稀土在医学上的应用

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1、稀土在医学上的应用前言：稀土是镧、铈、镨、钕、钇等17种金属元素的总称，由于它们具有独特的原子结构和煜化性质，在工农业生产，特别是高科技领域中用途极为广泛。近年来对稀土在医药方面的研究在不断深入和扩展，并在许多方面取得满意结果。我国对稀土在医药上的应用研究起步较晚，但目前有许多科技工作者致力于这方面的研究和开发，并取得一定成绩。关键词：稀土元素稀土与医学一、稀土元素1稀土元素的概念稀土元素指周期表中ⅢB族，原子序数21的钪、39的钇和57的镧至71的鑥等十七个元素。2稀土在自然界的存在1)稀土元素在自然界的同位素在自然界中发现稀土元素的

2、稳定同位素有五十多种。多数稀土元素以不同质量的同位素的混合物存在于自然界中。2)稀土在自然环境及生物体内的分布镧（La）铈（Ce）镨（Pr）钕（Nd）等稀土元素在自然界中广泛存在，主要集中在地壳，此外在土壤、水体、大气和生物体中均有公布，由于稀土元素在土壤中的化学形态不同，其生物效应往往会有很大差异，而在清洁的河水或湖水中稀土元素含量很低；大气中气溶胶含有极微量；公布趋势北方高于南方，远离陆地的海洋上空气溶胶要比城区低1-2个数量级。植物体内普遍含有但比地壳中低一个数量级，而植物性食品中含量还要低一个数量级。无论施用稀土与否，植物体内的

3、稀土元素均来源于土壤，因此施用稀土可促使植株更多吸收稀土。稀土元素在人和动物体内的公布主要积聚在肝和骨中，骨中含量最高，但排出较难，而牙和骨中的分布代谢相似。随着年龄的增长有一定积累，但50岁以后开始有稳定和下降的趋势，这种现象与老年人骨中Ca、P沉度变化相似。71)稀土元素的存在状态由于稀土元素原子结构的相似性，在地球化学上它们它们紧密结合并共生于相同矿物中。它们在矿物中存在状态有三种情况：a)参加矿物晶格，是矿物不可缺少的部分，即稀土矿物，如独居石等。b)以类质同晶置换的形式分散在造岩矿物中，如磷灰石等c)呈吸附状态存在于矿物中，如

4、粘土矿物、云母矿等。3稀土离子的电子结构及其价态稀土原子的价电子层结构比较复杂。钪和钇遵循原子构造原理，其价电子层结构分别为3d14s2和4d15s2。57～71号的镧系原子出现反常，它们的价电子层结构不是从4f16s2到4f146s2，其中57La、58Ce、64Gd和71Lu原子的价电子层结构中出现5d1。稀土原子的价电子层结构具有下列3个明显的特点：（1)最外层是ns2电子，与周期表中s区元素的价电子层结构相似，因此稀土元素是金属元素，稀土金属是活泼金属。由标准电极电势E0-可知，稀土金属不论在酸性还是碱性介质中都是强还原剂，它们

5、的还原能力仅次于碱金属和碱土金属。(2)次外层是(n－1)d0～1(n－1)s2(n－1)p6结构。当稀土原子失去ns2和(n－1)d电子呈＋3价态的RE3+离子时，这种离子具有稳定的(n－1)s2(n－1)p68电子结构。因此，稀土元素的主要化合价是＋3价，这与它们在周期表中的位置相符合。(3)次次外层是4f0～14(Sc和Y除外）。由于当4f轨道接近和处于全满、半满或全空状态时结构稳定，使镧系元素的化合价除了+3价外，还有+4和+2较稳定的价态。例如，Ce常表现为+4价态，因为Ce4+为4f0电子组态；Pr,Tb,Dy也可表现为＋4

6、价态，Pr4+为4f1，Tb4+为4f7，Dy4+为4f8。Sm,Eu,Tm和Yb常表现为＋2价态，因为Sm2+为4f6,Eu2+为4f7,Tm2+为4f13,Yb2+为4f14。由于4f电子的不完全屏蔽引起镧系收缩，即镧系元素的原子半径和离子半径其总趋势是随着原子序数的增大而减小的现象。镧系收缩的结果之一是使钇（Y3+）的离子半径落在Er3+之后，Sc3+离子半径接近La3+，致使Y和Sc成为稀土成员。其二是使Zr和Hf,Nb和Ta,Mo和W,Tc和Re,轻铂系和重铂系各对原子半径和离子半径极为接近。4稀土配合物的特点及在血浆中的物种

7、稀土离子与钙相似属于硬酸类，即为不易氧化变形的离子，因而与属于硬碱的配位离子有较强的配位能力，与几种配位离子配位能力的次序为：O>N>SF>Cl>Br>I1)稀土离子经常是与含氧配体形成配合物。许多体内配体如氨基酸、多肽、蛋白质及各种羟酸均含有与Ln3﹢7特征配位的氧原子。同时水对稀土离子也是很强的配体，在水溶液中稀土经常是以水和离子形式存在。当配体的络合能力比水强时能替代水分子而直接与稀土离子配位。。在这类配合物中水分子和阴离子到底哪个位于内配位层，取决于阴离子的络合能力及浓度等。1)稀土配合物的热力学稳定性与稀土对动物的毒性及作用机

8、理紧密有关。稀土离子很容易取代体内钙的位置而影响钙的功能，但稳定的稀土配合物一般不容易对钙产生取代，这类配合物能较快的通过肾脏经尿液排出体外，因而毒性较低。配合物进入体内后的毒性与自由金属离子、自由配体和配