CN106268951A - 过渡金属活化、催化剂 - Google Patents

Abstract

过渡金属活化、催化剂，其特征在于：活化、催化剂由粒径在20um到0.001um之间的吸附树脂聚合物粉体构成，最小粒径的粉体至少包含两个树脂分子单体。

Description

过渡金属活化、催化剂

技术领域

本发明属于生物化学领域的纳米级粉体活化、催化剂。

背景技术

在生命科学研究中，最新的研究成果已经发现：过渡金属催化剂或是生命起源的关键；引入到现实中,过渡金属催化剂将在与生命科学密切相关的医学领域大有作为，而目前却是空白。

根据美国乔治梅森大学的哈罗德·莫洛维兹和维加亚萨拉斯·斯里尼瓦桑及圣达菲研究所的埃里克·史密斯提出的模型，包含过渡金属元素(铁、铜、镍等)和配体(小有机分子)的分子结构，可以催化基本生化物质(单体)的合成。单体是更加复杂的分子的基本构造模块，最终导致了生命的起源。过渡金属原子作为金属配体复合物的核心，必定被其他配体包围着。莫洛维兹和他的同事提出，深海热泉中简单的过渡金属配体复合物可催化产生更复杂分子的反应。之后，这些日益复杂的分子在效率越来越高的过渡金属配体复合物催化剂中扮演着配体的角色。渐渐地就累积起了新陈代谢的基本分子成分，并自我组织起奠定生命基础的化学反应网络。

研究人员指出，生命形式的出现是过渡金属和配体场论独特性的自然结果，该理论描述了配体复合物的特性。莫洛维兹说:"这种思想发端于对元素周期表的研究。我们强烈地感到，除非你能看到生命是如何以某种化学方式出现的，否则你永远无法真正地解决这个问题。莫洛维兹和他的同事们正准备用实验方法来测试以不同配体制成的过渡金属配体复合物的催化性能。

这类实验有望帮助了解在奠定生命基础时，究竟发生了何种催化反应。该假说还提出了生命的出现也许不止一次。研究人员表示，生命也许有多次起源，如果能在宇宙其他地方发现生命，这些生命和人类生命也许非常相似，因为它们与人类都是基于相同的过渡金属和配体。这还只是个猜想，不过这或许会成为生命起源研究的核心观点。上述对生命科学研究成果的综述，揭示了“过渡金属”活化、催化剂对生命诞生的重要意义；同时也就涉及到在与生命过程相关的医疗领域中，对新的“过渡金属活化、催化剂”的迫切需求。这是本发明研发的技术背景。

同时，对物质的研究已经进入了“纳米”时代。在“纳米”空间环境中，常态下的物质由于晶粒的细微化，其电子结构和晶体结构发生变化，物质相互作用力更多地受到电子云场力的影响，产生了宏观物体所不具有的物理化学效应。在生命科学和医学领域，把对“过渡金属”的研究引入“纳米环境”中，将会开拓出一片新天地。

发明内容

本发明的目的是提出一种用作生化反应活化、催化剂的“过渡金属”纳米材料的技术方案，为生命科学中对生命起源的研究提供技术平台；同时，将该“纳米材料”引入到医用领域，为治疗由生命活动异动而引起的疾病开辟新的途径。

本发明纳米材料是过渡金属活化、催化剂，该活化、催化剂由粒径在20um到0.001um之间的吸附树脂聚合物粉体构成，较佳的粒径范围是0.1um到0.01um；最佳粒径范围是0.03um到0.02um。最小粒径的粉体颗粒包含不少于两个树脂分子单体；所述树脂聚合物分子由包括碳、氢、氧元素的离子构成，至少包括两个苯环，并具有网架结构和以千平方米为单位的大比表面积；在所述的树脂聚合物分子的碳骨架中嵌有过渡金属铁离子或者锌离子或者铜离子，在骨架和/或者苯环上链接羟基，羟基作为进一步链接功能基的平台。所述的吸附树脂聚合物是苯乙烯系吸附树脂，过渡金属离子是铁离子，其单体分子的基础结构式的一种是：

