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科学实际地认识骏丰频谱水



  【作者简介】吴元德中国医学科学院基础医学研究所研究员,北京协和医学院基础学院教授、博士生导师;原为其生物物理与结构生物学系主任,所学术委员会、学位委员会委员;曾任中国生物物理学会常务理事,自由基生物学、医学专业委员会委员、副主任;国家自然科学基金委员会生物物理与生物医学工程学科专家评审组成员,副组长、组长。吴教授主要从事自由基生物学、医学,化学致癌作用及机理,肿瘤细胞生物膜特性研究等。曾获得医学科学院科技进步二等奖,国家教育委员会(现教育部)科技进步三等奖。此外,教授协和医学大学八年本科生分子生物物理课程,对其中重要内容之一:水的微观结构和生物学功能的科学含义及研究进展比较熟悉和了解。

  刘亚宁中国人民解放军空军总医院中心实验室主任、主任医师,北京邮电大学生物医学工程中心教授。曾任中国生物物理学会常务理事,光生物学专业委员会主任;中国电子学会电磁兼容分会生物电磁学专业委员会副主任。刘教授在研究生期间,师从中国老一辈著名生物物理科学家林克椿教授,进行水的微观结构与生物功能方面的研究。工作后主要进行电磁辐射生物学效应技术及学科基础方面的研究。研制的超微弱发光测定技术及仪器曾获得国家科技发明三等奖,中国人民解放军内科技进步二等奖。曾主编电磁辐射生物学专著。“骏丰频谱水是普通水经过骏丰频谱公司研制生产的高科技产品——骏丰频谱水治疗保健仪产生特定的电磁振荡频谱处理后,改变了水的物理化学特性,被调制成更适合人体吸收、利用,有利于治疗疾病,促进人体健康的优化水。”要科学地分析、认识骏丰频谱水,首先必须对水有一个科学的认识。

  一、水的科学认知

  水是一种无色、无味、无定形流动的液体,尽人皆知。但要科学地深化对水的认知就不那么简单及广为人知了。水是地球上存在最普遍的物质,但它是生命系统中必须的物质,没有水就没有生命。水有许多独特的宏观化学及物理性质。例如:与同是元素周期表第六族的氢化物比较,随着分子量的减小,碲化氢(H 2Te)、硒化氢(H 2Se)和硫化氢(H 2S)的沸点和熔点顺序降低,在常温下它们都是气体。但分子量更小的水(H2O)的沸点、熔点却明显增高;而与氧的其它化合物(如CO2、SO 2等)相比较,水是偶极子(O-H键之间夹角105°,偶极矩 1.84德拜),这是水分子之间相互作用力(引力)的来源,即:偶极-偶极相互作用。这也是水的比热值最大,对于生命体系温度稳定的贡献最大的原因。水有较大的表面张力和有一定的粘度、密度;水可以溶解许多化合物;不溶于水的一些化合物(疏水物质)也可以在水中存在等等。这些都表明水分子间有很强的相互作用力,目前已经知道这种作用力的基础是水

  有丰富的“氢键”存在。已知水(H 2O)中氧原子形成水分子时采取 SP 3的杂化轨道,其中两个 SP 3轨道与H的1S组成σ键,另外两个 SP 3轨道为两对孤对电子占据(图 1)。整个分子的电子云分布呈一四面体,所以一个水分子可以形成四个氢键,可以分别与另外四个水分子结合。

  温度在0℃时,液态水凝结成固态的冰,冰是一种具有四面体的晶体,相邻水分子间均以氢键形成空间结构关系。随着温度升高,氢键开始断裂,水由冰变成流动的液体。近代水分子的四面体结构图示水微晶中的中心水分子与每一个 SP 3轨道形成一个氢键盘最近的四个水分子的空间关系冰或结晶水中分子的空间结构模式图 3冰或结晶水中分子的空间结构模式物理技术 X射线衍射分析发现,水结构在 15℃时存在 0.27和 0.45纳米的衍射峰,计算出仅有 15%的氢键断裂,说明流动的液态

  水中乃广泛存在着由氢键组成的四面体结构,学术上称之谓“微晶”。而水中这种四面体排列范围没有冰中的广泛、均匀和规则,并且氢键的结合和断裂比冰迅速(寿命为 11 -11秒)。这种整体结构的灵活、可变使水有相对较低的粘度和容易流动。另外,水的高介电系数也能说明水是由氢键结合的多聚分子(分子团)组成的。许多因素可以影响水的氢键、结合和断裂,改变水的微观结构。首先是热,温度升高,水分子无规则热运动增加,远程氢键断裂,在 83℃时 X射线衍射水结构,其 0.45纳米的衍射峰消失,水分子团变小。水分子游离的正、负电荷极性区增加,增加了水对某些化合物的溶解度。其他许多因素如特定的电磁振荡、超声等物理因素以及化学因素如盐的正、负离子,非极性的疏水物质,均可对水的氢键有不同的影响而改变水分子团,形成不同的结构模式。如盐溶于水中,提出的结构模式是水分子分成三层,分别称为:初级水区、无结构水区和体积水区,每一区微观水结构是不同的。又如:非极性疏水物质存在水中所致水的结构模式如表示。

  水分子以氢健作用形成一个五角形十二面体的笼形结构,而笼形结构的水分子团又可聚集成为大分子团,如表示。在体内存在的各种小分子及与生命活动相关的大分子周围的水分子也都有特定的结构模式。并且与生物学功能紧密相关。早在三十年前,通过核磁共振波谱技术研究发现肿瘤组织中水的弛豫时间明显超过正常组织,并且随着肿瘤的发展过程

  恶性程度的增高而增加,被认为是细胞内蛋白质分子的极性区阳离子水化作用模型图 5 水分子形成五角形十二面体,成笼状结构包围着一直径为 0.5nm的空腔,内含疏水分子许多笼状结构的水分子团聚集成大分子团周围被吸附的水分子微观结构模式的有序性减小。但由于科学

  技术发展的限制,有关生物组织中微观结构水的变化与生物学功能的关系,以及水或内含物所引起的水的微观结构变化与生物学功能的关系还未获得惊人的进展。这正是现代科学发展所迫切需要注意及研究的问题,骏丰频谱水的出现,可能为此作出新的贡献。