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來源：碳基材料是一種由有機(jī)前體材料碳化后得到的多孔材料，其外觀呈粉狀，粒狀或丸狀的無定形的、具有多孔結(jié)構(gòu)。在超高的溫度下用CO2或過熱蒸汽處理，這在碳材料內(nèi)部創(chuàng)造了微小的孔隙基質(zhì)，使它具有極大比表面積及很強(qiáng)吸附力。常用炭基材料包括活性炭基材料、介孔/多級(jí)孔碳基材料、碳納米管/角基材料、石墨烯基材料等。

 

01 首次醫(yī)用歷史

似乎第一次使用活性炭是由史前人類出于完全不同的目的，清除冶煉金屬中的雜質(zhì)以制造青銅。和青銅器時(shí)代的人類一樣，古埃及人也發(fā)現(xiàn)了碳的一個(gè)運(yùn)用方面，這方面與過濾空氣完全無關(guān)，是作為一種防腐劑。

但是埃及人發(fā)現(xiàn)碳不僅可以用作防腐劑，第一次有記錄的醫(yī)學(xué)用途的碳來自大約公元前1500年的埃及Papyri。大約公元前400年，古代印度人和腓尼基人發(fā)現(xiàn)了活性炭的治療性能，并開始使用它來凈化水。更近一些的是，在18世紀(jì)，碳被認(rèn)為是一種有用的物質(zhì)，可以控制壞疽性潰瘍的氣味，它也被用于治療胃病。

在19世紀(jì)中期，碳作為一種治療許多疾病的藥物變得無處不在。1857年，陸軍外科醫(yī)生James Bird指出:“長(zhǎng)期以來，在陸軍和海軍外科醫(yī)生中，混有面包屑或酵母的碳一直是制作膏藥的首選材料。

作為一種應(yīng)用于脫落的潰瘍和壞疽的潰瘍藥物，碳膏劑在醫(yī)院的應(yīng)用也取得了良好的效果。最近，這種物質(zhì)可以緩解疼痛、改善惡臭(與疾病有關(guān)的氣味)和促進(jìn)病變結(jié)構(gòu)與周圍組織的分離，在許多開放性癌癥的病例中提供了巨大的緩解作用。

02 中醫(yī)炭藥歷史悠久

在我國(guó)炭作為藥用治療疾病也具有悠久歷史，炭藥是中藥學(xué)的重要組成部分，是中醫(yī)臨床極具特色的一類傳統(tǒng)藥物。中藥炭藥是指在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下，對(duì)中藥進(jìn)行加工炮制，使其部分炭化而具有特定臨床療效的一類藥物，是中醫(yī)臨床應(yīng)用最具特色的傳統(tǒng)藥物。

早在《五十二病方》中就有“止血出者，燔發(fā)，以安其病”的記載。漢代張仲景的《金匱要略》中也有“(枳實(shí))燒令黑，勿太過”“(桑根皮)燒灰存性，勿令太過”的記載。沿用至今，中藥炭藥已經(jīng)具有兩千多年的使用歷史，被廣泛應(yīng)用于臨床以治療各種出血病證及其他多種疾病。元代葛可久在《十藥神書》中首次提出中藥炭藥的止血理論:“大抵血熱則行，血冷則凝……見黑則止。”并以五行相克理論解釋血見黑止:“經(jīng)云，北方黑色，入通于腎，皆腎經(jīng)藥也。夫血者，心之色也，血見黑則止者，由腎水能治心火，故也。”著名的炭藥名方十灰散就是該書的方劑之一。

李時(shí)珍所編著的《本草綱目》中也提及木炭用于治療疾病，“炭火「釋名」炭能生火，但治病用的是炭或炭灰，并不是直接用炭火”。

「主治」誤吞金、銀、銅、鐵入腹。用炭燒紅，趁熱捶成細(xì)末，煎湯喝下。如無效，便刮取炭末三錢，井水調(diào)服，無效再吃，終能把誤吞之物排出。咽頭突然作梗，用木炭末和密做成丸子，分次含著并喝下。

