稀土元素具有很好的藥理作用，對於改善藥物的性能、提高藥效找到了新的途徑，諸如抗凝血、治療燒傷、抗炎殺菌、消炎鎮痛、降血糖血脂、抗動脈硬化、抗腫瘤等功效。適量的稀土元素或化合物對於防禦一些疾病是有利的，還有抗自由基、延缓衰老及提高免疫力等有益的作用，使得稀土在醫藥學和病理學領域有廣泛的應用前景。

圖片來源 : shutterstock、達志影像

稀土於各領域應用分布

分析稀土在各領域應用的專利，並以國際專利分類號（International Patent Classification, IPC）統計其占比分布（圖一），發現所有稀土元素應用於醫療健康領域的專利占比為3.7%，在稀土的所有應用領域中排名第十。稀土在醫學領域的新興應用，除了醫療器械之外，還包括稀土在藥物上的應用。以下就稀土於藥物上引起醫療健康作用的研究進展進行介紹。

圖一、稀土於各領域應用分布（按國際專利分類號統計分析）

圖片來源：作者自行繪製

抗凝血作用

在具有抗凝血功能的人工關節表面處理方法上，也有稀土應用的身影。例如在人工關節的表面均勻塗覆有摻雜稀土元素的二氧化鈦複合膜，經過稀土元素摻雜的二氧化鈦複合膜透過磁控濺射技術沉積在人工關節基體表面上，從而可以在形狀複雜的人工關節表面合成抗凝血生物塗層，使得人工關節血液相容性能和耐磨損性均得到改善[1]。同樣方法可在人工器官表面塗覆有經輕稀土元素鑭或鈰摻雜的二氧化鈦複合膜，從而獲得抗凝血生物塗層的應用[2]。

在抗凝血生物材料的設計開發上也有稀土的身影，例如一種研究血液相容性材料的蛋白質選擇性吸附模型及其驗證方法，其特徵在於建立包括鑭、鈰和釹等輕稀土元素摻雜的氧化鋅晶體模型，利用生物物理模型、表面性質測試和生物表徵的檢驗方法，篩選血液相容性優異的生物材料，開發設計出新型的凝血或抗凝血生物材料[3]。

燒傷藥物

稀土用途還可用於治療燒傷或治療皮膚創傷的外用藥物。研究發現一些有重要作用的藥物原料如稀土鈰鹽類、核糖、可溶性銀鹽在抑菌、殺菌以及促進組織的再生和修復方面起著十分重要的作用。例如有人發明一種含有稀土鈰鹽類治療皮膚創傷的外用製劑，具體採用磷酸鈰或硝酸鈰；採用鈰鹽作為配方成分進行有機組合，其有效含量在0.1-1.0％之間；低濃度的鈰具有抑菌和殺菌作用，並有促進創口癒合，減輕局部發炎的效果[4]。例如有人發明一種含有硼酸稀土成分的的藥膏[5]，用以治療燒創傷，具抗菌力強，防感染癒合快，不留疤痕等優點，適用於各種燒傷、化學灼傷、創傷病人的治療。另，有人發明一種含有有機酸根稀土鹽之創傷燒傷抑菌藥，其中該有機酸根稀土鹽係由甲酸、乙酸、丁酸、戊酸、異辛酸、馬來酸、富馬酸、苯磺酸或酒石酸的鈉鹽與硝酸鈰反應製得甲酸鈰、乙酸鈰、丁酸鈰、戊酸鈰、異辛酸鈰、馬來酸鈰、富馬酸鈰、苯磺酸鈰和酒石酸鈰。

抗炎、殺菌作用

稀土是有效的殺菌物，在醫學上的用途還可發揮抗菌抑菌的作用，拓寬其臨床應用範圍。稀土化合物如氨基酸稀土、氯化稀土等塗抹於人體或動物破損皮膚，治癒皮膚傷口確有獨到之處，主要是因為稀土化合物促進了細胞的分裂與生長。皮膚表面的細胞脱落、皮膚表皮基底的細胞分化、增生，從而達到收斂傷口、消炎抗菌，加速傷口癒合，並且沒有毒副作用。例如一種可用於抗菌抑菌創傷敷料的鑭系稀土配位纖維素醫用材料，該醫用材料是由纖維素的伯羥基（primary hydroxyl）氧化成羧基後與鑭系稀土金屬離子配位所得，既具有纖維素材料良好的吸濕保濕透氣性和生物相容性，又兼具稀土配位元良好的抗菌抑菌性能，同時亦可摻雜或接枝諸如殼聚糖（Chitosan）、海藻酸鈉、膠原蛋白等大分子化合物，增強其抗菌抑菌、促進創傷修復的治療作用[6]。稀土還可用來作為治療皮膚病的藥物，例如含有硝酸鈰等硝酸稀土成分的藥物[7]。

