寻铜记: 铜是人类的秘方良药

文 / 大科技杂志社
2021-03-13 10:25

铜:人类最早发现的金属

公元前5100年,约旦河边的古埃及人常常进行一项比拼:石器大赛,比较谁的石器更耐用。这个比赛虽然没有奖品,但是很重要,因为他们的石器都是随意在地上捡的石头打磨成的,用来挖地、耕种的时候,总是用不了多久就坏了,人们希望能找到一种坚固耐用的石头,改变这种情况。有一天,常胜将军诞生了,他的石锥子很特别,别人的都是灰白色,他的却是暗黄色的,很轻松就砸碎了别人的石器。

大家很高兴,纷纷向他取经,想要找到同款“石器”。冠军很大方,他将人们带到发现“黄石头”的地方,于是村子里的人们都用上了新款“石器”。不久,隔壁村的人们也慕名而来,都想带走好用的“石头”。“黄石头”很快被挖完了,其他地方的人们只好寻找新的“黄石头”。

人们没有找到想要的那种“黄石头”,但找到了另一些美丽的石头,比如深绿色石头(主要成分是碳酸铜的孔雀石)、金黄色石头(主要成分是二硫化铁铜的黄铜矿)和蓝色石头(主要成分是碳酸铜的蓝铜矿)等。人们把这些石头丢到火堆中燃烧,火花熄灭后,终于得到了他们想要的那种“黄石头”,而且还更加坚硬!

“黄石头”——铜是人们最早发现和使用的金属,以它来命名了人类历史上一段重要的时期——青铜时代。现在铜是世界上消耗量第三大的金属。从农具到药物,铜贯穿了人类数千年的发展历程。

人类祖先与铜的不解之缘

人们学会了制造铜的方法后,就不再仅仅将它做成农具了。铜的应用越来越多——饰品、钱币、建筑物甚至药物,铜被用在生活的方方面面。

埃及人会照着铜制成的镜子,佩戴彩色石头磨成的首饰,用铜做的剃须刀刮胡子。他们用的钱币是磨成圆片的铜,上面印着信仰的神明和法老。他们还用铜制造了一些美丽的建筑,比如雄壮的狮子和展翅的雄鹰等。不过,最让他们惊喜的,还是铜堪称为神药,它几乎包治百病。

公元前2400年,埃及人发现,直接喝井水和河水常常会拉肚子。但是如果将井水和河水装到用铜制成的桶里,一段时间后再喝,就不会发生这种情况。于是他们开始饮用接触过铜的水,还用这些水去清洗伤口再进行包扎,伤口愈合得比原先更快更好。公元前1500年,埃及人不再满足于只用水清洗伤口,他们将铜磨成粉末,在蚊虫叮咬的伤口和烧伤的皮肤上敷上这些粉末,给头痛的病人饮用含有粉末的水,铜成为了这些伤病的首选药物。

不仅是埃及人,其他国家的人也发现了铜的神奇疗效。希腊人将铜粉末洒在发炎溃烂的伤口上,还将这些粉末与一些药草混合,热敷眼睛,治疗红眼病、白内障等一些眼部疾病。罗马人会用蜂蜜水冲泡铜粉饮用,可以杀死肠道寄生虫,将铜粉泡水后滴到鼻子、耳朵和眼睛等许多器官中作为清洗剂和消毒剂。印度人和波斯人则将铜水作为咳嗽水来饮用。

人类的秘方良药

不得不说,与许多因为吃错药而一命呜呼的人相比,将铜作为药物的人实在是太幸运了,因为现代科学证明,它确实具有显著的治疗效果。

1832年,法国巴黎发生了一次严重的霍乱疫情,整个城市一半以上的人染病,死亡率达到30%左右。1849年和1852年,巴黎又发生了两次霍乱疫情,死伤惨重。在三次疫情中,在铜矿区挖矿的工人均未染病。

1939年,德国医生沃纳·汉加特发现,芬兰所有的铜挖矿工人没有一人发生关节炎,后来铜类化合物成为了治疗风湿热、类风湿关节炎和坐骨神经痛等疾病的必备药物。

铜类化合物在治疗伤口发炎和溃疡时有奇效,它治疗胃溃疡比其他药物起效快5天。此外,研究表明,铜类化合物能促进伤口的正常愈合,同时具有抗炎活性,许多抗炎药物中加入铜元素,比不加入时疗效更强。

铜元素对癌症和心脏病等疾病也有改善效果。1912年,德国患者通过涂抹含铜类药物治愈了面部上皮瘤。在动物实验中,含铜类药物能抑制肿瘤细胞的生长和转移。含铜类药物能减少心肌劳损,降低心肌梗死的风险,曾有医生推测,法国人心脏病发作率低于欧洲其他国家的人,其原因是法国人大量饮用红酒,而红酒中含有较多的铜元素。

铜元素还被誉为“青春之泉”,因为它能够改善皮肤弹性纤维,增加皮肤柔韧性,并起到抗皱纹的作用,它甚至能够使灰发回复到它的自然颜色。而一旦身体中缺乏铜元素,会出现白发、皱纹和皮肤下垂等衰老症状。

总之,在人类漫长的文明史上,铜是人类的好伙伴、治病良方。

最新研究:用铜杀死新冠病毒

近日有研究显示,导致新型肺炎大流行的新型冠状病毒(称为COVID-19病毒)在玻璃和不锈钢上能够存活数日,但处于铜板上时,它们却在几个小时之内就裂解死亡了。这是什么情况呢?

我们知道,包括金、银、铜、铁、汞、铅、镉等金属在内的密度大于4.5克/厘米3的重金属的离子,在人体中累积达到一定程度,往往会造成人体内的蛋白质变性、失活,使人中毒,称之为重金属中毒。但这只是对金属离子而言,一般的重金属单质(排除进入人体后又被氧化的情况)是没有毒的,例如单质的金、银、铜,人吃进去是不会中毒的。然而,铜板上铜只是铜单质,而且病毒也不会把这些铜单质吃进去,它们为什么会死亡呢?难道只要触摸这些铜就被“毒”死了?这也太神奇了吧!

这事在英国南安普敦大学的微生物学教授基维尔看来可一点都不奇怪,因为他已经对铜的抗菌杀毒的效果进行了20多年的研究。在实验室里,基维尔观察到铜杀死了一种又一种有害微生物,从引起军团菌病的军团菌属细菌,到耐药性很强的超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,乃至于那些引起全球恐慌的例如中东呼吸综合征(MERS)和猪流感(H1N1)的国际传染病的病毒,都能在几分钟内被铜杀死。可见,铜杀死微生物并不是奇怪的事情。值得注意的是,铜杀死新型冠状病毒的时间远比杀死其他微生物的时间要长,不得不说,新型冠状病毒确实是一种相当难缠的病毒。

那么,铜是怎么杀死微生物的呢?由于细菌、真菌和病毒等微生物体内都有蛋白质,而铜恰恰能够使蛋白质变性。遗憾的是,这其中的确切机理科学家们尚不完全清楚。但科研人员已经清楚:一个铜原子的外层电子轨道中有一个自由电子,这使得铜变得活跃,很容易参与氧化还原反应。当一种微生物落在铜上时,活跃的铜会像导弹一样冲击微生物表面,破坏细胞膜或者病毒表层。这个过程中还会产生自由基,更多自由基的产生加速了微生物的裂解。