刍议血液中的“胶体问题”

岳翊杨 王秋

关键词：胶体;血液;教学情境;知识介绍;伪科学

胶体是分散质粒子直径介于1～100nm之间的常见分散系，胶体的这种聚集状态使它呈现出一系列独特的性质，在科学技术、生产、生活中有广泛的应用。我国普通高中化学课程标准（2017年版）的内容标准与学业要求中提出“认识胶体是一种常见的分散系，实验探究胶体的丁达尔效应;能从组成、结构等方面认识物质的多样性”等要求。人教版（2019）高中必修《化学》（第一册）第一章介绍了分散系、分散质和分散剂的概念，在初中溶液和浊液基础上，以分散系的视角对混合物进行分类，引出胶体这一分散系，利用实验探究胶体具有丁达尔效应这一重要性质。课标与教材聚焦物质以一定的分散程度所表现出的一种特殊的状态，体现了通过微粒观及物质尺度来研究物质的新视角和切入点。在化学教学实践中，很多教师基于胶体的丁达尔效应、电泳和聚沉等性质，解释生活中常见的现象，拓展介绍胶体在众多领域的广泛作用，对激发学生的学习兴趣、感受化学与日常生活、生产的密切联系，培养正确的化学价值观等发挥了积极作用。但在教学中，不少教师对胶体性质的一些应用仍存在缺乏科学原理考证、想当然推理、“以讹传讹”等错误做法。

例如，很多教师在列举生活中常见的胶体时会介绍血液是一种胶体，并对血液胶体在生活及医学上的应用等展开介绍，在一些教辅资料和学校的考试卷中也常看见如下的试题。

例1我们常用“往伤口上撒盐”来比喻某些人乘人之危的行为，其实从化学的角度来说，“往伤口上撒盐”也有科学道理。那么，这种做法的化学原理是（ ）

A.胶体的电泳

B.血液的氧化还原反应

C.血液中发生复分解反应

D.胶体的聚沉

例2微波是一种高频电磁振荡，“微波炉”就是利用高频电磁振荡使食品中分子也产生振荡而发热。现代医学上使用微波手术刀进行外科手术，其好处主要是使开刀处的血液迅速凝固而减少失血，关于其作用原理的说法正确的是（ ）

A.微波电流迅速中和血液胶粒所带的电荷而凝聚

B.微波使局部血液受熱而使血液胶体凝聚

C.微波电流通过金属手术刀时产生的高温使血液凝固

D.以上说法都正确

笔者在查阅相关文献，并与医疗科研人员交流后发现，对于血液是否为胶体以及由此衍生的与血液相关的医疗问题，同化学教学常见的教学处理之间存在较大出入。为此，本文就以上问题展开讨论。

1血液是纯粹的胶体吗

血液是由血浆和悬浮在其中的血细胞两部分构成，是人体中的一种呈流体状的结缔组织。血细胞包括红细胞（red blood cell，RBC）、白细胞（white bloodcell，WBC）和血小板（platelet，PLT），它们都是由造血干细胞通过分化形成的;血浆中含有大量水，水中溶解着多种电解质、小分子化合物、部分气体以及血浆蛋白。

血液中不同的血细胞承担了不同的生命功能，其尺寸从几到几十微米不等，由于它们的质量较大，将新采集的血液加入抗凝剂后进行离心便可将不同的血细胞分离并进行下一步检测。血浆中的血浆蛋白包括白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原三类，其中白蛋白的含量最高，达到了40～50 g/L，它是一种高度可溶性的蛋白质，其相对分子量约为66000～69000，半径为3.44±0.01nm，满足胶体分散系的尺寸要求，因此它是血浆呈现胶体性质的主要成分，在医学上也将血浆蛋白所构成的渗透压影响称之为血浆胶体渗透压。血浆中的小分子化合物如葡萄糖、尿素等以及无机盐，它们的分子量和直径都较小，但是数量较多，其中约80%来自于Na和cl-，它们是血浆呈现溶液性质的主要成分，在医学上将这些小分子物质统称为晶体，因而它们所构成的渗透压影响称之为血浆晶体渗透压。

