很少有大学的实验室会聚焦某个化学元素去深入研究，但在yl7703永利官网材料与化学学院就有这样一家科研机构，11位科研人员专注“铋”元素的研究，它就是yl7703永利官网的铋科学研究中心。近年来，这里围绕大健康产业，诞生了大量的科研成果，其中的一些有望将来进入产业化的通道，为百姓健康造福。
为什么聚焦“铋”元素？
铋元素（Bi）位于第六周期第 VA 族。早在古希腊和古罗马，人们就开始使用金属铋，用作盒和箱的底座。文艺复兴时期，有一位与弗兰西斯·培根媲美的学者，他就是德国采矿学家、冶金学家和科学著作家格奥吉乌斯·阿格里柯拉。在他所著的《论金属》一书中，提出了锑和铋是两种独立金属的见解。科学界将铋发现者的荣誉给了德国科学家瓦伦丁，他在1450年就描述过铋。18世纪30年代，法国化学家埃洛在英国看到熔炼工人常将一种天然的金属加到锡中使之变硬发亮，他用吹管从辉铋矿（Bi2S3）中还原出金属铋，但是他没有弄清楚这是一种什么金属。法国化学家日弗鲁瓦仔细研究了这种金属，确认铋是一种新金属。他将这段经历记载在《铋的化学分析》一文中。1731年，日弗鲁瓦去世，这篇论文直到1753年才出版。
非常有趣的是，铋是为数不多的冷缩热胀材料，受热会收缩，遇冷会膨胀，与普通金属热胀冷缩的性质完全相反。铋是最具反磁性的金属材料之一，在磁场中会被排斥开来，常被用于制造磁悬浮列车，这种列车的行驶速度能超过400公里/小时。铋的导电性几乎是所有金属中最低的，而铋的氧化物却有很高的阳离子导电性，通常应用于固态氧化物燃料电池和氧传感器上。在接近绝对零度时，铋会变成超导体。铋由于自身熔点低的特性，铋与镉、锡可以结合形成低熔点的合金，用来制造保险丝或焊料。
全球铋储量为37万吨，主要分布在中国、越南、玻利维亚、墨西哥、加拿大等国家。中国铋资源丰富，储量约为24万吨，约占世界总储量的2/3，位居全球首位。
铋科学研究中心主任缪煜清教授告诉记者，神奇的铋元素让科学家们着迷，但这种元素还有很多潜在功能没被挖掘出来。
怎么从“铋”中“寻宝”
走进铋科学研究中心，这里的科学人文氛围特别浓郁，墙上一幅诗句代表着这里科研人员的心声——“明月几时有，把酒问青天，不知丹砂炉鼎，何成镍金玄圆”。
虽然铋的兄弟姐妹都是有毒重金属，但“道不同不相为谋”，铋与它们的个性完全不同。它的单质和化合物通常低毒或无毒，因此被称为绿色元素，所以，其经常被应用在医学方面。目前，铋科学研究中心的科研方向就聚焦生物医药领域。
说起其在生物医药领域的用途，目前还真不少。缪煜清介绍说，铋的原子序数为83，相对原子质量大（208.98），能够衰减、屏蔽x射线或γ辐射，可用于医学成像中的造影或防护；铋的化合物枸橼酸铋钾，是治疗胃溃疡的特效药，它可以在胃液pH的条件下水解，形成保护性的、弥散性涂膜，附着在溃疡处，隔离胃液和溃疡，从而缓解疼痛感，是胃溃疡患者的常备良药。
“铋科学研究中心以‘国家需求、人民健康’为理念，围绕国家战略金属、健康医学材料领域，开展铋科学基础理论研究，拓展铋相关产品技术研发。中心目前的科研方向有6个，分别是纳米影像与智能诊疗、抗癌药物及载体递送、聚集发光与荧光材料、生物传感及医学检测、医用水凝胶与高分子、铋合金与医用合金方向的特色研究等。在研发的同时，我们还不断推进科技成果的产业化，推动学术界和产业界的交流与合作。我们的目标是为中国深化铋科学基础理论、推进铋产业长足发展，以及保障人民生命健康作出贡献。”缪煜清说。
“铋”中探到的原创成果
目前，铋科学研究中心已经获得了一系列科研成果。小尺度下的铋材料会展现出什么样的效果？中心的科研团队打造了Bi、BiF3、BiVO4等一系列铋基纳米材料，研究发现这些呈现出花状、棒状、球状、介孔或核壳等多种微尺度形貌，在CT增强造影、在体疾病诊断、抗病毒、协同肿瘤治疗等领域展现出极大的应用前景。特别是在抗肿瘤研究方面，团队在乳腺癌与肝癌治疗领域集中攻关，创新研制了多种硫族和含卤铋纳米材料，包括硫化铋、氯氧化铋等。结合材料自身特性将光热治疗、光动力治疗、声动力治疗、增效放疗或化疗等结合，可在减少照射时间、降低照射强度的条件下实现经单次治疗即可有效抑制肿瘤的治疗效果，在小鼠肿瘤模型治疗中表现出了良好的肿瘤增殖抑制能力。团队还利用铋基纳米材料构建了多种免疫电化学传感器，这些传感器可对肿瘤标志物、microRNA等多种生物分子进行定量分析；团队还发现将铋元素掺入稀土荧光粉，可显著提升该类材料的发光与温度传感性能，接下来将进一步拓展铋基荧光材料在生物医学领域的应用。
缪煜清介绍说，中心目前已经与加拿大滑铁卢大学、香港大学、新华医院、中山医院、上海市胸科医院、上海市肺科医院、上海市质子重离子医院、中国五矿集团、中国石化等单位建立了广泛的合作，形成良好的产学研合作关系。
“中国的铋资源居于世界首位，中国的铋基础研究能力也应该在世界上处于前沿位置。” 缪煜清说，未来将紧密围绕yl7703永利官网近年来推动“医工合作”的创新路径，开展基础研究工作和应用研究工作，力争成为国际学术高地。
来源：上海科技报 作者：吴苡婷
原文链接：https://www.shkjb.com/content.html?id=227772
