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人类的乙酰胆碱酯酶与昆虫的不同还不足大，，许多有机磷杀虫剂对人类也有神经迫害感化，并且有可能会被皮肤吸收，其也就让人担忧会被用于化学兵器。

——姜韬 中国科学院遗传与发育生物学研究所生物学研究中心高级工程师

◎本报记者 马爱平

以有机磷为根本的神经毒剂是人类已知毒性最强的化学物质之一。今日，细胞出书社旗下期刊《化学催化》在线颁发了一项研究，美国西北大学的科学家开发出一种与锆基金属有机框架（MOFs）集成的水凝胶，仅供快速降解化学战中使用的有机磷类神经毒剂。

“该研究事情在锆—有机物分子骨架中，增加了聚乙烯亚胺环氧化物的交联，开发出一种在通风条件下也能够维持的水凝胶，仅供近乎瞬时水解几个典范有机磷神经毒剂，实现对接触面上的解毒，这都是在上一个2018年同类尝试根本上的创新，代表向着出产用于实际条件下神经毒剂瞬时解毒的防护装备迈出了要害一步。”中国科学院遗传与发育生物学研究所生物学研究中心高级工程师姜韬在接受科技日报记者采访时暗示。

迫害机理类似杀虫剂

神经毒剂往往令人闻之色变，那么以有机磷为根本的神经毒剂是如何对人类发生迫害的？

对此，姜韬解释，有机磷（Organophosphates，OPs）是一类化学杀虫剂的统称，其主要的感化是对昆虫的乙酰胆碱酯酶（AChE）进行共价修饰，发生对酯酶水解乙酰胆碱的抑制感化。

“动物的神经传导依赖神经突触之间的神经递质——乙酰胆碱与其受体的感化。正常环境下作为神经递质的乙酰胆碱，在神经突触间起感化，乙酰胆碱由合成的细胞排泄后激活临近的细胞外貌的乙酰胆碱受体，将信号传递下去，并当即被乙酰胆碱酯酶水解掉，以便受体仅供接受下一次释放的乙酰胆碱激活。”姜韬说。

姜韬阐明，如果乙酰胆碱酯酶与有机磷农药结合，导致活性丧失，乙酰胆碱就无法被及时除去，突触部位大量乙酰胆碱积累，突触后膜的乙酰胆碱受体不绝地被激活，突触后神经纤维长时期处于欢快状态。同时，突触部位正常的神经激动传导也就受到阻塞，中毒后的昆虫会当即呈现肌肉等组织的高度欢快、痉挛，最后瘫痪、死亡。

实际上，对乙酰胆碱酯酶的研究已经有70多年的历史，有凌驾2万篇综合科学论文成就。

“人类的乙酰胆碱酯酶与昆虫的不同还不足大，许多有机磷杀虫剂对人类也有神经迫害感化，并且有可能会被皮肤吸收，这也就让人担忧会被用于化学兵器。好比，二战期间被纳粹德国实验投入出产的沙林毒剂就是如此。”姜韬指出。

物理防护是首要防地

面对有机磷神经毒剂，人类凡是使用物理防护，药物解毒。

姜韬解释，人类对付有机磷农药的防护，首先是物理防护，好比用防毒面具，甚至全身性防护服防备毒药的吸入及其与皮肤的接触。

对付中毒的高档动物而言，有机磷农药首先迫害的是肝脏和肾脏，并带来剧烈腹痛，同时还会迫害大脑，之后心脏性能也会受到伤害。

专家阐明，有机磷农药可因食入吸入或经皮肤吸收而发生中毒。个中小儿意外中毒较为多见，原因多为误食被有机磷农药污染的食物（包罗瓜果蔬菜、乳品、粮食，以及被毒死的禽畜水产物等）；误用沾染农药的玩具或农药容器；不恰本地使用有机磷农药杀灭蚊蝇、虱蚤、臭虫、蟑螂，及治疗皮肤病和驱虫；母亲在使用农药后未当真洗手及更衣服而给婴儿哺乳；用包装有机磷农药的塑料袋做尿垫或用喷过有机磷农药的田头砂土填充“土包裤”取代尿垫；在喷过有机磷农药的地步四周玩耍引起吸入中毒等。

