亚甲基蓝(Methylene 蓝色),别名亚甲蓝、美蓝、碱性蓝9、碱性湖蓝BB等,是一种以3,7-双(二甲氨基)吩噻嗪-5-鎓为平衡离子的有机氯化盐。其分子式为C16H18N3S.Cl或C16H18ClN3S,摩尔质量为319.9g/摩尔。暗绿色晶体或带有金属光泽的粉末,含三、四或五分子结晶水,在空气中稳定。有轻微气味。溶于水和乙醇,呈天蓝色。
亚甲基蓝较其他碱性染料更能显出美丽的蓝色,且牢度好,除用于丝、毛的染色和棉织品媒染及纸张的染色外,也用于皮革的染色,还可制成色淀及墨水;它兼具抗氧化、抗疟、抗抑郁及心脏保护等多重生物活性。它扮演多种酶抑制剂角色,兼具酸堿指示剂、荧光染料、组织学染色剂、物理示踪剂等用途。静脉注射形式经美国食品药品监督管理局批准用于成人与儿童获得性高铁血红蛋白血症治疗。
亚甲基蓝于1876年由德国化学家海因里希·卡罗(Heinrich Caro)首次合成,最初作为纺织工业合成染料使用。2016年,亚甲基蓝被列入3类致癌物清单。
发现历史
亚甲基蓝于1876年由德国化学家海因里希·卡罗(Heinrich Caro)首次合成,最初作为纺织工业合成染料使用。其早期用途包括为牛仔裤赋予标志性蓝色。19世纪末,科学家罗伯特·科赫(Robert Koch)与保罗·埃尔利希(Paul Ehrlich)发现其抗菌特性,亚甲基蓝由此成为首个用于治疗疟疾的合成化合物,被誉为“医学史上第一种全合成药物”。1950年代前,广泛应用于人类治疗尿路感染、真菌感染(如第二次世界大战期间战壕足)、细菌感染及作为消毒剂。抗菌药物普及后,因易导致皮肤及体液蓝染等副作用,逐步退出常规医疗(高铁血红蛋白血症等急症除外)。历史上曾广泛用于非洲疟疾治疗,后因氯喹等药物普及逐步退出市场。后成为诊断与治疗鱼卵真菌病、硝酸盐中毒、氨中毒、“天鹅绒病”、白点病等水产疾病的优选抗感染剂,至今仍被广泛应用。
理化性质
物理性质
亚甲基蓝的分子式为C16H18N3S.Cl或C16H18ClN3S,摩尔质量为319.9g/摩尔。暗绿色晶体或带有金属光泽的粉末,有轻微气味,含三、四或五分子结晶水,在空气中稳定。溶于水和乙醇,呈天蓝色,其水溶液呈碱性且有毒。水中溶解度:25°C下43600mg/L。还溶于丁醇、戊醇和异戊醇,微溶于三氯甲烷,不溶于乙醚和苯。密度(25/4℃):1.00g/mL;熔点:100–110°C(伴随分解);闪点:14°C;蒸气压:0.00000013mmHg;
化学性质
加热亚甲基蓝会分解释放剧毒气体:氮氧化物、硫氧化物及氯化物。其水溶液遇锌及硫酸退色。但曝露在空气中及加入氢氧化铵,颜色可以复原。与某些金属可以形成双盐。还原后为无色亚甲基蓝(mp159~160℃)。
应用领域
染色
亚甲基蓝较其他碱性染料更能显出美丽的蓝色,且牢度好,除用于丝、毛的染色和棉织品媒染及纸张的染色外,也用于皮革的染色。与ZnCl2混合后,可用于棉,亚麻,丝织物,纸,竹和木材的染色。可用于制造墨水和色淀,以及对生物和细菌组织进行染色。而且,可以将其与甲基紫和黄色糊精以78:13:9的比例混合以形成碱性宝蓝色。
医疗
