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鸡骨草（Abri Herba）来源于豆科相思子属植物广州相思子（Abrus cantoniensis Hance），野生资源主要集中分布于岭南地区以及中南半岛等地，《中华人民共和国药典》（2020年版）[1]及部分地方中药材标准[2]、中药饮片炮制规范[3]等均有收录，药用具有利湿退黄、清热解毒、疏肝止痛之功，常用于湿热黄疸、胁肋不舒、胃脘胀痛、乳痈肿痛、急慢性肝炎、胆囊炎等。鸡骨草含有多种活性物质，包括皂苷类[4]、黄酮类、生物碱类[5]、多糖[6]、氨基酸[7]、挥发油及脂肪酸[8]等，如相思子皂苷Ⅰ、大豆皂苷、槐花皂苷、夏佛塔苷、异夏佛塔苷、相思子碱、刺桐碱等。文献研究发现，鸡骨草具有促进伤口愈合[9]、抗菌[10]、抗病毒[11]、抗氧化[12]、抗肿瘤、免疫调节[13]、抗肝炎病毒[14]、降脂保肝[15-16]等作用，民间也常用鸡骨草制作药膳、凉茶，具有较高的食用价值。目前鸡骨草法定质量标准主要对鸡骨草性状、显微、薄层色谱法（TLC）鉴别相思子碱等项做了初步的质量控制，相思子碱能够较好地反应鸡骨草正品的特性，但是相思子碱在相思子属其他植物中亦有发现，专属性不强，目前市场上常见有相思子属毛相思子（Abrus mollis Hance）与其混淆应用。通过网络药理学[17]及分子对接技术[18]寻找适合鸡骨草质量控制的质量标志物（Q-marker）[19-20]，建立符合鸡骨草药用活性特征的质量标准，能够更好地鉴定鸡骨草的质量及药用食用价值。
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赛默飞Vanquish Core型液相色谱仪（赛默飞世尔科技有限公司）；岛津LC-20A型液相色谱仪（日本岛津株式会社）；SK7200H超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司）；RH-600A高速多功能粉碎机（浙江荣洁工资有限公司）；XS105DU电子天平（梅特勒-托利多公司）；鼓风式干燥箱（上海般诺生物科技有限公司）；色谱柱：Thermo AcclaimTM 120 C18（4.6 mm×250 mm，5 μm，120Å，赛默飞世尔科技有限公司）、Agilent ZORBAX SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm，安捷伦科技公司）、Diamonsil® C18（4.6 mm×250 mm，5 μm，北京迪马科技有限公司）。
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鸡骨草（经海军军医大学药学系黄宝康教授鉴定为豆科植物广州相思子Abrus cantoniensis Hance的干燥全草），药材市场采购或产地采集，根据采集地不同分别设置批号为JGC-xx（采集序号)-xxx（样品序号），共13个批次；相思子碱对照品（中国食品药品检定研究院，批号：111808-202003）、刺桐碱对照品（中国食品药品检定研究院，批号：112058-202001）、夏佛塔苷对照品（中国食品药品检定研究院，批号：111912-202204，纯度：94.9%）、异夏佛塔苷对照品（四川维克奇生物科技有限公司，纯度：98%）；乙腈、甲醇（色谱纯，Merck公司）；甲酸（分析级，国药集团）；蒸馏水（广州屈臣氏食品饮料有限公司）。
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检索中药网络药理学常用数据库与分析平台TCMSP（https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）、TCMID（http://www.megabionet.org/tcmid/）、ETCM（http://www.tcmip.cn/ETCM/index.php/Home/Index/）等，结合鸡骨草主要活性化合物文献检索，根据OB值、OD值以及类药5原则等，获取鸡骨草中活性明确且具有成药性的化合物，再通过 Pubchem查询相关化合物Canonical SMILES 编号，输入Swiss Target Prediction（http://www.swisstargetprediction.ch/）获取化合物所对应的靶标蛋白的Uniprot ID。共选取Soyasaponin Bb、Kaikasaponin Ⅲ、Abrisapogenol A、Abrisapogenol D、Sophoradiol、Kudzusapogenol A、 Abrisaponin I、Abrine、Hypaphorine、Schaftoside、Isoschaftoside、butin等12种不同结构的化合物，筛选其药理活性作用靶点，筛去重复靶标，最终获得237个靶标，通过Cytoscape3.8.2软件构建“鸡骨草-成分-潜在靶点”可视化网络图（图1）。网络中包括250个节点和440条边，平均节点度值3.520。
图 1 “鸡骨草-成分-靶点”可视化网络图