或者是：

另一种，其单体分子链接功能基的基础结构式的是：

过渡金属离子也可以是锌离子或者铜离子；其分子结构式与前述嵌入铁离子的分子结构式基本相同；区别是铁离子的位置上的金属离子是二价的锌离子或者是二价的铜离子；二者可以进一步以络合方式链接功能基。其分子结构式的一种是：

或者是：

或者是：

或者是：

本发明树脂聚合物分子中金属离子的含量可以在树脂聚合反应中的金属离子嵌入过程中按照需要来控制。本发明粉体含有单一金属离子；含有不同金属离子的粉体也可以掺和在一起使用。分体中含有金属离子的比例，以及含不同金属离子的粉体的配体，根据生成复合物的要求具体选择。

发明的实施例

本发明活化、催化剂粉料物质已经在发明人在先发明专利申请案中公开：相关的申请案是：《苯乙烯系树脂的新结构产品、制备方法及其用途》(申请日：20130812,申请号：201310347458.X)，《糖基化医用大孔吸附树脂》(申请日：20141120，申请号：201410670156.0)和《集约物质表面微动力的纳米级撞针》(申请日：20141224；申请号：201410813390.4)。本发明材料是将上述在先申请案中公开的医用吸附树脂的纳米级粉料，作为保持健康生命过程的活化、催化剂引入到生命科学和医学领域。

本发明材料的用途之一：在生命科学领域，研究生命起源过程中，以所述的过渡金属活化、催化剂与配体结合并不断地复合，生产具有定向活化、催化功能的过渡金属配体复合物；乃至制作生物酶。

本发明材料的用途之二：作为生化过程的活化、催化剂，在生命科学实验研究中、或者生物制品工艺中，定点激发或者终止生化反应；定向复合或者分解反应物；定向持续增速或者减速反应过程。

本发明材料的用途之三：直接作为医用功能粉剂、或者加工成功能膏剂，或者加工成功能栓剂，或者加工成功能霜剂；通过雾化吸服进入人体呼吸系统；或者通过口服、或者肛门给予进入人体消化系统；或者通过体表涂敷渗透皮肤或粘膜进入人的肌体。

本发明材料的用途之四：直接作为医用功能针剂，经定向注射进入人体内的靶向标的。

本发明材料的用途之五：利用其吸附树脂的功能、作为吸附质的载体，通过“给予”、“交换”、“排放”的方式，进出包括人体的生物体；所述的“吸附质”可以是以进、出人体或生物体为目的物质。结合实施例对本发明加以具体说明：

本发明的粉体是纳米级粒径和孔径的吸附树脂微粒，具有亲水和亲脂双亲性，可以穿透皮肤、粘膜、血管和肌肉组织细胞；在生物电场中存在的电位差驱动下游弋于生物体中，它会主动“撞击”生物电场中引发电场异变的物质，促使其崩塌、分裂，从而恢复生物电场的正常秩序。引发电场异变的物质都是生命过程中，由内源或外源因素诱变产生的畸变物质，例如畸变的基因、癌变细胞、粘膜溃疡等等，形象地说是各种“病灶”物质。受“撞击”而崩塌、分裂产生的部分畸变物质的碎片是小分子单体，会在生物电场中，在电子云场力作用下重新拼接、组合；其中部分碎片会拼接、组合成为新的有益的生物物质单元，在生物电场中重新排序；废弃的部分碎片会结合成为二氧化碳、水或者氨盐等排放出生物体外；或者被本发明粉体吸附树脂作为吸附质吸附排出体外。

“过渡金属”的离子嵌入在树脂分子的骨架中，以离子态通过电子云场力与配体发生复合作用。本发明粉体的分子中嵌入的过渡金属是：铁、锌或者铜的离子。据文献报道：

铁是人体许多生理过程中不可缺少的物质，也是血红蛋白的核心部分。铁与原噗林结合成血红素，血红素与珠蛋白结合成血红蛋白肌红蛋白和细胞中许多有重要功能的酶，如细胞色素C、细胞色素氧化 酶、细胞色素还原酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、还原型烟酰胺腺嘌呤二核甘酸(NADH)脱氢酶等，均含有与蛋白质结合的铁。

