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不同用药途径的氢气制备方法

来源: 氢思语 编辑:James&Ani 时间:2018-03-22 19:19:29

介绍几种安全有效、可在临床应用的不同给药途径,包括外源性氢气制备方法(氢包直接浸泡法以及氢包试管浸湿法);静滴用富氢水制备法(电解水浸泡注射0.9%氯化钠注射液以及氢包浸泡注射用);吸入用氢气制备方法(电解水产氢混合空气法)。

氢的传奇:从吸收氢的途径看,有肠胃(水素水)、呼吸、皮肤等吸收氢的通道,从制氢上看或者从最终消费者看有化学、电解的方法,还有就是物理的方法

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氢气是一种无色、无味、无毒和无嗅的气体。人体内存有一定数量的氢气,主要是由肠道厌氧菌产生的,临床上通过检测呼吸气体中氢气水平来诊断乳糖不耐受和菌群紊乱。氢气一直被认为是生理惰性气体,长期以来一直被生物学和医学界所忽视,在过去,氢气仅用于潜水医学领域。最近的研究发现,氢气可以选择性的和羟自由基反应,氢气分子小,一个比较明显的特点就是具有强大的穿透性,可以非常容易地进人细胞内,如细胞核和线粒体等任何部位。氢分子能轻易地穿过生物膜发挥其抗氧化能力,以上特点决定了氢分子在生物医学领域具有良好的应用前景。

许多研究表明,氢分子对于机体氧化应激、炎性反应、凋亡、脂代谢等方面有益处,已经在临床中广泛应用。但是,目前一些医院在应用氢气治疗时,并没有充分考虑到氢气及其产氢设备的安全性。临床上常用的摄氢途径有3 种:饮用富氢水、静滴用富氢水或吸人用氢气。结合文献和实践,我们总结了较常用的5种不同给药途径的外源性氢气制备方法,这些制备方法设计安全、简便,以供相关学者借鉴。富氢饮用水或富氢0.9%氯化钠注射液中氢气的浓度采用ppm(mg/L, weight/volume) 表示。吸人用氢气的浓度采用%I(volume/volume)表示。

1 氢包直接浸泡法

用一个500ml的抗压聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 瓶。产氢剂共0.65g,由铝粉和氢氧化钙按重量76: 24比例混合而成。产氢剂用气体渗透膜或无纺布包成一小包。包好的产氢剂直接放人装水的PET瓶内。产氢剂化学反应式如下:

2A1+Ca(0H)2+6 H20=Ca[A1(0H)4]2+3H2

产氢剂包直接放人瓶中,加人500毫升水,盖紧瓶盖。产氢反应不断生成的氢气由气体渗透膜透人水中。在这过程中,产氢剂和水反应,但不会混人饮用的水中。在室温中,经过24小时,瓶中气体的压力会逐渐升高到4.5大气压。反应终止后,摇晃瓶子30秒左右,氢气就溶解在水中了。分别在10、15和25度环境中,在打开PET瓶瓶盖前,测定饮水中的氢浓度。在同一温度下,经过24小时 反应的饮水氢浓度明显高于仅12小时反应的浓度。如果都是反应12小时 ,

那么饮水氢浓度将随着温度的升高而升高,10、15和25度的饮水氢浓度分别大约为3、4和6ppm。反应24小时后,10、15和25度的饮水氢浓度分别大约为6、7和8ppm。取反应24小时的富氢水,打开PET瓶瓶盖后,饮用富氢水的浓度可于1小时 内氢浓度由7ppm迅速降到6ppm左右,2小时内降到5ppm左右。如果没有打开瓶盖,保存7天,水中氢浓度都能保持在8ppm以上。因此,应用氢包直接浸泡制备的富氢饮水,至少能保持1周,打开瓶盖后必须在2小时内喝完。另外,瓶中不宜有空气进去,以免降低氢的浓度。

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2 氢包试管浸湿法

用无纺布的袋子包着产氢剂(0.65g) 塞人丙烯酸树脂试管,加人水0.5ml。试管用一个阀门与瓶盖相连接,试管插人装满水的抗压PET瓶中,盖紧瓶子。类似第1种方法,氢气可以通过无纺布的袋子。室温中,5分钟左右,产氢剂在潮湿的非编织袋中不断生成氢气。氢气通过丙烯酸树脂试管的阀门溢人瓶子中。PET瓶内的压力逐渐升高到6个大气压左右。24小时后,摇晃瓶子30秒, 氢气溶人水中。10、15和2 5度,10min反应后,PET瓶内水的氢浓度分别为5、7 和7ppm左右。反应24小时后,3个温度条件下,PET瓶内水的氢浓度均能明显提高,打开瓶盖之前均维持在10ppm左右。打开瓶盖后1小时,水中氢浓度迅速降低到8ppm左右,2小时后降低至6.5ppm左右。如果没有打开瓶盖,放置7天,水中氢浓度仍能维持在10ppm。因此,该法制备的富氢水同样能够保存7 天,打开瓶盖后必须在2小时内饮完。

