沸石分子篩材料具有與生化過程密切相關的獨特性能,例如離子交換,形狀選擇吸附和催化。它們是一類性能優異的新型功能材料,廣泛用于工業和日常生活中。沸石分子篩材料是一類性能優異的新型化學材料,已廣泛應用于工業和日常生活中,并滲透到光電子材料,微電子學和生物芯片領域。在2001年,巴黎舉行的第13屆國際分子篩會議上,分子篩在醫學領域的應用成為會議的重點。
沸石分子篩是一類具有均勻孔結構的天然或合成的鋁硅酸鹽。其化學組成為:M2/n·Al2O3x·xSiO2·yH2O,其中M表示金屬陽離子,n為金屬陽離子的化合價態。x是硅與鋁的比例,y是飽和水分子的數量。硅-氧化鋁分子篩的基本結構單元是硅-氧四面體和鋁-氧四面體,它們通過氧橋相互連接以形成多元素環,而各種類型的多元素環通過氧橋彼此連接以形成三維結構。空腔稱為空腔或籠子,其在保持架和保持架過程中可以通過各種孔相互穿過。沸石分子篩的這種結構特征引起了研究者對其研究的廣泛興趣,就目前來看,研究范圍包括受約束條件下客體分子的吸附和相變,分子篩的離子交換以及金屬種類,金屬氧化物和半導體簇的存在,成為分子篩孔中的形成過程以及孔中其他類型客體物質的負載。
作為離子吸附劑和抗菌添加劑。沸石分子篩具有優異的離子交換和吸附性能,并且對某些放射性元素如90Sr,137Cs,60Co,45Ca和5C1r具有明顯的吸附現象。例如,斜發沸石作為飼料添加劑可以大大降低動物肝臟,腎臟和骨骼肌中134Cs的含量。有機胺和重金屬離子是水污染的重要組成部分,這些污染物,特別是重金屬離子,可以通過食物鏈進入人體。一些天然沸石,例如菱沸石,斜發沸石和菲利普沸石可以有效地去除體內的水分。Cd2,Pb2,Zn2,Cu2,Cr2等重金屬離子可有效還原污染水域動植物中的重金屬元素。同時,它可以有效吸收一些小分子量的有機化合物。因此,作為優秀離子吸附劑的沸石分子篩是一種具有巨大潛力的環保材料。
作為緩慢/控制釋放的藥物載體。由于沸石分子篩具有規則的骨架結構,良好的水熱穩定性,對人體無毒副作用,分子水平的孔徑和狹窄的孔徑分布范圍,因此非常適合作為藥物的骨架型載體。使用分子篩作為藥物載體制備的藥物制劑,可以顯著降低藥物對人體的刺激作用,控制藥物的釋放速率,延長藥物的作用時間。現有研究文獻表明,天然或修飾的斜發沸石是控釋阿司匹林的最常見載體。
在將不同種類的小鼠的食物中加入斜發沸石后,發現食用這種飼料的小鼠的壽命比相應的對照組要長,并且小鼠中腫瘤的數量和體積也很有著很明顯的衰退現象。同時,通過毒性試驗后,發現斜發沸石的添加沒有帶來任何毒副作用。體外細胞培養發現微粉化斜發沸石會引起腫瘤干擾蛋白的分泌并阻止腫瘤細胞的生長。
沸石分子篩的催化性能使其成為一種酶模擬材料。與傳統的生物酶相比,分子篩制備的無機模擬酶具有更高的穩定性,易于制造和儲存。沸石分子篩的超大孔體積和比表面積不僅為其結構框架中的生物酶負載提供了空間,還促進了酶催化過程中底物的轉化。因此,研究人員正在嘗試使用這種分子篩來制備各種生物電極。例如,將分子篩顆粒添加到葡萄糖氧化酶和碳糊的混合物中可以準確地測量葡萄糖的存在。
在血液滲析中,沸石分子篩通常被用來除掉滲析液中的NH4+,并已在實際醫療中得到應用。同時,沸石分子篩也可以保護暴露高聚物,使其免于暴露在紫外線下降解,這一原理被推廣用于皮膚藥品的制備中。另外研究發現,沸石分子篩粉末還可以用于治療種皮膚病(如褥瘡)和外傷以及胃腸道疾病。