稀土.doc

稀土（）是鑭系及鈧、釔共種元素的總稱。稀土有許多優(yōu)異的性能和特殊的使用效果，這與它們的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關，由于稀土原子的亞層結(jié)構(gòu)不同，又使各稀土元素具有不同的價態(tài)變化、絡合能力、光學性質(zhì)等。因此其應用范圍十分廣泛【。我國稀土儲備量達萬噸，占世界總量的，是稀土資源最多的國家，隨著稀土在農(nóng)業(yè)（稀土化肥）及現(xiàn)代生物醫(yī)學上的應用日益擴展，稀土元素正廣泛地進入環(huán)境，并通過食物鏈進入人體，稀土元素是否為人體必需元素目前并不清楚，因此稀土對環(huán)境、生態(tài)和人體健康的影響，以及近期和遠期的生物學效應也越來越引起人們的關注。近年來，國內(nèi)外用遺傳毒理檢測方法對稀土元素進行研究，對稀土的生物安全性進行了討論，以期為進一步開發(fā)和利用稀土資源提供依據(jù)【】。稀土元素在自然界的分布稀土元素廣泛存在于環(huán)境中，在地殼中的總豐度為（），為常見元素和豐度的倍。土壤中稀土元素的含量為，平均含量約為，可溶態(tài)稀土元素為其總含量的以下我國為農(nóng)業(yè)大國，而且稀土元素儲備量豐富，因此，稀土元素在被大量用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作為生長調(diào)節(jié)劑和化肥添加劑用于種植業(yè)，作為飼（餌）料添加劑用于畜、禽、魚等養(yǎng)殖業(yè)，隨著稀土元素農(nóng)用的不斷擴大，特別是稀土化肥的大量施用，使用稀土元素餌料的魚塘取其底泥肥田，將有越來越多的稀土元素進入環(huán)境（土壤）、生物鏈和食物鏈。稀土的吸收、分布及排出】稀土進入人體的途徑稀土進人人體的途徑有口、呼吸道、皮膚注射。稀土離子經(jīng)消化道被吸收的很少，但容易進入擦破的皮膚。稀土離子經(jīng)皮下和肌肉注射，稀土離子無機鹽的形式被吸收較緩慢，而以稀土離子配合物形式能很快被吸收。稀土元素可經(jīng)呼吸道進入人體，這種方式比靜脈和腹腔注射慢。這是因為稀土元素顆粒首先要沉積在呼吸道和肺組織中，并隨淋巴液、淋巴結(jié)到達各器官。稀土元素在體內(nèi)的分布稀土元素進入體內(nèi)后，一般先積聚在肝、骨、脾等器官組織中，若經(jīng)消化道進入體內(nèi)則先進入肝，然后再由肝進入其它組織器官。如由呼吸道進入，則沉積在呼吸道和肺部，然后再到肝、骨等。稀土元紊陛質(zhì)相似，但是在體內(nèi)的分布卻有差異。由鑭（）到釤（）的輕稀土元素主要分布在肝中，骨骼中含量少；銪（）和釓（）等中稀土元素在肝和骨骼中含量差不多；從鋱（，）到镥（）一些重稀土元素主要積聚在骨骼中，肝中較少，其它組織也可蓄積一定量的稀土元素，如腎、脾、軟骨和腎上腺皮脂等。稀土元素的排出稀土元素的排出途徑主要經(jīng)尿、膽汁和胃腸壁，稀土元素經(jīng)消化道進入體內(nèi)時大部分很快由糞便排出，經(jīng)其它途徑進入體內(nèi)時，其排出緩慢。