综上所述，血液是一个成分较为复杂的混合物，而血浆也是一个由胶体和晶体共同构成的混合体系。而医学上所提到的胶体，应当是血浆中的蛋白质胶粒，例如白蛋白等。因此，将血液或者血浆单纯地定义为胶体，并不是十分严谨。

2“伤口撒盐”真的有科学道理吗

血液凝固是指血液由流动的液体状态变成不可流动的凝胶状态的过程。血浆中存在众多凝血因子、抗凝血及纤维物质，它们在血液中相互作用、相互制约、保持循环血液流畅。当出现流血时，即发生血液凝固，以防止血液的大量流失。凝血过程的实质在于血浆中可溶性的纤维蛋白原转变成不可溶的纤维蛋白，纤维蛋白不断地交叉呈网状结构，使所有的血细胞包罗其中，从而使血液凝固。

在教学中，教师对伤口撒盐的解释，多从“血液为胶体”出发，利用胶体的性质，认为向伤口撒食盐后，电解质破坏了胶体的电荷平衡使血液发生聚沉，从而达到止血的作用。事实上，这种解释不仅与血液凝固的本质相违背，与此同时，向伤口处撒食盐的行为，不仅会使伤者产生巨大的疼痛，并且当创伤面较大时，血液吸收了食盐后会导致伤口处的渗透压急剧升高，使伤口处大量渗水，加重血液浓缩，导致血液中Na含量过高，从而引起高钠血症，严重时会造成生命危险。目前对伤口的处理经常使用到的生理盐水，其作用在于除去伤口表面及周围的碎屑和异物，同时冲洗掉伤口表面的细菌，抑制伤口的感染，并利于对其进行下一步处理，但是要确保生理盐水的无菌性才能使用。虽然在临床上也有使用高浓度盐水对伤口冲洗以达到抑制细菌增生的作用，但是仅适用于创伤面较小的情况。由此可见，向伤口撒盐的行为，不仅不能达到止血的效果，而且还存在巨大隐患，是一种伪科学的行为。

3“微波手术刀”真的能使血液凝固吗

“微波手术刀”是目前应用较为广泛的医疗器械，它的原理在于将手术刀与微波辐射器结合在一起，用几十到一百余瓦的功率，刀刃用于切割组织，而刀片向周围组织辐射微波，使创面上的小血管闭合，从而达到良好的止血效果。而传统的高频电刀、激光刀等设备，是利用高温使刀口切面处产生一层很薄的焦痂来达到止血的效果，虽然高温灼烧机体组织也会带来皮肤组织碳化、产生异味等问题，但由于其便捷性和高效性，目前在医疗上的应用仍较为普及。

在教学中，教师对微波手术刀作用原理的解释通常为：因为血液是胶体，所以手术刀头对血液加热时会使血液胶体发生聚沉而使血液凝固，从而达到止血的功效。其实这是一种违背客观事实的说法，无论是传统的高温刀头，还是如今的微波手术刀，他们的作用机理都是采用封闭血管的方法来进行止血，而非高温使血液发生聚沉而凝固。因此，教师或某些教学参考资料的“解释”是违背科学事实的想当然，这样不仅会误导学生对医疗设备与医学知识的了解，也会使未来从事医学学习的学生产生认知误差。

4医学上对胶体性质的应用

4.1肝功能检查

肝脏属于人体重要的内分泌器官，也是人体主要的腺体，不仅为人体各种物质的代谢提供了主要场所，而且在细胞免疫、体液免疫中发挥着重要的调节作用，因此肝功能检查具有十分重要的意义。肝功能检查要求患者在空腹情况下进行抽血，在血液中加入一定的化学试剂后进行成分分离，得到不同物质的指标含量。在肝功能检查中包括对蛋白质代谢功能的检测，例如总蛋白、球蛋白、白蛋白等含量的测定，并通过与参考值的对比，反映被检测者肝脏合成功能的指标。

血液中蛋白质的分离检测，正是利用了血液中的蛋白质呈现胶体的性质，利用电泳技术进行分离操作。向血液中加入一定量的缓冲液对其pH进行调节，在电场的作用下，利用不同种类的蛋白质迁移速率不同，从而对其进行分离，随后可以通过染色、扫描、生物活性检测等技术对分离蛋白质进行处理，进而得到所需的数据。

