日本的同志社大学理工学部北岸宏亮教授，与同志社女子大学、东海大学、建筑研究所、巴黎埃斯特·克雷泰伊瓦尔德马恩大学（法国）共同宣布，开发出了可用于治疗火灾时一氧化碳（CO）和氰化氢（HCN）同时中毒的候选合成药物——“hemoCD-Twins”。该合成化合物由血红素铁和环糊精二聚体构成，可在血液中发挥作用，分别强烈捕捉CO和HCN，仅通过混合粉末即可制备而成。该合成化合物性状非常稳定，可以以粉末和水溶液的形式长期保存。在对CO和HCN同时中毒的小鼠进行的实验中，确认存活率为85%以上（未施用时存活率0%）。该成果有望用于开发在火灾现场治疗火灾气体中毒的特效药。该成果已发表于美国科学院院报《PNAS》2月21日刊。
图.在建筑物火灾中，材料燃烧会产生有毒气体一氧化碳（CO）和氰化氢（HCN）。本次使用小鼠/大鼠实验证明，通过施用hemoCD-Twins（卟啉铁络合物和两种环糊精二聚体的混合物），可以同时对CO和HCN进行解毒。（供图：同志社大学）
在建筑物火灾中，不仅会发生烧伤造成的伤害，还会产生CO、HCN等致死率很高高的有毒气体，造成中毒伤害，但目前还没有可用于解毒的治疗药物。CO中毒的治疗有高压氧疗法（HBO），但这种疗法是在患者送至医院之后才能进行的处理，且只有少数医院才备有该设备。
此前研究团队一直致力于以生物为样本制作功能性物质的生物学研究。2021年，通过应用人工血红蛋白的研究，开发出了在室温和水中发挥功能，且与CO的结合性比生物体内所有蛋白质都高的hemoCD-P。通过对CO中毒小鼠的施用，发现该成分不仅作用于全身，还可以迅速捕捉脑中的CO，通过尿液排泄出体外，减少其在体内的浓度。
此次研究团队发现，给小鼠使用与hemoCD-P非常相似，但其结构有一部分不同的hemoCD-I后，hemoCD-P以铁2价排泄，而hemoCD-I则以铁3价排泄，二者的易氧化性存在差异。
CO具有只与2价铁结合的性质，HCN具有只与3价铁结合的性质，研究团队开始讨论通过捕捉有毒性较高的HCN并将其排出体外的可能性。并针对混合两种化合物的“hemoCD-Twins”能否通过1次施用就排出CO和HCN这2种气体成分进行了研究。
首先，对小鼠投喂氰化钠后，再使其吸入CO气体，制备CO和氰同时中毒的小鼠。然后对比了“hemoCD-Twins”施用组和非施用组的存活率等。
结果表明，CO和氰同时中毒的危险性增高，即使每种剂量都低于各自的致死量也会导致小鼠死亡。
而在“hemoCD-Twins”施用组中，存活率按照施用量而提高，最大施用量下存活率为85%，同时非施用组在1小时内全部死亡。团队研究了通过给药的恢复行为发现，同时中毒小鼠因中毒而下降的血压通过施用迅速恢复，CO和氰的血药浓度随时间推移逐渐降低。
同时，研究团队也确认了施用的“hemoCD-Twins”与有毒成分结合后，会在2小时左右100%通过尿液排泄出体外，在体内组织中无残留。
此外，还进行了将小鼠暴露于实际含有CO和HCN的燃烧气体中，并施用“hemoCD-Twins”的实验。暴露于燃烧气体中5分钟后，小鼠的行动全部停止，在此阶段中，比较了施用组、非施用组的存活率。
结果发现，施用组的存活率为80%以上，非施用组约为40%。施用组的存活小鼠在施用后立即恢复意识，表现出与健康小鼠相同的行为。
“hemoCD-Twins”只需将4种粉末和生理盐水混合即可制备。所有粉末均稳定且可长期保存。由于该物可在火灾现场简单地进行调制，所以由随救护车前往现场的医生进行静脉注射处置即可。
研究团队表示，今后将研究对其进行大量合成以实施安全性试验，在与急救医疗的临床医生合作的同时争取得到药品批准。
北岸教授表示：“因为该化合物可以适用于单一以及混合气体中毒，所以有望在事故现场立即施用。也能够形成社会性储备，以应对例如大规模灾害或恐怖袭击等不可测灾害。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）
论文：A synthetic porphyrin as an effective dual antidote against carbon monoxide and cyanide poisoning
DOI：pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209924120