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将“2.1.1”项下筛选所得靶标导入STRING 11.0 在线数据库（https://string-db.org/cgi/input.pl）进行PPI 网络分析。选择物种为“Homo sapiens”，蛋白交互参数评分值为“high confidence>0.9”，隐藏网络中无联系的节点，其余参数设置不变，获得化合物靶点PPI网络图（图2）。结果共获得237个节点，360条边，平均节点度为3.04，预期边数135，PPI富集P值<1.0e-16。再将PPI结果以TSV文本格式导入Cytoscape 3.8.2软件中，进行拓扑属性分析，选取亲密度、间隔度、自由度3个重要参数，共计筛选21个网络参数大于均值（0.322、9.662、5.180）的核心靶标（图3）。包括信号传导与转录激活因子3（STAT3）、基质金属蛋白酶2、9（MMP2、9）、蛋白激酶（AKT1）、表面活性蛋白C（SRC）、淋巴细胞特异蛋白酪氨酸激酶（LCK）、雌激素受体alpha（ESRα）、过氧化物酶体增生激活受体γ（PPARγ）、一氧化氮合酶2（NOS2）、缺氧诱导因子-1alpha（HIF1A）、生长因子受体结合蛋白2（GRB2）、双微体2蛋白（MDM2）、糖原合酶激酶3Β（GSK3B）、酪氨酸蛋白激酶受体B2（EPHB2）、α-突触核蛋白（SNCA）等靶标。
图 2 化合物靶点PPI网络图
图 3 核心靶点筛选
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应用metascape 数据库（https://metascape.org/gp/index.html）对21个主要潜在的靶点进行基因本体（GO）功能和基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。其中，靶点经生物过程（BP）相关条目463 条，主要涉及细胞凋亡正调控（positive regulation of cell death）、蛋白质水解调控（regulation of proteolysis）、细胞对有机氮化合物的反应（cellular response to organonitrogen compound）、TGF-β响应（response to transforming growth factor-beta）等；细胞组分（CC）有34个条目，主要涉及复合物转录调节（transcription regulator complex）、谷氨酸突触（glutamatergic synapse）、细胞质核周区（perinuclear region of cytoplasm）等；分子功能（MF）有42个条目，主要涉及DNA-结合转录因子结合（DNA-binding transcription factor binding）、转录因子结合（transcription factor binding）、蛋白质结构域特异性结合（protein domain specific binding）、蛋白激酶活性（protein kinase activity）、分子适配器活性（molecular adaptor activity）等，各选取显著性前10 条目展示（图4）。KEGG通路富集分析得到79个通路条目，选取显著性前20的条目通过桑基图呈现（图5）。Y轴为信号通路，X轴为该通路靶向基因占总基因的比率，气泡颜色表示该通路基因富集的显著性，气泡大小表示该通路的基因数量。其中AKT1、STAT3、HIF1A、GRB2、MMP9等主要靶点蛋白与松弛素信号通路（relaxin signaling pathway）、甲状腺激素信号通路（thyroid hormone signaling pathway）、B细胞受体信号通路（B cell receptor signaling pathway）、HIF-1信号通路（HIF-1 signaling pathway）、ErbB信号途径（ErbB signaling pathway）、PI3K-Akt信号通路（PI3K-Akt signaling pathway）、JAK-STAT 信号通路（JAK-STAT signaling pathway）、乙型肝炎（hepatitis B）等具有较强的关联性。
图 4 GO功能富集分析
图 5 KEGG富集分析桑基图
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通过PubChem获取相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷等化合物3D结构，根据自由度选取“成分-靶点-通路”网络中靠前的靶标，检索PDB数据库（http://www.rcsb.org/）获得靶标蛋白结构，再将蛋白与化合物结构文件导入 pymol 软件进行去水、加氢、删除重复链等预处理，模拟化合物与靶标作用模式，计算结合能，结合能小于0表明可以自由结合，结果如表1、图6所示。
表 1 成分-靶标分子对接结果
靶标 PDB ID 活性成分 结合能(kcal/mol) AKT1 4GAH 相思子碱 −4.67 刺桐碱 −4.34 夏佛塔苷 −2.98 STAT3 5AX3 相思子碱 −4.72 刺桐碱 −4.56 夏佛塔苷 −2.82 HIF1A 3OUI 相思子碱 −4.02 刺桐碱 −3.93 夏佛塔苷 −2.36 大豆皂苷Bb −0.27 GRB2 3IMD 相思子碱 −5.0 刺桐碱 −5.66 夏佛塔苷 −4.68 大豆皂苷Bb −2.46 MMP2 8H78 相思子碱 −7.21 刺桐碱 −7.02 夏佛塔苷 −5.83 大豆皂苷Bb −4.28 
图 6 成分–关键靶标分子对接
