河豚毒素的麻醉作用非常强,比常用的麻醉药可卡因强16万倍。另外,河豚毒素使用以后在体内不会积累,也不会成瘾。所以它是一种高级的麻醉剂。同时,它有极为显著的镇痛效果,日本医学家已成功地把这种毒素经中和、稀释后制成止痛片,用来治疗患有神经痛、关节炎和风湿症的病人。它还被用来解除外伤和晚期癌症病人的痛苦。据研究,河豚毒素还有止喘、镇痉作用,可用来治疗哮喘、百日咳、遗尿等多种疾病,对脑外伤也有显著的疗效。
除此以外,在生理研究中河豚毒素已成为研究神经生理和药理学的重要试剂,是公认的研究神经细胞膜生理机能的标准药物。通过对其结构与活性之间关系的研究,可以发现一系列的新的细胞膜作用机制。
河豚毒素的研究及其提取技术,已成为国际上的一个热门课题。1980年,我国河北省水产研究所与中国人民解放军药物化学研究所合作,成功地从河豚卵巢中分离出河豚毒素,填补了我国的一项空白,打破了日本独家垄断国际河豚毒素市场的局面。近年来,该研究所对河豚进行了综合性研究,从河豚的肝脏中成功地提取出一种肝油制剂—776抗癌剂。
通过对100例晚期癌症患者的临床观察,发现该制剂对癌症具有抑制、镇痛作用,并能增加食欲,改善睡眠。
除了河豚毒素以外,人们还发现了不少其他海洋生物毒素,如石房蛤毒素、海葵毒素、章鱼毒素、沙蚕毒素、海蛇毒素等等。就毒性而言,这些毒素中以石房蛤毒素的毒性最强。这些毒素都具有很强的生理效应,经过人工改造,可以变成高效低毒的药物,治疗各种疾病或制成杀虫剂。例如,石房蛤毒素是一种良好的镇痛药物;人工合成的沙蚕毒素衍生物已制成杀灭稻螟虫的药剂。这种药物对温血动物无毒害,仅对稻螟虫等有害昆虫起作用,且害虫不容易对这种药物产生抗药性,杀虫效果十分显著,目前在日本已投放市场。
海洋生物毒素在海洋药物资源中占有重要的地位。变毒为利,以毒攻毒,在人类征服疾病的过程中,海洋生物毒素正以其独特的功能发挥出神奇的疗效。
“修复”人体的新材料
虾、蟹是人们所熟悉的美味。然而,美食之余,餐桌上留下的那堆虾壳和蟹壳却只能一扔了之。
不过,事情并不是一成不变的。随着科学技术的不断进步,变废为宝的事例不胜枚举,这种昔日一文不值的垃圾今天却变成热门的新材料,被用于“修复”人体。
(一)甲壳素的作用
虾壳、蟹壳之所以受到人们的青睐,是因为它们含有一种叫做甲壳素的物质。虾、蟹等甲壳类动物的外壳中都含有甲壳素,即使是干虾和干蟹,外壳也含有20%~50%的甲壳素。甲壳素也叫甲壳质、甲壳胺、几丁质和壳聚糖。经分析,甲壳素的化学结构与纤维素十分相似,是由糖分子组成的一种碳水化合物。它不溶于水、酒精、弱酸和弱碱溶液,吸水性好,人体细胞对它无排斥作用。
甲壳素及其衍生物的用途十分广泛,可应用于纺织、印染、皮革、涂料、卷烟、塑料、食品、饲料和医疗保健,也可用来制造彩色胶卷,更可用于生物工程、农业植保、污水处理等领域。
专家们预言,21世纪将是甲壳素的时代,甲壳质将成为“21世纪的塑料”。本世纪90年代初世界上甲壳素的年需求量为1000吨左右,而到了1991年,仅日本、美国两国的年需求量已增长到3000吨左右,甲壳素产品在国际市场上十分紧俏。
近年来,甲壳索作为“修复”人体材料方面的应用更是引人注目。美国的一些工作人员发现甲壳素的化学结构与纤维素相似,他们将甲壳素的粉末制成薄膜状的人造皮肤,这种“皮肤”植于人体,不会出现被人体细胞排斥的现象,能有效地保护伤口不受外界细菌的侵害。这种人造皮肤有一个很大的优点,就是它能吸收从伤口渗出的体液,当伤口愈合、长出新的皮肤之后,这种人造皮肤就会自动脱落,这就大大减轻了病人的痛苦。
(二)珊瑚也可供修补
1988年,美国宾夕法尼亚大学医学院的罗森博士采用一种太平洋珊瑚作替代、修补人骨材料的试验。实验中人们发现这种珊瑚具有与人骨相似的结构和化学组成。在世界上,许多病人由于外伤、牙周炎和上下鄂部的先天性缺陷,需作“修补”
手术。传统的“修补”方法是使用合成材料作填料,或从人体某一部分移植骨质至有缺陷的部分,使其愈合。尽管新发现的珊瑚中含有碳酸钙的成分,不能直接作为骨骼的替代物。但可将它通过物理和化学方法处理,使之变成羟基磷灰石、磷酸钙等,而这些,正是人体骨质的主要成分。使用这种珊瑚替代合成材料修补人骨的一个显著的特点是,珊瑚具有多孔结构,与天然人骨的连接比通常使用的合成陶瓷要好。
