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化學戰劑的發展,至60年代初外軍已基本形成了以致死性神經性毒劑和致傷性糜爛性毒劑為主的五類裝備毒劑

1 生化毒劑 -名稱

 生化毒劑

2 生化毒劑 -相關信息

化學戰劑的發展,至60年代初外軍已基本形成了以致死性神經性毒劑和致傷性糜爛性毒劑為主的五類裝備毒劑。三、四十年代以後發展起來的有機磷毒劑在毒性方面比以光氣和芥子氣為代表的第一代毒劑強一、二個數量級,被人們稱之為第二代毒劑。現在人們都在關注著探索的所謂第三代毒劑,《禁止化學武器公約》的簽訂有可能促進這一研究的發展。隨著基因工程和其它生物技術的發展,60~70年代曾經淡化的毒素研究重新興起,現在許多毒素的生產、對光和熱不穩定等問題已經解決,毒素戰劑具有發展成為第三代化學戰劑的潛在威脅,毒素戰劑的化學防護和化學裁軍已成為普遍關注的焦點。top

一、毒素戰劑

毒素(toxin)是由生物機體(微生物、動物和植物等)分泌代謝或半生物合成產生的有毒化學物質,這類物質毒性極大,可以直接使人或動物、植物產生傷害或死亡。毒素戰劑(toxin warfare agents,TW)是指用於敵對活動的毒素。毒素戰劑因是處於傳統的生物戰劑和經典的化學戰劑之間系譜的一類化學戰劑,故也稱生物化學戰劑(biological—chemical  warfare  agents)。top

生物化學戰劑主要包括:(1)天然毒素;(2)生物(自體)調節劑,如肽,前列腺素及P-物質等。具有潛在軍事威脅的生物毒素見表1-1(LD50≤10ug/kg)。top

表1-1  具有潛在軍事威脅的生物毒素

毒素
LD50(μg/kg)小鼠
分子量
生物源

肉毒毒素
0.001
150,000
細菌

志賀氏毒素
0.002
55,000
細菌

破傷風毒素
0.002
150,000
細菌

白喉毒素
0.10
62,000
細菌

產氣莢膜梭菌毒素
0.1-5.0
35,000-40,000
細菌

葡萄球菌腸毒素
27(ED50豚鼠)
28,494
細菌

眼鏡蛇毒素
0.5
80,000
中國眼鏡蛇

眼鏡蛇毒素
0.6
46,000
Elapid snake

泰攀蛇毒素
5.0
  
Elapid snake

響尾蛇毒素
10
  
南美響尾蛇

相思籽毒素
0.04
65,000
相思籽

蓖麻毒素
3.0
64,000
蓖麻籽

刺尾魚毒素
0.05
3,400
Marine Dinoflagellate

岩沙海葵毒素
0.15
2,700
Marine soft corat

西加毒素
0.45
1,000
Fish/Marine Dinoflagellate

箭毒蛙毒素
2.0
539
Arrow-poison frog

α-芋螺毒素
5.0
1,000-3,000
Cone-snate

河豚毒素
8.0
319
Puffer fish

石房蛤毒素
10.0
299
Marine Dinoflagellate

α-鉗蠍毒素
9.0
8,000
Scorpion


天然毒素是天然生物產生的有毒物質,通常分為蛋白質(或肽類)毒素和非蛋白質毒素;按生物來源分為細菌毒素、真菌毒素、動物毒素和植物毒素等(表1-2)。據國外報道,至1993年底,已測定毒性LD50小於500mg/kg的天然毒素約有800多種,其中LD50小於0.5mg/kg的毒素約有700餘種。

表1-2 天然毒素的生物源分類

分  類
毒     素

植物毒素
相思子毒素  蓖麻毒素

細菌毒素
肉毒毒素  破傷風毒素  白喉風毒素

赤痢毒素  葡萄球菌腸毒素B

動物毒素
原生動物毒素:西加毒素

兩棲動物毒素:箭毒蛙毒素

腔腸動物毒素:岩沙海葵毒素

軟體動物毒素:石房蛤毒素,芋螺毒素

爬行動物毒素:蛇毒素

魚類動物毒素:河豚毒素

真菌毒素
黃曲霉毒素  T—2毒素


天然毒素的特點:①毒性強烈,比現有化學戰劑大數千至數萬倍;②毒理作用特殊,難以防治;③性質穩定,難於偵檢;④低分子量化合物較易化學合成;⑤分子結構新穎,可作為合成新毒素的導向物或修飾改造成新毒素。生物調節劑活性極高,微量即可引起機體調節功能障礙及精神或軀體失能作用。top