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成分分析采用C18色谱柱（Thermo、Agilent、Diamonsil）；流动相采用梯度洗脱，A相为乙腈，B相为0.2%甲酸溶液，梯度洗脱程序：0～10 min（5%～10%B）；10～20 min（10%～12%B）；20～30 min（12%～13%B）；30～35 min（13%～14%B）；35～40 min（14%～16%B）；40～55 min（16%～18%B）；55～60 min（18%～20%B）；60～65 min（20%～22%B）；65～70 min（22%～30%B）；70～75 min（30%～40%B）；75～80 min（40%～60%B）；80～85 min（60%～75%B）；85～95 min（75%～75%B）。柱温设置为25℃、30℃、35℃。流速：0.8 ml/min、1.0 ml/min、1.2 ml/min。检测波长278 nm。进样量：10 μl。
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①对照品储备液的制备：精密称取相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷、异夏佛塔苷对照品5~10 mg，分别置10 ml容量瓶中，加甲醇定容，摇匀，制备对照品储备液。②供试品溶液的制备：精密称取样品粉末1 g置锥形瓶中，加甲醇50 ml，称定重量，加热回流提取2 h，取出，称定，补足损失的量，滤过，回收溶剂，残渣加甲醇5 ml使溶解，微孔滤膜过滤，制得供试品溶液。
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精密量取混合对照品溶液10 μl注入液相色谱仪，测定对照品保留时间及峰面积，平行测定5次，计算相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷、异夏佛塔苷保留时间及峰面积RSD，保留时间RSD分别为0.6%、0.7%、0.4%、0.3%，峰面积RSD均为0.3%（图7、表2）。
图 7 对照品色谱图
表 2 对照品色谱峰相对保留时间
峰 名称 保留时间
（t/min）相对保留
时间精密度
RSD（%）峰1 相思子碱 18.058 1.00 0.6 峰2 刺桐碱 21.658 1.20 0.7 峰3 夏佛塔苷 42.865 2.37 0.4 峰4 异夏佛塔苷 47.433 2.63 0.3 -
取供试品JGC01-010按照2.3.2项下供试品溶液制备法制备供试品溶液，分别在0、2、4、12、24 h测定相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷、异夏佛塔苷对照品保留时间，计算RSD，分别为0.09%、0.10%、0.05%、0.05%（表3）。
表 3 稳定性实验色谱峰保留时间（t/min）
时间（t/h） 相思子碱 刺桐碱 夏佛塔苷 异夏佛塔苷 0 16.892 20.783 42.283 46.967 2 16.892 20.783 42.283 46.967 4 16.900 20.808 42.308 47.000 8 16.867 20.758 42.258 46.950 12 16.858 20.742 42.242 46.942 24 16.875 20.775 42.300 47.000 RSD（%） 0.09 0.10 0.05 0.05 -
测定13批样品，记录样品中相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷、异夏佛塔苷等色谱峰的保留时间及峰面积，并计算其相对保留时间及偏差（表4 ）。根据出峰时间及样品化合物峰型特征分析，部分供试品中异夏佛塔苷未检测到或含量较低超出仪器检出范围，不具有共有峰特征。因此选择相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷等3种化合物的色谱峰作为特征峰，相对保留时间为1.00、1.21、2.39，可控制偏差范围±5%。参考《中华人民共和国药典》（2020年版）通则指导原则的有关规定，拟定供试品色谱中应呈现相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷3种化合物的特征峰，并应与对照品色谱峰保留时间相对应（图8）。
表 4 样品特征峰相对保留时间（n=13）
样品 相思子碱峰 刺桐碱峰 夏佛塔苷峰 异夏佛塔苷峰 保留时间
（t/min）相对保
留时间保留时间
（t/min）相对保
留时间保留时间
（t/min）相对保
留时间保留时间
（t/min）相对保
