书城科普读物探索未知-趣说无机化学
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第11章 癌能被铂络合物“战败”吗

1965年,美国的罗森柏克在研究电场对大肠杆菌生长速度的影响时发现,当电流通过大肠杆菌培养液时,细菌并不显出迅速分裂,而是异常伸长,同时仍能保持正常的生长速度。这是一种反常现象,罗森柏克和他的同事进行了仔细的观察,并对当时已知的各种因素,诸如紫外光、温度、酸碱度和镁离子浓度等一一进行了试验,结果表明,所有这些均非造成大肠杆菌异常伸长的原因。

罗森柏克最后确定:从中捣鬼的是铂电极的铂与营养物中的氯化铵形成的电解产物——六氯络铂。进一步的实验确证,六氯络铂和其他一些顺式的含铂络合物,如二氨二氯络铂(Ⅱ)

。二氨四氯二络铂(Ⅳ),乙二胺络铂(Ⅱ)、乙二胺四氯络铂(Ⅳ)等,都能抑制大肠杆菌的细胞分裂,但对其生长的影响却很小。动物试验证实,这些顺式的铂络合物对许多恶性肿瘤都具有显著的抑制作用。以后,在美国癌症研究所主持下,专家们对这些络合物进行了广泛的临床试验;国际癌协会也同意将其中一些铂络合物作为临床治疗的试验药物。尽管这类无机抗癌药由于其溶解度小,容易在体内积累而对肝、肾、胃等器官有较大的毒害作用,但是临床使用已确证,多种含铂顺式络合物具有广泛的抗癌性能,对头颈癌,卵巢癌、肉瘤、淋巴瘤等恶性肿瘤都有显著疗效。

铂的化学性质并不活泼,因此,人们很少考虑让它加入药物行列,然而,它的抗癌作用则使人们对它刮目相看,这不仅给癌症患者带来了福音,而且也给广大研究者吹来了一股清新的空气。沿着这条思路,人们自然会想:简单的无机化合物为什么对恶性肿瘤具有显著疗效?其机理究竟是什么?还有哪些别的无机抗癌药物?这些正是众多专家急需解决的科研课题。

当然,科学家首先得设法降低铂络合物的毒性,他们希望能通过对这些药物的结构作些改变,从而找到毒性小、疗效佳的衍生物。譬如,有些研究人员用有机胺代替氨作配位体,结果表明,当用环乙胺或环戊胺作配位体所形成的铂络合物,其毒性大为降低,而其疗效却丝毫不减。

另一方面,还有的科学家正在探索它的抗癌机理。虽然人们已经确信,金属络合作用在引起癌症和治疗癌症中起着重要作用,但是对它究竟如何作用的,仍然众说纷纭。有人提出,金属离子由配位基向癌病毒的转移是抗癌药物的一个机制;还有人则把抗癌络合物的抗癌活性归于配位体,正是它使得金属离子具有溶脂性,能在细胞内大显身手。这些解释虽有一定的道理,但离最终目标还相距甚远。

鉴于药物对核酸代谢的效应以及细胞内分子变化在致癌方面所起的作用,人们认识到应该着手研究抗癌络合物是如何干扰核酸的功能或代谢的,尤其是从化学结构上进行深入的探索。目前已有一些证据表明,这些铂络合物的抗癌活性是与金属离子能够破坏DNA转录为RNA有关。实验指出,铂络合物是与细胞内的DNA结合,产生DNA链之间的交键。例如,顺式Pt(NH)2C12中两个氯原子之间的距离为3.3A,这个距离适合于形成铂的交联,因此,当顺式yt(NH)2C1存在时,DNA内的有机碱取代铂络合物中的氯,从而产生抗癌作用。研究表明,在DNA中最有可能与铂交联的有机碱是鸟嘌呤,因为它最易与铂络合物发生取代反应。涉及到这方面的细节还很多,例如,有迹象表明,分子中的氢键对抗癌效果亦有影响;有些金属离子能改变作用于DNA上酶的特异性,甚至降解RNA,从而使RNA不能从DNA中复制正确的信息。

这方面的研究还刚刚开始,实验资料也相当零碎。可是,这些研究是至关重要的,因为人类一旦解决了铂络合物的抗癌机理,那么,癌症将不再是人类的头号大敌之一,它将成为铂络合物的手下败将,这个日子还远不远呢?

