纳米硒在制备草酸钙结晶抑制剂中的用途转让专利
申请号 : CN200810219888.2
文献号 : CN101433549B
文献日 : 2011-03-02
发明人 : 白燕 , 梁敏思 , 郑文杰 , 周艳晖
申请人 : 暨南大学
摘要 :
本发明公开了一种草酸钙结晶抑制剂及其应用。本发明的抑制剂是由纳米硒制成，所述纳米硒由亚硒酸盐溶液和维生素C溶液按一定比例混合反应而得到。作为优选的方式，所述的亚硒酸盐为亚硒酸钠或二氧化硒，所述的维生素C是指还原型维生素C。本发明首次将纳米硒用于制备草酸钙结晶抑制剂，所得抑制剂能有效抑制草酸钙生长和聚集，可以用于制备草酸钙结石抑制性药物。
权利要求 :
1.纳米硒在工业领域制备草酸钙结晶抑制剂中的用途。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述纳米硒由亚硒酸盐溶液或二氧化硒和维生素C溶液混合反应而得到。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述维生素C溶液中维生素C的浓-4 -2 -1 -4度为4×10 ～4×10 mol·L ，所述亚硒酸盐溶液中的亚硒酸盐的浓度为2×10 ～-2 -1
2×10 mol·L ；所述维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比为1∶0.5～2。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述维生素C溶液中维生素C的浓度为-3 -1 -3 -1
4×10 mol·L ，所述亚硒酸盐溶液中的亚硒酸盐溶液的浓度为2×10 mol·L 。
5.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比为1∶1。
6.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述的亚硒酸盐为亚硒酸钠。
7.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述的维生素C是指还原型维生素C。
说明书 :
纳米硒在制备草酸钙结晶抑制剂中的用途
技术领域
[0001] 本发明属于结石抑制剂的制备领域，具体涉及一种用草酸钙结晶抑制剂及其应用。
背景技术
[0002] 纳米硒(硒的纳米溶胶)是已发现的急性毒性最低的补硒制剂。在生物功效方面，纳米硒体外清除羟自由基效率为无机硒化合物的5倍，为有机硒的2.5倍。纳米硒在很低剂量下即显示出抑制肿瘤和免疫调节保健作用，而相应低剂量的无机硒并无作用，纳米硒的保健作用显示出异常灵敏的特点。纳米硒除与无机硒和有机硒一样，具有很高的生物学活性以外，它还具有不同于两者的其他特性：1、高生物活性。用纳米粒子做药物或抗体的载体，可提高某些药物透过天然或人造的膜结构，并蓄积在小肠，使得药物的生物利用率有了显著改善。现阶段研究成果表明，与标准参照物相比，纳米硒具有高效的生物功效。2、高安全性。国内外有资料报道，纳米硒是安全性最高的硒制剂，它对小鼠的毒性为硒标准参照物的1/7～1/10，是已知的急性毒性最低的硒制剂。纳米硒的急性毒性很低的原因之一，可能是纳米硒与生物体内谷胱甘肽反映率低进而自由基产生量低。3、高免疫调节性：研究发现，纳米硒能显著刺激生物体的细胞、体液、非特异免疫功能，从而提高机体的防病和抗病能力。实验研究表明，纳米硒在许多方面更优于有机硒，显示出低毒高效特征，纳米硒的生物学功效正被认可，国家卫生部已批准纳米硒胶囊为保健食品。
