日本将排核废水，世卫组织发布核应急药物普鲁士蓝！

1/ 背景

2023年1月13日，日本政府召开了关于如何处理福岛第一核电站核事故产生的放射性污水的会议，并单方面决定从今年春夏起将事故产生的核污染水排入海中。日本核废水入海的做法罔顾世界人民的意愿和安危，是非常不负责任的，而核废水入海带来的环境安全问题和人类健康隐患也成为了亟待考虑的重要问题。近日，世界卫生组织官网也更新了应对核污染所需的应急药品，其中就包括科研常用试剂普鲁士蓝[1]。

图1 普鲁士蓝（图片来源ART PHILOSOPHY）

2普鲁士蓝是什么

普鲁士蓝（Prussian blue, PB）有很多名字，如柏林蓝、中国蓝、铁蓝、米洛丽蓝、贡蓝、密罗里蓝、华蓝等。其主要成分为亚铁氰化铁，化学式为Fe4[Fe(CN)6]3，是一种配位化合物，可以用来上釉、用作油画染料等。

普鲁士蓝最早在18世纪被一名叫做狄斯巴赫的德国人发现。狄斯巴赫将草木灰和牛血混合在一起焙烧，再用水浸取，经过过滤蒸发等一系列操作后得到一种黄色晶体（后被证明为K4[Fe(CN)6]），将这种黄色晶体和氯化铁溶液混合，就得到了颜色鲜艳的蓝色沉淀——普鲁士蓝。

图2 普鲁士蓝的结构[2]

起初，普鲁士蓝多被用作染料和涂料等。近年来，科研人员还开拓了普鲁士蓝在各种领域的应用。例如，澳大利亚悉尼科技大学汪国秀教授在他的综述文章中总结，普鲁士蓝类聚物具有开放式 3D 框架和大间隙空隙的独特晶体结构，有利于钾离子的快速嵌入且不会引起剧烈的体积膨胀，有利于电池高倍率和长期运行，是钾离子电池正极的绝佳材料[3]。此外，随着纳米科学的发展，普鲁士蓝纳米粒子凭借其血液稳定性、生物相容性、生物可降解性、低细胞毒性、成本低、制备容易、形态可调和尺寸可控等固有特性，显示出了在药物递送方面的巨大优势，可满足不同药物的多种要求，且具有高载药效率和靶标特异性。在过去的几十年中，基于普鲁士蓝纳米粒子（PBNPs）的药物输送系统已经取得了一些进展，如中空介孔的普鲁士蓝纳米粒子和表面改性的普鲁士蓝纳米粒子都能提升药物负载和靶向递送性能，在癌症和感染治疗方面取得了重大突破[4]。普鲁士蓝催化过氧化氢还原的特殊特性还可以应用于构建基于氧化酶的生物传感器，用于临床、环境和食品分析[5]。

图3 常用的基于普鲁士蓝纳米粒子的的药物递送纳米平台[4]

3普鲁士蓝如何能“解毒”？

世界卫生组织给出的建议中提到，普鲁士蓝可以用于去除人体内部的铯 (Cs) 和铊 (Tl)等放射性元素，从而起到人体“解毒”的作用。

铊 (Tl) 中毒的机制

铊 (Tl) 是一种自然界中普遍存在的天然痕量金属，被认为是重金属中毒性最强的，在核废水中含量很高。Tl+的离子比率与钾 (K+ ) 的离子比率相似，因此在人体内进行酶促反应时会与K+发生置换。Tl+暴露会使线粒体受损，干扰细胞正常的生命活动；此外，Tl+暴露会导致细胞内活性氧（ROS）的产生，以及导致脂质过氧化，并最终造成细胞膜物理性质的变化，进而引发金属的神经毒性作用。Tl+能够通过皮肤和粘膜被人体吸收，然后广泛分布于全身各处，并在骨骼、肾髓质、肝脏和中枢神经系统中积累[6]。人类急性Tl中毒不仅会引起胃、肝、肾、脑、肠、心血管和神经系统等器官的病理变化，并伴有精神障碍或多发性神经炎等慢性影响，甚至可能导致死亡[7]。

图4 铊中毒的机制[7]

铊 (Tl) 中毒的症状

由于铊无色无味，且任何形式的铊元素水溶性都非常好，又很难通过传统方法被检测到，所以一旦发生铊中毒，很容易对人体造成巨大的威胁。人体在铊中毒往往需要数周才会表现出明显的症状：首先是脱发，然后是完全秃发，并伴随出现胃肠道问题、外周和中枢神经系统疾病以及心脏问题等。严重的铊中毒会导致心动过速、低血压、嗜睡和昏迷等症状[8]。

普鲁士蓝用于铊中毒解毒剂的机理

早在2003年10月，FDA就已批准普鲁士蓝用于铊中毒的解毒剂[9]。2011年，Montes等人发现，在大鼠中使用 DL-青霉胺和普鲁士蓝可以显著降低铊在大鼠身体组织中的积累[10]。普鲁士蓝作为解毒剂的重要组成部分，可溶性普鲁士蓝有一半的晶胞空隙中填充了钾离子，这些K+能够与肠道中的放射性铯和铊发生离子交换作用，阻碍铯和铊被人体肠道吸收与再吸收，并加速放射性物质通过肠道，促使铯和铊通过排便的方式被人体排出。由于普鲁士蓝能显著减少铯和铊在人体内的停留时间，因此能够大大降低放射性元素对人体的辐射风险。目前，临床一般采用多剂量活性炭保护气道、维生素 B12、普鲁士蓝和劳拉西泮共同给药，辅助血液透析的方法为严重的铊中毒患者进行治疗。我国也储备了口服普鲁士蓝解毒剂，用于用于治疗慢性铊中毒，目前这种药用普鲁士蓝属于处方药，只能通过医生诊断并评估病情后获得。

4总结

普鲁士蓝被誉为世界上最纯正的“蓝”，它的身影不仅成就了无数千古流传的绘画作品，也促进了现代科学的发展，甚至在核污染问题严峻的今天为人类健康保驾护航。但我们仍需注意，虽然普鲁士蓝是铊中毒的有效解毒剂，但是在疑似铊中毒时，需通过医生诊断并评估病情后在专业医师指导下服用普鲁士蓝，更不能擅自口服普鲁士蓝颜料。普鲁士蓝颜料不仅不能用于处理有害的放射性污染物，滥用擅自甚至可能危及生命。