稀土元素具有很好的药理作用，对于改善药物的性能、提高药效找到了新的途径，诸如抗凝血、治疗烧伤、抗炎杀菌、消炎镇痛、降血糖血脂、抗动脉硬化、抗肿瘤等功效。适量的稀土元素或化合物对于防御一些疾病是有利的，还有抗自由基、延缓衰老及提高免疫力等有益的作用，使得稀土在医药学和病理学领域有广泛的应用前景。

稀土于各领域应用分布

分析稀土在各领域应用的专利，并以国际专利分类号（International Patent Classification, IPC）统计其占比分布（图一），发现所有稀土元素应用于医疗健康领域的专利占比为3.7%，在稀土的所有应用领域中排名第十。稀土在医学领域的新兴应用，除了医疗器械之外，还包括稀土在药物上的应用。以下就稀土于药物上引起医疗健康作用的研究进展进行介绍。

图一、稀土于各领域应用分布（按国际专利分类号统计分析）

图片来源：作者自行绘制

抗凝血作用

在具有抗凝血功能的人工关节表面处理方法上，也有稀土应用的身影。例如在人工关节的表面均匀涂覆有掺杂稀土元素的二氧化钛复合膜，经过稀土元素掺杂的二氧化钛复合膜透过磁控溅射技术沉积在人工关节基体表面上，从而可以在形状复杂的人工关节表面合成抗凝血生物涂层，使得人工关节血液兼容性能和耐磨损性均得到改善[1]。同样方法可在人工器官表面涂覆有经轻稀土元素镧或铈掺杂的二氧化钛复合膜，从而获得抗凝血生物涂层的应用[2]。

在抗凝血生物材料的设计开发上也有稀土的身影，例如一种研究血液兼容性材料的蛋白质选择性吸附模型及其验证方法，其特征在于建立包括镧、铈和钕等轻稀土元素掺杂的氧化锌晶体模型，利用生物物理模型、表面性质测试和生物表征的检验方法，筛选血液兼容性优异的生物材料，开发设计出新型的凝血或抗凝血生物材料[3]。

烧伤药物

稀土用途还可用于治疗烧伤或治疗皮肤创伤的外用药物。研究发现一些有重要作用的药物原料如稀土铈盐类、核糖、可溶性银盐在抑菌、杀菌以及促进组织的再生和修复方面起着十分重要的作用。例如有人发明一种含有稀土铈盐类治疗皮肤创伤的外用制剂，具体采用磷酸铈或硝酸铈；采用铈盐作为配方成分进行有机组合，其有效含量在0.1-1.0％之间；低浓度的铈具有抑菌和杀菌作用，并有促进创口愈合，减轻局部发炎的效果[4]。例如有人发明一种含有硼酸稀土成分的的药膏[5]，用以治疗烧创伤，具抗菌力强，防感染愈合快，不留疤痕等优点，适用于各种烧伤、化学灼伤、创伤病人的治疗。另，有人发明一种含有有机酸根稀土盐之创伤烧伤抑菌药，其中该有机酸根稀土盐系由甲酸、乙酸、丁酸、戊酸、异辛酸、马来酸、富马酸、苯磺酸或酒石酸的钠盐与硝酸铈反应制得甲酸铈、乙酸铈、丁酸铈、戊酸铈、异辛酸铈、马来酸铈、富马酸铈、苯磺酸铈和酒石酸铈。

抗炎、杀菌作用

稀土是有效的杀菌物，在医学上的用途还可发挥抗菌抑菌的作用，拓宽其临床应用范围。稀土化合物如氨基酸稀土、氯化稀土等涂抹于人体或动物破损皮肤，治愈皮肤伤口确有独到之处，主要是因为稀土化合物促进了细胞的分裂与生长。皮肤表面的细胞脱落、皮肤表皮基底的细胞分化、增生，从而达到收敛伤口、消炎抗菌，加速伤口愈合，并且没有毒副作用。例如一种可用于抗菌抑菌创伤敷料的镧系稀土配位纤维素医用材料，该医用材料是由纤维素的伯羟基（primary hydroxyl）氧化成羧基后与镧系稀土金属离子配位所得，既具有纤维素材料良好的吸湿保湿透气性和生物兼容性，又兼具稀土配位良好的抗菌抑菌性能，同时亦可掺杂或接枝诸如壳聚糖（Chitosan）、海藻酸钠、胶原蛋白等大分子化合物，增强其抗菌抑菌、促进创伤修复的治疗作用[6]。稀土还可用来作为治疗皮肤病的药物，例如含有硝酸铈等硝酸稀土成分的药物[7]。

