公开了用于减轻重金属毒性和/或氧化应激的方法和药物制剂，其包括给予药学有效量的根据本公开内容的配体。所述配体具有如下通用结构。其中R1包括苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲或烷基，R2包括氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团或生物基团，R3包括烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团或生物基团，X包括氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基水杨酸盐/酯、有机基团或生物基团，n独立地等于1至10，m＝1至6，Y包括氢、聚合物、二氧化硅或二氧化硅支持的基质，并且Z包括氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH2、HSO3、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅或二氧化硅支持的基质。

　　1.用于减轻哺乳动物中的重金属毒性的方法，其包括向所述哺乳动物施用药学有效量的具有以下化学式的化合物：其中R选自包含以下的组：苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲和烷基，R独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、硫辛酸、二氢硫辛酸、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、γ-谷酰基半胱氨酸、植物螯合肽、巯基水杨酸盐/酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，m＝1至6，Y独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，并且Z选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH、HSO、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，前提是当R表示烷基时，至少一个X不能同时表示氢。2.根据权利要求1所述的方法，其中m＝2。3.根据权利要求2所述的方法，其中至少一个R包含羧基。4.根据权利要求3所述的方法，其中至少一个X包含谷胱甘肽。5.根据权利要求3所述的方法，其中至少一个R包含羧酸、甲酯或乙酯。6.根据权利要求1所述的方法，其中两个R都包含氢，两个R都包含羧基，两个X都包含谷胱甘肽，并且两个n都等于1。7.根据权利要求1所述的方法，其中R是苯。8.根据权利要求1所述的方法，其包括选择以下至少一种施用途径：口服、经粘膜、经皮、经鼻、栓剂、静脉内及其组合。9.根据权利要求8所述的方法，其包括每千克所述哺乳动物总体重施用约0.5至100毫克所述化合物。10.根据权利要求9所述的方法，其包括每千克所述哺乳动物总体重施用约0.5至60毫克所述化合物。11.减轻哺乳动物中的氧化应激的方法，其包括向所述哺乳动物施用药学有效量的具有以下化学式的化合物：其中R选自包含以下的组：苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲和烷基，R独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、硫辛酸、二氢硫辛酸、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、γ-谷酰基半胱氨酸、植物螯合肽、巯基水杨酸盐/酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，m＝1至6，Y独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，并且Z选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH、HSO、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，前提是当R表示烷基时，至少一个X不能同时表示氢。12.根据权利要求11所述的方法，其中m＝2。13.根据权利要求12所述的方法，其中至少一个R包含羧基。14.根据权利要求13所述的方法，其中至少一个X包含谷胱甘肽。15.根据权利要求13所述的方法，其中至少一个R包含羧酸、甲酯或乙酯。根据权利要求14所述的方法，其中至少一个R包含羧基。16.根据权利要求11所述的方法，其中R是苯。17.根据权利要求11所述的方法，其包括选择以下至少一种施用途径：口服、经粘膜、经皮、经鼻、栓剂、静脉内及其组合。18.根据权利要求17所述的方法，其包括每千克所述哺乳动物总体重施用约0.5至100毫克所述化合物。19.根据权利要求18所述的方法，其包括每千克所述哺乳动物总体重施用约0.5至60毫克所述化合物。

　　本申请是于2010年9月28日提交的2/892,464号美国专利申请的部分继续申请，后者是于2010年9月28日提交的第PCT/US10/50512号国际专利申请的继续申请，其整个公开内容整体并入本文。

　　本发明涉及用于与多种金属和主族元素共价结合的化合物，并且更具体地涉及含硫配体及其用于从固体、液体和气体中除去污染物的应用。

　　重金属和主族元素污染是现存并且日渐成长的世界性问题。在过去的几十年中，联邦政府及州政府制定了环境法规来保护地表和地下水的质量不受污染。响应这些环境法规的要求，已经开发了多种产品来沉淀地表水、地下水和土壤中的污染物。用于从水和土壤中沉淀金属的组合物和方法的实例在第6,586,600号美国专利中详细描述，其整个公开内容通过引用并入本文。

　　有多种工业和环境状况，在这些工业和环境状况下可将能够与金属和主族元素结合的配体用于修复(remediation)目的。例如，自垃圾处理设施、氯碱行业、金属表面处理行业和某些垃圾填埋场流出的废水通常存在污染问题。类似地，自工作矿山和废弃矿山二者流出的水的金属含量是具有重型矿业的地理区域内的重大环境问题。位于天然气泵房附近区域的土壤和地表水遭受类似的金属污染问题。由燃煤发电以及城市和医疗废物焚烧排放的气体含有汞。因此，需要能够结合并且除去气体、水和非水溶液以及固体基质中的金属和主族元素的配体。

　　使用含硫化合物来结合重金属是本领域中已知的。例如，Thio-Red是用于从水中沉淀二价重金属的化学试剂。该产品是硫代碳酸钠(含或不含钾)、硫化物和其他含硫物质的复合水溶液。Thio-Red通过形成金属硫化物(即CuS、HgS、PbS和ZnS)而不是金属硫代碳酸盐来终从水溶液中除去Cu、Hg、Pb和Zn。二烷基二硫代氨基甲酸钠和钾如HMP-2000也广泛用作金属沉淀剂。但是，当前商业基础上使用的大部分试剂有限的与重金属形成稳定共价键的能力是修复应用中的主要问题。缺少足够的或金属特异性的结合位点的试剂可产生随时间及在特定pH条件下不稳定的金属沉淀物。这样的不稳定沉淀可将结合的金属释放回环境中，从而证明是无法令人满意的处理或修复试剂。另外，这些试剂可形成能够被细菌甲基化的简单的金属硫化物(在Hg的情况下，形成水溶性阳离子MeHg+)。因此，需要不仅与金属和主族元素结合，并且还以如下方式与这些元素结合的配体：形成在多种环境条件下和经过长时间依然保持污染物元素的稳定的不可溶沉淀。

　　同样地，将多种螯合剂用于金属的螯合疗法也是已知的。目前的许多研究表明暴露于汞和其他有毒重金属的人群增多。当前经批准用于治疗诸如汞中毒的重金属中毒的结合剂的实例是二巯基丙磺酸(DMPS)和二巯基丁二酸(DMSA)，他们在第二次世界大战期间被用来对抗重金属的工业暴露。尽管诸如DMPS和DMSA的常规化合物经常被称作“螯合剂”，但并不是该词语在化学意义上真正的螯合剂。这是因为相邻碳原子上的硫之间没有足够的空间来允许大的金属原子同时与两个硫结合，而这是形成真正的“螯合物”所需要的。相反，DMPS和DMSA与金属形成结合的夹心式配合物，其中例如两个结合剂分子与单个汞原子结合。这形成了与真正螯合剂(其可在巯基(-SH)和Hg2之间形成两个键)的情况相比较弱的结合。另外，基于其带负电荷的特性，诸如DMSA、DMPS和EDTA的结合剂对所有金属离子(包括必需金属Ca2+、Mg2+、Mn2+等)具有非特异性吸引力。这些结合剂从体内通过尿的迅速排出可具有耗尽体内的这些必需金属的副作用。在被称作螯合疗法的过程中，通过带电的结合化合物耗尽必需金属已曾导致发生死亡，因此这种治疗必须由有经验的医师进行。