4.2血液透析

肾脏是人体重要的器官，是构成泌尿系统的重要组成部分。肾脏的生理功能在于代谢产物的排泄、酸碱平衡的调节、血压的调节、血钾的调节以及内分泌生理作用。肾衰竭是由于人体中的各种慢性肾脏疾病的发展所导致的后期肾脏功能部分或全部丧失的一種病理状态，由于肾衰竭患者难以将机体产生的代谢产物等有害物质排出体外，导致机体的有害物质积累而产生各种疾病。如今，随着血液净化技术的不断发展和成熟，使肾衰竭患者的血液可以得到一定程度的净化，以延长患者寿命。

血液净化的主要目的是为了清除肾衰竭患者机体内潴留过多的代谢产物，同时为机体补充必要的物质，以维持机体正常的生命运转。血液透析技术是临床最早使用，也是使用最普遍的血液净化方式。血液透析是指血液和透析液在透析器的辅助下，使血液侧的有害物质和多余水分排出体外，并从透析液侧补充必要物质的过程。透析器中的透析膜是一种半透膜，其作用机理正是利用溶质分子在浓度差作用下所产生的渗析作用，并通过控制透析膜上孔径的大小，使分子直径较小的微粒如肌酐（cr）、尿酸（UA）、Na、K等通过透析膜使之排出体外，而分子直径较大的微粒如红细胞、白细胞、血小板等则不能通过。透析膜的种类既有天然膜，例如醋酸纤维素膜;也有人工合成膜，例如PAN膜（聚丙烯腈膜）、PMMA膜（聚甲基丙烯酸甲酯膜）和PS膜（聚乙烯膜）等。

4.3免疫胶体金层析技术

根据抗原抗体特异性结合原理，对检测物进行定性或定量分析的检测技术称之为免疫检测技术。自1959年首次成功应用放射性免疫检测技术对胰岛素的检测之后，免疫检测技术便被广泛应用于生物学的分析之中。目前，根据抗原或抗体的标记物不同，可将该技术分类为放射免疫分析技术、酶免疫分析技术以及免疫层析分析技术等。其中，免疫胶体金层析技术因其具有操作简便、反应灵敏、耗时短等优点，得到广泛应用。

胶体金是由四氯合金酸（HAuCl4）在还原剂如柠檬酸钠的作用下所合成的一系列单分散金纳米粒子水溶胶。金纳米微粒为高电子密度性粒子，因而对蛋白质等生物活性物质具有吸附性，当其大量聚集时，便可形成肉眼可见的粉红色。免疫胶体金层析技术则是利用上述特性，将微孔滤膜作为固相载体，使目标检测物在毛细作用下向前移动。当目标检测物与胶体金包被特异性抗原或抗体结合后，并到达检测位置时与二次抗原或抗体结合，从而显示出肉眼可见的颜色以达到检测的目的。如今免疫胶体金层析技术在病原体检测、妇女妊娠检测、食品安全检测及重金属离子测定等领域都具有广泛的应用。当前在抗击新型冠状病毒感染的肺炎中，胶体金法在病毒检测试剂盒研制中也发挥了重要作用。2020年2月23日澎湃新闻与广州日报客户端报道了钟南山院士与驰援湖北荆州的广东医疗队远程会诊，会诊中钟南山院士特别提到一个好消息，国家新批准了两个用于鉴别普通流感和新冠肺炎的试剂盒，其中之一就是利用胶体金的方法测]gn，可在患者感染第7天或发病第3天就检测出来，这对于进一步诊断很有帮助。

5启示

教师在课堂中设置相关领域的真实情境，不仅要求教师具备扎实的化学学科基础知识，还要求教师对化学交叉学科领域的内容有一定的了解，搞清楚来龙去脉。教师应当保持积极的求知态度和严谨的学习精神，力求向学生准确展现化学与其相关学科和技术的交叉、融合和渗透，让学生更好地认识化学，运用化学。但在现实教学中，有些教师采用“拿来主义”，对相关背景的真实性和科学性缺少严谨考证，为创设情境而创设情境的现象时有发生，这样不仅向学生传达了错误的信息与伪科学的知识，也背离了创设真实情境的初衷。这样的一些教学行为是我们应该引以为戒和反思的。

感谢大连友谊医院主任医师陈红教授对本文中相关医学问题的指导。