染料變身救命神藥

姜林

五顏六色的衣服、七彩斑斕的玩具、花花綠綠的藥丸，我們常常見到的這些物品之所以擁有美麗的顏色，都要歸功于各種各樣或天然或人工合成的染料。染料不僅裝點了人類的生活，它們還能幫助人類對付病痛。

將染料用來治病

如果問你人類最早發現的抗生素是什么，你一定能很快回答出來——青霉素。青霉素的故事在小學我們就已經耳熟能詳?？墒?，如果要說人類獲得的第一件對付細菌的武器是什么，很多人可能不太了解。青霉素的出名讓我們常常誤以為在其意外被發現之前，人類拿細菌束手無策，但其實有一種對付細菌的藥物比青霉素投入臨床應用早了近十年，那就是名叫百浪多息的染料。染料與抗菌藥有什么關系？

科學家是如何開始將染料當作抗菌藥研究的？將染料變成藥物的思路始于19世紀德國免疫學家保羅·埃爾利希。在研究中，埃爾利希發現，不同細胞有不同的酸堿度，而由于酸堿度不同，當遇到染料時，細胞們會被染上不同的顏色，由此埃爾利希發明了活體染色法。埃爾利希首次提出將白細胞按所含顆粒染色特性進行分類的方法，并通過染色發現了嗜酸性粒細胞，首先鑒別了髓細胞性白血病的各種類型。在給細胞染色的過程中，埃爾利希想到：既然某些染料可以給細胞上色，那是不是也存在一種染料能特異性地與病原體結合，如果它還恰好具有毒性，能將病原體殺死，不就能作為藥物了嗎？

在這種思路引導下，1891年，埃爾利希開始尋找能治病的染料。幾年后，埃爾利希真的找到了兩種能治病的染料——能治愈瘧疾的亞甲藍和能有效治療梅毒的砷凡納明，這兩種基于染料制成的藥物也是人類首次嘗試并合成的人造藥物，化學藥正式誕生。埃爾利希的“染料藥”思想影響了更多人，其中就包括制出了百浪多息的德國藥學家格哈德·多馬克。

世界上第一種抗菌藥

與許多藥學家相似，多馬克制造抗菌藥的動力來自于殘酷戰爭帶來的絕望和挫敗。1914年，參加了一戰的多馬克目睹了許多戰友因傷口被細菌感染而截肢甚至死亡，然而醫生卻對此束手無策，多馬克因此改變了志向，他決定從只能依靠已有知識治病的醫生轉行成尋找新藥物的科研人員。

從醫學院畢業后，多馬克加入了德國拜耳公司。當時拜耳公司依靠埃爾利希傳承下來的抗瘧藥賺得盆滿缽滿，嘗到了甜頭的公司高層將多馬克召進公司，正是希望他沿襲這一思路，將“染料抗菌藥”研發出來，好在這個仍然一片空白的領域占有一席之地。

然而從無到有從來不是容易的事情，在四年的時間里，多馬克團隊嘗試了超過3000種化合物，無一例外都失敗了。1932年，多馬克等人意識到現有的染料是無法達到目的的，他們開始嘗試著改變染料結構。多馬克想到，埃爾利希當年發現紅色的偶氮染料對錐蟲有效，偶氮染料能抗寄生蟲，能不能抗鏈球菌呢？人多力量大，團隊里另一位化學家提議可以在偶氮染料的結構中加上磺胺基團，吸引鏈球菌然后毒死它們。

這次，奇跡出現了，當多馬克將這種改造后的“染料藥”喂給已感染鏈球菌的小白鼠之后，這些小白鼠逐漸康復了！而且，毒性實驗表明，這種藥物對生物的生理毒性也很小，實驗動物對藥物的耐受量大，各種器官也沒有受到損傷。研發小組興奮地將這個化合物命名為百浪多息。

也不知是幸運還是不幸，就在多馬克研發出百浪多息后的第三年，他的小女兒不小心摔倒，不潔的針頭刺入手掌，傷口被鏈球菌感染了。小女孩的病情很快惡化，除了截肢外沒有其他挽救生命的辦法。絕望的多馬克抱著死馬當活馬醫的念頭，給女兒注射了一劑百浪多息，兩天后女兒狀況奇跡般地好轉，并且幾乎沒有任何副作用。于是多馬克發表論文，將百浪多息正式介紹給了大眾，百浪多息很快做出了巨大貢獻：在二戰中，基于百浪多息制成的抗菌藥成了最重要的戰場急救藥物之一，挽救了成千上萬士兵的生命。

靶向癌細胞的染料

既然染料能給細胞染色，那么能不能特異性地給腫瘤細胞染色呢？如果通過染色，腫瘤細胞能與其他細胞界限分明，醫生在切除腫瘤細胞時，就能清晰地看到腫瘤的范圍和走向，從而盡可能切除全部腫瘤，同時減少損傷周圍健康組織。