亚甲基蓝对由亚硝酸盐、硝酸盐、苯胺、1-溴-2-硝基苯、三硝基甲苯、苯醌、苯肼等化学物和含有或产生芳香胺的药物(乙酰苯胺、对乙酰氨基酚、非那西丁、对氨基苯甲酸乙酯等)引起的高铁血红蛋白血症有效;对先天性还原型二磷酸吡啶核苷高铁血红蛋白还原酶缺乏引起的高铁血红蛋白血症效果较差;对异常血红蛋白伴有高铁血红蛋白血症无效;对急性氰化物中毒,能暂时延迟其毒性。可治疗异环磷酰胺诱导的神经毒性。亦可外用于口腔溃疡的涂布。临床还试用于治疗尿道结石、闭塞性血管炎和神经性皮炎等。可用于多种临床疾病(如肝硬化、严重肝肺综合征)伴随的低氧血症、高动力循环及低血压的辅助治疗。可作为结肠镜检查(筛查或监测)中的诊断显影剂,用于成人结直肠病灶识别。可扮演多种酶抑制剂角色:包括单胺氧化酶(EC 1.4.3.4)、胆碱酯酶(EC 3.1.1.8)及鸟苷酸环化酶(EC 4.6.1.2)。作为合成碱性染料,可特异性结合核酸等带负电细胞组分,用于肿瘤手术中前哨淋巴结显影定位。低剂量静脉注射时,能将高铁血色素还原为正常血红蛋白。在阿尔兹海默症治疗领域显示出抑制Tau蛋白聚集的特性(药物代号Rember)。
渔业生产
可作诊断与治疗鱼卵真菌病、硝酸盐中毒、氨中毒、“天鹅绒病”、白点病等水产疾病的优选抗感染剂,至今仍被广泛应用。在鱼卵鱼巢消毒方面,亚甲基蓝以其附着性强、使用次数少、防治效果好,并且没有食盐、甲醛水溶液使用中的缺点,因此易于在生产中推广使用。
分析鉴定
在化学实验中,分析纯的亚甲基蓝可用作化学试剂中的吸附指示剂。还可用于沉淀高氯酸盐和锇酸盐,并催化测定硒和钼。同时,亚甲基蓝还具有氧化作用,能氧化一些高还原性物质,如葡萄糖或锌,其本身被还原成无色的还原亚甲基蓝(有些人称其为亚甲白)。还原后的亚甲基蓝具有一定的还原能力,能被空气中的氧等一些氧化性物质氧化,在氧化数下生成蓝色亚甲基蓝。因此,亚甲基蓝可用于氧化还原滴定,也可用于演示氧化还原振荡反应。最典型的是蓝瓶实验。
合成过程
①以N,N-N,N-二甲基苯胺为原料,与亚硝酸作用,生成对亚硝基化合物N,N-二甲基苯胺,再在铁粉存在下还原,生成对N,N-二甲基氨基苯胺,再在重铬酪钠存在下,在硫酸介质中氧化,同时在硫代硫酸钠及硫酸铝的作用下,进行磺化,生成对氨基间磺基二甲苯胺,进一步在硫酸铜及重铬酸钠存在下与N,N-二甲基苯胺反应后,在盐酸中,在重铬酸钠作用下氧化,可制得。②以对氨基-N,N-二甲基苯胺为原料,在三氯化铁的存在下,与硫化氢反应,也可制得。
鉴别
鉴别
(1)取亚甲基蓝约10mg,加⽔50ml溶解后,显深蓝⾊;分取溶液10ml,加稀硫酸1ml与锌0.1g,蓝⾊即消失,滤过1滴,复显蓝⾊;另取溶液10ml,加碘化钾试液数滴,即⽣成深蓝⾊的绒⽑状沉淀,沉淀后,上层溶液显淡蓝⾊;再数滴,即显深棕⾊;加0.1mol/L硫代硫酸钠溶液复显蓝⾊。(2)亚甲基蓝的红外光吸收图谱应与对照的图谱(光谱集143图)⼀致。
检查
(1)⼲燥失重:取亚甲基蓝,在105℃⼲燥⾄恒重,减失重量不得过18.0%(通则0831)。(2)炽灼残渣:不得过1.2%(通则0841)。(2)锌盐:取亚甲基蓝0.10g,加硫酸数滴湿润后,炽灼,残渣中加稀盐酸5ml与⽔5ml,煮沸,加氨试液5ml,滤过,滤液中加硫化铵试液2滴,不得发⽣沉淀或浑浊。(4)砷盐:取亚甲基蓝0.20g,加氢氧化钙0.5g,混合,加⽔少量,搅拌均匀,⼲燥后,先⽤⼩⽕烧灼使炭化,再在600〜700℃炽灼使完全灰化,放冷,加盐酸5ml与⽔23ml使溶解,依法检查(通则0822第⼀法),应符合规定(0.001%)。
含量测定
取亚甲基蓝约0.2g,精密称定,置烧杯中,加⽔40ml溶解后,置⽔浴上加热⾄75℃,精密加重铬酸钾滴定液(0.01667mol/L)25ml,摇匀,在75℃保温20分钟,放冷,⽤垂熔玻璃漏⽃滤过,烧杯与漏⽃⽤⽔洗涤4次,每次2.5ml,滤过,合并滤液与洗液,移置具塞锥形瓶中,加⽔250ml、硫酸溶液(1→5)25ml与碘化钾试液10ml,摇匀,⽤硫代硫酸钠滴定液(0.1mol/L)滴定,⾄近终点时,加淀粉指⽰液2ml,继续滴定⾄蓝⾊消失,并将滴定的结果⽤空⽩试验校正。每1ml重铬酸钾滴定液(0.01667mol/L)相当于10.66mg的C16H18ClN3S。
