CN1187091C - 以双金属氧化物为载体的口服补钒剂及其制备与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以双金属氧化物为载体的口服补钒剂及其制备与使用方法，这种口服补钒剂是一种含活性钒的双金属氧化物。按重量百分比计，钒在双金属氧化物中的含量为0.01～0.5%。其制备方法是，将水滑石加热到450～550℃得到双金属氧化物，利用双金属氧化物吸附阴离子的性质，将钒阴离子植入其晶格中，最后经干燥研磨或喷雾干燥制成固态粉末，或压制成片剂。基于本发明所制得的口服补钒剂，能通过缓释作用为人或动物提供必需的微量元素钒，减轻了直接服用无机钒盐带来的各种副作用，增加了钒的吸收率。所补充的钒元素具有促进动物生长和繁殖，预防、治疗动物钒缺乏病，治疗人类糖尿病、出血性贫血、败血症等作用。

Description

以双金属氧化物为载体的口服补钒剂及其制备与使用方法

技术领域

本发明涉及一种以双金属氧化物为载体的口服补钒剂及其制备与使用方法。

背景技术

1830年瑞典化学家N.G.sefstrom在铁矿中发现了钒元素(Vanadium)。1876年Gamyee和Larmuth开始研究钒对蛙心脏的生理作用，标志着钒进入生命科学的研究领域。20世纪70年代，钒的必需性是钒研究的焦点。1975年Cherney等在马骨骼肌中提取商品ATP时发现Na-K-ATP酶的抑制物。1977年Josephosn和Cantley证实了该抑制物为钒酸盐，后又证明钒酸盐是钠泵的强抑制剂。70年代末，钒才被确定为人和动物必需的微量元素。进入80年代，人们更多地关注钒的药理作用，开始将钒的化合物用于糖尿病、贫血、结核病、神经衰弱和风湿热等疾病的治疗。

钒是一种过渡金属，呈现-3、-1、0、+1、+2、+3、+4、+5等多种价态。土壤中的钒是三价的，地壳中的平均含量为135.0mg/Kg，大大超过Cu、Zn、Co等元素；淡水中的钒一般是五价的，含量为0.3～720.0μg/L；海洋沉积物和淤泥中钒浓度很高，约为10.0～100.0mg/L；空气粉尘中的钒主要是V₂O₅；动物体内钒广泛存在着，但浓度较低，含量在0.02～0.06mg/Kg之间，以+4、+5为主，细胞外以钒酸根(+5)的形式存在，细胞内以氧钒基(+4)的形式存在。哺乳动物中的钒主要积聚在骨骼、肾脏、肝脏中；人体内的钒主要贮存在脂肪及血清脂类中。与其他高等动物相比，鸡中钒含量较高。

钒有三种生物化学性质：其一，钒以钒酸根的形式与磷酸根竞争磷酸盐传递蛋白、磷酸水解酶和磷酸转移酶的活性位点；其二，钒以氧钒离子的形式同其它过渡金属离子竞争在金属蛋白上的结合位点，争夺小的配位体如ATP；其三，参与细胞内的氧化还原反应，能作为氧化还原体系的接触剂阻滞电子传递系统，还能与谷胱甘肽发生氧化反应。这些生物化学性质使钒能对许多酶产生抑制作用，它们是钒生理功能的基础。钒对人与动物生理功能的重要作用主要有以下几方面：

1)促进动物生长发育：饲料中添加适量的钒可以促进动物生长发育。反之，缺钒时动物生长发育会受阻。例如，小鸡缺钒时，翅、尾羽、骨骼生长不良，躯体生长缓慢；山羊缺钒时，寿命缩短，50％的小山羊在泌乳期死亡。

2)利于动物繁殖：缺钒时，动物繁殖机能下降。例如，母畜缺钒时受胎率下降，流产率增高，产奶量减少。

3)刺激造血功能：钒可以通过阻碍体内氧化还原系统造成组织缺氧来刺激骨髓的造血功能，还可以增强铁对红细胞的再生作用。补钒可使血红蛋白、网织红细胞和红细胞的数量增多。

4)影响胆固醇代谢：钒能促进脂质代谢，抑制肝脏中胆固醇的合成，降低肝脏内磷脂和胆固醇的含量。缺钒可引起机体内胆固醇含量增高，生长迟缓。

5)影响心血管系统：钒酸盐有类似强心苷/甙的作用。较高浓度的钒酸盐对心肌收缩有抑制作用，低浓度(0.05～1.00mmol/L)时能使离体心室收缩力增强，从而使心房收缩力减弱。钒酸盐还能增加各种血管床的阻力，对血管有收缩作用。