生物劑調節劑通過控制內分泌發揮化學信使功能,有機組合成一系列嚴密的控制系統。作為生命的控制開關,一旦失調,就會導致正常生理過程的選擇性破壞。因此,生物調節劑可能被濫用作為軀體或精神失能劑,對人類構成潛在的威脅。生物調節劑作為化生戰劑研究,是毒劑新範疇的演變,它能產生傳統毒劑所沒有的性能,具有重要的軍事應用潛力,並受到外軍的高度重視。根據收集的文獻資料,具有軍事意義的生物調節劑見表1-3。

生物調節劑具有低劑量、高活性和速效性的作用特點,而且內源性生物活性物質難以核查,以引起世界各國軍事化學家的注意。在十幾個具有軍事意義的生物調節劑中,內皮素、P物質、神經肽Y、神經激肽A等具有重要的潛在軍事威脅,應划入重要防護目標進行研究。

表1-3  具有軍事意義的生物調節劑

生物調節劑
氨基酸殘基數
來源
傷害癥狀

內皮素
22
豬、牛、人上皮細胞
降壓、昏迷

P物質
11
腦灰質
降壓、知覺喪失

神經肽Y
36
哺乳動物腦
升高血壓

神經激肽A
10
豬脊髓
降低血壓

章魚涎肽
11
兩棲動物
血壓激素變化

鈴蟾肽
14
蛙皮
升高血壓、驚厥

血管緊張素
8
哺乳動物肝臟
升高血壓、收縮冠脈

加壓素
10
高等哺乳動物
升高血壓、休克

神經降壓素
13
牛下丘腦
降低血壓、體溫

緩激肽
9
蛙皮、黃蜂毒
疼痛,降低血壓、體溫

內啡肽
31
哺乳動物腦垂體
精神紊亂

強啡肽
7
豬腦
精神紊亂

生長激素釋放抑制素
14
羊下丘腦
鎮痛、鎮靜、降低運動功能和體溫

δ-睡眠肽
9
哺乳動物
引起睡眠


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二、毒素的軍事意義

20世紀40年代,國外已對毒素產生了軍事興趣,美國和前蘇聯等國就將天然毒素作為侯選毒劑進行了廣泛深入的研究和評價。但當時對能製造降低戰鬥力有意義的足夠量的毒素有困難。同時,所研究的許多毒素對光和熱敏感,在光和熱的環境中下穩定,因此在軍事上使用不現實。近二十年來,由於分子生物學和生物技術的迅速發展,致使毒素作為戰劑的威脅再次出現。目前,許多毒素比較容易大量生產,甚至可以合成,可以用基因工程技術改造毒素,以使最終產品獲得新的性質。並且由於現代生物技術的規模化生產和氣溶膠分散技術的解決,毒素武器化己趨成熟,美、俄等國在這方面已進行了大量的工作,石房蛤毒索和蓖麻毒素系80年代發展起來的可能用作戰劑的20多種毒素中的兩個代表均已列入了《禁止化學武器公約》的一級禁控清單。top

(一)化學生物戰劑譜

應用生物技術方法可以大量合成來源於動物、植物和微生物的毒素、病毒。這意味著在不久的將來衝破比現有裝備毒劑的毒性大30~100倍的新毒素和病毒將出現,使現有的化學戰劑發生很大的變革。1998年英國波頓化學防護研究所所長皮爾遜提出了化學生物戰劑譜的新概念(表1-4)。

表1-4   化學生物戰劑譜

經典化

學戰劑
應急性

戰劑
生物調

節劑
天然毒素
遺傳工程

生物戰劑
傳統生

物戰劑

神經性

毒劑
工業毒物
前列腺素
石房蛤毒素
改型的、裁

剪的細菌、

病毒
細菌(肺

炭疽、兔

熱病)

糜爛性

毒劑
藥物
P—物質
河豚毒素
  
病毒(天

花、登革

熱)

全身中毒

性毒劑
農藥
  
蓖麻毒素
  
立克次體

(流行性

斑疹傷寒、

Q熱)

窒息性

毒劑
  
  
肉毒毒素
  
真菌(球

孢子菌、

胞漿菌)


  
  
真菌毒素
  
  

←--化學戰劑--→
  
  
  
  


  
←--化學生物戰劑--→
  
  


  
←---------------生物源戰劑------------→


從化學生物戰劑譜中所列的項目中可以看出如下值得注意的問題:

