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硫酸钙(石膏)在医药中应用的现状与发展前景综述

来源:磊鑫石膏 发布时间:2016-02-03 08:51:38 点击次数:859次

荆门市磊鑫石膏制品有限公司

    硫酸钙(石膏)在医药中的应用必须为天然矿石加工的产品,天然石膏是自然界中蕴藏的石膏石,主要为二水石膏和硬石膏,由化学沉积作用形成,常产于海湾盐湖和内陆湖泊形成的沉积岩中,硫酸钙常为单斜晶系硫酸盐类矿物。我国石膏矿产资源储量丰富,分布于23个省、市、自治区,但能够应用于医药中的只有纤维石膏等高纯度矿石加工的产品。

硫酸钙简介

1.1 分子量和分子式

    常用的硫酸钙的分子式为:CaSO4 和CaSO4 ·2H20,其分子量分别为136.14和172.17.

1.2 性状

    为纤维状的集合体,呈长块状、板块状或不规则块状,大小不一,全体白色、灰白色或淡黄色.有的附有青灰色或灰黄色片状杂质,半透明,质软,用指甲可刻划,条痕白色,易裂成菱形薄块,纵断面具有纤维状纹理,具丝样光泽.有土腥气,嚼之显粉性,味淡.加热至108~C时失去部分结晶水变成熟石膏.成白色不透明块状或粉末,与水相遇,又会变成生石膏.

1.3 来源、制法

    天然石膏岩经破碎、研磨成为二水合物,或于150℃煅烧形成半水合物. 各种纯化的硫酸钙也可以通过碳酸钙与硫酸反应或由氯化钙与一种可溶性硫酸盐沉淀反应的化学法制得。

1.4 鉴定、鉴别

    1)以铂丝沾取少许粉末,用盐酸湿润,燃烧时显砖红色火焰.

    2)取本品粉末约2 g,于140℃烘20 min,加水1.5 mL,搅拌,放置5 min,又呈黏结固体.

    3)取本品粉末约0.2 g,加稀盐酸10 mL,加热使溶解,溶液显钙盐(药典附录Ⅳ)和硫酸盐(药典附录Ⅳ)的鉴别反应.也可以用红外光谱法或x射线法进行鉴定.

1.5 稳定性及贮藏条件

    硫酸钙化学性质稳定.无水硫酸钙有吸湿性,贮藏时可能结块.本品应置于密闭良好的容器内.贮藏于干燥处.避免受热。

硫酸钙在药物制剂或制剂工艺中的应用

2.1 应用

    硫酸钙有无水物、半水合物和二水合物三种形态,国内一般采用二水合物.硫酸钙二水合物常用于片剂和胶囊剂的处方中,颗粒状的硫酸钙二水合物具有良好的可压性和中等强度的崩解度.硫酸钙二水合物虽然含有21%的水分,但其紧密结合在分子结构中,在80℃时也不易释出,而且不易吸收外界的水,故无吸湿性.可广泛用作纤维素和其他对水分敏感的药物的填充剂.这类与水紧密结合而又不吸湿的物料,与其他无水物相比较,具有更大的优越性.

    硫酸钙半水合物遇水易硬结,常用于制备煅石膏绷带,这种绷带可用于肢体和骨折的固定,不应用于片剂和胶囊剂的处方中.无水硫酸钙具有吸湿性,吸水能引起贮藏的片剂变硬而崩解超限.故在口服片剂、胶囊剂或散剂的处方中不推荐使用.

2.2 配伍禁忌

    有水分存在时,钙盐可能与有机胺、氨基酸、多肽和蛋白质有配伍禁忌,并有可能形成复合物.钙盐会影响四环素类的生物利用度.据推测硫酸钙可能会与吲哚美辛、阿司匹林、门冬酰胺、头孢氨苄,红霉素,唷配伍禁忌,因为这些物质与其他钙盐有配伍禁忌.另外,在高温状态时,硫酸钙可以与磷或铝粉发生剧烈反映.也能与重氮甲烷发生剧烈反应.

2.3 安全性

    硫酸钙二水合物可用作口服片剂、胶囊剂的填充剂.当作为填充剂使用,而且是填充剂的用量时.一般认为是无毒的.然而足够大量的摄人,吸水后可能导致消化道梗阻.由于钙盐由消化道吸收有限.即使口服大剂量也不会产生高血钙症.钙盐可溶于支气管的分泌液中,故纯净的钙盐不会引起尘肺病.由以上情况可知,硫酸钙的安全性很高,但是作为固体制剂的填充剂时,硫酸钙需要粉碎到100目左右,操作时细粉会产生有害的粉尘,对眼睛或呼吸道产生刺激.

    所以建议使用呼吸器或防尘口罩以避免过量粉末吸人,因为过量吸人可能饱和支气管分泌液导致沉淀,而阻塞气管.