留时间对照品 18.058 1.00 21.658 1.20 42.865 2.37 47.433 2.63 JGC-01-001 17.717 1.00 21.175 1.20 42.400 2.39 46.767 2.64 JGC-01-002 17.733 1.00 21.183 1.19 42.200 2.38 46.917 2.65 JGC-01-003 18.025 1.00 21.658 1.20 42.900 2.38 − − JGC-01-004 18.033 1.00 21.683 1.20 43.950 2.44 47.483 2.63 JGC-01-006 18.183 1.00 21.408 1.18 42.700 2.35 47.542 2.61 JGC-01-007 17.967 1.00 21.675 1.21 42.933 2.39 − − JGC-01-010 16.881 1.00 20.775 1.22 42.279 2.49 47.000 2.78 JGC-03-004 17.650 1.00 21.225 1.20 42.475 2.41 − − JGC-03-012 17.833 1.00 21.350 1.20 42.325 2.37 48.392 2.71 JGC-04-003 17.000 1.00 21.575 1.27 42.175 2.48 47.083 2.77 JGC-04-004 17.475 1.00 21.500 1.23 42.417 2.43 45.683 2.61 JGC-04-006 17.975 1.00 22.650 1.26 42.417 2.36 − − JGC-04-007 17.892 1.00 21.400 1.20 42.708 2.39 47.067 2.63 平均值 17.720 1.00 21.481 1.21 42.606 2.40 47.104 2.67 RSD（%） 2.1 0.0 1.9 2.1 1.1 1.7 1.4 2.3 注：“-”为样品中未检测到相关色谱峰。 
图 8 特征图谱
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分别采用Thermo、Agilent、Diamonsil色谱柱考察色谱柱的影响；柱温在20℃、25℃、30℃考察柱温的影响；流速为0.8、1.0、1.2 ml/min考察流速的影响。根据测定数据分析，色谱柱、柱温、流速均对特征峰相对保留时间具有一定的影响，其中流速及色谱柱型号对峰3、峰4影响较大，各色谱峰的影响RSD小于5.0%，属于可接受的范围（表5）。
表 5 不同色谱条件对相对保留时间的影响（n=3）
色谱条件 相对保留时间 峰1 峰2 峰3 峰4 色谱柱 Thermo 1.00 1.20 2.37 2.63 Agilent 1.00 1.22 2.54 2.93 Diamonsil 1.00 1.24 2.51 2.82 平均値 1.00 1.22 2.47 2.79 RSD（%） 0.00 1.30 3.00 4.40 柱温(℃) 25 1.00 1.20 2.34 2.60 30 1.00 1.20 2.37 2.63 35 1.00 1.19 2.34 2.64 平均値 1.00 1.20 2.35 2.62 RSD（%） 0.00 1.40 1.10 0.70 流速(ml/min) 0.8 1.00 1.20 2.37 2.63 1.0 1.00 1.20 2.53 2.85 1.2 1.00 1.19 2.66 3.08 平均値 1.00 1.20 2.52 2.85 RSD（%） 0.00 0.40 4.70 6.40 -
运用网络药理学的方法对中药成分进行研究，然后预测其药理活性作用测靶点、分析通路，再通过实验验证，探索中药的作用机制[21]，进而预测中药作用的物质基础，寻找中药质量标志物，能够较好地结合中药的药效建立质量控制标准[22]。通过网络药理学预测发现，鸡骨草主要成分相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷等药理活性与STAT3、MMP2、AR、AKT1、SPC、LCK、ESR1、CTNNB1、PPARγ、NOS2、HIF1A等靶标有关，可能作用于松弛素信号通路、HIF-1信号通路、ErbB信号途径、PI3K-Akt信号通路、JAK-STAT 信号通路等多种信号通路。实验研究发现，相思子碱可以通过抑制NOS、VEGF的表达，促进IL-1β刺激的人软骨细胞C28/I2进行细胞增殖并抑制细胞凋亡，进而起到治疗骨性关节炎的作用[23]。刺桐碱可以通过PI3K-Akt信号通路调控PPARγ起到抗炎的作用[24]。夏佛塔苷及异夏佛塔苷等能够通过调控PPARα及其下游蛋白，减少促炎性细胞因子生成，产生抗炎、抗氧化等作用，具有潜在的非酒精性脂肪肝治疗作用[25]。异夏佛塔苷可有效抑制脂多糖诱导的iNOS生成和促炎性细胞因子（TNF-α、IL-1β和COX2）的表达，能够显著降低脂多糖诱导的HIF1A、HK2和PFKFB3蛋白的表达[26]。文献报道的实验研究结果进一步验证了网络药理学的预测结果。因此，网络药理学在基于药理活性的鸡骨草质量标志物预测上具有一定价值，能够为鸡骨草质量标准的建立提供药效预测及研究基础。
鸡骨草药用为全草，但市场上鸡骨草药材叶损失严重，这是否会造成药材成分及其含量的变化进而影响药材质量？该实验分别取鸡骨草（JGC-003-012）供试品根、茎、叶等不同部位粉末1 g，参照2.3.2项下制备供试品溶液，测定药材不同部位相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷等化合物的含量，记录保留时间及峰面积。计算含量发现根、茎、叶等不同部位所含3种成分含量分别为根：0.12%、0.08%、未检出；茎：0.02%、0.01%、0.06%；叶：未检出、0.01%、0.20%，相思子碱及刺桐碱主要存在于根、茎中，夏佛塔苷主要存在于叶和茎中，与文献报道[27]一致。因此保证根、茎、叶的相对存量是保障鸡骨草药材质量的重要因素。另外该实验同时测定了13批次鸡骨草药材的水分、总灰分、酸不溶性灰分及浸出物的量，对鸡骨草质量标准的研究具有一定意义。