不同的稀土元素由體內(nèi)排出途徑不同，通常由鑭到釤的輕稀土元素，主要隨膽汁排出，銪和釓等中稀土元素幾乎以同等程度經(jīng)腎和腸道排出，而鋱和镥等重稀土元素則主要經(jīng)腎由尿排出。等發(fā)現(xiàn)人造氟水和天然氟礦泉水能排出體內(nèi)卅，而后者更有效。稀土元素的生物學效應稀土元素對紅細胞膜的影響稀土可對紅細胞膜流動性有一定影響。李新民以人工紅細胞為材料，研究稀土對紅細胞膜的影響，應用熒光探針技術研究發(fā)現(xiàn)：低濃度稀土對細胞膜流動性影響較小，而較高濃度稀土離子則使膜的有序性增大，流動陛減小，這與對膜質(zhì)體的研究結(jié)果十分吻合。稀土對人工紅細胞的自由基氧化有一定影響，并且能使人體低抗力有所增加。其提高抵抗力的原因是氧化人體內(nèi)有害自由基。劉湘陶剴用熒光法、分光光度法及技術研究不同濃度、。對人工自由基氧化的影響發(fā)現(xiàn)、在濃度范圍內(nèi)均有程度不同的細胞保護作用，與濃度呈正相關；而、在低濃度下也有抑制作用，但與濃度呈負相關，當濃度大于時，反而有明顯的細胞毒性。稀土離子與酶的效應稀土離子因為可以影響多種酶的結(jié)構(gòu)和功能，進而影響生命的代謝過程。不同濃度的稀土離子對酶的活性影響有所不同，也存在著、“低促高抑”效應，即稀土元素在低濃度下可以激活某些酶，是酶的激活劑；而在高濃度下是某些酶的抑制劑。比如低濃度時，稀土離子對乙酰膽堿脂酶有變構(gòu)激活作用，但濃度較高時，則又表現(xiàn)為競爭乍競爭性抑制。這一酶催化反應在適當濃度的稀土離子存在下明顯加快，并且反應速度隨稀土離子半徑增加而加快，稀土離子能夠抑制許多酶的活性【。稀土離子對脂質(zhì)過氧化及氧化酶活性有影響，如、皆可降低活性。消除體內(nèi)超氧陰離子（），具有抗炎、抗衰老、抗腫瘤功能。研究稀土離子與的作用將有重要意義。稀土離子對的影響可以增加的含量。研究表明：一定劑量的鈰和釔可以促進脫氧核糖核酸的前身胸腺嘧啶核酸對人二倍體細胞的滲入，稀土有促進人二倍體細胞復制的作用。研究結(jié)果表明：低濃度（、）的均能促進肝細胞內(nèi)的合成，從而促進增殖。這些結(jié)果均提示：稀土對正常細胞復制轉(zhuǎn)錄尚有可能造成影響【】。某些稀土離子具有對核苷酸催化水解作用，預想稀土離子可望用于切斷愛滋病的基因。稀土離子還可以對造成損傷，研究表明：用單細胞凝膠電泳技術和氯化鐠對人外周血淋巴細胞的損傷效應。結(jié)果表明，與對照相比三種不同濃度（、）的氯化釔和氯化鐠均可引起淋巴細胞損傷，受損后遷移率顯著升高，提示氯化釔和氯化鐠具有一定的遺傳毒性。稀土的醫(yī)藥保健作用抗凝血作用稀土化合物抗凝血方面具有重要作用，其在體內(nèi)外都能降低血液的凝固，特別是靜脈注射，其抗凝作用立即產(chǎn)生，并能持續(xù)一天左右。稀土化合物作為抗凝劑的主要優(yōu)點是作用迅速，它與直接作用的抗凝劑如肝素相當，并且具有效應的長期性，因而稀土化合物作為抗凝劑得到廣泛的研究和應用。稀土元素的抗凝作用機理是由于對鈣離子的拮抗作用所致。