很少有大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室會(huì)聚焦某個(gè)化學(xué)元素去深入研究，但在上海理工大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院就有這樣一家科研機(jī)構(gòu)，11位科研人員專注“鉍”元素的研究，它就是上海理工大學(xué)的鉍科學(xué)研究中心。近年來(lái)，這里圍繞大健康產(chǎn)業(yè)，誕生了大量的科研成果，其中的一些有望將來(lái)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的通道，為百姓健康造福。
為什么聚焦“鉍”元素？
??鉍元素（Bi）位于第六周期第 VA 族。早在古希臘和古羅馬，人們就開始使用金屬鉍，用作盒和箱的底座。文藝復(fù)興時(shí)期，有一位與弗蘭西斯·培根媲美的學(xué)者，他就是德國(guó)采礦學(xué)家、冶金學(xué)家和科學(xué)著作家格奧吉烏斯·阿格里柯拉。在他所著的《論金屬》一書中，提出了銻和鉍是兩種獨(dú)立金屬的見解?？茖W(xué)界將鉍發(fā)現(xiàn)者的榮譽(yù)給了德國(guó)科學(xué)家瓦倫丁，他在1450年就描述過(guò)鉍。18世紀(jì)30年代，法國(guó)化學(xué)家埃洛在英國(guó)看到熔煉工人常將一種天然的金屬加到錫中使之變硬發(fā)亮，他用吹管從輝鉍礦（Bi2S3）中還原出金屬鉍，但是他沒有弄清楚這是一種什么金屬。法國(guó)化學(xué)家日弗魯瓦仔細(xì)研究了這種金屬，確認(rèn)鉍是一種新金屬。他將這段經(jīng)歷記載在《鉍的化學(xué)分析》一文中。1731年，日弗魯瓦去世，這篇論文直到1753年才出版。
??非常有趣的是，鉍是為數(shù)不多的冷縮熱脹材料，受熱會(huì)收縮，遇冷會(huì)膨脹，與普通金屬熱脹冷縮的性質(zhì)完全相反。鉍是最具反磁性的金屬材料之一，在磁場(chǎng)中會(huì)被排斥開來(lái)，常被用于制造磁懸浮列車，這種列車的行駛速度能超過(guò)400公里/小時(shí)。鉍的導(dǎo)電性幾乎是所有金屬中最低的，而鉍的氧化物卻有很高的陽(yáng)離子導(dǎo)電性，通常應(yīng)用于固態(tài)氧化物燃料電池和氧傳感器上。在接近絕對(duì)零度時(shí)，鉍會(huì)變成超導(dǎo)體。鉍由于自身熔點(diǎn)低的特性，鉍與鎘、錫可以結(jié)合形成低熔點(diǎn)的合金，用來(lái)制造保險(xiǎn)絲或焊料。
??全球鉍儲(chǔ)量為37萬(wàn)噸，主要分布在中國(guó)、越南、玻利維亞、墨西哥、加拿大等國(guó)家。中國(guó)鉍資源豐富，儲(chǔ)量約為24萬(wàn)噸，約占世界總儲(chǔ)量的2/3，位居全球首位。
??鉍科學(xué)研究中心主任繆煜清教授告訴記者，神奇的鉍元素讓科學(xué)家們著迷，但這種元素還有很多潛在功能沒被挖掘出來(lái)。
怎么從“鉍”中“尋寶”
??走進(jìn)鉍科學(xué)研究中心，這里的科學(xué)人文氛圍特別濃郁，墻上一幅詩(shī)句代表著這里科研人員的心聲——“明月幾時(shí)有，把酒問(wèn)青天，不知丹砂爐鼎，何成鎳金玄圓”。
??雖然鉍的兄弟姐妹都是有毒重金屬，但“道不同不相為謀”，鉍與它們的個(gè)性完全不同。它的單質(zhì)和化合物通常低毒或無(wú)毒，因此被稱為綠色元素，所以，其經(jīng)常被應(yīng)用在醫(yī)學(xué)方面。目前，鉍科學(xué)研究中心的科研方向就聚焦生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
??說(shuō)起其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的用途，目前還真不少?？婌锨褰榻B說(shuō)，鉍的原子序數(shù)為83，相對(duì)原子質(zhì)量大（208.98），能夠衰減、屏蔽x射線或γ輻射，可用于醫(yī)學(xué)成像中的造影或防護(hù)；鉍的化合物枸櫞酸鉍鉀，是治療胃潰瘍的特效藥，它可以在胃液pH的條件下水解，形成保護(hù)性的、彌散性涂膜，附著在潰瘍處，隔離胃液和潰瘍，從而緩解疼痛感，是胃潰瘍患者的常備良藥。