　　诸如汞的重金属通常是脂溶性的或可通过天然二价金属离子载体(例如Ca2+、Mg2+)以M2+形式穿过细胞膜，因此可在细胞内聚集，并且在脂肪(adipose或fatty)组织或其他高脂质含量的组织(包括但不限于中枢神经系统)中更是如此。事实上，汞和其他重金属优先分布和集中于哺乳动物、鱼等的疏水方面，例如脂肪组织、细胞膜、细胞内部的含脂质区域等。

　　因此，当前可用的经批准的重金属结合剂在其整体化学性质方面具有若干缺点，其可通过合成更好地设计的真正螯合剂来改进，所述更好地设计的真正螯合剂具有更安全的排泄特性，例如与金属和/或主族元素具有较高亲和力，通过粪便而非尿液排泄。这样的更好地设计的真正螯合剂可理想地是不带电荷的脂溶性或疏水化合物，或作为替代地，可在体内由水溶性(以适于通过血液递送)转化成脂溶性化合物，以允许其分布于汞或其他重金属负荷主要定位的脂肪(疏水)组织中。另外，这样的螯合剂对于无重金属暴露的哺乳动物本身会具有低毒性甚至无可测毒性。他们会是真正的螯合剂，可与重金属和主族元素异常紧密地结合，防止毒性作用，并且还防止在身体任何器官中以有毒形式释放或聚集。另外，理想地，该螯合剂可通过肝的胆汁运输系统排泄进入粪便而非通过肾(对重金属暴露非常敏感的器官)进入尿液。另外，期望提供在水溶和脂溶形式之间容易地转化，允许通过期望途径排泄的改进的螯合剂，即，水溶形式通过肾，脂溶形式通过肝的胆汁运输系统进入粪便。

　　其中R1选自包含以下的组：苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲和烷基，R2独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团(organic group)和生物基团(biological group)，R3独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、硫辛酸、二氢硫辛酸、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、γ-谷酰基半胱氨酸、植物螯合肽、巯基水杨酸盐/酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，m＝1至6，Y独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅(silicas)和二氧化硅支持的基质，并且Z选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH2、HSO3、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，前提是当R1表示烷基时，至少一个X不能同时表示氢。

　　在另一方面，本发明涉及从原材料中除去金属和/或主族元素的方法。所述方法包括使原材料与有效量的上文所述含硫螯合物配体接触足够时间以形成稳定的配体-金属和/或配体-主族元素配合物，所述金属和/或主族元素配合物在多种酸性和碱性pH值下保持与所述配体基本不可逆的结合。

　　在另一方面，本发明涉及从人和/或动物体内含脂质的组织中除去金属和/或主族元素的方法。所述方法包括向体内含脂质的组织经静脉递送一定量的上文所述含硫螯合物配体形成配体-金属和/或配体-主族元素配合物，以及从将所述配合物从体内排出。我们已经观察到某些现有技术中不带电荷的疏水化合物(例如Atwood等人的第6,586,600号美国专利中公开的那些)在给试验动物注射或被其摄取时具有异常低的毒性。不利地，这些疏水化合物的水不溶性使得他们成为静脉内应用的较差候选物。静脉内(IV)应用具有一般递送速度和能够治疗无意识患者的优点。因此，在本公开内容中，描述了不带电的无毒螯合剂的类似物，其初可作为带电的水溶性化合物提供。这些水溶性化合物在血液中转化成不带电的脂溶性化合物，其可进入细胞膜以及细胞和组织的其他疏水方面，甚至跨过血脑屏障。

　　另外，本公开内容提供了不带电的无毒脂溶性类似物，其一旦进入内部可由胞内酶转化成水溶性螯合剂。这些相同的化合物可在外部用酶(酯酶)处理以使其变为水溶性以用于IV应用。如果需要不进入细胞或不跨过血脑屏障并且依然保持高的重金属和/或主族元素亲和力的治疗，那么这可能特别有用。

　　在该方面的一实施方案中，所描述的螯合剂是巯基/硫醇盐化合物，其包含芳环结构，还在有机环结构和/或垂悬的巯基链上包含另外的官能团。下文给出了所述化合物的代表性结构。在该结构中，Z和Y可以是有机、有机金属和无机基团的包括但不限于OH、COOH、NH2、HSO3、卤素等的多种组合。X可以是氢、卤素、提供硫醚和相关衍生物的有机基团或选自但不限于元素周期表中描述的和2族元素的金属中的一种或更多种，或可包括具有末端巯基的带电分子，包括但不限于谷胱甘肽、半胱氨酸、同型半胱氨酸、硫辛酸、二氢硫辛酸、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、γ-谷酰基半胱氨酸、植物螯合肽、巯基水杨酸盐/酯等。引用符号n可表示1至10的任何整数。其他芳基预期包括上文所述的萘、蒽、菲等。

　　另外，本公开内容的特定方面涉及这样的螯合剂的药学有效量和制剂，所述螯合剂用于从人和/或动物体组织中除去金属和/或主族元素，例如用于改善氧化应激、治疗重金属或其他中毒、提高体内谷胱甘肽水平、作为膳食补充剂等。所讨论化合物的药学有效量可通过任何合适方式施用，包括但不限于口服施用、经皮施用、经鼻施用、静脉内施用和栓剂等。

　　作为膳食补充剂，用于这样的补充的方法包括每千克哺乳动物当天体重每天口服施用约0.5至约40.0mg化合物，尽管因不具有毒性所以可接受较高剂量水平。任选地，可与一种或更多种另外的抗氧化剂或螯合剂一起施用所述化合物。示例的补充性抗氧化剂包括但不旨在局限于维生素E、维生素D、半胱氨酸、胱氨酸、谷胱甘肽、硫辛酸及其组合。

　　在从哺乳动物组织中除去重金属或其他毒素的方法中，可以每千克总体重每天约0.5mg至约60.0mg的量施用所述化合物，尽管因所述化合物不具有毒性所以较高剂量可以是适当的。

　　同样地，在用于改善氧化应激的方法中，合适的施用途径包括口服、经皮、经鼻、静脉内、通过栓剂或其他合适的途径施用。可以每千克总体重每天约0.5mg至约100.0mg的量施用所述化合物，尽管因所述化合物不具有毒性所以较高剂量可以是适当的，例如在急性毒性或高氧化应激的情况下。所述化合物可用于治疗实际上任何来源或原因引起的氧化应激，包括但不限于重金属、诸如对乙酰氨基酚的药物、外源物、衰老、感染、物理伤害和疾病。