 白虎風(fēng)病，用炭灰五升、蚯蚓屎一升、紅花七捻，合起來熬，熬后，用醋拌過，以舊布包好，趁熱熨痛處。腸風(fēng)下血，用緊炭三錢、枳殼燒灰五錢，共研為末，每服三錢，五更時(shí)服，米湯送下。忌食油膩，湯火灼傷，用炭末和香油調(diào)涂。白癩頭瘡，用木炭燒紅，投入開水中，溫洗有效。陰囊濕癢，用麩炭和紫蘇葉，研末擦患處。

杜仲炭

棕櫚炭

 

03 活性炭在血液凈化中的應(yīng)用史

活性炭作為血液吸附材料用于血液凈化，更是將活性炭的臨床運(yùn)用推向另一個(gè)高峰。活性炭的吸附能力主要取決于活性炭的微孔結(jié)構(gòu)，在電子顯微鏡下可以清楚地看到活性炭由縱橫交錯(cuò)的孔隙組成，無數(shù)的微孔構(gòu)成了巨大的比表面積，1g活性炭的比表面積可高達(dá)1000㎡，這些孔隙、中孔和大孔，其孔半徑分別為2nm、2-50nm和50nm以上，其中微孔分布最多，是主要的吸附單元，中孔和大孔是溶質(zhì)擴(kuò)散的通道。

早在1964年希臘學(xué)者首次報(bào)道了應(yīng)用未經(jīng)包裹的活性炭進(jìn)行血液灌流，用以治療急性藥物中毒和慢性腎功能衰竭尿毒癥的患者。

1968年加拿大華裔學(xué)者張明瑞應(yīng)用微囊技術(shù)將活性炭表面涂上半透膜進(jìn)行灌流，在保持活性炭吸附效能的前提下，有效地防止了以往治療中血小板減少及炭顆粒脫落等弊端。

1979年趙之綱等將聚甲基丙烯酸羥乙基微囊活性炭用于臨床， 吳肇光等將明膠雙微囊活性炭應(yīng)用于臨床，也都取得了滿意的效果。

20世紀(jì)80年代初，錢紹誠(chéng)、宋繼昌等進(jìn)行活性炭血液灌流治療嚴(yán)重的安眠藥中毒，他們應(yīng)用椰殼活性炭并外包聚丙烯酰胺加明膠， 臨床治療患有重度昏迷、呼吸及循環(huán)衰竭等癥狀的病人20例，經(jīng)一至四次血液灌流后，90%的病例治愈。此后，經(jīng)過許多學(xué)者的共同努力開發(fā)出了許多新的包裹材料和包裹方法。

國(guó)外早期的活性炭灌流器

 

04 延伸的碳材料

樹脂炭血液灌流器-希爾康

碳材料血液吸附劑的另一創(chuàng)新方向是新型吸附材料的研發(fā)，樹脂碳（球形碳化樹脂）是近年研制的新型吸附劑，碳化樹脂呈球形，表面光滑，比表面積可達(dá)1000㎡/g以上。其基本結(jié)構(gòu)骨架與活性炭近似，對(duì)水溶性的極性物質(zhì)和脂溶性物質(zhì)均有很好的吸附性能，兼具活性炭和吸附樹脂的結(jié)構(gòu)和吸附性能【（血液凈化學(xué)第3版510頁(yè)、第4版590頁(yè) ）】。

目前該材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，希爾康血液凈化器材研發(fā)有限公司（中國(guó)）的RC50/100/120/150/180/250（火棉膠涂層的炭化樹脂）灌流器廣泛運(yùn)用于終末期腎病、中毒、肝病、重癥等領(lǐng)域，市場(chǎng)占有率處于行業(yè)領(lǐng)先地位。碳化樹脂的優(yōu)異性能和成功商業(yè)化，使得基于活性炭血液吸附劑的研究方興未艾。