日本的同志社大學理工學部北岸宏亮教授，與同志社女子大學、東海大學、建築研究所、巴黎埃斯特·克雷泰伊瓦爾德馬恩大學（法國）共同宣佈，開發出了可用於冶癒火災時一氧化碳（CO）和氰化氫（HCN）同時中毒的候選合成藥物——「hemoCD-Twins」。該合成化合物由血基質鐵和環糊精二聚體構成，可在血液中發揮作用，分別強烈捕捉CO和HCN，僅透過混合粉末即可製備而成。該合成化合物表徵非常穩定，可以以粉末和水溶液的形式長期保存。在對CO和HCN同時中毒的小鼠進行的實驗中，應答存活率爲85%以上（未施用時存活率0%）。該成果有望用於開發在火災現場冶癒火災氣體中毒的特殊藥物。該成果已發表於美國科學院院報《PNAS》2月21日刊。
圖.在建築物火災中，材料燃燒會產生有毒氣體一氧化碳（CO）和氰化氫（HCN）。本次使用小鼠/大鼠實驗證明，透過施用hemoCD-Twins（卟啉鐵錯合物和兩種環糊精二聚體的混合物），可以同時對CO和HCN進行解毒。（供圖：同志社大學）
在建築物火災中，不僅會發生燒傷造成的傷害，還會產生CO、HCN等致死率很高高的有毒氣體，造成中毒傷害，但目前還沒有可用於解毒的冶癒藥物。CO中毒的冶癒有高壓氧療法（HBO），但這種療法是在患者送至醫院之後才能進行的處理，且只有少數醫院才備有該設備。
此前研究團隊一直致力於以生物爲樣本製作功能性物質的生物學研究。2021年，透過應用人工血紅素的研究，開發出了在室溫和水中發揮功能，且與CO的結合性比生物活體內所有蛋白質都高的hemoCD-P。透過對CO中毒小鼠的施用，發現該成分不僅作用於全身，還可以迅速捕捉腦中的CO，透過尿液排泄出體外，減量其在活體內的濃度。
此次研究團隊發現，給小鼠使用與hemoCD-P非常相似，但其結構有一部分不同的hemoCD-I後，hemoCD-P以鐵2價排泄，而hemoCD-I則以鐵3價排泄，二者的易氧化性存在差異。
CO具有隻與2價鐵結合的性質，HCN具有隻與3價鐵結合的性質，研究團隊開始討論透過捕捉有毒性較高的HCN並將其排出體外的可能性。並針對混合兩種化合物的「hemoCD-Twins」能否透過1次施用就排出CO和HCN這2種氣體成分進行了研究。
首先，對小鼠投餵氰化鈉後，再使其吸入CO氣體，製備CO和氰同時中毒的小鼠。然後對比了「hemoCD-Twins」施用組和非施用組的存活率等。
結果表明，CO和氰同時中毒的危險度增高，即使每種劑量都低於各自的致死量也會導致小鼠死亡。
而在「hemoCD-Twins」施用組中，存活率按照施用量而提高，最大施用量下存活率爲85%，同時非施用組在1小時内全部死亡。團隊研究了透過給藥的恢復行為發現，同時中毒小鼠因中毒而下降的血壓透過施用迅速恢復，CO和氰的血漿濃度隨時間推移逐漸降低。
同時，研究團隊也應答了施用的「hemoCD-Twins」與有毒成分結合後，會在2小時左右100%透過尿液排泄出體外，在活體內組織中無殘留。
此外，還進行了將小鼠暴露於實際含有CO和HCN的燃燒氣體中，並施用「hemoCD-Twins」的實驗。暴露於燃燒氣體中5分鐘後，小鼠的行動全部停止，在此階段中，比較了施用組、非施用組的存活率。
結果發現，施用組的存活率爲80%以上，非施用組約爲40%。施用組的存活小鼠在施用後立即恢復意識，表現出與健康小鼠相同的行為。
「hemoCD-Twins」只需將4種粉末和生理食鹽水混合即可製備。所有粉末均穩定且可長期保存。由於該物可在火災現場簡單地進行調變，所以由隨救護車前往現場的醫學家進行靜脈注射處置即可。
研究團隊表示，今後將研究對其進行大量合成以實施安全性試驗法，在與急救醫療的臨牀醫學家合作的同時爭取得到藥物批准。
北岸教授表示：「因爲該化合物可以適用於單一以及氣體混合物中毒，所以有望在事故現場立即施用。也能夠形成社會性備用，以因應例如大規模災害或恐怖襲擊等不可測災害。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）
論文：A synthetic porphyrin as an effective dual antidote against carbon monoxide and cyanide poisoning
DOI：pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209924120