　　通过示出和描述了本发明的示例性实施方案的以下描述，本发明的其他方面对于本领域技术人员将变得明显。应当认识到，本发明能够以其他实施方案体现，并且其多个细节能够在多个明显方面进行修改而不脱离本发明。因此，附图和描述应被认为实际上是描述性的而不是限制性的。

　　在结合以下附图阅读时，可地理解本公开内容的具体实施方案的以下详细描述，其中：

　　图1示出了在空气气氛下、温度以20℃/分钟从30℃升温至1000℃、并且流量为110/55mmHg(入口/出口压力)的情况下在Si60上进行的热重量分析的重量损失结果；

　　图2示出了在空气气氛下、温度以20℃/分钟从30℃升温至1000℃、并且流量为110/55mmHg(入口/出口压力)的情况下在SiNH2上进行的热重量分析的重量损失结果；

　　图3示出了在空气气氛下、温度以20℃/分钟从30℃升温至1000℃、并且流量为110/55mmHg(入口/出口压力)的情况下在由实验程序制备的SiAB9上进行的热重量分析的重量损失结果；

　　图4示出了在空气气氛下、温度以20℃/分钟从30℃升温至1000℃、并且流量为110/55mmHg(入口/出口压力)的情况下在由第二实验程序制备的SiAB9上进行的热重量分析的重量损失结果；

　　图5示出了根据本发明的多种疏水螯合剂的化学结构，其在微环境中转化成亲水螯合剂；并且

　　图6a和6b示出了根据本发明的多种螯合剂的化学结构，其可以亲水状态引入体内，在体内被还原成疏水状态以分布在富含脂质的区域，并且随后在体内酶促返回亲水状态。

　　如上文概述的，本发明涉及新的含硫螯合物配体，其与金属和/或主族元素结合，得到在许多不同pH值下保持稳定的配体-金属和/或配体-主族元素配合物。在形成配体-金属和/或配体-主族元素配合物时，所述新配体能够与金属和/或主族元素形成共价键，该共价键在大部分酸或碱条件下不被破坏。本发明的配体适合与正氧化态或能够处于正氧化态的金属和/或主族元素结合，所述金属和/或主族元素包括但不限于钇、镧、铪、钒、铬、铀、锰、铁、钴、镍、钯、铂、铜、银、金、锌、镉、汞、铅、锡等。本发明的配体还适合与正氧化态或能够处于正氧化态的主族元素结合，在下文中定义为包括镓、铟、铊、硼、硅、锗、砷、锑、硒、碲、钋、铋、钼、钍、钚等。

　　在一方面，本发明涉及由有机基团构成的螯合物配体，从所述有机基团垂下至少一条末端为含硫基团的烷基链。所述螯合物配体可具有以下通式：

　　其中R1可选自包含以下的组：有机基团，其包括但不限于苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲和诸如(CH2)y的烷基，其中y＝2至8，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、包括但不限于酰基和酰胺基的其他有机基团，以及包括但不限于诸如半胱氨酸的氨基酸和蛋白质的生物基团，R3可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、包括但不限于酰基和酰胺基的其他有机基团，以及包括但不限于蛋白质和诸如半胱氨酸的氨基酸的生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、硫辛酸、二氢硫辛酸、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、γ-谷酰基半胱氨酸、植物螯合肽、巯基水杨酸盐/酯、有机基团和生物基团，n可独立地等于1至10，m可等于1至6，Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，Z可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH2、HSO3、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。在一些实施方案中，n可独立地等于1至6或1至4。在一些实施方案中，m可等于1至2或4至6，在某些感兴趣的实施方案中，m等于2。在m≥2的实施方案中，多个烷基链的硫原子可共享一个X组分。在这样的实施方案中，X可独立地选自包含以下的组：铍、镁、钙、锶、钡和镭。

　　尽管不期望受任何特定理论的约束，但认为通过利用本发明的配体形成的金属和/或主族元素配合物的稳定性来源于金属和/或主族元素原子与配体上的硫和/或氮原子之间的多种相互作用。因此，认为硫和/或氮原子与金属和/或主族元素原子形成多齿状结合排布。在包含多个烷基链(即m≥2)的配体的实施方案中，金属和/或主族元素原子可通过相互作用与配体的多个硫和/或氮原子结合。在包含单个烷基链(即m＝1)的配体的实施方案中，金属和/或主族元素原子可通过相互作用与多个配体的硫和/或氮原子结合。但是，重金属捕捉剂金属和/或主族元素原子也可与包含多个烷基链的多个配体的硫和/或氮原子结合。因此，配体可通过金属和/或主族元素原子与单个配体的硫和/或氮原子之间的相互作用形成金属和/或主族元素配合物，也可通过金属和/或主族元素原子与多个配体的硫和/或氮原子之间的相互作用形成聚合的金属和/或主族元素配合物。

　　化合物可在R3处与支持物质Y结合。根据m的值，Y可包括聚合物、二氧化硅、二氧化硅支持的基质或氢。如果m＝1，那么Y可选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅、二氧化硅支持的基质、氧化铝和其他金属氧化物物质。如果m＞1，那么每一个Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅、二氧化硅支持的基质、氧化铝和其他金属氧化物物质。因此，当m＞1时，重金属捕捉剂化合物可在单个R3基团处、全部R3基团处或其任何组合处与支持物质Y结合。另外，Y可包括过滤珠或以其他方式嵌入或浸在过滤介质中。例如，在一实施方案中，Y可包括聚苯乙烯珠，因此含硫化合物被支持在聚苯乙烯珠上用于过滤污染物。

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R3可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、半胱氨酸和谷胱甘肽，n独立地等于1至10，m＝1至6，并且Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，前提是当R1表示烷基时，至少一个X不能同时表示氢。

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R3可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、半胱氨酸和谷胱甘肽，n独立地等于1至10，m＝1至6，并且Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　在另一可用的实施方案中，本发明涉及由有机结构构成的螯合物配体，从所述有机结构垂下两个末端为含硫基团的烷基链。所述螯合物配体可具有通式：

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R3可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、半胱氨酸和谷胱甘肽，n独立地等于1至10，Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，并且Z可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH2、HSO3、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　在另一可用的实施方案中，本发明涉及由有机结构构成的螯合物配体，从所述有机结构垂下两个末端为含硫基团的烷基链。但是，在该实施方案中，两个烷基链的两个硫原子共享一个X组分。所述螯合物配体可具有以下通式：

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R3可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可选自包含以下的组：铍、镁、钙、锶、钡和镭，n独立地等于1至10，Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，并且Z可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH2、HSO3、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　在另一可用的实施方案中，本发明涉及由环结构构成的螯合物配体，从所述环结构垂下两个末端为含硫基团的烷基链。所述螯合物配体可具有以下通式：