硫酸钙在骨科材料中的应用

3.1 硫酸钙在骨科材料中应用背景

    硫酸钙用于填充骨缺损已达百余年之久。Dreesman1892年首次介绍硫酸钙作为骨填充剂的应用研究。动物实验和临床研究都证实硫酸钙的生物相容性和用作骨移植材料的可行性。普通硫酸钙作为植入材料有很大的局限,如材料的无菌性、热稳定性、吸收速度等。美国Wright医疗技术公司与美国石膏公司合作,经过15年的研究发现,通过控制半水化合物晶体的形态和大小,可以控制硫酸钙的吸收率,并据此研制出一种新型的用于骨科临床的医用硫酸钙(Osteoset)。

3.2 硫酸钙在骨科材料中的应用

    骨组织工程中常用的骨修复材料主要有金属材料、天然有机材料及其复合物、合成高分子可降解材料及其复合物、生物无机材料及其复合物等。高分子材料可分为可生物降解型和非生物降解型。常用的生物降解高分子有聚乳酸、聚酸酐、聚己内酯等合成高分子材料,及胶原(以I型胶原为主)、明胶、壳聚糖、海藻酸盐、透明质酸钠等天然高分子材料。生物可吸收元机材料主要包括碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HA)。

    硫酸钙是最早应用于组织修复的材料,高纯度半水硫酸钙因其具有良好的生物相容性、生物可吸收性、骨传导性、快速吸收特性、易加工性和高机械性能等优点而成为最早使用的整形外科或齿科材料。众多的研究结果表明,硫酸钙基材料可以用作骨修复材料。

3.3 硫酸钙在骨科材料中做载体的应用

    硫酸钙作为局部植入载体有以下优点:①良好的耐受性;②空间充填特性,吸收速度与新骨形成速度相当;③生物吸收完全;④骨传导作用。壳聚糖为生物可降解的甲壳质衍生物,有促进前成骨细胞分化而加速骨形成的作用。

    Cho等报道硫酸钙壳聚糖混合片剂在兔胫骨骨缺损模型中的成骨作用,实验分对照组、壳聚糖组(共300mg)、硫酸钙组(共300mg)、硫酸钙壳聚糖片剂组(1:1,共320mg),术后第6周骨矿质实验和三点弯曲实验显示后两组显著比前两组好,组织学显示前两组的缺损中央仍为纤维结缔组织,后两组缺损中央纤维结缔组织已被骨痂替代并出现层化,骨桥也很明显,因此硫酸钙壳聚糖混合片剂比壳聚糖有更好的成骨作用。

    De Leonardis等 在硫酸钙植入骨缺损术后6个月的患者中发现骨小梁周围有一些非结晶的嗜红性微粒,其周围成骨细胞活性较强;冯·科萨染剂染色后发现嗜红性微粒和周围骨小梁组织钙离子浓度较高;认为这种嗜红性微粒可能是硫酸钙的残余或生成物,较强的成骨细胞活性提示硫酸钙的促成骨作用。

3.4 硫酸钙在骨科材料中的作用机制

    硫酸钙促进骨组织再生的机制尚未完全阐明。目前普遍认为硫酸钙具有骨传导作用,促进血管和成骨细胞的长入。硫酸钙促进新骨生成的作用可能与周围组织血供和骨外膜有关。                          

    在血供良好的四肢骨,硫酸钙被新骨完全替代约需3个月;在血供较差的扁骨,植入处新骨形成不明显,出现瘢痕愈合 。硫酸钙植入骨缺损处如果被骨外膜覆盖,即在45~72天内完全吸收,否则不能吸收。硫酸钙可能具有骨诱导作用。其机制与硫酸钙溶解过程的局部微环境有关。体外研究显示:室温下将2O片硫酸钙片剂溶于5Oml磷酸盐缓冲液(pH =7.4)中,24小时持续搅动并连续监测pH值,发现pH值下降并稳定在5.1;推测局部pH值下降继发周围骨组织脱矿质和骨形态发生蛋白释放,从而促进成骨作用。Walsh等嘲用成年杂种阉羊建立股骨远端的网状骨缺损模型,发现硫酸钙组和自体骨组在缺损区域的新骨形成相似,硫酸钙组新骨更厚但不成熟;免疫组化分析发现硫酸钙组缺损部位转化生长因子-β、骨形态发生蛋白等表达增加,提示硫酸钙不仅有利于传导骨组织再生,还有促进成骨作用。

硫酸钙的药理作用及临床应用

4.1 药理作用

    硫酸钙在体内可以解离出少量ca ,体内的ca 广泛存在于软组织与细胞外液中,有重要的生理功能,如构成骨骼、牙齿,对新陈代谢、神经冲动传递、内分泌、血液凝固、肌肉收缩、酶的活性等一系列生理生化反应起着重要的调节作用,因此ca +又被称为体内“第二信使”.硫酸钙在中药中又称为石膏,始载于我国第一部药物专著《神农本草经》,列为中品,作为一种疗效明确的清热药,在我国应用已有很悠久的历史.其药理作用为:

    1)在体内由于组织液传递的钙离子侵蚀并破坏肿瘤细胞.具有抗肿瘤的治疗作用.