3 电解水浸泡0.9%氯化钠注射液

将装有静脉滴注用的液体、透析液或器官保存溶液等液体的聚乙烯塑料袋,浸人含氢的水箱。水箱内不断通过电水解产生氢气。水箱内的水通过水菜不断循环。电解产生的氢气可通过聚乙烯薄膜渗透透人袋内的静脉滴注液体,而袋内的注射液体不会被污染。将输液袋泡在电解富氢水中后,泡l、3 、5和10小时后,富氢0 .9%氯化钠注射液的氢浓度逐渐升到 0.3、0.6、0.8和1.0ppm。因此,要获得浓度大约为1.0ppm的静滴用富氢水,至少要泡10小时。输液袋的材质种类与袋内氢浓度无关。氢是否容易透过输液袋,主要是与袋子的厚度和液体的性质有关。氢气最易融人0.9%氯化钠注射液,而最难融人的是碳酸氢钠注射液。如果用500毫升的袋,静滴用富氢水的浓度会明显高于20毫升的塑料安瓿。在电解富氢水中浸泡10小时后拿出来,输液袋内的氢气浓度在1小时内由1.0ppm递减到0.6ppm。因此,静脉滴人富氢水必须在1小时之内输液完毕。

4 氢包浸泡0.9%氯化钠注射液

将无纺布包着的产氢剂用少量水浸湿。铝箔袋内装人无纺布产氢剂包、水以及0.9%氯化钠注射液袋,并密封好。

产氢包配方同前。无纺布内生成的氢气可通过聚乙烯薄膜渗透透人0.9 %氯化钠注射液袋内的液体。该法制备的富氢0.9%氯化钠注射液可能保存很长时间,在第1、3、6和12个月,氢的浓度保持在1.2 PPM左右。因此,用该法制备的富氢0.9%氯化钠注射液可以存放12个月。

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5 电解水产氢混合空气法

电解水生成氢气。吸人的气体为氢气和空气的混合气体。由于氢气易发生爆炸,因此吸人氢气的浓度必须控制在爆炸的最低限4 %以下。通过调节空气菜功率来提高或降低空气进量以稀释电解水产的氢。机器开动0.5分钟, 氢气的浓度即可稳定在3%左右,并且能够维持3小时。

6 讨论

1975年,美国学者报道连续呼吸氢气治疗动物的皮肤恶性肿瘤,提示高压氢气治疗皮肤恶性肿瘤有效。2007年日本医科大学Ohsawa等在世界著名杂志《自然医学》报道,动物呼吸2%浓度的氢气即能显著改善脑缺血/再灌注损伤的程度。随后氢气作为一种新型的具有选择性的抗氧化剂而受到广泛的关注。目前,关于氢气用于动物疾病模型或临床治疗的文献超过300篇。氢气在水中的溶解度较低。如果按照摩尔浓度计算,20度时水溶解纯氢气的浓度为0.92mM。氢水(水素水)中的氢气含量一般用ppm表示。氢气在水中的饱和浓度大约是0.8ppm, 浓度大于0.8ppm的富氢水就是过饱和氢水目前市面上多数产品(水素棒、富氢水机、电解水机、大部分瓶装或者袋装富氢水)的浓度都在0.8ppm以下,氢气浓度在1.0ppm以上治疗效果显著,低于1.0ppm治疗效果不明显

提升并保持饱和氢气水的浓度及稳定性,是氢气医学应用上的科研难题。玻璃瓶、铝瓶对氢气具有很好的封存效果。袋装水包装通常也有一层铝膜作为密封材料。瓶装和袋装各有利弊,应用时请根据需要而定。袋装水最大的优点是运输成本低,携带方便。从储存的远期效果看,瓶装要比袋装的好。我们推荐的两种超饱合饮用富氢水(7ppm或10ppm)的制备方法,如果没有打开瓶盖,可以保持7天。一旦打开瓶盖,必须在2小时内饮完。本研究探讨的两种静脉用的富氢0.9%氯化钠注射液,虽然静脉用的富氢0.9%氯化钠注射液必须在1小时 之内滴完,但是用铝箔包装的富氢0.9%氯化钠注射液如果没有打开可以保存12个月。另外,我们推荐的吸人用的氢气发生罐,可以通过调节氢气与空气的比例实现控制吸人氢的浓度,可以达到3小时。在检测了经各种给氢方式后,对大鼠组织内的氢浓度进行检测,发现组织内氢的浓度决定于不同的给氢途径。因此,对不同的疾病和不同部位的组织,选择更有效的给药途径是非常重要的。

目前,国内外纳米气液混合技术的发明攻克了氢气难溶于水的科学难题,采用物理方法让水均匀包裹氢分子,促使氢气和水达成稳定结合,具有氢气浓度高、稳定性能好等特点。但是,其临床治疗效果,还需要进一步确认。从临床实践上来讲,在乳果糖呼气试验中,结肠内,大量细菌通过酵解糖类物质等产生了大量的氢气,这些氢可经肠黏膜弥散人血,并经肺呼出。乳果糖过程产生的氢气量远远大于饮用或静脉滴注的富氢液体所含的氢气量。外源性氢气和体内产生的内源性氢气的生理作用及其对机体的影响差异,还需要更多的研究来阐明。

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