抗癌藥物

稀土在醫學上之用途還包括在治療腫瘤的藥物中。例如美國專利US20200155715A1涉及一種含有稀土氧化物之放射微球以及包含該放射微球之填充物，經中子活化照射後具放射性，可以用於治療骨腫瘤[8]。其中，該放射微球的製備，係以化學式Ca3Si2O7表示之玻璃粉末和氧化釔（Y2O3）粉末以莫爾比80：20之比例進行均勻球磨混合，施以熔融形成玻璃後進行粉末研磨，再施以火焰高溫（1200℃~2000℃）熔射而形成如圖二所示之放射微球掃描式電子顯微鏡（SEM）照片，所得放射微球之球形度介於0.71至1之間。

而該專利所主張的放射微球填充物，係添加放射微球至可吸收人工骨填補材料中，並將可吸收人工骨填補材料注射填補至經腫瘤切除後之骨缺損部位，利用腫瘤血管增生的特性，而能將微球遞送至目標殘餘骨腫瘤組織進行輻射消融或治療，隨微球停留時間增加，其中的放射性元素將逐漸衰減，甚至消失而成為無害的微球殘留於體內，最終微球可吸收人工骨填補材料降解經骨組織溶解吸收後骨礦化形成新生骨，加速腫瘤切除後骨組織的再生，可避免因腫瘤切除不乾淨造成腫瘤必須大範圍切除的問題，同時切除手術後續的化療與放射線療法的不便亦可獲得改善。

稀土對癌組織有較強的親和力，與癌組織結合後可干擾癌細胞的代謝和DNA的合成，可對抗人類多種腫瘤細胞株（如乳腺癌、肺癌、胃癌、白血病等）生長和增殖，在癌症預防及治療的用藥組合物上的開發，對整個人類健康事業有着十分重要的意義。

圖二、放射微球掃描式電子顯微鏡（SEM）照片

圖片來源：美國專利公開號US20200155715A1   

對神經系統作用

谷氨酸（glutamate，Glu）是一種酸性氨基酸，分子內含兩個羧基，是一種重要的興奮性神經遞質，對中樞神經系統正常功能活動與神經調節發揮著重要作用，因此與許多神經病變的發生有密切的關聯，諸如急性缺血性中風、帕金森氏病、癲癇和阿爾茨海默病等疾病，因此谷氨酸常常作為神經疾病的一種標記物。而螢光檢測法是一種快速準確且簡單高效用以檢測谷氨酸濃度的方法，進而能實現即時監控和預防神經疾病發生，近年來被廣泛研究。例如中國學術界發明一種稀土‑有機多孔材料（Rare earth-organic porous material）作為螢光探針檢測體系中含有神經疾病標記物谷氨酸的應用[9]，該發明所製備的稀土‑有機多孔材料其分子式為：（C26H30Ln3O22）· （G）x，式中Ln為稀土元素銪（Eu）、鋱（Tb）或釓（Gd），稀土‑有機多孔材料因同時具備稀土離子和有機分子的特性，引入特異性識別官能團羥基，加強谷氨酸與探針的相互作用，對神經疾病標記物具有顯著的螢光回應，如圖三所示，隨著谷氨酸濃度的增加，Tb3+的特徵發射強度（544nm處）基本不變，而配體的螢光（430nm處）迅速增加。因此可採用稀土發光為內標，有機分子的發光為檢測信號，實現谷氨酸的準確檢測，可應用於神經疾病的早期預防和診斷。

圖三、稀土-有機多孔材料加入不同量谷氨酸的螢光發射光譜圖

圖片來源：中國專利公告號CN108456218B   

結語：稀土在醫學上的研究將是人類一大福音

稀土在醫藥、微生物等生物學領域的應用研究越來越活躍。近年來有關利用稀土元素提高微生物發酵產物的研究也有報導，例如稀土元素在靈芝液體發酵上的應用研究，有人發明一種提高靈芝多糖產量的液體發酵方法，透過在培養基中添加稀土元素鐠、釹或鑭，所產靈芝多糖可用於降血糖血脂、免疫力調節、抗腫瘤等藥物的製備[10]。稀土元素與微生物相互作用且提高微生物代謝功能的研究，近來也引起人們對稀土元素在生物學領域中應用的關注。此外，稀土用以治療愛滋病的研究，被認為是將稀土的功能擴大到生物學領域的極致成果，正如大阪大學足立吟也教授給予稀土正面的評價：「如果能在醫學上用稀土催化劑切斷愛滋病病毒和癌症的基因，將是人類最大的福音。」[11]

備註：

【本文僅反映專家作者意見，不代表本報及其任職單位之立場。】

作者： 芮嘉瑋 現任： 中技社能源暨產業研究中心組長 學歷： 國立清華大學 奈米工程與微系統研究所 博士 中原大學 財經法律研究所 碩士 國立台灣科技大學 材料科學與工程研究所 碩士 經歷： 工研院技術移轉與法律中心執行長室 工研院電子與光電研究所專利副主委 光電產業智權經理 專長： 長期從事產業研究、專利智財與投資評估等工作，專注於能源、產業、環境、經濟等議題。擅長創新技術策略分析、科技預測及評估、專利分析與布局、產業分析、智慧財產權管理與經營策略、專利的商業化與貨幣化。熟捻產業技術發展趨勢，並常在各媒體平台發表文章、應邀演講，成功引領技術前瞻與產業關鍵議題。

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