6)抗糖尿病：钒具有类胰岛素作用。糖尿病患者口服钒酸盐后，可以明显降低血糖、尿糖浓度，增加体重和生长率，促进组织细胞的葡萄糖转运，减少葡萄糖的吸收，抑制蛋白质和脂肪的分解，促进脂肪合成。这些作用都是钒通过调节糖代谢酶、.葡萄糖运载体、脂代谢酶的功能实现的。另外，钒还能改善心肌病变、肾肿大等糖尿病的并发症。

常用的治疗糖尿病的药物是正钒酸钠、偏钒酸钠。这些阴离子钒不易吸收，且直接服用钒酸盐纯品可出现腹泻、胃肠不适和消化道粘膜受损等副作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种以双金属氧化物为载体的口服补钒剂及其制备与使用方法。

本发明的补钒剂是一种含可交换钒阴离子的双金属氧化物，按重量百分比计，钒元素在双金属氧化物中的含量为0.01～0.5％，优选含量为0.1％。

本发明的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将水滑石在450～550℃温度下加热，制得双金属氧化物；

2)将双金属氧化物研磨至小于400目，加水搅拌均匀，制成浓度为10％的悬浮浆液；

3)将钒含量为双金属氧化物重量0.01～0.5％的钒盐，预先配置成0.1～0.5％的溶液，边搅拌边将钒盐溶液缓慢倒入悬浮浆液中，充分反应；

4)选用沉淀、离心或过滤等方法，使悬浮浆液脱水；

5)将步骤4)所得物在低于80℃温度下烘干，研磨至小于300目，得到含水量小于10％的载钒双金属氧化物粉体，或者将步骤4)所得物加入最多5％的分散剂，加水搅拌，制成10-30％的矿浆，用喷雾干燥法得到含水量小于10％的载钒双金属氧化物粉体。

发明中使用的水滑石可以是市售商品或按以下步骤制备而成：

1)将铝盐溶于水中配制成浓度为0.3M的溶液，向溶液中加入克分子数2～4倍于铝盐的镁盐，搅拌直至全溶，制得盐溶液A；

2)将克分子数与镁盐相等的Na₂CO₃溶于水中，配成浓度为0.8M的溶液，向溶液中加入克分子数三倍于Na₂CO₃的NaOH，搅拌直至全溶，制得碱溶液B；

3)采用共沉淀法将上述A、B两种溶液同时逐滴滴入强烈搅拌着的水中；或者将两溶液快速混合，得到白色悬浮液；

4)将悬浮液放入水浴锅中，在80℃下，搅拌晶化；或者将悬浮液置于耐压容器中，在120～160℃条件下晶化；

5)将步骤4)所得产物抽滤、水洗至中性。放入烘箱中，在60～80℃下烘干，得到水滑石。

本发明制备方法中，所说的钒盐可以是正钒酸盐、偏钒酸盐、焦钒酸盐及其水合物。分散剂可以是三磷酸钠，焦磷酸四钠，木素磺酸钠中的一种或几种。所说的铝盐可以是氯化铝、硝酸铝、硫酸铝及其水合物。镁盐可以是氯化镁、硝酸镁、硫酸镁及其水合物。

通常，将粉末状的载钒双金属氧化物压制成每片重量为0.01～0.05克的片剂。

本发明的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂的使用方法：

1)用于家畜、家禽口服补矾，将粉末状的载钒双金属氧化物，按每公斤饲料0.5～5毫克钒元素的剂量拌入家畜日粮中，按每公斤饲料0.05～0.5毫克钒元素的剂量拌入家禽日粮中。

2)用于人类口服，钒元素剂量为每天10～100微克，分三次于饭后半小时服用。

本发明的优点是：

1)利用双金属氧化物通过层状结构重建吸附阴离子的性质来搭载钒阴离子，实施方法简便，生产成本较低；

2)双金属氧化物的缓释效应及其与胃酸反应产物提高了无机钒盐的使用安全性，减轻了直接服用钒酸盐纯品带来的腹泻、肠胃不适等副作用；

3)载体双金属氧化物与胃肠道粘膜的亲和性高，大大提高了钒的吸收率，同时也降低了环境残留量；

4)使用方便，适用范围广泛。

具体实施方式

双金属氧化物是一种由两种不同价态的金属氧化物组成的人工合成物，简称LDO(Layered Double Oxides)。它具有类似于水镁石(Mg(OH)₂)的层状结构，其前身为水滑石类化合物，亦被称为阴离子粘土。水滑石的化学结构通式为：

[M_1-x ^IIM_x ^III(OH)₂]^X+[A_x/n ^n-·mH₂O]其中MII为Mg²⁺，Zn²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Ca²⁺等二价金属阳离子；MIII为Al³⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Co³⁺，Mn³⁺等三价金属阳离子；A^n-为CO₃ ^2-，Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2-等阴离子；X＝0.5～0.17；M^II/M^III＝1～5。