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R3可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、半胱氨酸和谷胱甘肽，n独立地等于1至10，并且Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。如第6,586,600号美国专利中公开的，其中R3基团(和R2基团)包含氢、两个n都等于1并且两个Y都包含氢的上述通式的螯合物配体可称为“B9”。

　　其中n独立地等于1至10。具有该通式的螯合物配体可称作“谷胱甘肽B9”或缩写为“GB9”。重金属捕捉剂

　　在另一可用的实施方案中，本发明涉及由环结构构成的螯合物配体，从所述环结构垂下两个末端为含硫基团的烷基链。在该实施方案中，两个烷基链的两个硫原子共享一个X基团。所述螯合物配体可具有以下通式：

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R3可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可选自包含以下的组：铍、镁、钙、锶、钡和镭，n独立地等于1至10，Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、半胱氨酸和谷胱甘肽，n独立地等于1至10，并且Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。具有这些通式的螯合物配体可称作“酸性B9”或缩写为“AB9”。

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：铍、镁、钙、锶、钡和镭，n独立地等于1至10，重金属捕捉剂并且Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，并且Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　其中Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，并且Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。具有该通式的螯合物配体可称作“谷胱甘肽AB9”或缩写为“GAB9”。

　　其中Y可独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　其中PS可以是聚苯乙烯或包含聚苯乙烯的共聚物。在一更具体的实施方案中，PS可以是氯甲基化的聚苯乙烯-共-二乙烯苯(2％DVB，200-目)。

　　在物质支持的AB9的一具体实施方案中，可在添加AB9或其等效物之前，使所述物质衍生，提供具有下式的结构：

　　或者，可将AB9装载在胺官能化的二氧化硅(二氧化硅-NH2)上。在一示例性实施方案中，可将二氧化硅-NH2(通过将γ-氨基丙基三乙氧基硅烷结合在二氧化硅-60(Si60)上产生)在AB9的乙醇溶液中回流以产生下式的结构：

　　在一替选的制备过程中，可在二环己基碳二亚胺(DCC)的存在下用AB9处理SiNH2以促进AB9与PS的胺的偶联。

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、半胱氨酸和谷胱甘肽，n独立地等于1至10，Y是甲基。具有这些通式的螯合物配体可称作“甲酯AB9”或缩写为“MEAB9”。

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：铍、镁、钙、锶、钡和镭，n独立地等于1至10，并且Y是甲基。

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，Y是甲基。

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，并且Y是甲基。具有该通式的螯合物配体可称作“谷胱甘肽甲酯AB9”，或缩写为“GMEAB9”

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、半胱氨酸和谷胱甘肽，n独立地等于1至10，并且Y是乙基。具有该通式的螯合物配体可称作“乙酯AB9”，或缩写为“EEAB9”。

　　其中R1可选自包含以下的组：苯、吡啶、萘、蒽、菲和烷基，R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X可独立地选自包含以下的组：铍、镁、钙、锶、钡和镭，n独立地等于1至10，并且Y是乙基。

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，并且Y是乙基。

　　其中R2可独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，并且Y是乙基。具有该通式的螯合物配体可称作“谷胱甘肽乙酯AB9”，或缩写为“GEEAB9”

　　其中R1选自包含以下的组：苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲和烷基，R2独立地选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，R3独立地选自包含以下的组：烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团和生物基团，X独立地选自包含以下的组：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫、铍、镁、钙、锶、钡、镭、烷基、芳基、羧酸、羧酸酯、半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、硫辛酸、二氢硫辛酸、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、γ-谷酰基半胱氨酸、植物螯合肽、巯基水杨酸盐/酯、有机基团和生物基团，n独立地等于1至10，m＝1至6，Y独立地选自包含以下的组：氢、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质，并且Z选自包含以下的组：氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH2、HSO3、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、二氧化硅和二氧化硅支持的基质。

　　下文示出了包括R1＝苯、R2＝氢、R3＝氢、m＝2、n＝1、X＝乙酰基、Y＝氢且Z＝羟基的一种示例性化合物：

　　下文示出了包括R1＝苯、R2＝氢、R3＝氢、m＝2、n＝1、X＝氢、Y＝氢且Z＝羟基的另一种示例性化合物：

　　下文示出了包括R1＝吡啶-4酮、R2＝氢、R3＝氢、m＝2、n＝1、X＝氢、Y＝氢且Z＝羟基的另一种示例性化合物：

　　在本公开内容的范围内，可制备具有不同的Z、Y、n和X之组合的其他新化合物。例如，下文示出了在合成程序中使用半胱氨酸的一种示例性化合物，其可包含R1＝苯、R2＝氢、R3＝羧基、m＝2、n＝1、X＝氢、Y＝氢且Z＝羟基：

　　如本领域中技术人员所理解的，可使用苯和吡啶以外的芳基引入巯基和硫醇盐基。例如，可使用萘、蒽、菲等。例如，一种这样的示例性化合物可包括R1＝萘、R2＝氢、R3＝氢、m＝2、n＝1、X＝氢、Y＝氢且Z＝羟基：

　　因此，本发明的新配体还可适于需要结合和/或去除金属和/或主族元素的多种环境条件，例如添加在烟气脱硫(flue gas desulphurization)(FGD)涤气器中的以从燃煤发电废气中除去金属和/或主族元素、处理工业废水、处理酸性矿山排水、土壤修复等。如本领域中技术人员所理解的，本发明的螯合物配体可单独或以不同组合使用以实现本发明的目的。

　　在一方面，本公开内容涉及从原材料中除去金属和/或主族元素的方法。本发明的方法包括使原材料(气体、液体或固体)与有效量的上文所述新含硫螯合物配体接触足够时间以形成至少一种稳定的配体-金属和/或配体-主族元素配合物。所述配体-金属和/或配体-主族元素配合物可在多种酸性和碱性pH值下保持稳定。换言之，所述配体-金属和/或配体-主族元素配合物在多种酸性和碱性pH值下不释放可感知量的污染物元素。例如，B9-汞配合物沉淀在约1至约13的pH范围内不释放可感知量的汞。但是，通常，配体-金属和/或配体-主族元素配合物在约6至约8的pH范围内不释放可感知量的污染物元素。

　　在另一方面，本公开内容涉及处理包含金属和/或主族元素的诸如地表水、地下水或废水的水的方法，其包括将所述水与有效量的上文所述含硫螯合物配体混合足够时间以形成至少一种稳定的配体-金属和/或配体-主族元素配合物，以及从所述水中分离所述配合物。

　　在另一方面，本公开内容涉及处理包含软性重金属和/或主族元素的酸性矿山排水或来自实际采矿过程的水的方法，其包括将所述酸性矿山排水或来自实际采矿过程的水与有效量的上文所述含硫螯合物配体混合足够时间以形成至少一种稳定的配体-金属和/或配体-主族元素配合物，以及从所述酸性矿山排水中分离所述配合物。

