹽溶於水中配製成濃度為0.3M的溶液，向溶液中加入克分子數2～4倍於鋁鹽的鎂鹽，攪拌直至全溶，製得鹽溶液A；2)將克分子數與鎂鹽相等的Na2CO3溶於水中，配成濃度為0.8M的溶液，向溶液中加入克分子數三倍於Na2CO3的NaOH，攪拌直至全溶，製得鹼溶液B；3)採用共沉澱法將上述A、B兩種溶液同時逐滴滴入強烈攪拌著的水中；或者將兩溶液快速混合，得到白色懸浮液；4)將懸浮液放入水浴鍋中，在80℃下，攪拌晶化；或者將懸浮液置於耐壓容器中，在120～160℃條件下晶化；5)將步驟4)所得產物抽濾、水洗至中性。放入烘箱中，在60～80℃下烘乾，得到水滑石。
7.根據權利要求6所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的製備方法，其特徵是所說的鋁鹽為氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁及其水合物，所說的鎂鹽為氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂及其水合物；
8.根據權利要求1所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的使用方法，其特徵是將粉末狀的載釩雙金屬氧化物，按每公斤飼料0.5～5毫克釩元素的劑量拌入家畜日糧中，按每公斤飼料0.05～0.5毫克釩元素的劑量拌入家禽日糧中。
9.根據權利要求1所述的以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑的使用方法，其特徵是用於人類口服，釩元素劑量為每天10～100微克，分三次於飯後半小時服用。
全文摘要
本發明公開了一種以雙金屬氧化物為載體的口服補釩劑及其製備與使用方法，這種口服補釩劑是一種含活性釩的雙金屬氧化物。按重量百分比計，釩在雙金屬氧化物中的含量為0.01～0.5％。其製備方法是，將水滑石加熱到450～550℃得到雙金屬氧化物，利用雙金屬氧化物吸附陰離子的性質，將釩陰離子植入其晶格中，最後經乾燥研磨或噴霧乾燥製成固態粉末，或壓製成片劑。基於本發明所製得的口服補釩劑，能通過緩釋作用為人或動物提供必需的微量元素釩，減輕了直接服用無機釩鹽帶來的各種副作用，增加了釩的吸收率。所補充的釩元素具有促進動物生長和繁殖，預防、治療動物釩缺乏病，治療人類糖尿病、出血性貧血、敗血症等作用。
文檔編號A61K47/02GK1403093SQ0213716
公開日2003年3月19日 申請日期2002年9月24日 優先權日2002年9月24日
發明者葉瑛, 馮璐珈, 鄭麗波, 沈忠悅, 韓傑, 陳志飛, 季珊珊 申請人:浙江大學