鸡骨草除药用外，岭南多地常用于食疗保健中。由于相思子属鸡骨草、毛鸡骨草等基源相近、形态相似、民间及中医临床上常同功效应用，市场上常有毛鸡骨草等混淆或掺伪为鸡骨草药材，而现行版《中华人民共和国药典》（一部）2020年版及部分收载鸡骨草的中药标准等对鸡骨草质量的控制主要集中在性状和相思子碱的薄层鉴别上，而相思子碱在相思子属相思子、毛鸡骨草、美丽相思子等植物中均有发现，仅以此为指标化合物专属性不强。目前基于化学成分与药理活性的关联为依据制定中药质量仍然是中药质量标准研究的主要方向。本实验通过网络药理学与分子对接预测鸡骨草主要活性成分，筛选出药理活性较强的成分，并以此为基础，建立鸡骨草质量控制的HPLC特征图谱，最终选择相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷等作为鸡骨草特征图谱的质量标志物。
Prediction of characteristic chromatogram for Abri Herba based on network pharmacology and molecular docking
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摘要:
目的 基于网络药理学与分子对接预测鸡骨草潜在质量标志物，并以此建立质量控制特征图谱。 方法 运用多种数据库通过网络药理学的方法构建“鸡骨草-成分-靶点-通路”网络关系结合分子对接，预测鸡骨草潜在的质量标志物，在此基础上采用高效液相色谱法建立鸡骨草特征图谱。 结果 通过网络药理学预测发现，鸡骨草中相思子碱、刺桐碱、夏佛塔苷等成分与AKT1、STAT3、HIF1A、GRB2、MMP9等主要靶点蛋白关联密切，可作用HIF-1、PI3K-Akt、JAK-STAT 等信号通路，是鸡骨草潜在的质量标志物，以此为依据通过HPLC检测，根据保留时间建立鸡骨草特征图谱。 结论 通过网络药理学与分子对接预测结合HPLC检测，建立以相思子碱、刺桐碱及夏佛塔苷等成分为质量标志物的鸡骨草特征图谱，能够结合成分与药理活性控制鸡骨草的质量。 Abstract:Objective To predict the potential Q-markers of Abri Herba based on network pharmacology and molecular docking and establish a quality control characteristic. Methods The network relationship of “Abri Herba - component - target - pathway” was constructed by using a variety of databases and the method of network pharmacology. The potential Q-markers of Abri Herba were predicted and then the characteristic Chromatogram of Abri Herba was established by high performance liquid chromatography Results Through the network pharmacological prediction, it was found that the components of abrine hypaphorine, schaftoside in Abri Herba were closely associated with the main targets, such as AKT1, STAT3, HIF1A, GRB2, MMP9, which could act on HIF-1, PI3K-Akt, JAK-STAT and other signaling pathways and have good pharmacological activities to be potential Q-markers of Abri Herba. Then HPLC was used to establish the characteristic according to retention time. Conclusion Through network pharmacology and molecular dock-prediction combined with HPLC detection, the characteristic chromatogram was established with the components of abrine hypaphorine, schaftoside as Q-markers, which could control the quality of Abri Herba by combining the components and pharmacological activities. -
Key words:
- Abri Herba /
- network pharmacology /
- Q-markers /
- characteristic chromatogram