　　在另一方面，本公开内容涉及修复包含软性重金属和/或主族元素的土壤的方法，其包括将所述土壤与有效量的上文所述含硫螯合物配体混合足够时间以形成至少一种稳定的配体-金属和/或配体-主族元素配合物，然后可将如此处理的土壤留在原位或移走以进行处理，而不涉及将所述金属和/或主族元素浸出进入环境中。

　　在另一方面，本公开内容涉及处理包含软性重金属和/或主族元素的诸如来自发电的排放气体的气体的方法，其包括使所述气体通过使用有效量的上文所述含硫螯合物配体的滤器以形成至少一种稳定的配体-金属和/或配体-主族元素配合物，从而从所述气体中过滤所述配合物。

　　在另一方面，本公开内容涉及用上文所述含硫螯合物配体治疗人和/或动物的方法，涉及用于改变这样的螯合剂的疏水性或亲水性以适于所述螯合剂分布的组织的方法，并涉及被合成以完成这些方法的多种螯合物配体。螯合剂可用于结合和清除多种重金属和/或主族元素，包括但不限于汞、铅、砷、镉、锡、铋、铟、镍、铜、铊、金、银、铂、铀、铁、钼、钍、钋、钚、锑等。重金属捕捉剂

　　广泛地，所述方法包括选择上文所述螯合物配体并根据期望使螯合剂分布于其中的组织将配体改变成期望的亲水或疏水状态。另外，本文描述的方法集中于改变这样的螯合剂以使得初亲水的螯合剂衍生物在施用后变得疏水，以更有效地分布在细胞内区域内和包含脂质的组织中。甚至，集中于提供螯合剂衍生物，其初是疏水的，用于分布在包含脂质的组织中以通过粪便清除，且在这样的分布后变得亲水，以通过肾清除。

　　另外，集中于提供不带电荷的包含酯的螯合物配体，其初是亲水的，允许通过例如静脉内途径在全身均匀递送。在递送之后，螯合剂被还原成疏水状态以分布进入包含脂质的区域。在细胞内定位之后，疏水的螯合物配体再次转化成亲水状态。应当理解，该后一方面提供了可在全身均匀递送(例如通过IV过程)的螯合物配体，其分布在重金属聚集的包含脂质的区域中，并且其可用于通过肾和粪便两种途径清除。这在功能上与例如P450解毒酶作用的方法类似，其氧化疏水的不带电荷的有机分子，后者随后通过添加水溶性化合物(例如谷胱甘肽、硫酸盐/酯)转化成水溶性形式，通过自然设计的系统排出。

　　在所述方法的一实施方案中，螯合物配体(例如上文描述的那些)可与具有末端巯基的带电分子结合以提供亲水衍生物用于递送。在衍生物分布(例如通过静脉内递送)之后，衍生物通过血液中的还原过程恢复亲水形式，释放初的疏水螯合物配体和之前结合的带电分子。在这一方面的一些具体实施方案中，带电的分子通过二硫键与初的螯合物配体化合物结合，其在体内快速还原以释放带电的分子和疏水螯合物配体，后者然后分布在包含脂质的组织中。这样的带电化合物可以是具有游离巯基的无毒的天然化合物。

　　一旦处于组织的微环境中，疏水的螯合物配体分布在包含脂质的组织中，紧密靠近大部分重金属的身体负荷而存在，从而通过这样的邻近提高螯合剂的效力。本文预期了多种包含末端巯基的天然和合成的带电分子，例如谷胱甘肽、半胱氨酸、同型半胱氨酸、硫辛酸、二氢硫辛酸、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰基半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、γ-谷酰基半胱氨酸、植物螯合肽和巯基水杨酸盐/酯。

　　在细胞或组织的微环境中，细胞酯酶将不带电的酯基团水解成带电的羧酸。该转化赋予螯合剂亲水性，并且可快速通过肾排泄。由于本文描述的螯合物配体是真正的螯合剂而不仅是结合剂，通过肾途径的排泄没有释放肾中所结合的金属(在螯合疗法的其他方法中使用当前经批准的金属结合剂即是如此)的危险。

　　本发明的组合物和方法可通过以下实施例中举例说明的多种方式完成。这些实施例仅旨在举例说明，各种修改和改变对于本领域技术人员是显而易见的。实施例1至8涉及上文详细描述的螯合物配体的实施方案，实施例9至18涉及上文详细描述的物质支持的螯合物配体的实施方案

　　将获自Sigma-Aldrich的0.78克L-半胱氨酸盐酸盐(5.0mmol)溶解在100mL去离子水中。将1.02克三乙胺(10mmol，1.4mL)(下文称作“TEA”)和获自TCI的0.5克间苯二酰氯(2.5mmol)各自分别溶解在获自Acros Organics的20mL四氢呋喃(下文称作“THF”)中。将溶解在THF中的TEA缓慢添加到L-半胱氨酸盐酸盐的去离子水溶液中，将其在烧瓶中于N2气流下搅拌。在搅拌5至10分钟后，将溶解在THF中的间苯二酰氯缓慢加入到烧瓶中。随着反应的进行，反应混合物的颜色变成浅黄色。将反应混合物继续搅拌16至18小时。在16至18小时结束时，用100mL乙酸乙酯萃取水层。然后将乙酸乙酯层经硫酸钠干燥、过滤并且抽空至干。回收作为浅黄色固体的产物。该产物可溶于CHCl3、丙酮、乙醇和水。

　　将2.75克L-半胱氨酸甲酯盐酸盐(15mmol)溶解在150mL CHCl3中。将1.52克TEA(15mmol，2.07mL)溶解在25mL CHCl3中。将1.0克间苯二酰氯(5mmol)溶解在40mL CHCl3中。将TEA溶液和间苯二酰氯溶液缓慢添加到L-半胱氨酸甲酯盐酸盐溶液中。将反应搅拌24小时。然后过滤反应溶液，将滤液用200mL 10％Omnitrace盐酸清洗三次。在清洗后，将CHCl3层再次过滤并且经无水Na2SO4干燥。然后在线，得到作为高粘性油状液体的产物。将该油状液体再溶解在CHCl3中并且随后在线。将该过程重复两次，然后将所得白色固体用清洗两次。在真空下除去残余溶剂并且干燥固体。回收作为白色固体的产物。该产物可溶于CHCl3、丙酮、乙醇和水。

　　将2.72克L-半胱氨酸乙酯盐酸盐(15mmol)溶解在150mL CHCl3中。将1.48克TEA(15mmol，2.02mL)溶解在25mL CHCl3中。将1克间苯二酰氯(5mmol)溶解在40mL CHCl3中。将TEA溶液和间苯二酰氯溶液缓慢添加到L-半胱氨酸乙酯盐酸盐溶液中。将反应搅拌24小时。然后过滤反应溶液，将滤液用1.5L 20％Omnitrace盐酸清洗。在清洗后，将CHCl3层再次过滤并且经无水Na2SO4干燥。然后在线，得到作为高粘性油状液体的产物。将该油状液体再溶解在CHCl3中并且随后在线。该过程重复两次，然后将所得白色固体用清洗两次。在真空下除去残余溶剂并且干燥。回收作为白色固体的产物。该产物可溶于CHCl3、丙酮、乙醇和水。