[0003] 在工业与医疗领域中，对草酸钙晶体的研究已十分关注。在工业方面例如造纸业、制糖业和饮料处理业等，由于草酸钙晶体的形成使热量传递减慢造成消耗更多的能量和浪费更多的生产时间。例如纸浆漂白和制糖的过程，草酸钙结垢可以悬浮在水中，或者形成硬的沉积物，积聚在与水接触的任何材料的表面上，这种积聚可阻止有效的传热，妨碍流体流动，造成腐蚀和隐藏细菌。在医疗方面，草酸钙结石是尿道结石的主要物质。热力学最稳定的一水草酸钙(COM)在泌尿系结石和尿液中最为普遍，占结石含量60％，亚稳定的二水草酸钙(COD)次之，三水草酸钙(COT)是热力学最不稳定的。能使草酸钙晶体从其饱和溶液中析晶速度减慢或减少晶体形成的物质即叫做其抑制剂。在工业医疗方面，曾报道过很多草酸钙的抑制剂，例如聚合电解质(Akyol，Emel；Oener，Mualla.Inhibition of calcium oxalate monohydrate crystal growth usingpolyelectrolytes.Journal of Crystal Growth(2007)，307(1)，137-144.)、柠檬酸盐(Wang，Lijun；Zhang，Wei；Qiu，S.Roger；Zachowicz，William J.；Guan，Xiangying；Tang，Ruikang；Hoyer，John R.；De Yoreo，James J.；Nancollas，GeorgeH.Inhibition of calcium oxalate monohydrate crystallization by the combination ofcitrate and osteopontin.Journal of Crystal Growth(2006)，
291(1)，160-165.)、多糖(邓穗平，吴秀梅，欧阳健明.海藻异枝麒麟菜多糖抑制尿石盐草酸钙晶体生长的研究.高等学校化学学报，(2006)，8(1)，595-598.)等。阿布拉姆斯等人申请了有关使用稀土化合物预防肾结石的专利(CN1503668A)。目前为止还没有报道有关硒作为草酸钙的抑制剂。
291(1)，160-165.)、多糖(邓穗平，吴秀梅，欧阳健明.海藻异枝麒麟菜多糖抑制尿石盐草酸钙晶体生长的研究.高等学校化学学报，(2006)，8(1)，595-598.)等。阿布拉姆斯等人申请了有关使用稀土化合物预防肾结石的专利(CN1503668A)。目前为止还没有报道有关硒作为草酸钙的抑制剂。
[0004] 上述各种结石抑制剂有的制备提纯复杂，有的成份复杂可能对人体造成一定的副作用，将纳米硒应用为结石抑制剂具备克服前述缺点的前景。
发明内容
[0005] 为克服上述现有技术中存在的问题及不足，本发明的目的是提供一种主要由纳米硒制成的草酸钙结晶抑制剂及其应用。
[0006] 为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：一种草酸钙结晶抑制剂，其特征在于：是由纳米硒制成。
[0007] 所述纳米硒由亚硒酸盐溶液和维生素C溶液混合反应而得到。
[0008] 为更好的实现本发明：
[0009] 所述维生素C溶液中维生素C的浓度为4×10-4～4×10-2mol·L-1，所述亚硒酸盐-4 -2 -1溶液中的亚硒酸盐的浓度为2×10 ～2×10 mol·L ；所述维生素C溶液与所述亚硒酸盐溶液的体积用量比优选1∶0.5～2。
[0010] 所述维生素C的浓度更优选4×10-3mol·L-1；所述亚硒酸盐的浓度更优选-3 -12×10 mol·L ；
[0011] 所述维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比更优选1∶1。
[0012] 所述的亚硒酸盐优选亚硒酸钠或二氧化硒。
[0013] 所述的维生素C优选指还原型维生素C。
[0014] 本发明进一步研究了上述草酸钙结晶抑制剂对于草酸钙结晶生长的抑制效应，研究结果显示，本发明的抑制剂能有效抑制草酸钙生长和聚集，从而完全能够用于制备草酸钙结石抑制性药物。
[0015] 本发明的有益效果如下：本发明首次将纳米硒应用为草酸钙结晶抑制剂，其制备工艺简单。所得产品不仅可用于制备结石抑制剂等医疗领域，在涉及抑制草酸钙结晶的工业领域也广泛的应用前景。
附图说明
[0016] 图1是在扫描电镜(SEM)下观察到的草酸钙晶体生长对照图，
[0017] 其 中，a. 无 添 加 抑 制 剂；b. 加 入 2×10-5mol·L-1纳 米 硒；c. 加 入-5 -12×10 mol·L SeO2。
[0018] 图2是加入不同浓度抑制剂的SEM图，
[0019] a.加入1×10-7mol·L-1纳米硒；b.加入1×10-6mol·L-1纳米硒；