??“鉍科學(xué)研究中心以‘國(guó)家需求、人民健康’為理念，圍繞國(guó)家戰(zhàn)略金屬、健康醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，開展鉍科學(xué)基礎(chǔ)理論研究，拓展鉍相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)。中心目前的科研方向有6個(gè)，分別是納米影像與智能診療、抗癌藥物及載體遞送、聚集發(fā)光與熒光材料、生物傳感及醫(yī)學(xué)檢測(cè)、醫(yī)用水凝膠與高分子、鉍合金與醫(yī)用合金方向的特色研究等。在研發(fā)的同時(shí)，我們還不斷推進(jìn)科技成果的產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的交流與合作。我們的目標(biāo)是為中國(guó)深化鉍科學(xué)基礎(chǔ)理論、推進(jìn)鉍產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展，以及保障人民生命健康作出貢獻(xiàn)?！笨婌锨逭f(shuō)。
“鉍”中探到的原創(chuàng)成果
??目前，鉍科學(xué)研究中心已經(jīng)獲得了一系列科研成果。小尺度下的鉍材料會(huì)展現(xiàn)出什么樣的效果？中心的科研團(tuán)隊(duì)打造了Bi、BiF3、BiVO4等一系列鉍基納米材料，研究發(fā)現(xiàn)這些呈現(xiàn)出花狀、棒狀、球狀、介孔或核殼等多種微尺度形貌，在CT增強(qiáng)造影、在體疾病診斷、抗病毒、協(xié)同腫瘤治療等領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。特別是在抗腫瘤研究方面，團(tuán)隊(duì)在乳腺癌與肝癌治療領(lǐng)域集中攻關(guān)，創(chuàng)新研制了多種硫族和含鹵鉍納米材料，包括硫化鉍、氯氧化鉍等。結(jié)合材料自身特性將光熱治療、光動(dòng)力治療、聲動(dòng)力治療、增效放療或化療等結(jié)合，可在減少照射時(shí)間、降低照射強(qiáng)度的條件下實(shí)現(xiàn)經(jīng)單次治療即可有效抑制腫瘤的治療效果，在小鼠腫瘤模型治療中表現(xiàn)出了良好的腫瘤增殖抑制能力。團(tuán)隊(duì)還利用鉍基納米材料構(gòu)建了多種免疫電化學(xué)傳感器，這些傳感器可對(duì)腫瘤標(biāo)志物、microRNA等多種生物分子進(jìn)行定量分析；團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)將鉍元素?fù)饺胂⊥翢晒夥?，可顯著提升該類材料的發(fā)光與溫度傳感性能，接下來(lái)將進(jìn)一步拓展鉍基熒光材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
??繆煜清介紹說(shuō)，中心目前已經(jīng)與加拿大滑鐵盧大學(xué)、香港大學(xué)、新華醫(yī)院、中山醫(yī)院、上海市胸科醫(yī)院、上海市肺科醫(yī)院、上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院、中國(guó)五礦集團(tuán)、中國(guó)石化等單位建立了廣泛的合作，形成良好的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。
??“中國(guó)的鉍資源居于世界首位，中國(guó)的鉍基礎(chǔ)研究能力也應(yīng)該在世界上處于前沿位置?！?繆煜清說(shuō)，未來(lái)將緊密圍繞上海理工大學(xué)近年來(lái)推動(dòng)“醫(yī)工合作”的創(chuàng)新路徑，開展基礎(chǔ)研究工作和應(yīng)用研究工作，力爭(zhēng)成為國(guó)際學(xué)術(shù)高地。
來(lái)源：上?？萍紙?bào) 作者：吳苡婷
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