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放射性核素是指不稳定原子核自发地放出射线通过衰变形成稳定的核素，能够通过皮肤伤口、呼吸道及消化道吸收进入体内，增加了肿瘤、畸变、遗传性病变发生率，严重影响人体健康。放射性材料在诸如核工业、能源生产、研究和开发以及医学等各种领域中的使用越来越多，而产生的放射性废物对人类具有严重危害。自2011年福岛第一核电站事故以来，公众对长期暴露于该核电站释放辐射造成的健康一直高度关注[1]。因此，如何进行核辐射的有效防护一直是研究难点和重点。
有效清除放射性核素的常用手段包括螯合剂或吸附剂，其中多糖是近年发展起来的具有优良吸附作用的分子。多糖（polysaccharide）是由糖苷键结合的糖链，是至少超过10个单糖组成的聚合糖，也是高分子碳水化合物。其中天然多糖，如海藻酸盐、壳聚糖、纤维素等，分子链上具有多种官能团，通过物理和化学相互作用与多种分子结合，也可以通过共混、接枝或与具有额外官能团的各种纳米材料混合的形式引入额外的功能基团，从而增强其吸附能力。多糖的吸附性能不仅与吸附剂上特定官能团的类型和数量有关，还受吸附剂比表面积和吸附位点暴露程度的影响。
本综述概括了主要放射性核素类型及其对人体的危害，总结了多糖在放射性核素清除方面的最新研究进展。多糖作为核战争、核事故等突发核事件中放射性核素有效吸附分子，应用前景广阔。
1. 放射性核素的类型及其对人体危害
1.1 铀
铀是一种重金属放射性核素，可作为核反应燃料。肾、肝、肺、脑、中枢神经是铀毒性累积的靶向组织[2]。铀污染会诱发行为障碍，影响神经化学和神经生理特性，还会导致肾小管上皮细胞间隙增大、上皮细胞肿胀和坏死、间质纤维化，引起尿素氮和血肌酐升高。在长期接触贫铀的情况下，易发生免疫毒性、胚胎毒性和肝毒性，罹患肿瘤风险增加[3]。
1.2 镉
镉半衰期长达10~30年，不易被生物清除，从而导致其易在生物体内累积[4]。镉暴露可破坏中枢神经系统功能，对另一靶器官肾的主要损伤部位是近端小管，可导致线粒体电子传递链功能障碍和活性氧产生[5]。在单一暴露分析中，单独暴露于镉会显著增加患肾结石的风险，尿镉、钴与肾结石的风险呈正相关，此关联在老年人中尤为显著[6]。对于肥胖、高脂血症、代谢综合征等慢性病患者，镉暴露会进一步增加慢性肾病和肾衰竭风险[7]。
1.3 钴
在切尔诺贝利事故患者中出现的几种心血管损伤可能与钴暴露有关。钴暴露引起的心肌小病灶损伤和血流动力学变化可能会导致心律和血管紧张度紊乱[8]。钴还可能对神经系统造成影响，钴接触工人表现出与注意力和语言记忆困难有关的明显认知缺陷，还会增加精神类疾病和视力下降风险[9, 10]。
1.4 氡
氡是一种比空气重、具有放射性的气体，是镭衰变的结果。氡主要通过吸入进入人体，且氡衍生物是引发肺癌的第二危险因素，仅次于吸烟[11]。2010年室内氡暴露导致的肺癌死亡人数占韩国肺癌死亡总数的12.5%~24.7%[12]；2012年，66个国家因氡导致的肺癌死亡总数为226 057例[13]。欧洲和北美地下矿井工人由于长期接触氡气，肿瘤发病率大幅增加，其中以肺癌风险最高[14]。
1.5 镭
镭的所有同位素都具有强烈的放射性，易诱发儿童和成人的骨肿瘤、生长障碍、骨软骨瘤和白内障等。镭与儿童恶性骨肿瘤发病率密切相关，年龄越小，影响越严重[15]。
1.6 碘
碘主要供给甲状腺激素合成。I131半衰期较长，大剂量I131会导致甲状腺肿大，甲状腺结节或萎缩，最终导致甲状腺癌发生率增加，且I131导致的甲状腺机能亢进患者中，60%会出现房颤现象[16]。
2. 用于清除放射性核素的多糖
放射性核素清除最常使用的螯合剂是二乙基三胺五乙酸（DTPA），但由于其选择性差，易与体内 Ca2+、Zn2+等有益金属离子发生配位反应，导致肾毒性、致畸性、胚胎毒性等多种副作用，目前已很少应用[17]。多糖多为天然来源，不仅能通过吸附清除放射性核素，还具有安全性好、生物相容性、清除率高等优点，是极具潜力的放射性核素清除剂。可用于有效清除放射性核素的多糖包括以下几种。
2.1 壳聚糖
壳聚糖来源于甲壳质的脱乙酰化，由于分子内和分子间氢键的存在，使其具有规则的线性分子链和良好的结晶性能。壳聚糖还具有价廉、资源丰富、吸附能力强、可再生、抗拉强度高、生物降解性和抗菌性能好等优点，被认为是绿色吸附剂[18]（图2A）。壳聚糖吸附机制可能包括配位作用、阳离子交换和静电吸附，壳聚糖的羟基团和氨基团还能与铯形成稳定配位键。影响壳聚糖吸附效果的因素主要为pH、温度和吸附时间等。当pH>2时，壳聚糖吸附效率随pH升高而提高；除铜在pH=8时吸附效率最高之外，壳聚糖对铯、铕、铜在pH=8时达到最大吸附效率。在弱酸性条件下吸附效率高可能是因为低浓度H+和H3O+降低了与阳离子壳聚糖的竞争，增加了壳聚糖的吸附位点。
壳聚糖可通过制备成凝胶、静电纺丝、微球等剂型来吸附核素。目前大多数壳聚糖吸附剂呈颗粒状，不利于官能团的暴露，减少了吸附位点，降低了吸附效率。通过制备成微球、无定形粉末、纤维等剂型，可大大增加表面积、暴露更多吸附位点以提高吸附性能。采用湿法纺丝制备的均匀纤维状壳聚糖吸附剂，比颗粒状壳聚糖具有吸附容量高、吸附速率快、比表面积大、机械强度优良等优点，纤维状壳聚糖对Co2+的吸附效率为4.3 mg/g，明显高于颗粒状壳聚糖（2.3 mg/g）[19]。