[0020] c.加入5×10-6mol·L-1纳米硒；d.加入1×10-5mol·L-1纳米硒；
[0021] e.加入2×10-5mol·L-1纳米硒；f.加入3×10-5mol·L-1纳米硒；
[0022] g.加入1×10-4mol·L-1纳米硒；h.加入1×10-3mol·L-1纳米硒。
[0023] 图3是草酸钙晶体的X射线衍射(XRD)图，
[0024] 其中，a.无添加抑制剂；b.加入3×10-5mol·L-1纳米硒。
[0025] 图4是草酸钙晶体的红外光谱(FTIR)图，
[0026] 其中，a.无添加抑制剂；b.加入3×10-5mol·L-1纳米硒。
[0027] 图5是加入维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比分别为1∶0.5和1∶2制得的纳米硒时的CaOxa晶体的SEM图。
具体实施方式
[0028] 下面结合实施例和附图具体说明本发明的实施方式，但是本发明的实施方式不限于此。
[0029] 实施例1：
[0030] 在常温常压下(15～35℃，1标准大气压)，取4×10-4mol·L-1的维生素C溶液-4 -125ml加入50ml的容量瓶中，滴加2×10 mol·L 的二氧化硒溶液至刻度线，边滴加边轻轻-4 -1
摇匀，待红色不再改变，即得到的1×10 mol·L 纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
摇匀，待红色不再改变，即得到的1×10 mol·L 纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
[0031] 在三个25mL容量瓶中，在每个容量瓶中加入0.375mL 0.02mol·L-1CaCl2，2.5mL -1 -10.02mol·L NaCl，0.375mL 0.02mol·L Na2Oxa，加二次蒸馏水至20mL左右，摇匀后溶液用-4 -1
0.22μm微孔滤膜过滤，然后依次加入适量1×10 mol·L 纳米硒，用二次蒸馏水稀释至刻
2+ 2- -4 -1
度，在每个容量瓶最后的得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，c(NaCl)＝-1 -7 -6 -1
0.01mol·L ，纳米硒浓度分别为0、1×10 和1×10 mol·L ，上述配置得到的草酸钙亚稳溶液(亚稳溶液是指上述刚配好的溶液，放置3天后才是形成稳定的溶液)在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(用3∶1(v∶v)的浓H2SO4：H2O2(30％)混合液浸泡石英基片1h，然后用二次蒸馏水洗净后再超声洗涤10min)。
0.22μm微孔滤膜过滤，然后依次加入适量1×10 mol·L 纳米硒，用二次蒸馏水稀释至刻
2+ 2- -4 -1
度，在每个容量瓶最后的得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，c(NaCl)＝-1 -7 -6 -1
0.01mol·L ，纳米硒浓度分别为0、1×10 和1×10 mol·L ，上述配置得到的草酸钙亚稳溶液(亚稳溶液是指上述刚配好的溶液，放置3天后才是形成稳定的溶液)在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(用3∶1(v∶v)的浓H2SO4：H2O2(30％)混合液浸泡石英基片1h，然后用二次蒸馏水洗净后再超声洗涤10min)。
[0032] 为防止因溶剂水的挥发而造成体系过饱和而驱动晶体形成，晶体生长在密闭环境中进行，晶体生长3d后，取出带有CaOxa晶体的基片，在硅胶干燥器中干燥后，用SEM观察其形貌(图2a，2b)。
[0033] 实施例2：
[0034] 在常温常压下(15～35℃，1标准大气压)，取4×10-2mol·L-1的维生素C溶液-2 -125ml加入50ml的容量瓶中，滴加2×10 mol·L 的二氧化硒溶液至刻度线，边滴加边轻轻-2 -1
