[發(fā)明專利]穩(wěn)定的生物可利用的可溶的硅酸鹽溶液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410454356.2
• 申請(qǐng)日: 2011-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104337701B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·盧斯;M·德姆恩克;J·德塞戈赫;J-M·拉巴瑟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 塔明克公司
• 主分類號(hào): A61K8/25
• 分類號(hào): A61K8/25;A61K8/34;A61K8/41;A61K8/44;A61K8/60;A61K8/49;A61K8/46;A61K33/00;A61K47/10;A61K47/26;A61K47/18;A61K47/22;A61K47/20;A2
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 崔錫強(qiáng)

本分案申請(qǐng)是基于申請(qǐng)?zhí)枮?01180017176.2，申請(qǐng)日為2011年3月24日，發(fā)明名稱為“穩(wěn)定的生物可利用的可溶的硅酸鹽溶液”的原始中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含生物可利用形式的硅的水溶液的領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及滲壓劑穩(wěn)定的堿金屬硅酸鹽的組合物，例如，適用于用于植物肥料項(xiàng)目或藥物、化妝品或營(yíng)養(yǎng)制劑，以及方法，例如，用于制備滲壓劑穩(wěn)定的堿金屬硅酸鹽。

背景技術(shù)

在自然界中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)元素(金屬)形式的硅(Si)，盡管其是在地殼中僅次于鋁(Al)的含量第二豐富的元素。實(shí)際上，其對(duì)氧具有非常大的吸引力，并且以在水中穩(wěn)定和最主要形式形成連接到四個(gè)氧上的四面體結(jié)構(gòu)為單硅酸Si(OH)₄。這種弱酸顯示四個(gè)酸官能團(tuán)，并顯示最低的pKa值9.8。這表明：在pH為9.8時(shí)，單硅酸的50％是以未離解的酸形式和50％是以單離子鹽的形式(硅酸根離子)存在。其它的pKa值為11.8至13.5之間。這表示只有非常強(qiáng)的堿加入時(shí)才能夠從硅酸開(kāi)始將其所有的四個(gè)酸基團(tuán)解離成四個(gè)硅酸根離子。在pH值大于10.8時(shí)，主要形成硅酸鹽。

在pH為2至8之間時(shí)，單硅酸或原硅酸為中性分子。在pH為2至3之間時(shí)，其大部分沒(méi)有荷電。在濃度大于3mM時(shí)，其開(kāi)始通過(guò)縮合反應(yīng)聚合。因此，難以在不引入特別的穩(wěn)定劑的情況下合成高濃度(>4mM)的在室溫下最終穩(wěn)定的單硅酸。在兩分子的單硅酸的第一縮合反應(yīng)的過(guò)程中，釋放水分子，形成二硅酸(即，二聚體(OH)₃Si-O-Si(OH)₃)。這種二聚體為用于進(jìn)一步聚合反應(yīng)的關(guān)鍵起始分子。根據(jù)Si濃度、溫度和其它分子或離子的存在，繼續(xù)聚合，形成三聚體、四聚體和更大的低聚物(線性或環(huán)形)。在更高的濃度下，形成更大的線性分子硅酸，其進(jìn)一步增長(zhǎng)并開(kāi)始一起縮合形成膠體結(jié)構(gòu)或二氧化硅。

在懸浮體系的所有的這些結(jié)構(gòu)中，隨著稀釋水解及時(shí)進(jìn)行，以及隨著消耗水分子，再次形成更小的分子。

在形成沉淀或凝膠的情況下，膠體的進(jìn)一步聚合導(dǎo)致形成無(wú)定形二氧化硅。僅有最小形式的硅酸(單硅酸和二硅酸)為生物體(植物、藻類、苔蘚、動(dòng)物、人等)生物可利用的。這些分子可在土壤水、河流、大海、水源、大洋等得到。在水中的這些生物可利用的酸的硅濃度限于低濃度(<3-5mM)。特別地，植物和藻類將這些酸轉(zhuǎn)化為生物源的二氧化硅，其非常慢地溶于水中成為單硅酸。

在最近的十年，已經(jīng)能夠存在證據(jù)表明除了硅酸，還有單硅酸和單硅酸復(fù)合物顯示生物利用度特征。然而，難以證明這些化合物的生物利用度。

小的硅酸分子能夠通過(guò)所有種類的細(xì)胞膜和特定的水通道蛋白(進(jìn)入通道)或傳遞蛋白擴(kuò)散，因?yàn)樵谥参锖驮孱愔袡z測(cè)到了單硅酸。很顯然硅酸根離子(單-或二硅酸根離子)能夠以類似的方式進(jìn)入膜?；瘜W(xué)上難以顯示小硅酸和它們的衍生的硅酸根離子之間的區(qū)別。以下也是可能的：在進(jìn)入膜的過(guò)程中將硅酸根離子轉(zhuǎn)化為硅酸或者它們通過(guò)其它通道作為復(fù)合物進(jìn)入。本發(fā)明是從如下發(fā)現(xiàn)開(kāi)始的：相容的溶質(zhì)(它們具有自己的特別的水通道蛋白)能夠?qū)⒐杷猁}傳遞到細(xì)胞膜中。

在細(xì)胞中硅酸和硅酸鹽完成不同的活動(dòng)是可能的。在不同的生物體中，對(duì)于離子形式的細(xì)胞特異性可以不同。我們已經(jīng)知道在植物、動(dòng)物和人體中，兩種類型的硅為生物可利用的，并且在施用后可檢測(cè)結(jié)構(gòu)或生理學(xué)效應(yīng)。直至目前為止,在補(bǔ)充硅酸之后,檢測(cè)到大多數(shù)的突出的效應(yīng)。

硅酸為水中的天然的生物可利用的硅源。食品中的硅以不同的形式存在，大部分作為生物源的硅酸和與大分子(如蛋白質(zhì)和糖)的復(fù)合物存在。還可以存在硅酸鹽復(fù)合物和不溶的硅酸鹽。食品中的硅含量與人體吸收的硅之間不存在關(guān)聯(lián)。因此，硅化合物的生物利用度是重要的。除了(單)硅酸之外，大多數(shù)的化合物的生物利用度沒(méi)有被研究。

根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)證明補(bǔ)充同等量的滲壓劑穩(wěn)定的可溶性硅酸鹽能夠顯示與硅酸補(bǔ)充物相似的效果，然而，未穩(wěn)定的硅酸鹽效果較差。

在自然界中，最常見(jiàn)的硅形式為硅酸(從單硅酸至不溶的二氧化硅)和硅酸鹽。大部分的硅酸鹽為存在于土壤礦物和巖石中的鋁硅酸鹽。這些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，僅通過(guò)物理力(機(jī)械和生物破碎凍融等)，接著通過(guò)酸作用的化學(xué)風(fēng)化粉碎。單硅酸是由與新的硅酸鹽一起的這些化學(xué)或生物反應(yīng)形成的，并增溶于水中。硅酸鹽主要形成非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且可以包含不同礦物的混合物。在強(qiáng)堿性條件下，硅酸鹽通常增溶和溶解。

在大于硅酸的pH、2至8的pH的水中，大多數(shù)的硅酸鹽更易于溶解。