　　将0.284克(1mM)B9溶解在具有0.76克谷胱甘肽的四氢呋喃(THF)/H2O(50∶50v∶v)中。搅拌着添加1mL 10％H2O2，使其在室温下反应过夜。将反应混合物泵送通过氢氧化物形式的二乙氨乙基-纤维素(DEAE纤维素)柱(2cm×20cm长)，并且用200ml蒸馏水清洗。用0至mM梯度的三乙胺碳酸氢盐(TEAB)缓冲液洗脱结合的物质，收集10mL的级分。用紫外线的产物的洗脱。在与DEAE纤维素结合并且用洗脱缓冲液洗脱的物质中，仅检测到一个峰。通过将包含UV吸收的所收集级分与甲醇/水四次共蒸发来蒸发至干以除去TEAB。所得物质是细小白色粉末，其容易溶解于水，具有与原料(B9)几乎相同的紫外线谱。该化合物(称为GB9)的结构在上文中给出。通过两种不同TLC程序的薄层色谱(TLC)测试所述物质。在用50∶50THF/乙醇展开的硅胶基质上，起始和终止化合物的Rf值分别为0.5和0.05。在用0.4M碳酸氢铵溶液展开的PEI纤维素基质上，B9和GB9的Rf值分别为0.0和0.75。

　　将溶解在75mL 95％乙醇中的2.08克AB9(7.5mmol)加入到溶解在100mL去离子水中的2.0克Cd(C2H3O2)·2H2O(7.5mmol)搅拌溶液中。在混合两种溶液后形成白色沉淀化合物AB9-Cd。将混合物搅拌7至8小时，之后在真空下过滤。将所得白色化合物清洗三次，每次用100mL去离子水和100mL 95％乙醇进行。然后将化合物在线℃。该化合物可溶于水、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、氯仿和己烷。

　　将溶解在75mL 95％乙醇中的0.99克AB9(2.66mmol)加入到溶解在100mL去离子水中的0.71克HgCl2(2.61mmol)搅拌溶液中。在混合两种溶液后形成白色沉淀化合物AB9-Hg。将混合物搅拌6小时，之后在真空下过滤。将白色化合物清洗三次，每次用100mL去离子水和100mL 95％乙醇进行。然后将化合物在线℃。该化合物可溶于水、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、氯仿和己烷。

　　将溶解在75mL 95％乙醇中的2.0克AB9(5.4mmol)加入到溶解在150mL去离子水中的1.5克PbCl2(5.4mmol)搅拌溶液中。在混合两种溶液后形成白色沉淀化合物AB9-Pb。将混合物搅拌7至8小时，之后在真空下过滤。将白色化合物清洗三次，每次用100mL去离子水和100mL95％乙醇进行。然后将化合物在线℃。该化合物可溶于水、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、氯仿和己烷。

　　将溶解在20mL乙醇中的192毫克MEAB9(0.5mmol)加入到溶解在20mL去离子水中的130毫克HgCl2(0.5mmol)搅拌溶液中。在混合两种溶液后形成白色沉淀化合物MEAB9-Hg。将混合物搅拌5小时，之后在真空下过滤。将白色化合物用200mL去离子水和200mL乙醇清洗，并且在空气下干燥，得到产量0.16克。该化合物的熔点为166-169℃。该化合物可溶于二甲基亚砜和高碱性水。

　　将溶解在乙醇中的200毫克EEAB9(0.5mmol)加入到溶解在去离子水中的0.71克HgCl2(0.5mmol)搅拌溶液中。在混合两种溶液后形成白色沉淀化合物EEAB9-Hg。将混合物搅拌5小时，之后在真空下过滤。将白色化合物用150mL去离子水和150mL乙醇清洗，并且在空气下干燥，得到产量0.20克。该化合物的熔点为150-153℃。该化合物可溶于二甲基亚砜和高碱性水。

　　将EEAB9(如上文实施例3中详细说明的)以每kg体重高达1.5毫摩的水平皮下注射给大鼠。这表示在用于重金属中毒的螯合疗法中预期使用的浓度的100至1000倍。如通过身体活动和体重增加确定的，未观察到可检测的负面作用。

　　大鼠每三天以每kg体重300、和1500毫摩注射EEAB9(如上文实施例3中详细说明的)，其无可观察的毒性作用或体重减轻。这表示在超过10天的时期每kg体重暴露于超过2,700毫摩而无可观察到的毒性作用。

　　将个体金鱼放置在250ml爱伦美伦(Erlenmeyer)烧瓶中的具有10mM氯化钠的200ml水(pH 7.00)中。将空气泵进烧瓶中以保持健康的氧气供应。将24小时的一天分成12小时白天/夜晚光周期。使金鱼适应1周，之后进行实验，并且每天换水。每天在换水之前向金鱼投喂标准鱼食15分钟。

　　将螯合物配体溶解在二甲基亚砜(DMSO，0.5ml)中，之后添加到烧瓶中。下表1列出了进行评估的实验处理，并且包括表1所示量的乙酸汞、B9、EEAB9、GB9、GEEAB9和DMSO。将B9和EEAB9溶解在DMSO(0.5ml)中，之后加入到水中。在溶解期间未形成沉淀。当加入乙酸汞水溶液时，形成沉淀。如表1所示，暴露于乙酸汞而无螯合剂的金鱼在30分钟内死亡，而暴露于根据本公开内容的螯合剂配体的金鱼即使在暴露于致死水平的乙酸汞时依然未死亡。

　　将PS珠与2.0M乙胺的THF溶液搅拌2天，然后用水、THF以及水/THF的一系列(v/v)混合物(2∶1、1∶1、1∶2)清洗以纯化产物，然后将其在约40℃下干燥。通过红外光谱法表征了产物，发现与在文献中发现的光谱匹配。

　　将PS-CH-NHEt与AB9的乙醇或甲醇溶液搅拌约24小时。或者，也可使用其他溶剂，如吡啶。将珠用乙醇或甲醇清洗并且在约40℃下干燥。通过红外光谱和元素分析表征了产物。

　　在该实施例中，通过以20g的规模衍生聚苯乙烯珠制备了PS-AB9。将聚苯乙烯珠(20g)与120mL 2.0M乙胺的THF溶液搅拌2天。2天之后，将珠过滤并且用200mL THF、200mL水以及水/THF的一系列(v/v)混合物(2∶1、1∶1、1∶2，每次200mL)清洗，然后在约40℃下干燥。然后将PS-CH2-NHEt珠(20g)与含AB9(30g)的300mL乙醇回流约2天。将珠过滤并且用200mL乙醇清洗约5次，在约40℃下干燥。通过红外光谱法表征来自每一步骤的产物。