摇匀，待红色不再改变，即得到的1×10 mol·L 纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
摇匀，待红色不再改变，即得到的1×10 mol·L 纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
[0035] 在两个25mL容量瓶中，在每个容量瓶中加入0.375mL 0.02mol·L-1CaCl2，2.5mL -1 -10.02mol·L NaCl，0.375mL 0.02mol·L Na2Oxa，加二次蒸馏水至20mL左右，摇匀后溶液用-2 -1
0.22μm微孔滤膜过滤，然后依次加入适量1×10 mol·L 纳米硒，用二次蒸馏水稀释至
2+ 2- -4 -1
刻度，在每个容量瓶最后得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，c(NaCl)＝-1 -4 -3 -1
0.01mol·L ，四个容量瓶中纳米硒浓度分别为1×10 和1×10 mol·L ，上述配制得到的草酸钙亚稳溶液在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(石英基片处理同实施例1)。
0.22μm微孔滤膜过滤，然后依次加入适量1×10 mol·L 纳米硒，用二次蒸馏水稀释至
2+ 2- -4 -1
刻度，在每个容量瓶最后得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，c(NaCl)＝-1 -4 -3 -1
0.01mol·L ，四个容量瓶中纳米硒浓度分别为1×10 和1×10 mol·L ，上述配制得到的草酸钙亚稳溶液在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(石英基片处理同实施例1)。
[0036] 取出带有CaOxa晶体的基片(环境及放置时间同实施例1)，在硅胶干燥器中干燥后，用SEM观察其形貌(图2g，2h)。
[0037] 实施例3：
[0038] 在常温常压下(15～35℃，1标准大气压)，取4×10-3mol·L-1的维生素C溶液-3 -125ml加入50ml的容量瓶中，滴加2×10 mol·L 的二氧化硒溶液至刻度线，边滴加边轻轻-3 -1
摇匀，待红色不再改变，即得到的1×10 mol·L 纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
摇匀，待红色不再改变，即得到的1×10 mol·L 纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
[0039] 在四个25mL容量瓶中，每个容量瓶中加入0.375mL 0.02mol·L-1CaCl2，2.5mL -1 -10.02mol·L NaCl，0.375mL 0.02mol·L Na2Oxa，加二次蒸馏水至20mL左右，摇匀后溶液用-4 -1 -3 -1
0.22μm微孔滤膜过滤，然后依次加入适量1×10 mol·L 或1×10 mol·L 纳米硒，用二
2+ 2- -4 -1
次蒸馏水稀释至刻度，在容量瓶最后得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，-1 -6 -5 -5
c(NaCl)＝0.01mol·L ，四个容量瓶中纳米硒浓度分别为5×10 、1×10 、2×10 和-5 -1
3×10 mol·L ，上述草酸钙亚稳溶液在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(石英基片处理同实施例1)。
0.22μm微孔滤膜过滤，然后依次加入适量1×10 mol·L 或1×10 mol·L 纳米硒，用二
2+ 2- -4 -1
次蒸馏水稀释至刻度，在容量瓶最后得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，-1 -6 -5 -5