以上结构式可以看作是水镁石中的二价金属阳离子被三价金属阳离子部分替代的产物，为平衡结构层的正电荷，在结构层之间又充填了阴离子，此外还有水分子。水滑石在450℃～550℃下煅烧即失去层间阴离子和水分子，得到相应的双金属氧化物(LDO)。双金属氧化物的通式为：M^II _m M^III _nO_x，其中x＝m+3n/2。双金属氧化物能通过吸附环境中的阴离子和水分子来恢复重建水滑石结构，且因具有较大的比表面积和孔体积，容易接受客体。所以可以用双金属氧化物作为钒阴离子的载体。以Mg-Al-O为主成份的双金属氧化物，在化学性质上与氧化镁、氧化铝类似，能与胃酸反应，其产物对消化道粘膜具亲和性与保护性，因此双金属氧化物能够降低无机钒盐造成的腹泻、肠胃不适、消化道粘膜受损等副作用，并增加它的吸收率。

本发明使用的双金属氢氧化物系通过共沉淀法或水热法先制得中间产物水滑石，主要原料是镁盐、铝盐、烧碱和碳酸盐。其中，镁盐和铝盐可采用硫酸盐、硝酸盐和盐酸盐及其水合物。镁盐与铝盐的克分子比例，对产品的吸附性能有较大影响，一般应控制在2∶1至4∶1范围，推荐值为3∶1。在配制溶液A时，镁盐与铝盐的溶解顺序并不重要。溶液B由碳酸钠与烧碱配制而成，其中碳酸钠与镁盐克分子数相等，烧碱的克分子数是碳酸钠的三倍，二者的溶解顺序并不重要；也可以用尿素代替烧碱和碳酸盐。

共沉淀法与水热法使用的溶液相同，但将两种溶液混合的方式及晶化条件不同。共沉淀法采用滴注将两种溶液混合，需较长滴注时间及晶化时间，但所需设备简单。水热法生产流程短，但需使用压力容器，设备投资较大。

将水滑石加热到450～550℃即可得到双金属氧化物。

将钒元素搭载到双金属氧化物上的反应属于选择性吸附反应。其原理是，双金属氧化物在水溶液中具有获取阴离子与水分子的强烈倾向，以恢复重建水滑石的结构。双金属氧化物对正钒酸根、偏钒酸根和焦钒酸根离子的饱和吸附量可达300mg/g以上。为服用方便与剂量安全，钒盐的用量应使钒元素重量相当于双金属氧化物重量的0.01～0.5％，推荐值为0.1％。在这一用量范围，双金属氧化物对水溶液中钒阴离子的吸附率在98％以上。

产品的脱水工艺，可因地制宜，选用滤布过滤、沉淀、离心或压滤机进行脱水。脱水后可使用常规烘干设备干燥。烘干后的载钒双金属氧化物为块状，可选用常规矿山设备破碎研磨至粒度不大于300目。

如选用喷雾干燥，则需对已脱水的浆液重新制浆，并加入分散剂。适用于本发明的分散剂要求不是很严格。推荐使用的分散剂是三磷酸钠，焦磷酸四钠和木素磺酸钠中的一种或几种。加入分散剂的目的，是降低浆料的粘度，使高浓度浆料的喷雾干燥成为可能，从而降低干燥能耗。喷雾干燥产品是一种易流动的固体粉末。适用于本发明的喷雾干燥设备是常规性的，技术上是众所周知的。

供人类口服的载钒双金属氧化物需压制成片，主要是为服用方便及掌握剂量。用于人类口服，钒元素剂量为每天10～100微克，分三次于饭后半小时服用。

禽畜补钒应直接使用粉状产品。不同动物饲料日粮中需按不同剂量添加钒。在饲料日粮中，钒元素的添加量为：雏鸡0.1mg/Kg，产蛋鸡0.5mg/Kg，反刍动物耐钒能力较强，添加量为5mg/Kg。动物补钒剂量应掌握在上述范围内。