因此，姜韬说，我国当局农药主管部分，已有序禁止使用毒性较高的有机磷农药。

“有机磷农药中毒后，仅供尽快使用解磷定等药物解毒，它仅供将有机磷修饰的部门再从乙酰胆碱酯上去除掉，大抵规复乙酰胆碱酯的数量和活性，不外人类的乙酰胆碱酯被相应有机磷化合物共价修饰后的复合物会随时间进一步产生布局的不行逆改变，这一改变称为老化，老化后的乙酰胆碱酯酶便无法规复生性。如果有机磷农药毒性较低，剂量有限，组织没有坏死，肌体没有死亡，还仅供靠细胞表达出新的酶分子彻底替换掉，逐渐规复正常。”姜韬说。

2018年，一个由美国陆军化学生物专家加入的项目首次消息其系统地研究使用MOFs进行有机磷化合物的溶剂解的有效性。

“功效表白，使用以锆为中心金属的有机骨架甲醇凝胶，仅供溶剂解模拟化学兵器（化学战剂）的几种有机磷化合物，而不会耗损这个锆—有机物骨架化合物，即原本作为布局框架的锆—有机物骨架居然同时具有对有机磷溶剂解的催化剂的感化，这应该算是一个意外收获。”姜韬说。

新质料便于用在防护服上

今年，美国西北大学化学和国际纳米技术研究所、美国陆军作战能力成长指挥化学生物中心以及西北大学化学和生物工程系协作颁发论文，题为《锆基金属—有机骨架水凝胶复合质料近瞬

时催化水解有机磷神经毒剂》。

与现有的粉状MOF吸附质料差异，这种水凝胶质料不需要添加水，因此更便于用在防护口罩或打扮上。西北大学化学传授、论文通讯作者Omar Farha说：“在最近的全球斗嘴中化学兵器的使用，反应出急需小我私家防护装备，以及大范围销毁化学兵器储蓄的紧迫性。在这项事情中，我们将MOFs和含胺交联水凝胶整合到布料中，以成立适当的微情况，进而促进神经毒剂的快速降解，并提供实时掩护。”

固然MOFs之前已经证明了其在尝试室中快速剖析有机磷制剂和类似模拟物质的能力，但事实证明，这些粉末吸附剂很难直接集成到防护布中。当神经毒素与锆6簇结适时，凡是会使粉末和纤维复合催化剂失活。这一缺陷要求使用碱性溶液来再生MOFs的催化位点，这不会阻止MOFs被用于消除储存的化学兵器，但会阻碍它们在穿着防护装备中的使用。

为了克服这一挑战，Farha及同事设计了一种基于MOF的织物复合系统，该系统使用胺基水凝胶中的水来剖析神经毒剂。

“外貌含有这种水凝胶的防护服，能够水解接触到的有机磷战剂，意味着外貌防护服不需要消毒，只需确保凝胶里的水分就仅供反复使用。这对比凡是的防护服必需消毒和彻底清洗并验证后才气反复使用具有必然优势。”姜韬解释。

“该研究起源自金属有机化合物化学，从上世纪60年代以来不绝成长壮大，分支出金属有机化合物，过渡金属有机化合物，金属簇化合物，过渡金属簇合物，金属—有机骨架合物等，从纯根本研究，成长出了具有实用意义或潜在成果的全新分子产物。”姜韬指出，这表白了科技成长的一个重要特点，进行根本研究时不知道明天会发明什么，更不知道未来成长还会带来什么，科学家研究和升级一个分子的布局，还会带来意外的新成果，科学与技术交相促进相得益彰，不绝得到理论和创新成就。