壳聚糖的实际应用受制于其酸性降解和热稳定性差、机械强度低、比表面积低等缺点，通过化学修饰可克服上述缺点，拓宽其实用价值。羧甲基壳聚糖是壳聚糖经羧甲基化后得到的一种线形水溶性高分子，因分子内含有大量的乙二胺四乙酸式结构而对金属离子具有很好的螯合吸附性能。与壳聚糖水凝胶相比，羧甲基壳聚糖超分子水凝胶在保湿能力、水溶性、生物降解性、生物相容性、抗氧化活性、抗菌性能等方面表现出更明显的优势。同时由于其具有更多的螯合基团，结合其本身吸附能力，因此对放射性核素清除效率更高[20]。壳聚糖与DTPA联用形成的纳米粒对吸入不溶性贫铀粒子具有明显吸附作用；结合肺灌洗，壳聚糖还能帮助DTPA进入细胞内，提高肺组织中贫铀的清除率[21]。
2.2 海藻酸盐
海藻酸盐由1,4-β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸组成（图2D），它可与二价、三价阳离子配位，是一种无毒、可生物降解的低成本天然多糖[22]。
海藻酸盐吸附核素离子有两种方式：物理吸附和化学吸附。物理吸附主要基于静电吸附；化学吸附则分为两种：一种是阳离子之间的离子交换，另一种是核素与海藻酸盐的羟基和羧基产生配位反应，形成配位物[23]。海藻酸盐的吸附效率显著受pH变化的影响。由于其含有大量的羧基和羟基官能团，在低pH溶液中，吸附位点逐渐被质子化，这会导致官能团的螯合作用减弱，并且离子之间产生的静电斥力进一步降低了吸附能力[24-25]。海藻酸盐吸附还依赖温度变化，温度通过影响海藻酸盐表面化学结构来控制吸附。由于吸附过程是吸热过程，适当提高温度可提高吸附容量；但高温也会导致孔径变大，从而使脱吸附率比吸附率高，降低吸附效率[26]。
海藻酸盐可与其他螯合剂联用发挥清除作用。聚丙烯酰胺、海藻酸钠和二乙烯三胺五乙酸混合后制备水凝胶，可有效清除小鼠皮肤创面的放射性锶，并能有效阻止放射性锶通过皮肤创面的吸收。此外，水凝胶剂型还可有效促进放射性核素污染伤口中的肉芽组织形成，促进创面愈合[27]。
不同多糖联用，可通过不同机制协同发挥核素清除作用，提高清除效率。如将海藻酸盐与浒苔多糖复合，为海藻酸钠凝胶引入了更多的活性吸附位点，提高了对重金属的吸附效率[28]。
2.3 羧甲基纤维素
纤维素经羧甲基化后可得到羧甲基纤维素（CMC）（图2C），其结构中含有丰富的羟基和羧基，被称为超吸附材料。同时CMC具有亲水性、生物黏附性、pH敏感性等优点，常用于药物递送和其他生物医学研究[29]。
载普鲁士蓝羧甲基纤维素大孔纳米纤维膜能有效吸附铯，这主要是由于羧甲基纤维素钠纳米纤维膜具有表面积大和高度多孔的结构，增加了吸附位点，提高了吸附容量[30]。通过植酸改性的CMC对137Cs具有特异吸附性，且能大大提高137Cs吸附速率[31]。在Cu（Ⅱ）离子交联法制备的羧甲基纤维素水凝胶中引入聚乙二醇6 000以增加水凝胶羟基数量。该水凝胶在吸水溶胀后，其内部孔隙和表面积显著增加，从而暴露了更多吸附位点，提高了整体吸附效果[32]。羧甲基纤维素钠温敏水凝胶可实现低温吸附、高温脱吸附，其吸附UO22+的主要机制是含氧基团和U（Ⅵ）之间能形成复合物[33]。
2.4 魔芋葡甘聚糖
葡甘聚糖主要来源于自然界广泛存在的魔芋，因此又称为魔芋葡甘聚糖（KGM）。KGM具有良好的持水能力、稳定性、成膜性、增稠性、乳化性等。KGM主链的化学结构是由D-葡萄糖和D-甘露糖缩合形成的共聚物，具有丰富的羧基和羟基[34]。魔芋葡甘聚糖通过羧甲基化可得到羧甲基魔芋葡甘聚糖，能获得更大的吸附容量。其吸附过程主要是通过离子交换和吸附剂表面羟基的配位完成，是一个吸热和自发的过程。KGM带有负电荷，能通过静电作用和氢键提高吸附力；引入结冷胶后，能形成双网络凝胶微球，该凝胶微球具有极高的机械强度，在强酸条件下仍稳定性良好，对铀的最大吸附容量可达到98.10 mg/g[35]。一氯乙酸改性魔芋葡甘聚糖可吸附重金属离子，且羧甲基取代度越高，越有利于吸附。羧甲基魔芋葡甘聚糖可重复使用，且不会明显改变其吸附容量[36]。
2.5 果胶
果胶是一种天然多糖，也可作为可溶性膳食纤维。果胶聚合物链主要通过1,4-α-半乳糖醛酸单元构成。果胶吸附核素主要通过其结构中的羟基，酯化度较低的果胶具有较强的吸附能力。儿童服用果胶后放射性铯含量降低了33%，也可显著降低对铀的吸收[37]。
将果胶和普鲁士蓝制备成珠状杂化吸附剂，可有效吸附铯，其吸附容量可达（36.5±0.8）mg/g，该杂化吸附剂具有明显协同作用，吸附效率显著高于预期。可能普鲁士蓝粉末的存在改变了果胶结构，增加了吸附位点的暴露，使更多铯离子能被捕获和吸附[38]。
多糖清除核素的机制是主要通过其结构中的羟基和羧基等基团与核素发生配位、阳离子交换和静电吸附等作用。除上述多糖之外，甲壳素、木薯淀粉等通过静电作用或螯合作用也可发生吸附，但因其溶解性差、弱机械性能而限制了应用[39, 40]。
3. 未来与展望
核技术在军事、医学等领域的广泛应用，给人们带来便捷的同时，也增加了核辐射暴露的风险。尤其是近期福岛核电站废水的排放更是给我国生态环境、人民健康带来了巨大的安全隐患和挑战。目前，放射性核素清除面临着品种少、清除效率低、副作用大等问题，对螯合剂、吸附剂、促排剂等的深入广泛研究将为清除放射性核素提供更高效、安全的方案。多糖具有安全、生物相容性好、吸附效率高等优势，将其与凝胶、纳米粒、纳米纤维、多孔微球等剂型有机结合，将进一步提高放射性核素吸附效率，为核战争、核事故等紧急条件下高效、安全清除核素提供新策略。
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表 1 成分-靶标分子对接结果
