寻“棕”觅迹：探索大自然的保护色

动物科学家观察到，生活在赤道强紫外线环境中的河马会分泌一种棕红色的“汗液”，接触空气后会氧化成红色，然后聚合成一种棕色的物质。经采集和分析发现，分泌物中含有红色和橙色两种色素，它们形成一道屏障，吸收紫外线和短波可见光。科学家推测这些色素就像河马自然分泌的“防晒霜”，保护它们脆弱的皮肤免受晒伤折磨。

这一发现让史福科博士和蒋琼非常好奇，他们决定离开平时工作的办公室和实验室，来到上海野生动物园一探究竟。此时正值酷暑，在不知情的旁观者眼里，浑身棕红色的河马像是因为紫外线灼伤而造成皮肤流血。事实却刚好相反：河马正是靠着自身分泌的天然“防晒霜”才能在严酷的环境中生存。

史福科博士和蒋琼不由得联想到自己的专业领域。除了保护身体和皮肤免受日照侵害，现代生物工程的很多制品都对光线十分敏感，其中就包括药物。对于这些守护人类健康的制品来说，什么才是最有效的紫外线屏蔽机制？

光与色的科学

研究发现，基于黑色素的性状在生物应对紫外线辐射中发挥着重要作用，其中也包括人类皮肤。“生物利用色素来防晒的本质，是阻挡能量对于生命机体中关键化学分子的破坏，包括蛋白质和一些有机物。这些光敏感的物质都有一些共同的特性，比如含有不稳定的官能团。当官能团中较弱的化学键吸收了光照中的能量，就很容易产生反应，造成分子的功能丢失，” 史福科博士解释道。

针对颜色的遮光性研究及其应用，肖特公司已经积累了百年的研究基础。在人类的健康事业中，颜色的防晒作用早已经不限于皮肤，而是延伸到对于各种药物保护，有效的光保护能让人们更好地储存关乎健康的物质。

许多抗生素和治疗心血管疾病的关键性药物也都有很高的遮光需求，比如硝苯地平衍生物的光化学半衰期只有几分钟。此外，维生素就是一种人们熟知的光敏感物质，它们在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用，但也非常容易在光照下失效。针对某些疾病，病人需要额外补充维生素，因此安全有效的储存手段必不可少。

“在人类健康领域，我们也想要通过技术创造一种‘防晒霜效应’，” 史福科博士说。不同的化学配方可以为药用玻璃容器赋予不同的颜色，以达到各种遮光效果。在玻璃中添加氧化铁-氧化钛可以制造出棕色的玻璃，而添加氧化铁-氧化锰则可以制造出绿色的玻璃。调整添加物的配比、玻璃厚度、烧制温度等参数，就可以根据具体的遮光需求生产出不同颜色的玻管原材料。

一个多世纪前，德国科学家奥托·肖特 (Otto Schott) 首次将棕色硼硅酸盐玻璃用于与药物直接接触的药物包装。 河马的“汗水”是保护皮肤免受阳光照射，而棕色玻璃吸收紫外线和短波可见光以保护光敏药物。不同于非药用的有色玻璃，例如用于包装饮料、化妆品等内容物的玻璃，药用棕色玻璃的质量要求在质量清单中增加了一项要求：电磁光在紫外线范围内的透射限制。

“我们用于注射类药物的棕色玻璃属于I类中硼硅药用玻璃。注射剂会直接进入血液中，而口服类药物则需要先经过消化道和胃部，因此，注射剂的容器质量安全标准要比口服药物高很多，”史福科博士说。I 类中硼硅药用玻璃的耐水解性和耐化学性都十分优异，由奥托·肖特在1887年发明，百年来一直以来是医药初包装的黄金标准。

为可持续的未来护卫人类健康

对于每一个人而言，健康是生命的重要支柱；而对于整个人类而言，健康是经济和社会长远发展的基础。联合国更是将“良好的健康与福祉”定义为变革世界的17个可持续发展目标（SDG）之一。在现代科学技术的助推下，人类在抵御疾病、提升健康的能力不断进步。

结束了野生动物园的夏日行，两位玻璃专家探讨了可持续发展的另一层含义。蒋琼说：“我不知道第一个想到运用棕色去应对太阳光的科学家是否受到了河马的启发。要实现与自然和谐共存，我们可以运用科学找到自然的规律并加以利用。这是实现可持续发展必不可少的理念。大自然带来的难题，答案经常也在自然之中。”