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例1：共沉淀法制备水滑石，步骤如下：

1)将0.225mol Mg(NO₃)₂和0.075mol Al(NO₃)₂溶于250mL水中配成Mg(NO₃)₂和Al(NO₃)₂的盐溶液A；

2)将0.675mol NaOH和0.225mol Na₂CO₃溶于250mL水中配成NaOH和Na₂CO₃的碱溶液B；

3)将盐液与碱液同时逐滴滴入强烈搅拌着的100mL蒸馏水中，滴加时间为4小时；

4)将悬浮液放入水浴锅中，在80℃温度下，搅拌晶化24小时；

5)将产物抽滤、水洗至中性。在80℃温度下烘干，得到水滑石。

实施例2：水热法制备水滑石，步骤如下：

1)将0.225mol MgCl₂和0.075mol AlCl₂溶于250mL水中配成MgCl₂和AlCl₂的盐溶液A；

2)将0.675mol NaOH和0.225mol Na₂CO₃溶于250mL水中配成NaOH、和Na₂CO₃的碱溶液B；

3)将上述两液快速混合，得白色浆液。迅速将浆液放入高压釜中，在140℃条件下晶化8小时；

4)晶化后将浆液抽滤，洗涤至中性。在80℃温度下烘干，得到水滑石。

实施例3：以双金属氧化物为载体的口服补钒剂的制备，包括以下步骤：

1)将自行制备或购买的水滑石放在马福炉中，在500℃下煅烧3小时，制得双金属氧化物。

2)称取1Kg双金属氧化物，加水9Kg，在搅拌桶中搅拌均匀制成悬浮液；

3)称取2.296g NH₄VO₃(含钒元素1g)，溶入500mL水中，搅拌均匀直至完全溶解；在搅拌的同时，将NH₄VO₃溶液缓缓倒入盛有悬浮液的搅拌桶中；让混合浆液在搅拌桶中反应六小时，期间每隔一小时搅拌3～5分钟，以使矿浆保持悬浮态。

4)让悬浮浆液在搅拌桶中静置一昼夜，使双金属氧化物自然沉淀，用虹吸法吸除上层清液，将沉淀物倒在滤布上进一步脱水。将脱水后的浆液用切碎机或铁铲分割成小块，在温度不超过80℃环境下烘干。破碎、研磨，使产品粒度小于300目，装袋。此时产品中钒元素含量为0.1％。

本发明提供了一种以双金属氧化物为载体的口服补钒剂及其制备与使用方法。该发明涉及的原料来源广泛，制备方法与工艺流程简单，生产成本较低，易于推广实施。基于本发明制得的口服补钒剂，可供人类、家禽、家畜等服用，以提供人和动物必需的微量钒元素，具有促进动物生长和繁殖，预防、治疗动物钒缺乏病，治疗人类糖尿病、出血性贫血、败血症等作用。

Claims (8)

1.一种以双金属氧化物为载体的口服补钒剂，其特征在于它是一种含可交换钒阴离子的双金属氧化物，按重量百分比计，钒在双金属氧化物中的含量为0.01～0.5％，按以下步骤制备：

1)将水滑石在450～550℃温度下加热，制得双金属氧化物；

2)将双金属氧化物研磨至小于400目，加水搅拌均匀，制成浓度为10％的悬浮浆液；

3)将钒含量为双金属氧化物重量0.01～0.5％的钒盐，预先配置成0.1～0.5％的溶液，边搅拌边将钒盐溶液缓慢倒入悬浮浆液中，充分反应；

4)选用沉淀、离心或过滤等方法，使悬浮浆液脱水；

5)将步骤4)所得物在低于80℃温度下烘干，研磨至小于300目，得到含水量小于10％的载钒双金属氧化物粉体，或者将步骤4)所得物加入最多5％的分散剂，加水搅拌，制成10-30％的矿浆，用喷雾干燥法得到含水量小于10％的载钒双金属氧化物粉体。

2.根据权利要求1所述的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂，其特征是将粉末状的载钒双金属氧化物压制成每片重量为0.01～0.05克的片剂。

3.根据权利要求1所述的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂，其特征是所说的钒盐为正钒酸盐、偏钒酸盐、焦钒酸盐及其水合物。

4.根据权利要求1所述的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂，其特征是所说的分散剂为三磷酸钠、焦磷酸四钠、木素磺酸钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂，其特征在于所说的水滑石为市售商品或按以下步骤制备而成：

1)将铝盐溶于水中配制成浓度为0.3M的溶液，向溶液中加入克分子数2～4倍于铝盐的镁盐，搅拌直至全溶，制得盐溶液A；

2)将克分子数与镁盐相等的Na₂CO₃溶于水中，配成浓度为0.8M的溶液，向溶液中加入克分子数三倍于Na₂CO₃的NaOH，搅拌直至全溶，制得碱溶液B；

3)采用共沉淀法将上述A、B两种溶液同时逐滴滴入强烈搅拌着的水中；或者将两溶液快速混合，得到白色悬浮液；

4)将悬浮液放入水浴锅中，在80℃下，搅拌晶化；或者将悬浮液置于耐压容器中，在120～160℃条件下晶化；

5)将步骤4)所得产物抽滤、水洗至中性。放入烘箱中，在60～80℃下烘干，得到水滑石。

6.根据权利要求5所述的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂，其特征是所说的铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝及其水合物，所说的镁盐为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁及其水合物；

7.权利要求1所述的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂在制备预防和治疗家畜钒缺乏症饲料添加剂中的应用。

8.权利要求1所述的以双金属氧化物为载体的口服补钒剂在制备治疗糖尿病、出血性贫血、败血症疾病的药物或营养品中的应用。