過渡金屬活化、催化劑的製作方法

2024-04-07 22:38:05

本發明屬於生物化學領域的納米級粉體活化、催化劑。

背景技術：

在生命科學研究中，最新的研究成果已經發現：過渡金屬催化劑或是生命起源的關鍵；引入到現實中,過渡金屬催化劑將在與生命科學密切相關的醫學領域大有作為，而目前卻是空白。

根據美國喬治梅森大學的哈羅德·莫洛維茲和維加亞薩拉斯·斯裡尼瓦桑及聖達菲研究所的埃裡克·史密斯提出的模型，包含過渡金屬元素(鐵、銅、鎳等)和配體(小有機分子)的分子結構，可以催化基本生化物質(單體)的合成。單體是更加複雜的分子的基本構造模塊，最終導致了生命的起源。過渡金屬原子作為金屬配體複合物的核心，必定被其他配體包圍著。莫洛維茲和他的同事提出，深海熱泉中簡單的過渡金屬配體複合物可催化產生更複雜分子的反應。之後，這些日益複雜的分子在效率越來越高的過渡金屬配體複合物催化劑中扮演著配體的角色。漸漸地就累積起了新陳代謝的基本分子成分，並自我組織起奠定生命基礎的化學反應網絡。

研究人員指出，生命形式的出現是過渡金屬和配體場論獨特性的自然結果，該理論描述了配體複合物的特性。莫洛維茲說:"這種思想 發端於對元素周期表的研究。我們強烈地感到，除非你能看到生命是如何以某種化學方式出現的，否則你永遠無法真正地解決這個問題。莫洛維茲和他的同事們正準備用實驗方法來測試以不同配體製成的過渡金屬配體複合物的催化性能。

這類實驗有望幫助了解在奠定生命基礎時，究竟發生了何種催化反應。該假說還提出了生命的出現也許不止一次。研究人員表示，生命也許有多次起源，如果能在宇宙其他地方發現生命，這些生命和人類生命也許非常相似，因為它們與人類都是基於相同的過渡金屬和配體。這還只是個猜想，不過這或許會成為生命起源研究的核心觀點。上述對生命科學研究成果的綜述，揭示了「過渡金屬」活化、催化劑對生命誕生的重要意義；同時也就涉及到在與生命過程相關的醫療領域中，對新的「過渡金屬活化、催化劑」的迫切需求。這是本發明研發的技術背景。

同時，對物質的研究已經進入了「納米」時代。在「納米」空間環境中，常態下的物質由於晶粒的細微化，其電子結構和晶體結構發生變化，物質相互作用力更多地受到電子云場力的影響，產生了宏觀物體所不具有的物理化學效應。在生命科學和醫學領域，把對「過渡金屬」的研究引入「納米環境」中，將會開拓出一片新天地。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種用作生化反應活化、催化劑的「過渡金屬」納米材料的技術方案，為生命科學中對生命起源的研究提供技術 平臺；同時，將該「納米材料」引入到醫用領域，為治療由生命活動異動而引起的疾病開闢新的途徑。

本發明納米材料是過渡金屬活化、催化劑，該活化、催化劑由粒徑在20um到0.001um之間的吸附樹脂聚合物粉體構成，較佳的粒徑範圍是0.1um到0.01um；最佳粒徑範圍是0.03um到0.02um。最小粒徑的粉體顆粒包含不少於兩個樹脂分子單體；所述樹脂聚合物分子由包括碳、氫、氧元素的離子構成，至少包括兩個苯環，並具有網架結構和以千平方米為單位的大比表面積；在所述的樹脂聚合物分子的碳骨架中嵌有過渡金屬鐵離子或者鋅離子或者銅離子，在骨架和/或者苯環上連結羥基，羥基作為進一步連結功能基的平臺。所述的吸附樹脂聚合物是苯乙烯系吸附樹脂，過渡金屬離子是鐵離子，其單體分子的基礎結構式的一種是：

或者是：

另一種，其單體分子連結功能基的基礎結構式的是：

過渡金屬離子也可以是鋅離子或者銅離子；其分子結構式與前述嵌入鐵離子的分子結構式基本相同；區別是鐵離子的位置上的金屬離子是二價的鋅離子或者是二價的銅離子；二者可以進一步以絡合方式連結功能基。其分子結構式的一種是：

或者是：

或者是：

或者是：

本發明樹脂聚合物分子中金屬離子的含量可以在樹脂聚合反應中的金屬離子嵌入過程中按照需要來控制。本發明粉體含有單一金屬離子；含有不同金屬離子的粉體也可以摻和在一起使用。分體中含有金屬離子的比例，以及含不同金屬離子的粉體的配體，根據生成複合物的要求具體選擇。