靶标 PDB ID 活性成分 结合能(kcal/mol) AKT1 4GAH 相思子碱 −4.67 刺桐碱 −4.34 夏佛塔苷 −2.98 STAT3 5AX3 相思子碱 −4.72 刺桐碱 −4.56 夏佛塔苷 −2.82 HIF1A 3OUI 相思子碱 −4.02 刺桐碱 −3.93 夏佛塔苷 −2.36 大豆皂苷Bb −0.27 GRB2 3IMD 相思子碱 −5.0 刺桐碱 −5.66 夏佛塔苷 −4.68 大豆皂苷Bb −2.46 MMP2 8H78 相思子碱 −7.21 刺桐碱 −7.02 夏佛塔苷 −5.83 大豆皂苷Bb −4.28 
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表 2 对照品色谱峰相对保留时间
峰 名称 保留时间
（t/min）相对保留
时间精密度
RSD（%）峰1 相思子碱 18.058 1.00 0.6 峰2 刺桐碱 21.658 1.20 0.7 峰3 夏佛塔苷 42.865 2.37 0.4 峰4 异夏佛塔苷 47.433 2.63 0.3
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表 3 稳定性实验色谱峰保留时间（t/min）
时间（t/h） 相思子碱 刺桐碱 夏佛塔苷 异夏佛塔苷 0 16.892 20.783 42.283 46.967 2 16.892 20.783 42.283 46.967 4 16.900 20.808 42.308 47.000 8 16.867 20.758 42.258 46.950 12 16.858 20.742 42.242 46.942 24 16.875 20.775 42.300 47.000 RSD（%） 0.09 0.10 0.05 0.05
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表 4 样品特征峰相对保留时间（n=13）
样品 相思子碱峰 刺桐碱峰 夏佛塔苷峰 异夏佛塔苷峰 保留时间
（t/min）相对保
留时间保留时间
（t/min）相对保
留时间保留时间
（t/min）相对保
留时间保留时间
（t/min）相对保
留时间对照品 18.058 1.00 21.658 1.20 42.865 2.37 47.433 2.63 JGC-01-001 17.717 1.00 21.175 1.20 42.400 2.39 46.767 2.64 JGC-01-002 17.733 1.00 21.183 1.19 42.200 2.38 46.917 2.65 JGC-01-003 18.025 1.00 21.658 1.20 42.900 2.38 − − JGC-01-004 18.033 1.00 21.683 1.20 43.950 2.44 47.483 2.63 JGC-01-006 18.183 1.00 21.408 1.18 42.700 2.35 47.542 2.61 JGC-01-007 17.967 1.00 21.675 1.21 42.933 2.39 − − JGC-01-010 16.881 1.00 20.775 1.22 42.279 2.49 47.000 2.78 JGC-03-004 17.650 1.00 21.225 1.20 42.475 2.41 − − JGC-03-012 17.833 1.00 21.350 1.20 42.325 2.37 48.392 2.71 JGC-04-003 17.000 1.00 21.575 1.27 42.175 2.48 47.083 2.77 JGC-04-004 17.475 1.00 21.500 1.23 42.417 2.43 45.683 2.61 JGC-04-006 17.975 1.00 22.650 1.26 42.417 2.36 − − JGC-04-007 17.892 1.00 21.400 1.20 42.708 2.39 47.067 2.63 平均值 17.720 1.00 21.481 1.21 42.606 2.40 47.104 2.67 RSD（%） 2.1 0.0 1.9 2.1 1.1 1.7 1.4 2.3 注：“-”为样品中未检测到相关色谱峰。
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表 5 不同色谱条件对相对保留时间的影响（n=3）
色谱条件 相对保留时间 峰1 峰2 峰3 峰4 色谱柱 Thermo 1.00 1.20 2.37 2.63 Agilent 1.00 1.22 2.54 2.93 Diamonsil 1.00 1.24 2.51 2.82 平均値 1.00 1.22 2.47 2.79 RSD（%） 0.00 1.30 3.00 4.40 柱温(℃) 25 1.00 1.20 2.34 2.60 30 1.00 1.20 2.37 2.63 35 1.00 1.19 2.34 2.64 平均値 1.00 1.20 2.35 2.62 RSD（%） 0.00 1.40 1.10 0.70 流速(ml/min) 0.8 1.00 1.20 2.37 2.63 1.0 1.00 1.20 2.53 2.85 1.2 1.00 1.19 2.66 3.08 平均値 1.00 1.20 2.52 2.85 RSD（%） 0.00 0.40 4.70 6.40
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