美國南加州大學的生物醫學工程教授克里斯蒂娜·扎瓦萊特致力于尋找這樣一種專屬于癌細胞的染料。為了安全，扎瓦萊特從用于刺青、食品藥品加工的染料中尋找目標。通過光譜分析，扎瓦萊特發現有許多種染劑有特別的光學性質，具備偵測癌細胞的潛力。可是，這些染料同時也能將健康細胞進行染色，如何區分癌細胞和健康細胞呢？

研究人員開發了一種可攜帶色素的新型納米顆粒。新型納米顆粒的大小適中、滲透力較強，從而能夠快速通過健康組織，卻在腫瘤區域停留更長的時間。若將少量染料包裹在納米顆粒中，就可以獲得更好的顯影效果，醫生能夠更加輕松地確定癌癥區域。目前，這種生物染料已獲得美國食藥監局的批準。

在腫瘤治療方面，染料也大有可為。光敏療法是一種治療癌癥的新型療法，預先把光敏劑注入機體，使之進入腫瘤組織，然后以特定波長的光線進行照射，使光敏劑產生反應，釋放毒性物質，破壞或殺死腫瘤細胞。科學家研制出了一些特殊染料，可以作為光敏劑被吸附到腫瘤當中，進行光敏治療。在同樣治療效果下，光敏療法對組織細胞的毒性大大降低，對于體內無法光照的部位，還可以通過內窺鏡進行身體深處腫瘤的治療。

對付核輻射的藍色染料

除了病原體和癌細胞，染料還可以幫助治療核輻射和重金屬中毒。

1994年，一起駭人聽聞的投毒案進入人們的眼簾：清華才女朱某因不明原因發病住院，從腹痛、嘔吐到脫發高燒，朱某在重癥病房住了一個多月，病情并未有所好轉，反而愈加嚴重。后來，醫生判斷，朱某的病情是由于鉈中毒。鉈對人體的毒性超過了鉛和汞，近似于砷，最小致死劑量是12mg/kg。鉈離子能取代鉀離子，和某些酶的親和力比鉀大10倍，從而導致人體因缺鉀而出現各種神經毒性反應。

朱某的病情來勢洶洶，可是醫生們卻沒有辦法幫助她。朱某的同學通過互聯網向世界各地的醫生發送了求救信，這才獲知了一個“偏方”：普通工業顏料普魯士藍可以治療鉈中毒。由此，朱某當時終于撿回了一條命。這個神奇的“普魯士藍”究竟是何方神圣？

其實，普魯士藍的誕生也是源于偶然。1704年的一天，一個名叫迪斯巴赫的德國人正像往常那樣進行著生產胭脂紅顏料的工作，可是這一次，盡管與原先的工作步驟一模一樣，迪斯巴赫最終得到的顏料卻不是紅色的，而是一種深藍色顏料，發生了什么事？

制造顏料時，迪斯巴赫需要將胭脂蟲、碳酸鉀和硫酸鐵等物質混合在一起進行焙燒，再用水浸取焙燒后的物質，在過濾掉不溶解的物質以后，濃縮溶液就得到了需要的顏料。但在這次濃縮過程中，迪斯巴赫首先得到一種黃色的晶體，當這種黃色晶體與三氯化鐵的溶液相遇，便產生了一種顏色很鮮艷的藍色沉淀。

迪斯巴赫經過進一步的試驗，發現這種藍色沉淀竟然是一種性能優良的涂料，迪斯巴赫將之命名為普魯士藍。從此，普魯士藍作為一種稀有顏料，在市場中大受歡迎。后來，人們才知道，原來迪斯巴赫購買到的碳酸鉀中摻有動物油，其與硫酸鐵經過一系列的化學反應后產生了亞鐵氰化鐵，也就是普魯士藍。

普魯士藍化學名為亞鐵氰化鐵，在許多聞氰色變的人看來，這種藍色物質或許有著某種不為人知的毒性。但實際上，普魯士藍不僅無毒，而且還是一種功效極佳的解毒劑。由于普魯士藍含有鐵，鐵與重金屬鉈和放射性銫等元素能夠發生置換，使其形成不溶性物質，隨糞便排出，有效阻止人體吸收鉈和銫，所以具有解毒效果。20世紀70年代以來，用普魯士藍緩解鉈中毒的案例頻繁出現在醫學論文和報告中。

1986年4月26日，切爾諾貝利核電站發生核泄漏，1700多噸石墨爆炸燃燒，釋放出大量銫、鍶、鈰等放射性物質和鉈、鉛等重金屬元素。切爾諾貝利核泄漏事件發生后，普魯士藍成了“大功臣”，僅是解救鉈中毒的成功案例就有幾十例。2003年10月，美國食藥監局正式批準可溶性普魯士藍用于鉈中毒的救治，鉈中毒這一原本的不治之癥終于等來了它的專屬神藥。所以說，染料們不僅有美麗的“外表”，還有更加美麗的“內在”，等待著人類繼續去挖掘。

（六月的雨摘自《大科技》2023年第9期）