　　在这一表征中，确定了AB9在衍生的聚乙烯(5g和20g规模)上的装载。通过加入10mL水、10mL浓HNO3、10mL 1∶1HNO3、5mL H2O2和10mL浓HCl在110℃消化了PS-CH2-AB9珠(500mg)。消化之后，过滤溶液以分离珠，样品的终体积为50mL。然后通过ICP分析了溶液以确定硫含量，其表示与聚苯乙烯结合的AB9的量。

　　在本实施例中，使用直接反应尝试了AB9负载的聚苯乙烯。尽管该程序尚未成功证明，但是该反应很可能可通过改变试剂、条件和其他变量而成功。

　　可将过量AB9的乙醇溶液加入到聚苯乙烯珠中(氯甲基化聚苯乙烯-共-二乙烯苯)(2％DVB)(200-目)。这可确保每一聚苯乙烯珠与过量的AB9反应以防止配体交联。可将混合物加热或不加热搅拌～24小时以除去HCl。如果所得溶液是酸性，可用5％NaHCO3中和任何残余酸。或者，可向配体溶液中加入NEt3(不加热)以作为[HNEt3]Cl消除HCl。然后可将珠用乙醇和水清洗并且在～40℃干燥。可进行红外表征以观察PS附接的基团、SH、NH和残余羧酸盐/酯。可使用元素分析确定PS珠上存在的AB9的量。或者，可用稀HCl处理PS-AB9并且分离和测定AB9。

　　从文献中，通过元素分析(Cai，2007)、粉末X-射线衍射和扫描电子显微术(Nakamura，2007)表征二氧化硅颗粒表面上巯基官能团的包含。元素分析提供了二氧化硅颗粒表面上的氮含量。X射线衍射用于找出颗粒的规律性，粒径的变化用扫描电子显微术确定。

　　现在参照图1和图2，在二氧化硅-60和SiNH2上进行了热重量分析，温度范围30℃至1000℃，温度升高20℃/分钟；流量110/55mmHg(入口/出口压力)；全部在空气气氛下。二氧化硅-60(Si60)、SiNH2的TGA分析表明在用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷处理Si60时重量损失谱变化显著。两条曲线中初的重量损失对应于配位水的失去。具有末端羟基的Si60能够通过氢键比Si60-NH2结合多很多的水。随后加热Si60导致末端羟基缩合以除去水。对于二氧化硅-60-NH2，质量损失表示二氧化硅表面的有机胺的失去。

　　在本实施例中，进行了AB9在用胺修饰的二氧化硅表面(SiNH2)上的结合，其中尝试了两种不同方法使二氧化硅表面官能化。

　　从文献中，通过元素分析(Cai，2007)、拉曼光谱、粉末X-射线衍射和扫描电子显微术(Nakamura，2007)表征二氧化硅颗粒表面上巯基官能团的包含。由于强的拉曼散射，通过拉曼光谱检测巯基。元素分析提供了二氧化硅颗粒上的氮含量。X射线衍射用于找出颗粒的规律性，粒径的变化用扫描电子显微术确定。

　　现在参照图3，在DCC的存在下在用AB9处理的SiNH2上进行了热重量分析：温度范围30℃至1000℃，温度升高20℃/分钟；流量110/55mmHg；全部在空气气氛下。发现SiAB9的热重量分析中没有显著变化。这可能是由于每g SiAB9存在少量AB9。但是通过在乙醇中回流合成的SiAB9的TGA谱变化不同于SiNH2的TGA。这可能是由于每g SiAB9较大量的AB9，这也由硫的ICP分析数据证明。

　　还进行了电感耦合等离子体光谱测定。通过加入10mL水、10mL 1∶1HNO3、5mL浓HNO3、5mL H2O2和10mL浓HCl在110℃消化SiAB9珠(500mg)。消化之后，过滤溶液以分离珠，样品的终体积为50mL。然后通过ICP分析了溶液以确定硫含量：

　　现在参照图4，在用AB9处理的SiNH2(在乙醇中回流)上进行了热重量分析：温度范围30℃至1000℃，温度升高20℃/分钟，流量110/55mmHg，全部在空气气氛下。另外，进行了电感耦合等离子体分析。通过加入10mL水、10mL 1∶1HNO3、5mL浓HNO3、5mLH2O2和10mL浓HCl在110℃消化了SiAB9珠(500mg)。消化之后，过滤溶液以分离珠，样品的终体积为50mL。然后通过ICP分析了溶液以确定硫含量。

　　在本实施例中，用Si60和SiAB9与HgCl2的组合修复了(remediated)水性Hg(II)。发现在由第二种实验方法得到的SiAB9中，每g SiAB9负载的AB9较多。因此，用得自回流乙醇的SiAB9进行了溶液相中Hg的修复。

　　汞修复研究表明SiAB9修复约95-97％Hg，具有增加的SiAB9负载。但是同时，发现Si60也修复25-50％Hg，具有增加的Si60装载。这可能是由于二氧化硅-60表面上Hg的吸收。

　　在本实施例中，用Si60和通过在乙醇中回流合成的SiAB9与NaAsO2的组合修复了水性As(III)。

　　发现Si60无法单独从水介质中修复As。而在SiAB9的低负载下SiAB9去除As的效率随着pH增加而降低。但是随着负载增加，SiAB9非常有效地修复As(III)。

　　在本实施例中，研究了Hg(0)与Si60和SiAB9的气相结合。使用了每g负载有0.14mmol AB9的Si60-AB9(来自乙醇反应)。或者，可在聚合物或固体支持的化合物的存在下在其他流体(即气体或液体)中进行结合。在本实施例中，将样品(3g)放置在渗透管上方的滤器块中，Hg(0)气体以100mL/分钟流动通过该样品1小时，然后穿过气体扩散管，进入两个液体分离器，所述液体分离器包含150mL 5％硝酸和10％盐酸的溶液。这捕捉未被固体样品捕获的Hg(0)。从滤器块中取出固体样品，用乙醇清洗以释放任何物理吸收的Hg(0)。然后，用EPA 30-50B方法消化了2g固体样品，并且在ICP上沿着液体分离器分析，其不需要消化。

　　二氧化硅-AB9能够用Hg填充其85％的结合位点。有一些Hg(0)蒸气通过。但是，进行较小的PTFF运行或较大样品尺寸1小时可达到期望的100％Hg(0)蒸气捕获。