锌在人体中虽为微量元素，但作用却非常之大。有“生命的火花塞”之称。锌参与多种酶的合成，对人体多种生理功能起着重要作用：能加速生长发育，增强创伤组织再生能力。锌可以提高人体免疫系统的敏感性，同时可以直接抑制病毒的活性，从而增强人体抗病能力。孩子缺锌，将直接影响体格及大脑的发育，还会出现厌食、免疫力减退等现象。锌还可促进大脑蛋白合成，帮助神经系统的发育和完善。锌可促进味蕾细胞的发育，保证营养的全面摄入。

铜是人体必需的微量元素，铜广泛分布于生物组织中，大部分以有机复合物存在，很多是金属蛋白，以酶的形式起着功能作用。每个含铜蛋白的酶都有它清楚的生理生化作用，生物系统中许多涉及氧的电子传递和氧化还原反应都是由含铜酶催化的，这些酶对生命过程都是至关重要的。铜是原氧化剂又是抗氧化剂。铜在机体内的生化功能主要是催化作用，许多含铜金属酶作为氧化酶，参与体内氧化还原过程，尤其是将氧分子还原为水，许多含铜金属酶已在人体中被证实，有着重要的生理功能：

1.构成含铜酶与铜结合蛋白的成分。

2.维持正常造血功能铜参与铁的代谢和红细胞生成。

3.促进结缔组织形成。

4.维护中枢神经系统的健康铜在中枢神经系统中的一些遗传性和偶发性神经紊乱的发病中有着重要作用。

5.促进正常黑色素形成及维护毛发正常结构。

6.保护机体细胞免受超氧阴离子的损伤。

7.铜对脂质和糖代谢有一定影响，缺铜可使血中胆固醇水平升高，但过量铜又能引起脂质代谢紊乱。铜对血糖的调节也有重要作用。缺铜后葡萄糖耐量降低，对某些用常规疗法无效的糖尿病患者，给以小剂量铜离子治疗，常可使病情明显改善，血糖降低。

8.铜对免疫功能、激素分泌等也有影响，缺铜虽对免疫功能指标有影响，但补充铜并不能使之逆转。

在纳米环境中，本发明活化、催化剂粉料分子中嵌入的铁、锌、铜离子与反应物质即“配体”接触，直接在电子云场力作用下，按照电子间能级平衡的趋势触发离子位移，即“活化、促进”物质间反应，会产生对反应物质“配体”的“给予”、“交换”反应，生成以该金属离子与配体相结合的过渡金属复合物，多次的复合反应会产生该金属复合物为特点的生物酶；而复合过程中产生的“多余”的反应物或反应生成物，会被本发明粉体吸附树脂载离“排放”。

(根据实际需要，发明人同样可以嵌入其它金属离子《苯乙烯系树脂的新结构产品、制备方法及其用途》申请日：20130812,申请号：201310347458.X)。

本发明粉体分子中嵌入的“过渡金属”离子，在分子结构中占有键位而非游离态，对生物体没有毒害作用。本发明纳米级粉料的分子单体结构简单，分子结构中嵌入的过渡金属离子的微作用力明显，有利于与反应物即“配体”产生复合物，为破解生命物质生成密码提供技术平台。

本发明粉料已经在实践中得到验证。例如：在由茶叶提取的SOD粉料中掺入本发明粉料，在没有介质和新增能量参与的情况下触发反应，得出的生成物中有对治疗糖尿病有速效的多种结构双胍分子。SOD大分子在本发明粉体参与下生成小分子双胍；可以想见：在提供新增能量的情况下，本发明活化、催化剂与小分子配体可以生成大分子复合物。如前所述：“包含过渡金属元素(铁、铜、镍等)和配体(小有机分子)的分子结构，可以催化基本生化物质(单体)的合成。单体是更加复杂的分子的基本构造模块，最终导致了生命的起源。”“深 海热泉中简单的过渡金属配体复合物可催化产生更复杂分子的反应。之后，这些日益复杂的分子在效率越来越高的过渡金属配体复合物催化剂中扮演着配体的角色。渐渐地就累积起了新陈代谢的基本分子成分，并自我组织起奠定生命基础的化学反应网络。”