已知人血漿凝血漿酶原由單一多肽鏈組成，在激活時，先由連接在凝血酶原激活物中的磷脂上，和凝血原分子的兩個羧基谷氨酸殘基形成具有六元環(huán)的螯合物，使凝血酶原激活成凝血酶，釋放到血液中去與纖維蛋白原反應，造成血液凝固。稀土離子和鈣離子具有許多共同性質(zhì)，如離子半徑相似，具有親氧性，對不同配位數(shù)的配位空間結(jié)構(gòu)具有較大的適應性，這就造成了稀土離子對鈣離子競爭性取代的可能，且由于稀土離子多一個正電荷，對含氧配體的結(jié)合能力大于鈣離子，有利于稀土離子在凝血過程中取代鈣。鑭、：鈰和釔的氯化物和凝血酶預先接觸時能降低凝血酶的活性或使凝血酶失去對纖維蛋白原的激活作用。鑭離子還可抑制血小板凝集。研究表明，輕稀土比重稀土化合物抗凝血作用較強，其中以鈰、鐠、釹最強，鑭中等，釤次之，其它稀土化合物作用較弱。這是由于輕稀土離子的半徑更接近于鈣離子，能有效地競爭性抑制鈣離子的凝血作用【】。燒傷的治療】低濃度的稀土元素化合物水溶液很早就知道其有抑菌作用。用硝酸鈰作燒傷的局部化學治療藥物以取代硝酸銀，表明對革蘭陰、陽性桿菌屬效果更好，尤其是前者。鄧氏制備的，硝酸鈰和的磺胺嘧啶銀的霜劑（燒傷靈）抑菌效果很好，該藥臨床應用治療燒傷例，治愈率達。該藥有以下優(yōu)點：（）殺菌能力較強；（）促進傷面愈合；（）不加深創(chuàng)面且毒副作用小，容易清洗，不污染皮膚，是目前較好的燒傷藥之一。稀土離子對燒傷的治愈性能可能是由于：（）穩(wěn)定細胞膜和溶酶體膜，從而抑制溶酶體釋放炎癥物質(zhì)；（）稀土離子能抑制血液中細胞成分的增殖及液體從血管中過度滲出，從而促進肉芽組織的生長和上皮組織的代謝，達到創(chuàng)面愈合快的效果；（）對細菌的抑制作用，硝酸鈰在濃度抑制細菌能力較強，從而控制創(chuàng)面的嚴重感染?？寡?、殺菌作用早在上世紀年代，稀土作為局部燒傷抗菌劑已在臨床上使用，有研究表明，適宜濃度的稀土對細菌的生長具有抑制作用【】。報道了硝酸鈰（）在燒傷中的局部使用，認為單獨或者與磺胺嘧啶銀一起使用，效果都是驚人的姍，鄧汝溫等介紹了“燒傷錄”稀土藥物的研制及應用。此外，其他稀土配合物如稀土六次甲基磷酰胺化合物、稀土二甲基丙酸鹽、稀土縮氨基硫脲化合物、稀土一兒茶酚一羧基喹啉三元配合物等均有抗炎作用，在抗炎效果方面釹化合物強于其他稀土化合物，鈦鐵試劑中的釹、釤化合物的抗炎效果最好，我國合成的稀土抗炎藥有氯滅酸消炎痛、丙磺舒等抗炎效果好，毒性小【。降血糖作用稀土元素一個明顯的生理作用是降血糖，因而人們可以用稀土元素治療糖尿病。等認為稀土元素的降血糖作用是由于：（）刺激胰腺細胞分泌胰島素而降低血糖；（）肝中糖原異生作用關鍵酶如丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇丙酮酸羧化酶活性受到抑制，故如將降低血糖藥氯磺丙脲和制成絡合物，效果更為顯著。兩者的絡合不但增加了降低血糖的功能，而且降低了它的毒性。李永信研究了混合稀土氯磺丙脲配合物對大鼠腎上腺素高血糖作用，結(jié)果表明，稀土元素與降血糖藥氯磺丙脲間存在協(xié)同效應，且氯磺丙脲與稀土生成配合物后毒性降低而療效提高?？