抗癌药物

稀土在医学上之用途还包括在治疗肿瘤的药物中。例如美国专利US20200155715A1涉及一种含有稀土氧化物之放射微球以及包含该放射微球之填充物，经中子活化照射后具放射性，可以用于治疗骨肿瘤[8]。其中，该放射微球的制备，系以化学式Ca3Si2O7表示之玻璃粉末和氧化钇（Y₂O₃）粉末以穆尔比80：20之比例进行均匀球磨混合，施以熔融形成玻璃后进行粉末研磨，再施以火焰高温（1200℃~2000℃）熔射而形成如图二所示之放射微球扫描式电子显微镜（SEM）照片，所得放射微球之球形度介于0.71至1之间。

而该专利所主张的放射微球填充物，系添加放射微球至可吸收人工骨填补材料中，并将可吸收人工骨填补材料注射填补至经肿瘤切除后之骨缺损部位，利用肿瘤血管增生的特性，而能将微球递送至目标残余骨肿瘤组织进行辐射消融或治疗，随微球停留时间增加，其中的放射性元素将逐渐衰减，甚至消失而成为无害的微球残留于体内，最终微球可吸收人工骨填补材料降解经骨组织溶解吸收后骨矿化形成新生骨，加速肿瘤切除后骨组织的再生，可避免因肿瘤切除不干净造成肿瘤必须大范围切除的问题，同时切除手术后续的化疗与放射线疗法的不便亦可获得改善。

稀土对癌组织有较强的亲和力，与癌组织结合后可干扰癌细胞的代谢和DNA的合成，可对抗人类多种肿瘤细胞株（如乳腺癌、肺癌、胃癌、白血病等）生长和增殖，在癌症预防及治疗的用药组合物上的开发，对整个人类健康事业有着十分重要的意义。

图二、放射微球扫描式电子显微镜（SEM）照片

图片来源：美国专利公开号US20200155715A1

对神经系统作用

谷氨酸（glutamate，Glu）是一种酸性氨基酸，分子内含两个羧基，是一种重要的兴奋性神经递质，对中枢神经系统正常功能活动与神经调节发挥着重要作用，因此与许多神经病变的发生有密切的关联，诸如急性缺血性中风、帕金森氏病、癫痫和阿尔茨海默病等疾病，因此谷氨酸常常作为神经疾病的一种标记物。而荧光检测法是一种快速准确且简单高效用以检测谷氨酸浓度的方法，进而能实现实时监控和预防神经疾病发生，近年来被广泛研究。例如中国学术界发明一种稀土‑有机多孔材料（Rare earth-organic porous material）作为荧光探针检测体系中含有神经疾病标记物谷氨酸的应用[9]，该发明所制备的稀土‑有机多孔材料其分子式为：（C₂₆H₃₀Ln₃O₂₂）• （G）_x，式中Ln为稀土元素铕（Eu）、铽（Tb）或钆（Gd），稀土‑有机多孔材料因同时具备稀土离子和有机分子的特性，引入特异性识别官能团羟基，加强谷氨酸与探针的相互作用，对神经疾病标记物具有显著的荧光响应，如图三所示，随着谷氨酸浓度的增加，Tb3+的特征发射强度（544nm处）基本不变，而配体的荧光（430nm处）迅速增加。因此可采用稀土发光为内标，有机分子的发光为检测信号，实现谷氨酸的准确检测，可应用于神经疾病的早期预防和诊断。

图三、稀土-有机多孔材料加入不同量谷氨酸的荧光发射光谱图

图片来源：中国专利公告号CN108456218B

结语：稀土在医学上的研究将是人类一大福音

稀土在医药、微生物等生物学领域的应用研究越来越活跃。近年来有关利用稀土元素提高微生物发酵产物的研究也有报导，例如稀土元素在灵芝液体发酵上的应用研究，有人发明一种提高灵芝多糖产量的液体发酵方法，透过在培养基中添加稀土元素镨、钕或镧，所产灵芝多糖可用于降血糖血脂、免疫力调节、抗肿瘤等药物的制备[10]。稀土元素与微生物相互作用且提高微生物代谢功能的研究，近来也引起人们对稀土元素在生物学领域中应用的关注。此外，稀土用以治疗艾滋病的研究，被认为是将稀土的功能扩大到生物学领域的极致成果，正如大阪大学足立吟也教授给予稀土正面的评价：「如果能在医学上用稀土催化剂切断艾滋病病毒和癌症的基因，将是人类最大的福音。」[11]

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作者： 芮嘉玮 现任： 台湾中技社能源暨产业研究中心组长 学历： 台湾清华大学 奈米工程与微系统研究所 博士 台湾中原大学 财经法律研究所 硕士 台湾科技大学 材料科学与工程研究所 硕士 经历： 台湾工研院技术移转与法律中心执行长室 台湾工研院电子与光电研究所专利副主委 光电产业知识产权经理 专长： 长期从事产业研究、专利知识产权与投资评估等工作，专注于能源、产业、环境、经济等议题。擅长创新技术策略分析、科技预测及评估、专利分析与布局、产业分析、知识产权管理与经营策略、专利的商业化与货币化。熟捻产业技术发展趋势，并常在各媒体平台发表文章、应邀演讲，成功引领技术前瞻与产业关键议题。