再如，在患有脑水肿昏迷的患者头皮上涂覆本发明含锌离子粉体，粉体很快渗透皮肤甚至颅骨，并在补偿的时间内患者脑水肿消肿、意识苏醒。再如，用本发明含铜离子粉体制作气雾，吸入气管、肺部，有快速镇咳止喘咳效果。再如，将本发明含铁离子粉体由肛门进入直肠，痔疮的疮口迅即收敛、止痛；在会阴处涂覆本发明铁离子粉料，很快就缓解因前列腺肿大导致的尿阻、尿不畅。目睹上述实践的人，无不对本发明产生的效果感到惊奇！

本发明具有突出的实质性特点之一：此前，本发明物质采用大于80目粒径的树脂微球作为血液灌流器内填充的吸附剂使用，只能通过对外周血采取血液净化途径施治病患，本发明采用纳米级粒径粉料改变了病患施治的方式，扩大了治疗范围，并取得了意想不到的效果。

本发明具有突出的实质性特点之二：本发明在动物实验中直接针对血管肿瘤模型注射针剂，通过窥镜观察到：即在接触病灶时，肿瘤被触发发生瘤体崩塌、碎片化，继而化为雾状，随血流消失。效果非手术及化疗所能望其项背；而治疗过程简单，方便。

本发明具有突出的实质性特点之三：本发明为生命起源的科研提供了新的技术手段，是前所未有的。

本发明具有显著额进步之一：本发明的应用条件简单，方便推广应用。

本发明具有显著额进步之二：在临床医学实践中推广本发明开拓的新医疗方法，必将会节约医疗资源，降低治病的成本，给社会带来巨大的经济效益。

Claims (10)

1.过渡金属活化、催化剂，其特征在于：活化、催化剂由粒径在20um到0.001um之间的吸附树脂聚合物粉体构成，最小粒径的粉体至少包含两个树脂分子单体；所述树脂聚合物分子由包括碳、氢、氧元素的离子构成，至少包括两个苯环；在所述的树脂聚合物分子的碳骨架中嵌有过渡金属铁离子或者锌离子或者铜离子，在骨架和/或苯环上链接羟基。

2.如权利要求1所述的铁离子活化、催化剂，其特征在于：较佳的粒径范围是0.1um到0.01um；最佳粒径范围是0.03um到0.02um。

3.如权利要求1所述的铁离子活化、催化剂，其特征在于：所述的吸附树脂聚合物是苯乙烯系吸附树脂，过渡金属离子是铁离子，其单体分子的基础结构式的一种是：

或者是：

4.如权利要求1所述的铁离子活化、催化剂，其特征在于：所述的吸附树脂聚合物是苯乙烯系吸附树脂，过渡金属离子是铁离子，其单体分子的基础结构式的一种是：

5.如权利要求1所述的过渡金属活化、催化剂，其特征在于：过渡金属离子是锌离子或者铜离子；其分子结构式中的金属离子是二价的锌离子或者是二价的铜离子；其分子结构式的一种是：

或者是：

或者是：

或者是：

6.如权利要求1所述的过渡金属活化、催化剂的用途，其特征在于：以所述的过渡金属活化、催化剂与配体结合制作具有定向活化、催化功能的过渡金属配体复合物。

7.如权利要求1所述的过渡金属活化、催化剂的用途，其特征在于：作为生命科学实验研究中、或者生物制品工艺中的生化过程活化、催化剂，定点激发或者终止生化反应；定向聚合或者分解反应物；定向持续增速或者减速反应过程。

8.如权利要求1所述的过渡金属活化、催化剂的用途，其特征在于：直接作为医用功能粉剂、或者功能膏剂，或者功能栓剂，或者功能霜剂；通过雾化吸服进入呼吸系统；或者通过口服、或者肛门给予进入消化系统；或者通过体表涂敷渗透皮肤或粘膜进入肌体。

9.如权利要求1所述的过渡金属活化、催化剂的用途，其特征在于：直接作为医用功能针剂，经定向注射进入体内的靶向标的。

10.如权利要求1所述的过渡金属活化、催化剂的用途，其特征在于：利用其吸附树脂的功能、作为吸附质的载体，通过“给予”、“交换”、“排放”的方式，进出包括人体的生物体。