怎样解决淡水“危机”

地球上水的藏量约为13.86亿立方千米,除海水外,约有0.35亿立方千米是淡水,如果按这个数量分配给50亿人的话,每人还可得800万立方米淡水。可惜的是,目前有70%的淡水作为冰山待在南北两极,有2604%的淡水作为地下水深埋地底,这样一来,可供人类利用的淡水,只有淡水量的0006%,约占总水量的百万分之一。

随着人口的增长和工农业的飞速发展,人们对淡水的需求也与日俱增;据统计,在封建社会里,每人每天用水量只有10~18立方分米,到19世纪就增至40~60立方分米,而目前则已超过400立方分米。至于工业用水,更是大得惊人,据统计,每生产1吨(1吨=1×103千克,下同)钢需淡水15吨,2吨糖需淡水100吨,1吨纸需淡水250吨,1吨人造丝需淡水3000吨。美国目前全国每小时的用水量增加为5700吨,就是由于工业用水日益增长的缘故。

人类对淡水需求量如此之大,已使许多国家遭受水荒了。英国、美国、日本等工业发达国家早已发生淡水危机了,那些地处沙漠的阿拉伯国家,淡水贵于石油。至于我国,虽然淡水资源占世界第6位,但城市缺水也日益严重,据全国236个城市的统计,缺水的有188个,其中严重缺水的有40个。目前我国城市用水量已达248亿吨,随着现代化建设的发展,今后还将会大幅度地增加淡水用量。

那么,怎样解决淡水的需求矛盾呢?

出路在茫茫大海。因为那里有取之不尽的水源,只要将海水中的盐份去掉,那就不怕没有淡水了。因此,许多科学家早已下定决心,想方设法使海水经济地得以淡化。

目前,科学家已使用两种方法来生产淡水,即分级蒸发法和循环渗析法。

分级蒸发法是先将海水加热,加压,在较大压力下送入第一个蒸发室作第一次蒸发,然后,再用小于一级蒸汽压的压力送入第二蒸发室作第二次蒸发,如此一级一级地蒸发下去,就可以从海水中得到大量的淡水了。目前世界上用这个方法生产的淡水量为1000万立方米,占世界人工生产的淡水量的76%。在那些能源富有的国,如沙特阿拉伯,阿曼等国家,大都采用此法生产淡水。

第二种大规模生产淡水的方法是循环渗析法。它用一个由特殊树脂制成的,巨大的半渗透隔,它象一个筛子只让淡水通过,而盐份和杂质则被阻于“门外”,这样,只需在盛有海水的一边施加比海水渗透压强大的压力,水就可通过隔膜,从而得到淡水;如此循环不息,淡水就会源源不断地生产出来。这个方法有消耗能源少,操作方便等优点,但它的技术设备要求较高,投资也大。目前在日本、荷兰等能源短缺的国家中使用。据统计,用此法生产淡水约150万立方米,占生产总量的20%。

此外,还有两种正在探索中的生产淡水方法——冷冻法和太阳能法。

冷冻法的原理是人们看到浮在大洋上的冰山都是淡水,因此,就联想到用冷冻法生产淡水。真是无巧不成书,当前科学家已巧妙地利用天然气的负热来使海水结冻,源源不断地生产淡水。这种办法有耗能少、成本低的优点,日本已开始用它来试产淡水了,目前生产量约7万立方米,占淡水生产量的1%,它已被人们称为一种有前途的方法。

还有一种方法是利用太阳能法,大家知道,太阳早就为人类和万物制造淡水了。太阳光直射大洋表面,每年可蒸发50万立方米的淡水,正是这些淡水变成雨、雪等普降大地,无代价地供应人们淡水。由于太阳能无穷无尽,又无需花钱购买,如果利用它来生产淡水,可以说是一个十分理想的方法。目前科学家正积极地研究如何利用太阳能来生产淡水,他们已利用反射系统来收集太阳能,集中射向盛有海水的容器,使海水蒸发,从而获得淡水。试验证明,这种利用太阳能蒸馏的装置,每平方米镜面,一天还只能生产一升水,因此,人们需要进一步探索。

利用太阳能解决淡水危机,前景如何呢?人们等待着科学家的回答。