金属元素及其化合物在医药领域的应用

金属元素及其化合物在医药领域的应用

付红蕾

淄博职业学院   山东淄博 255300

摘要：随着“健康中国2030”规划战略的提出，人民健康越来越被大众所重视，所以在医药领域更注重疾病的预防和保健。金属元素在人体中起到非常重要的生理作用，参与生命活动过程，通过了解不同金属元素对人体功能的影响，可以到预防疾病的作用。铜元素作为人体所必须的一种微量元素，发挥着重要作用。同时研究发现铜元素及其化合物具有抗感染、抗肿瘤等药理活性，所以在医药领域具有重要研究意义。

关键词：微量元素，铜元素，抗感染，抗肿瘤

1金属元素在生命体中的作用

金属离子在生命体中起到非常重要的作用，对保持生命体的体内平衡意义重大，金属元素在生物体内根据含量的多少进行分类，可以分为微量元素和宏量元素。元素的种类及作用见表1-1和1-2。

表1-1 宏量金属元素在生物体的功能

表1-2生命中的必需的微量金属(按人体含量递减排序)

从表1-2可以看出，金属铜属于动植物体内必需的微量元素，对动植物的生长起着至关重要的作用。生物体内酶的作用部位，同时参与酶与血红素、黑色素的合成、与组织新陈代谢等密切有关。当体内铜含量偏低时，会出现贫血症状，造成毛发，骨以及血管出现异常，同时还会引起脑部疾病。铜在生物体内的重要作用，吸引了医药领域研究者们的注意力。铜元素相比于其它微量金属元素其毒性较小；铜离子的最外层d电子层未达到饱和，所以硬度适中，具有良好的反应活性，易于形成络合物，而且铜的价格便宜；铜是具有两面性的过渡金属，它既能够产生又能够消除对癌细胞具有杀伤力的自由基，达到阻止癌形成和发展的作用。所以研究含铜的金属配合物意义重大。除金属铜外，有些金属也存在一定的药理活性，例如：金属锂盐对于缓解癫痫，稳定情绪，治疗精神分裂有很好的疗效；金属银被用作杀菌剂，治疗严重烫伤，防止细菌的感染；金属金可以被用来治疗风湿性关节炎等一些常见炎症。

2 铜元素常见的药理作用

铜多以二价铜离子的形式与O、N原子形成牢固的配位键，一般形成四配位、五配位、六配位。四配位的铜(II)形成平面四边形结构；五配位的铜(II)一般为三角双锥或四方锥构型；六配位的铜(II)形成的是八面体构型。铜原子形成配合物时的配位数、空间构型及其化合价，均会影响到形成配合物的键合DNA和BSA的活性。

铜元素及铜配合物在中药方剂中的应用。在煎煮中药的过程中，铜离子能够与一些配体，例如：-OH、-COOH、-CN、-S行成络合物，从而在发挥治疗作用。研究发现复方麻杏石甘汤中的有机成分通过与一些金属元素如铜、铁形成络合物进而发挥药理活性，若形成的络合物得到破坏则失去原来的药理活性。药物学者通过对中药传统方剂研究得到中药配位化学学说：中药中的有效成分可能是活性有机成分或金属微量元素，也可能是它们之间所配位形成的配合物。

铜对治疗感染方面的应用。Steven等对环丙沙星(Cip)的7种配合物的抗菌活性研究显示，其中[Co(Cip)3]Na·10H2O、[Cu(Cip)2]·2H2O能够显著抗革兰氏阴性菌[1,2]。John R. J. Sorenson指出，同时在低剂量时具有一定的治疗感染性疾病的作用。抗真菌实验发现一种西弗碱(N-(2-苯甲酰苯基)-2-酰胺吡啶缩缬氨酸)铜配合物能够显著抑制丝状真菌和酵母菌，其药理作用机制主要是通过铜原子与吡啶环和CON－上的两个氮原子形成了配合物[3,4]。

铜在抗癌方面的研究，多国学者通过注射胶体铜和铜盐等来软化或消除肿瘤组织。Garcia-Tojal等人[5]进行了黑素瘤癌细胞B16F10的抑制肿瘤细胞生长实验，随着Cu、Fe离子的加入吡啶-2-甲醛缩氨基硫脲配合物抗肿瘤活性显著增强，而与Co、Ni离子配合时反而降低，由此推出通过加入金属离子与配体配位或者通过调控配位金属的种类来获得活性较好配合物。

结语：近年来，微量元素对人体健康的影响越来越受到人们的重视。微量元素虽然在体内含量很少，但它们在人体生命活动中的作用不可小觑。没有这些必需的微量元素，人体内生物酶的活性就会降低或完全丧失，激素、蛋白质、维生素的合成和代谢也就会发生障碍，随之而来人体就会出现各种疾病。铜元素对于人体也至关重要，它是生物系统中一种独特而极为有效的催化剂。本文简单概述了铜及其配合物的常见药理作用，并未对具体配合物做研究。

参考文献

[1]C.W. Steven, R.G. Lawrence, G.C. Bruce, et al. Copper(II) complexes of the fluoroquinolone antimicrobial ciprofloxacin. Synthesis, X-ray structural characterization, and potentiometric study, J. Inorg. Biochem., 1996. 62: 1~16.

[2]陈文才. μ-N，N’-双(取代)草酰胺多核铜(Ⅱ) 配合物的合成、结构及活性研究:[硕士学位论文]. 青岛:中国海洋大学药物化学, 2012.

[3]J. Lv, T.T. Liu, S.L. Cai, et al. Synthesis, structure and biological activity of cobalt(II) and copper(II) complexes of valine-derived schiff bases, J. Inorg. Biochem., 2006. 100: 1888~1895.

[4]黄娟, 崔紫宁, 李映, 等. Schiff碱铜配合物的生物活性.有机化学, 2008. 28(4): 598~604.

[5]J. Garcı́a-Tojal, A. Garcı́a-Orad, A.A. Dı́az, et al. Biological activity of complexes derived from pyridine-2-carbaldehyde thiosemicarbazone: Structure of [Co(C7H7N4S)2][NCS], J. Inorg. Biochem., 2001. 84: 271~278.