c(NaCl)＝0.01mol·L ，四个容量瓶中纳米硒浓度分别为5×10 、1×10 、2×10 和-5 -1
3×10 mol·L ，上述草酸钙亚稳溶液在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(石英基片处理同实施例1)。
[0040] 环境及放置时间同实施例1，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)对上层清液进行钙离子浓度测定(表1)，取出带有CaOxa晶体的基片，在硅胶干燥器中干燥后，对晶体进行XRD测试(图3)和SEM观察(图2c～2f)，对烧杯底部晶体进行FTIR检测(图4)。为了比较零价硒与四价硒对草酸钙的抑制作用，将SeO2溶液作为对照，通过SEM观察比较(图1)。
[0041] 实施例4：
[0042] 在常温常压下(15～35℃，1标准大气压)，分别取50ml和12.5ml浓度-3 -1
为4×10 mol·L 的维生素C溶液加入100ml的容量瓶中，分别滴加25ml浓度为
-3 -1
2×10 mol·L 的二氧化硒溶液，边滴加边轻轻摇匀，用二次蒸馏水稀释至刻度线，待红色不再改变，即得到维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比为1∶0.5和1∶2制得的纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
为4×10 mol·L 的维生素C溶液加入100ml的容量瓶中，分别滴加25ml浓度为
-3 -1
2×10 mol·L 的二氧化硒溶液，边滴加边轻轻摇匀，用二次蒸馏水稀释至刻度线，待红色不再改变，即得到维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比为1∶0.5和1∶2制得的纳米硒，即本发明的草酸钙结晶抑制剂。
[0043] 在 两 个 25mL 容 量 瓶 中，分 别 加 入 0.375mL 0.02mol·L-1CaCl2，-1 -12.5mL0.02mol·L NaCl，0.375mL 0.02mol·L Na2Oxa，加二次蒸馏水至20mL左右，摇匀后溶液用0.22μm微孔滤膜过滤，然后依次加入适量上述不同体积比制得的纳米硒，用二次蒸
2+ 2- -4 -1
馏水稀释至刻度，在每个容量瓶最后得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，-1 -6 -1
c(NaCl)＝0.01mol·L ，两个容量瓶中纳米硒浓度都为1×10 mol·L ，上述草酸钙亚稳溶液在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(石英基片处理同实施例1)。
2+ 2- -4 -1
馏水稀释至刻度，在每个容量瓶最后得到的溶液中，c(Ca )＝c(Oxa )＝3×10 mol·L ，-1 -6 -1
c(NaCl)＝0.01mol·L ，两个容量瓶中纳米硒浓度都为1×10 mol·L ，上述草酸钙亚稳溶液在25mL烧杯中进行结晶，预先在烧杯底部放入处理好的石英基片(石英基片处理同实施例1)。
[0044] 取出带有CaOxa晶体的基片(环境及放置时间同实施例1)，在硅胶干燥器中干燥后，用SEM观察其形貌(图5)。
[0045] 实验结果分析：
[0046] 表1加入不同浓度纳米硒清液中钙离子的浓度
[0047]
[0048] 如表1所示，随着纳米硒浓度的增大，清液中钙离子浓度增大，也就是说沉聚的钙减少，证明纳米硒对草酸钙有抑制作用。
[0049] 如图1所示，在没有硒存在时(图1a)，形成的CaOxa为棱角尖锐的三维COM晶体，包括三维六边形、互叠型和聚集体，其中聚集体出现大块状，尺寸达几十微米。加入纳米硒后(图1b)，从图中明显看到纳米级的小球就是纳米硒(1b图中圆形标记处)。CaOxa晶体的尺寸、形貌和晶相均发生明显改变。部分晶体由三维变成二维，还出现圆形晶体，聚集程度大大减少。加入SeO2后(图1c)，CaOxa晶体聚集程度也有一定程度的减少，但效果没有纳米硒好。
