沸石是具有高吸收性和離子交換能力的多孔礦物,其分子結構是AlO4和SiO4的致密網絡會在其中插入/交換水和其他極性分子或離子的空腔中產生氣泡。即使存在幾種合成的或天然存在的沸石種類,但最廣泛和研究的是天然存在的斜發沸石。
天然沸石是一種出色的排毒,抗氧化劑和消炎劑,目前被用于許多工業應用中,從環境修復到人體內作為食品補充劑或醫療裝置的口服應用/體內補充。此外,通過將斜發沸石微粉化,或者將其作為雙摩擦機械活化的微粉化材料,可以改善其在臨床前和臨床模型中的效果。
由于沸石在水中的顯著和獨特的離子交換特性,其已被用于各種醫療,工業和環境領域中,特別是用于處理工業廢水和廢物中的有毒污染物。目前,由于沸石具有吸收并去除人體胃腸道中有害物質如重金屬,氨或其他小分子的能力,因此國內外多個科研機構、專家團隊逐步將其應用于藥品中。特定的PMA沸石在一項隨機臨床試驗中的口服應用進一步表明,它對腸道具有積極的影響,因為沸石對腸道壁的完整性有積極的影響,臨床前的相關數據也進一步表明對腸道微生物組有積極影響。并且,在近日研究已經建立了腸道微生物組與慢性神經系統疾病之間的可能聯系,該可能的鏈接被稱為“腸腦軸”。
沸石的整個結構由形狀均勻的孔或通道組成,可以在其中吸附物質。特別是,將水或極性分子插入這些孔中,這些孔充當通過偶極相互作用與沸石相互作用的分子的篩子。除水外,空穴和通道還被一價堿性離子(例如鈉和鉀)以及二價原子(例如鈣和鋇)或羥基占據,這些離子很容易與周圍環境中的其他極性分子和陽離子交換。?
沸石在其孔/通道內的離子交換能力和陽離子交換能力主要取決于其硅鋁比率。該比例對于沸石的穩定性還重要。有文獻證明,二氧化硅含量較高的沸石,如斜發沸石,在酸性條件下是穩定的。用TMAZ和PMA-沸石進行的體內實驗證明了穩定性,特別是對于在胃腸道條件下可能的鋁離子泄漏到體內的穩定性,這些實驗證實了沸石被人體食用的安全性,因為在補充PMA-沸石和TMAZ后,在血清和動物器官中均未檢測到鋁離子濃度升高。
除了金屬陽離子和水之外,沸石的孔穴還可以與其他分子和有機來源的離子基團(例如氨和硝酸鹽)相互作用,它們以不同程度的親和力結合。憑借這些卓越的離子相互作用特性,沸石被認為是重要的重要無機陽離子交換劑之一,并在許多工業領域得到了廣泛應用,例如廢水,核廢料,耕地,畜牧業等。