由于珊瑚近似人骨,血管能随着造骨细胞一起在珊瑚材料内部生长,因而珊瑚分解以后,骨折部位能及时恢复正常。罗森博士用这种替代品对45名患者进行了人骨修补,效果很好。
到1991年为止,在法国,骨折手术中,应用珊瑚作人骨修补材料的患者已达3万人。
英国的整形外科医生也开始采用太平洋珊瑚治疗骨折患者。
用作人骨修补材料不仅有珊瑚,还有其他一些海洋生物材料。日本大洋渔业公司和太平洋化学工业公司对此进行了合作开发研究。
他们把狭鳕的骨头制成天然磷灰石,再用它来制成人造骨骼和假牙,在临床使用中,效果也很好。这些材料现在被称为生物陶瓷。
眼下,用海洋生物材料制成的生物陶瓷越来越引起人们的重视。
由于世界人口老龄化问题日趋严重,而老人的身体器官易受到损伤,目前世界上老人接受骨骼移植手术每年已达数十万例之多。
研究人员正在研究范围广泛的骨骼代替物,其中当然少不了海洋生物陶瓷。
最近,美国有人就利用珊瑚制成了骨骼代用物。他们从南太平洋和印度洋中打捞珊瑚,然后进行烘熔,将其转变成羟基磷灰石(即骨矿)。这种材料脆性大,可用于小块修补或置于不承重的地方,植入3个月后即被骨质填充。这种矿化珊瑚有很强的适用性,除了可用于颚骨和颜面骨手术之外,还可用于“熔接”脊椎,甚至制成能自然转动的假眼。
为了弥补脆性大的弱点,科学家们在生物陶瓷中加入玻璃纤维增强聚合物,可使植入体内的材料强度增大,一年之内就被患者身体完全吸收,不用再动第二次手术。
来自海洋的血浆
在潮水刚刚退去的海滩上,人们往往随手能拣到一种手掌大小、呈五星形的海洋动物,这种海洋动物叫做海星。说来也奇怪,在生物进化的历史长河中,尽管不少海洋动物先后离开了老家,登上陆地去谋生,但海星却眷恋着故乡,一直留在海洋里。
海星体色鲜艳,身体匀称,长得的确很美。难怪早在4000多年前的古希腊壁画上就已出现了它的形象,古希腊人甚至把海星作为海洋生物的象征。今天,海星的彩色照片更是大量地出现在各种书刊杂志的封面上,向人们展示它们那独特的优美体态。
(一)贪婪的海星
海星属棘皮动物,原名叫海盘车。海星从体盘中心向外放射生出大小几乎完全一样的5个腕足,每个腕足又都是身体的一个对称轴,所以海星被称为五辐射对称动物。有趣的是,它不仅外形呈五辐射对称,而且体内各个部分也都具有相应的五辐射对称结构。
初看起来,海里温文尔雅,可实际上海星却贪得无厌,它们非常残忍,即使已吃得很饱,也要把猎物杀死。有记载说,一只幼龄海星在两天里吃掉的动物,足以超过它自身的体积。
海星捕食的动物主要是无脊椎动物,它们特别爱吃贻贝、牡蛎、杂色蛤等贝类动物。所以当海星成群结队的时候,对于贝类养殖业来讲,无疑是一种灾难。海星的再生能力又特别强,即使是一个碎片也可以长成一个新个体。以前,有人把养殖场里捉到的海星堆在一起剁碎,再抛进海里,满以为这样它们就活不成了,可是结果却适得其反,海星们不仅活得很好,而且大量繁殖。
(二)海星也有益
海星真的有百害而无一利吗?近些年来,海洋药物科学家对海星进行了大量的研究,结果发现海星具有很大的药用价值。于是,人们纷纷寻找将海星变害为利、变废为宝的各种方法和途径,打开了让海星为人类健康事业服务的大门。
人们在患感冒或肠胃炎时常要服包上胶囊的药品。药品包上胶囊,一是为了便于服用,二是为减少药物对胃粘膜的刺激。制造药用胶囊的主要原料是什么?原来就是从海星中提取出来的一种明胶。
提炼海星明胶时,首先要对海星进行酸、碱处理,使其皂化和胶解;再经过脱钙、中和,除去海星体壁所附着的钙盐;最后通过过滤、浓缩、凝结和干燥等过程,便得到一种淡黄色的透明胶片,这就是海星明胶。以前,我国药用明胶要依靠进口,现在海星明胶已在我国问世,这样就扭转了长期以来靠进口药用明胶的被动局面。
随着对海洋药物研究的深入,人们又发现了海星在医药上的新用途。海星体壁中含有一种酸性粘多糖,通过动物试验已经证明,这种物质具有显著的降低血清胆固醇的作用,它能抑制血栓的形成,从而起到改善微血管循环的作用,因此是一种治疗微循环障碍、冠心病和脑血管疾病的良药。