[0050] 如图2所示，现象与图1一致，也是有部分晶体由三维变成二维，还出现圆形晶-7 -1体，而且我们还能清楚看到有纳米硒小球的存在。随着纳米硒浓度从1×10 mol·L 到-5 -1
3×10 mol·L 的递增(图2a～2f)，晶体的聚集程度下降，产生这种结果的原因可能是：
由于加入纳米硒后使部分CaOxa晶体生成圆形，加上纳米硒小球的存在，这些球形晶体妨-4 -3 -1
碍了CaOxa晶体的聚集。然而，在纳米硒浓度1×10 、1×10 mol·L 时(图2g，2h)，圆形-5 -1
晶体变少，聚集程度又加剧了，这说明加入纳米硒的量不能过多，在3×10 mol·L 左右较为适宜。
3×10 mol·L 的递增(图2a～2f)，晶体的聚集程度下降，产生这种结果的原因可能是：
由于加入纳米硒后使部分CaOxa晶体生成圆形，加上纳米硒小球的存在，这些球形晶体妨-4 -3 -1
碍了CaOxa晶体的聚集。然而，在纳米硒浓度1×10 、1×10 mol·L 时(图2g，2h)，圆形-5 -1
晶体变少，聚集程度又加剧了，这说明加入纳米硒的量不能过多，在3×10 mol·L 左右较为适宜。
[0051] 如图3所示，为添加和不添加纳米硒时CaOxa晶体的XRD图。没有加入纳米硒时(图3a)，CaOxa的主衍射峰晶面是归属于COM晶体的(101)，202，and(130)晶面。加-5入3×10 mol/L纳米硒后(图3b)，上述晶面大大减弱，出现了归属于COD晶体的(202)and(411)晶面。同时还出现了硒的(210)晶面。结合CaOxa晶体的SEM形貌图的结果，我们推断转变成圆形的晶体应该是COD晶体与硒相互作用后的混合晶体。
[0052] 如图4所示，为添加和不添加纳米硒时CaOxa晶体的FTIR图谱。没有纳米硒存-1 -1 -1 -1 -1在时(图4a)，在662cm ，784cm ，884cm 和944cm 处是COM的特征峰。在3061cm 到-1 -1 -1
3488cm 处出现COM的水峰，1323cm 和1613cm 处为COM的羰基伸缩振动峰。可以确定样-5
品为COM，与XRD中所观察到的结果(3a)一致。图4b为添加3×10 mol/L纳米硒的FTIR-1 -1
光谱，3386cm 处为COD中水分子的特征吸收峰，1639cm 为COD羰基和C＝O的伸缩振动-1
峰。在1319cm 处峰值其数值均处于COM与COD特征峰之间，表明此时生成的部分晶体为-1
COM和COD的混合物，这与XRD中所观察到的结果(3b)一致。在569cm 处出现了C-O-Se-1 2-
的特征峰，在1044cm 处出现了Se-O-Se的特征峰。证明加入的纳米硒与Oxa 有一定的相互作用，形成C-O-Se和Se-O-Se的结构。
3488cm 处出现COM的水峰，1323cm 和1613cm 处为COM的羰基伸缩振动峰。可以确定样-5
品为COM，与XRD中所观察到的结果(3a)一致。图4b为添加3×10 mol/L纳米硒的FTIR-1 -1
光谱，3386cm 处为COD中水分子的特征吸收峰，1639cm 为COD羰基和C＝O的伸缩振动-1
峰。在1319cm 处峰值其数值均处于COM与COD特征峰之间，表明此时生成的部分晶体为-1
COM和COD的混合物，这与XRD中所观察到的结果(3b)一致。在569cm 处出现了C-O-Se-1 2-
的特征峰，在1044cm 处出现了Se-O-Se的特征峰。证明加入的纳米硒与Oxa 有一定的相互作用，形成C-O-Se和Se-O-Se的结构。
[0053] 如图5所示，5a和5b是加入维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比分别为1∶0.5和1∶2制得的纳米硒时的CaOxa晶体的SEM图，分散效果不如图2。所以维生素C溶液与亚硒酸盐溶液的体积用量比为1∶1时较好。
[0054] 综上分析本发明的抑制剂(纳米硒)能有效抑制草酸钙生长和聚集。四价硒也有一定的效果，但不如零价纳米硒。
[0055] 实施例5：
[0056] 本实施例与实施例1至4的不同点在于把二氧化硒溶液改为亚硒酸钠溶液，所得抑制剂性能如实施例所得抑制剂近似，具体数据省略。