發明的實施例

本發明活化、催化劑粉料物質已經在發明人在先發明專利申請案中公開：相關的申請案是：《苯乙烯系樹脂的新結構產品、製備方法及其用途》(申請日：20130812,申請號：201310347458.X)，《糖基化醫用大孔吸附樹脂》(申請日：20141120，申請號：201410670156.0)和《集約物質表面微動力的納米級撞針》(申請日：20141224；申請號：201410813390.4)。本發明材料是將上述在先申請案中公開的醫用吸附樹脂的納米級粉料，作為保持健康生命過程的活化、催化劑引入到生命科學和醫學領域。

本發明材料的用途之一：在生命科學領域，研究生命起源過程中，以所述的過渡金屬活化、催化劑與配體結合併不斷地複合，生產具有定向活化、催化功能的過渡金屬配體複合物；乃至製作生物酶。

本發明材料的用途之二：作為生化過程的活化、催化劑，在生命科學實驗研究中、或者生物製品工藝中，定點激發或者終止生化反應；定向複合或者分解反應物；定向持續增速或者減速反應過程。

本發明材料的用途之三：直接作為醫用功能粉劑、或者加工成功能膏劑，或者加工成功能栓劑，或者加工成功能霜劑；通過霧化吸服進入人體呼吸系統；或者通過口服、或者肛門給予進入人體消化系統；或者通過體表塗敷滲透皮膚或黏膜進入人的肌體。

本發明材料的用途之四：直接作為醫用功能針劑，經定向注射進入人體內的靶向標的。

本發明材料的用途之五：利用其吸附樹脂的功能、作為吸附質的載體，通過「給予」、「交換」、「排放」的方式，進出包括人體的生物體；所述的「吸附質」可以是以進、出人體或生物體為目的物質。結合實施例對本發明加以具體說明：

本發明的粉體是納米級粒徑和孔徑的吸附樹脂微粒，具有親水和親脂雙親性，可以穿透皮膚、黏膜、血管和肌肉組織細胞；在生物電場中存在的電位差驅動下遊弋於生物體中，它會主動「撞擊」生物電場中引發電場異變的物質，促使其崩塌、分裂，從而恢復生物電場的正常秩序。引發電場異變的物質都是生命過程中，由內源或外源因素誘變產生的畸變物質，例如畸變的基因、癌變細胞、黏膜潰瘍等等，形象地說是各種「病灶」物質。受「撞擊」而崩塌、分裂產生的部分畸變物質的碎片是小分子單體，會在生物電場中，在電子云場力作用下重新拼接、組合；其中部分碎片會拼接、組合成為新的有益的生物 物質單元，在生物電場中重新排序；廢棄的部分碎片會結合成為二氧化碳、水或者氨鹽等排放出生物體外；或者被本發明粉體吸附樹脂作為吸附質吸附排出體外。

「過渡金屬」的離子嵌入在樹脂分子的骨架中，以離子態通過電子云場力與配體發生複合作用。本發明粉體的分子中嵌入的過渡金屬是：鐵、鋅或者銅的離子。據文獻報導：

鐵是人體許多生理過程中不可缺少的物質，也是血紅蛋白的核心部分。鐵與原噗林結合成血紅素，血紅素與珠蛋白結合成血紅蛋白肌紅蛋白和細胞中許多有重要功能的酶，如細胞色素C、細胞色素氧化酶、細胞色素還原酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、還原型煙醯胺腺嘌呤二核甘酸(NADH)脫氫酶等，均含有與蛋白質結合的鐵。

鋅在人體中雖為微量元素，但作用卻非常之大。有「生命的火花塞」之稱。鋅參與多種酶的合成，對人體多種生理功能起著重要作用：能加速生長發育，增強創傷組織再生能力。鋅可以提高人體免疫系統的敏感性，同時可以直接抑制病毒的活性，從而增強人體抗病能力。孩子缺鋅，將直接影響體格及大腦的發育，還會出現厭食、免疫力減退等現象。鋅還可促進大腦蛋白合成，幫助神經系統的發育和完善。鋅可促進味蕾細胞的發育，保證營養的全面攝入。

銅是人體必需的微量元素，銅廣泛分布於生物組織中，大部分以有機複合物存在，很多是金屬蛋白，以酶的形式起著功能作用。每個含銅蛋白的酶都有它清楚的生理生化作用，生物系統中許多涉及氧的電子傳遞和氧化還原反應都是由含銅酶催化的，這些酶對生命過程都 是至關重要的。銅是原氧化劑又是抗氧化劑。銅在機體內的生化功能主要是催化作用，許多含銅金屬酶作為氧化酶，參與體內氧化還原過程，尤其是將氧分子還原為水，許多含銅金屬酶已在人體中被證實，有著重要的生理功能：