　　上文给出的根据本公开内容的药物组合物可通过将药学有效量的化合物与药学合适的赋形剂组合来制备。基本上可使用任何合适的赋形剂，包括但不限于白蛋白、杏仁油、抗坏血酸、苯甲酸、硬脂酸钙、菜籽油、羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠、蓖麻油、氢化蓖麻油、微晶纤维素、玉米油、棉籽油、环糊精、硬脂酸棕榈酸乙二醇酯、明胶、甘油、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、低取代羟丙基纤维素、羊毛脂、亚油酸、硅酸镁、硬脂酸镁、中链三酸甘油酯、矿物油、橄榄油、花生油、果胶、可压缩糖、葵花油、氢化植物油和水。为了提供增强的抗氧化潜力，药物组合物还可包含其他抗氧化剂，包括但不限于维生素E、维生素D、胱氨酸、谷胱甘肽、硫辛酸及其组合。另外，药物组合物可包含水溶性金属螯合剂以增强通过肝脏和肾脏两者并且以提高的速率去除有毒金属。基本上，可使用任何合适的水溶性金属螯合剂，包括但不限于谷胱甘肽(GSH)、二氢硫辛酸(DLPA)、硫辛酸(LP A)、N-乙酰基半胱氨酸(NAC)、二巯基丙磺酸盐/酯(DMPS)、二巯基丁二酸(DMSA)、乙二胺四乙酸(EDTA)及其混合物。另外，为了进一步提高个体中谷胱甘肽的水平，药物组合物可包含谷胱甘肽的前体，其可选自包括但不限于以下物质的组：半胱甘酸、甘氨酸、谷氨酸盐/酯及其组合。另外，药物组合物可包含支持谷胱甘肽合成的膳食补充剂。基本上，可使用任何支持谷胱甘肽合成的膳食补充剂，包括但不限于乳清蛋白、N-乙酰基半胱氨酸、半胱氨酸、谷胱甘肽、烟碱腺嘌呤二核苷酸(NAD+)、还原型烟碱腺嘌呤二核苷酸(NADH)、甘氨酰基半胱氨酸(gly-cys)、谷酰基半胱氨酸(glu-cyc)及其组合。

　　药物组合物还可包含多种本领域中已知用于药物组合物的粘合剂、防腐剂、矿物质补充剂、填充剂、稀释剂、载体、芳香剂。示例性药物组合物包含约95.5至约85重量百分比的活性化合物、约0.5至约15重量百分比的赋形剂。任选地，可提供约0至约50重量百分比的另外的抗氧化剂。任选地，可提供约0至约20重量百分比的另外的水溶性金属螯合剂。任选地，可提供约0至约50重量百分比的另外的谷胱甘肽前体。另外，任选地，可提供约0至约50重量百分比的另外的支持谷胱甘肽合成的膳食补充剂。可包含任意一种或更多种任选的添加剂。任选的添加剂在终组合物中代替类似百分比的所述化合物。重金属捕捉剂

　　用于口服施用的优选剂型包含粉末形式的分离化合物。这样的粉末可用勺子获取并且撒在食物上或混合在饮料中以容易地摄取而无不好的味道。可将纯化合物与某些膳食成分预混合，例如黄油、橄榄油、玉米油、白蛋白、乳清或可仅通过溶解该化合物的过程有助于该化合物吸收的其他食物。

　　可将所述化合物以若干重量形式(例如50、100、200、500mg/胶囊)封装和口服。可将纯化合物与赋形剂(例如微晶纤维素、羟丙甲纤维素、硬脂酸镁)混合以提供可通过机器高效封装从而快速大量生产的混合物质。

　　还可通过将所述化合物与用于向片剂提供粘结性能的常见试剂或粘合剂混合来制成片剂形式。

　　可将所述疏水化合物溶解在简单油中并且施用于皮肤。溶解在DMSO(二甲基亚砜)中的化合物迅速通过皮肤被吸收而无局部刺激。

　　还可将所述化合物放置在栓剂胶囊中，或者以粉末形式或溶解在油中，或者作为与蛋白质基物质(例如人血清白蛋白)的混合物用于递送。类似地，还可将该化合物溶解在人血清白蛋白中用于静脉内递送。类似地，可从患者中抽出血液并且将化合物添加到所述血液中，之后将其返回所述患者。

　　与油的混合物。可将所述化合物与鸸苗鸟油(emu oil)或另一种油混合，所述油通常不用作药用级的赋形剂，但是在本领域中已知可用于化妆品和/或非对抗疗法医药制品，从而提供可用作抗氧化剂和/或解毒剂的OSR-油混合物。

　　功能食品。可将所述化合物与本领域中已知的食品混合，从而提供可用作抗氧化或解毒功能食品的螯合剂-食品混合物。

　　可用于治疗疾病的药剂。可向哺乳动物个体(包括人)口服施用治疗有效量的包含根据本公开内容的化合物的药剂组合物，在所述个体中，期望改善已知与重金属中毒和/或氧化应激相关的任何疾病，包括但不限于Halliwell和Gutteridge 2007，op.cit.第9章所列每一种氧化应激疾病(氧化应激与衰老的关系方面在该著作0章中讨论)。

　　药剂和/或剂型的制备。为了制备药剂和/或合适的剂型，可将化合物与以下的一种或更多种赋形剂混合和/或接触：

　　剂型。可从表3所列举的那些中选择适合用于施用根据本公开内容的化合物的剂型。

　　1液体是易流动的；其在室温下流动且符合其容器。其具有牛顿或假塑性流动行为。

　　2洗剂以前的定义为“术语洗剂用于分类为旨在施用于皮肤的多种局部混悬剂、溶液剂和乳剂”。洗剂的当前定义局限于乳剂。

　　3半固体是不易流动的；其在室温下不流动或符合其容器。其不以低剪应力流动，通常具有塑性流动行为。

　　4胶体分散体是胶体尺寸(即通常为1nm至1μm)的颗粒均匀分散在整个液体中的系统。

　　5水和挥发物百分比通过干燥失重测试测量，其中将样品在105℃加热直至得到恒重。

　　施用途径。可从表4所列的那些中选择包含根据本公开内容化合物之剂型的合适施用途径。

　　应注意，本文使用诸如“优选地”、“一般地”和“通常”的术语不是为了限制本公开内容的范围或暗示某些特征对于本公开内容的结构或功能是关键的、基本的或甚至是重要的。相反，这些术语仅旨在突出可替换的或附加特征，其可在本公开内容的具体实施方案中使用或不使用。

　　为了描述和定义本公开内容之目的，应注意本文使用术语“基本上”表示可归因于任何定量比较、值、测量或其他表示的固有的不确定程度。本文中还使用术语“基本上”来表示在不导致所讨论主题的基本功能改变的条件下定量表示与所述参照相比可以改变的程度。

　　虽然已经参照其具体实施方案详细描述了本公开内容，但是明显的是，可以做出改变和修改而不离开本公开内容的范围。更具体地，尽管本公开内容的一些方面被认为是有利的，但是预期本公开内容未必局限于本公开内容的这些方面。
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