    2)生石膏可以解肌清热,除烦止渴,其水煎液对人工发热的实验家兔有解热作用.对动物过度兴奋的体温调节中枢有强力抑制作用.但时间不能持久。

    3)内服经胃酸部分溶解吸收人血,使血钙浓度增加,可抑制神经系统的应激能力,减低骨骼肌的兴奋性,缓解肌肉痉挛.又能降低血管通透性而起到消炎作用。

    4)石膏外用可以生肌敛疮,主要用于治疗痈疽疮疡,溃不收口,汤火烫伤.石膏外用时需使用煅石膏,煅制方法:取净石膏块,置坩埚内,在无烟炉火中煅至酥松状,去除结晶水,取出,放凉,碾碎。

4.2 临床应用

    在医疗上,硫酸钙可用于牙科和面部手术。还可用于清热解毒等。

    1)败毒抗癌,用于癌瘤积毒.用于肺癌:使用适当处方连续服用4周以上,能使发热、胸痛、痰咳、气急及多种压迫症状逐渐消失,肿瘤缩小;用于胃癌:可使症状逐渐改善,食欲增加,肿瘤渐小;也可用于唇癌,喉癌,及骨肉瘤等。

    2)用于温热病、肺胃大热、高热不退、口渴、烦躁、脉洪大等症.石膏药性大寒。善清除气分实热,所以适用于肺胃实热的症状,常与知母配伍使用,以增强清理热的作用。

    3)用于温病高热,身发斑疹.温病发斑,多是由胃火旺、血热炽盛所致.在临床上遇到这种症候,常用清热泻火较强的石膏,配合凉血解毒的药物如玄参、丹皮、赤芍、鲜生地等同用。

   4)用于胃火亢盛所致的头痛、齿痛、牙龈肿瘤等症.石膏可以人胃经,且其性凉寒,故可清泄胃火,用于胃火亢盛所致的疾病,可配合知母、牛膝、生地同用。

    5)用于肺热咳嗽、气喘,邪热袭肺,身发高热、气急鼻煽、口渴欲饮等症,可用石膏清泄肺火,配合麻黄、杏仁同用。

    6)煅石膏有清热、收敛、生肌的作用,用于湿疹、水火烫伤。疮疡溃后不敛及创伤不收口等.治疗创伤是,用石膏粉处理烧伤创面,能很快结痂,减少分泌物渗出,防止感染,促进创面愈合;同时可以免除烧伤患者的换药痛苦.用法:先将创面清洗干净,拭去污物,剪开水泡,除掉腐皮,然后将炒过的石膏粉装入纱布袋内均匀撒布于创面上.痂片干固后不宜过早剥去,以免引起剧痛、出血及感染。

    7)用于充填骨缺损腔.应用石膏充填,治疗骨髓炎、骨结核所致的骨缺损的临床资料表明,石膏充填后,血钙在早期多数升高,骨痂出现丰富,骨化过程较快.因此认为石膏充填可能有两方面的作用:一是供应丰富的钙盐。二是起支柱作用。

4.3 不良反应和注意事项

    1)用量过大:石膏毒性很小,但是用量过大后出现疲倦乏力、精神不振、胃口欠佳等现象;

    2)配伍不当。石膏不宜与下列药物同用:

    a、四环素族抗生素,石膏会使该族抗生素溶解度降低而吸收率减少.

    b.不宜与异烟肼同服,会使其疗效降低.

    c.不宜与强的松同服。能降低其生物利用度.

    d.不可与巴豆同服。煎煮时不可使用铁器.

    3)药不对症:石膏属大寒之品,易伤阳气,故脾胃虚寒及血虚、阴虚发热者禁用。

硫酸钙在医药中应用前景

    随着非典、禽流感等流行病的爆发,人们开始对解热消炎药物进行密切关注,而硫酸钙作为一种清热效果明确的矿物药也逐渐走进了人们的视野.硫酸钙取材广泛,价廉宜得,毒副作用极小,随着人们研究的深入。硫酸钙在医药方面的应用将有更广阔的发展前景。

    目前,糖尿病的发病率很高,很多制药企业致力于研究无糖制剂,以利于糖尿病患者的服用。而大多数制剂都是以淀粉来代替糖粉,减少糖的实际服用量,可是淀粉在体内消化液的作用下又可以分解出大量的糖,这种情况的发生不符合无糖制剂研制的初衷.硫酸钙对药物的体外释放和体内吸收影响很小,而且硫酸钙中不含有任何糖类,可以考虑用硫酸钙或含糖较少的纤维素类辅料来代替淀粉作为填充剂,用以制备适合糖尿病患者服用的制剂。


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