1.構成含銅酶與銅結合蛋白的成分。

2.維持正常造血功能銅參與鐵的代謝和紅細胞生成。

3.促進結締組織形成。

4.維護中樞神經系統的健康銅在中樞神經系統中的一些遺傳性和偶發性神經紊亂的發病中有著重要作用。

5.促進正常黑色素形成及維護毛髮正常結構。

6.保護機體細胞免受超氧陰離子的損傷。

7.銅對脂質和糖代謝有一定影響，缺銅可使血中膽固醇水平升高，但過量銅又能引起脂質代謝紊亂。銅對血糖的調節也有重要作用。缺銅後葡萄糖耐量降低，對某些用常規療法無效的糖尿病患者，給以小劑量銅離子治療，常可使病情明顯改善，血糖降低。

8.銅對免疫功能、激素分泌等也有影響，缺銅雖對免疫功能指標有影響，但補充銅並不能使之逆轉。

在納米環境中，本發明活化、催化劑粉料分子中嵌入的鐵、鋅、銅離子與反應物質即「配體」接觸，直接在電子云場力作用下，按照電子間能級平衡的趨勢觸發離子位移，即「活化、促進」物質間反應，會產生對反應物質「配體」的「給予」、「交換」反應，生成以該金 屬離子與配體相結合的過渡金屬複合物，多次的複合反應會產生該金屬複合物為特點的生物酶；而複合過程中產生的「多餘」的反應物或反應生成物，會被本發明粉體吸附樹脂載離「排放」。

(根據實際需要，發明人同樣可以嵌入其它金屬離子《苯乙烯系樹脂的新結構產品、製備方法及其用途》申請日：20130812,申請號：201310347458.X)。

本發明粉體分子中嵌入的「過渡金屬」離子，在分子結構中佔有鍵位而非游離態，對生物體沒有毒害作用。本發明納米級粉料的分子單體結構簡單，分子結構中嵌入的過渡金屬離子的微作用力明顯，有利於與反應物即「配體」產生複合物，為破解生命物質生成密碼提供技術平臺。

本發明粉料已經在實踐中得到驗證。例如：在由茶葉提取的SOD粉料中摻入本發明粉料，在沒有介質和新增能量參與的情況下觸發反應，得出的生成物中有對治療糖尿病有速效的多種結構雙胍分子。SOD大分子在本發明粉體參與下生成小分子雙胍；可以想見：在提供新增能量的情況下，本發明活化、催化劑與小分子配體可以生成大分子複合物。如前所述：「包含過渡金屬元素(鐵、銅、鎳等)和配體(小有機分子)的分子結構，可以催化基本生化物質(單體)的合成。單體是更加複雜的分子的基本構造模塊，最終導致了生命的起源。」「深海熱泉中簡單的過渡金屬配體複合物可催化產生更複雜分子的反應。之後，這些日益複雜的分子在效率越來越高的過渡金屬配體複合物催 化劑中扮演著配體的角色。漸漸地就累積起了新陳代謝的基本分子成分，並自我組織起奠定生命基礎的化學反應網絡。」

再如，在患有腦水腫昏迷的患者頭皮上塗覆本發明含鋅離子粉體，粉體很快滲透皮膚甚至顱骨，並在補償的時間內患者腦水腫消腫、意識甦醒。再如，用本發明含銅離子粉體製作氣霧，吸入氣管、肺部，有快速鎮咳止喘咳效果。再如，將本發明含鐵離子粉體由肛門進入直腸，痔瘡的瘡口迅即收斂、止痛；在會陰處塗覆本發明鐵離子粉料，很快就緩解因前列腺腫大導致的尿阻、尿不暢。目睹上述實踐的人，無不對本發明產生的效果感到驚奇！

本發明具有突出的實質性特點之一：此前，本發明物質採用大於80目粒徑的樹脂微球作為血液灌流器內填充的吸附劑使用，只能通過對外周血採取血液淨化途徑施治病患，本發明採用納米級粒徑粉料改變了病患施治的方式，擴大了治療範圍，並取得了意想不到的效果。

本發明具有突出的實質性特點之二：本發明在動物實驗中直接針對血管腫瘤模型注射針劑，通過窺鏡觀察到：即在接觸病灶時，腫瘤被觸發發生瘤體崩塌、碎片化，繼而化為霧狀，隨血流消失。效果非手術及化療所能望其項背；而治療過程簡單，方便。

本發明具有突出的實質性特點之三：本發明為生命起源的科研提供了新的技術手段，是前所未有的。

本發明具有顯著額進步之一：本發明的應用條件簡單，方便推廣應用。

本發明具有顯著額進步之二：在臨床醫學實踐中推廣本發明開拓 的新醫療方法，必將會節約醫療資源，降低治病的成本，給社會帶來巨大的經濟效益。