1.化學和生物戰劑之間的界限在逐漸消失,拓寬了化學、生物戰的內涵。從前化學戰劑和生物戰劑之間存在著嚴格的界限,目前從化學生物戰劑譜看,顯然在化學武器和生物武器之間的差別已變得不明顯,變得模糊不清且交叉重疊。尤其是位於中間的一類——化學生物戰劑,隨著分子生物學和生物技術在合成毒劑方面的應用,化學、生物武器之間的區別將會逐漸消失。以前化學生物戰劑的內涵指殺傷有生力量,只傷人不傷物,現在其內涵顯然拓寬了,不僅可傷人,還可利用某些化學物質和生物的某些特性,使之產生特殊效應,達到毀壞作戰物資和妨礙作戰行動,而發展成為一種新的化學生物戰劑。

2.《禁止化學生物武器公約》很難限制其發展。化學生物戰劑譜中段包括了工業毒物、藥物、農藥、生物調節劑、天然毒素。他們涉及了目前許多國家正在廣泛研究的科學領域,其中某些毒物的適用性是受需要支配的。它們有的受禁止化學武器公約限制,但所有化學品和生物製品都可能被化學生物學家秘密地對其分子結構稍加改造,就能夠生產出一種新的、毒性更強的戰劑,而不受條約限制,對細菌和病毒來說,同樣可加以改造,而不受化學和生物武器公約的限制。為此,將導致新的生物源戰劑的出現。top

(二)毒素戰劑的特點

1.毒素的毒性超群,難偵難防又難治

眾所周知,有機磷神經性毒劑是目前裝備的合成毒劑中最毒的;其毒性在mg/kg級水平,而毒素的毒性要比它們高數百倍至數干倍(表1-5),毒素的毒性作用機制與現有毒劑不同,它不抑制酶系統,而是直接作用於靶細胞受體上,如肉毒桿菌毒素阻斷乙醯膽鹼釋放通路;箭毒蛙毒素改變生物膜的離子通透性。對監測其戰場使用,至今尚無特異性偵檢方法,中毒后亦很難救治。例如葡萄球菌腸毒素中毒的預防是可能的,但一旦中毒,現尚無解毒藥。

表1-5 化學戰劑和毒素戰劑毒性比較

毒  劑
半致死劑量LD50(ng/kg)
毒   素


2
赤痢毒素


<2.5
破傷風毒素


10(人)
肉毒毒素


40
相思子毒素


100
箭毒蛙毒素


≤100
白喉毒素


100
蓖麻毒素


130
葡萄糖α毒素


150
岩沙海葵毒素


200
石房蛤毒素


8 000
河豚毒素

維埃克斯(VX)
20 000~30 000
  

梭 曼(GD)
100 000~700 000
  

沙 林(GB)
200 000~1 500 000
  


300 000
黃曲霉毒素B1


376 000
二醋酸蔗草鐮刀菌烯醇

塔 崩(GA)
400 000~3 000 000
  


1 210 000
T-2毒素


2.研究出適宜戰場使用的合適途徑

微包膠囊技術的發展使毒素戰劑的空氣分佈在技術上更加可行,許多毒素如肉毒毒素,同樣的劑量,在空氣中存在的毒性比經口更大。

3.毒素的大量生物合成有了可能

由於毒素是通過生物體產生的,他們的合成由基因間接或直接地控制,這些基因易採用基因工程的方法進行設計。現代基因工程、細胞技術、蛋白質工程和免疫技術方法使大量毒素的生產成為可能。並且能夠發展修飾毒素,使之成為具有所需毒性特徵、作用功能密集的小分子毒素,使有毒物質攻擊人體靶細胞的選擇性更強,毒性更高。

4.利用基因重新組合原理和基因工程發展新的毒劑,改造舊的化學生物戰劑

現代生物技術既為毒素大量生產創造了條件,也可用來對肽類或蛋白質毒素定向地加以改造,甚至可能進行「分子拼接」,從而成為研製各種新型化學生物戰劑的技術基礎;現代化學技術為人工合成小分子毒素、生物調節劑的活性碎片的編碼基因提供了可能。利用基因重組技術創造新的物種,如利用基因,通過變異、雜交、嫁接、插入等手段重新組合成一種新的病原體,增強其毒性和致病性。

5.有效的保護和預防措施可以降低對使用毒素戰劑者自身的危害性

應該引起注意的是,對毒素戰劑研究興趣的增加,有的可以說成是為了和平目的,它不受《生物武器公約》的制約,但它可以導致應用于軍事的目的。
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