拱┠[據(jù)年第屆世界衛(wèi)生組織（大會報告，每年死于癌癥的患者為萬人，幾乎每秒鐘就有一名癌癥患者死亡，因此，尋找并篩選具有抗癌、抗誘變作用的物質(zhì)已成為醫(yī)學界的一項重要課題【引。稀土元素具有抗癌作用早已引起人們的關注，但是用于診斷和治療癌癥的則是稀土元素的放射性同位素。年用稀土放射性同位素治療與垂體有關的腫瘤。通過用處理垂體已成功治療前列腺癌、乳腺癌。）可用于癌性胸膜炎和腹膜炎的治療。稀土的放射性同位素所以能用于臨床診斷和治療癌癥最重要的是由于它們對腫瘤組織具有較高的親和性，重稀土有更大的親和性，銩的結(jié)合力可能最大。也有稀土穩(wěn)定同位素顯示抗腫瘤活性報道。例如硫酸鈰對兔子的轉(zhuǎn)移生腫瘤的發(fā)展有明顯的抑制性能；將作為添加劑可加強其它的治療方法殺傷腫瘤的作用。可加強艾氏腹水瘤細胞對抗癌藥物血卟啉的衍生物的吸收【鍆。重稀土元素比輕稀土元素有更大的親腫瘤性，其中（銩）對腫瘤組織的親和性最大，有研究發(fā)現(xiàn)治療癌癥的放射性核素幾乎一半是稀土元素。稀土元素的同位素可應用于放射性治療和跟蹤治療。例如，放射生核素等可作為體內(nèi)治療用放射性藥物，利用放射性藥物在臟器中的選擇濃集與放射性核素的輻射效應來抑制和破壞病變組織的放射生治療，已在腫瘤治療中成為有效的重要手段。這些放射性藥物在肝癌、結(jié)腸癌、白血病、骨癌等嚴重疾病的治療中取得可喜進展【，除了放射生核素之外，些稀土元素的穩(wěn)定性核素也具有抗腫瘤活性。抗動脈硬化作用冠狀動脈硬化是世界工業(yè)化國家發(fā)病死亡率居首位的疾病。對其病因和防治是當今醫(yī)藥學研究的重大課題之一。使用的動脈鈣沉淀劑和鈣離子的拮抗劑（）對兔、猴的動物實驗表明，動物組織中的鈣在致動脈粥樣硬化過程中起關鍵作用，所以預防動脈硬化的關鍵是抑制鈣流通和使其沉著。實驗也表明氯化鑭可預防由膳食引起的主動脈和冠狀動脈粥樣硬化。鑭是有效的細胞鈣結(jié)合位的競爭劑，與鈣相比，這種結(jié)合的可逆性較小，鑭在有選擇性的細胞膜位點上代替或取代鈣離子，從而阻止鈣流通。參與免疫過程等報道，稀土元素對干擾素有穩(wěn)定作用。這表明稀土元素在干擾素的制備和提純方面有一定的實用價值。另外，氯化鑭可以保護細胞膜，有抗溶血毒素的作用，可以減少溶血的發(fā)生。其它方面（）用氨基磺酸鑭、鈰停止病人發(fā)汗；（）鎮(zhèn)靜止痛；（）稀土元素化合物可以制成防曬化妝品；（）在醫(yī)療器械上的應用：稀土元素化合物做增感屏，在射線透視和拍片方面具有縮短暴光時間，片子的動態(tài)清晰度提高，人體輻射量減少等優(yōu)點。稀土元素永磁體具有高磁性能，制成的磁療器械已經(jīng)廣泛用于治療高血壓、心臟病、關節(jié)炎等疾病，還可以做成磁腰帶、磁項鏈、磁藥枕、磁療背心、磁療護膝等。稀土離子還可以與糖類、脂類、維生素類等作用，也可以影響體內(nèi)各種激素的含量。利用稀土離子可以與多種生物大分子結(jié)合的性質(zhì)，借助稀土離子中的、熒光發(fā)射特性，