安全事宜
作用机制
(1)基础药理学作用:亚甲基蓝通过抑制一氧化氮合酶(NOS)与鸟苷酸环化酶(GC)活性,调控一氧化氮(NO)-cGMP(cGMP)信号轴。(2)阿尔兹海默症相关机制:亚甲基蓝可通过氧化tau蛋白的半胱氨酸巯基(-SH)以维持其单体状态,抑制病理性聚集;可激活Nrf2/抗氧化反应元件(ARE)通路,发挥抗炎药与抗氧化效应(动物模型研究);早期干预可减少不溶性tau沉积并提升学习记忆能力(临床前研究)。(3)高铁血红蛋白血症的还原机制:亚甲基蓝在红细胞(RBC)内转化为无色亚甲基蓝(leukomethylene 蓝色),作为还原剂将高铁血红蛋白的三价铁(Fe³⁺)还原为可携氧的二价铁(Fe²⁺)状态。(4)抗疟作用双重靶点:亚甲基蓝的特异性可抑制恶性疟原虫谷胱甘肽还原酶,恢复氯喹(CQ)敏感性;阻断血红素(haem)聚合成疟原虫色素(haemozoin),作用类似4-氨基喹啉类抗疟药。(5)异环磷酰胺神经毒性拮抗机制:亚甲基蓝作为替代电子受体,解除肝脏糖异生导致的NADH抑制;阻断氯乙胺转化为神经毒性代谢物氯乙醛(chloroacetaldehyde);抑制多种胺氧化酶活性,进一步减少氯乙醛生成。
毒理
亚甲基蓝常规用于治疗药物诱发的高铁血红蛋白血症,但在葡糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)缺乏症患者中可能诱发高铁血红蛋白血症;新生儿肠道给药后可能引发高铁血红蛋白血症与溶血性贫血。低剂量可增强脑线粒体细胞色素氧化酶活性,改善学习任务后的记忆保留(临床前研究);1%浓度前房注射对角膜内皮和虹膜上皮细胞具有细胞毒性。流行病学证据显示其具有致畸性,妊娠期使用可导致胎儿溶血性贫血、高胆红素血症及肠闭锁等畸形;羊膜腔内注射可能与新生儿空肠回肠闭锁、肠梗阻相关。与5-羟色胺活性药物联用可能诱发5-羟色胺综合征(个案报道);≥5mg/kg剂量可能触发5-羟色胺毒性(单胺氧化酶抑制特性)。亚甲基蓝尚无特异性解毒剂,严重过敏反应需立即停药并采取支持治疗;与5-羟色胺药物联用可能致死(罕见但高危)。
动物研究:亚甲基蓝治疗导致高铁血红蛋白形成和红细胞氧化损伤,引发再生性贫血,并伴随多种组织和生化变化,这些变化是红细胞损伤的继发性反应。早期变化表现为高铁血红蛋白水平的剂量相关性增加,其中大鼠和小鼠的反应在幅度上相似。与大鼠相比,小鼠似乎对海因兹小体的形成以及贫血的发展更为敏感,贫血特征为血色素、红细胞压积和红细胞计数的下降。在所有接受治疗的小鼠以及100mg/kg(仅雄性)和200mg/kg剂量的大鼠中,脾脏肿大在解剖时明显可见。亚甲基蓝对大鼠具有胚胎毒性。亚甲基蓝导致小鼠在妊娠第18天(足月妊娠)前分娩。这一反应分别在50、60或85mg/kg剂量的亚甲基蓝处理的动物中观察到45%、50%和83%的发生率。在无细胞条件下,亚甲基蓝诱导脱氧核糖核酸损伤。它以高数量的碱基为特征,这些修饰对修复性内切酶FPG蛋白(甲酰嘧啶DNA糖苷酶)敏感。亚甲基蓝在培养的哺乳动物细胞中具有诱变性。然而,来自小鼠微核试验的结果表明,其基因毒性在体内并未表现出来。在兽医学应用中,亚甲基蓝治疗的最大担忧是海因茨体贫血或其他红细胞形态变化、高铁血红蛋白血症以及红细胞寿命缩短。猫对这些效应非常敏感,一些人认为在猫患者中使用是禁忌的,但狗和马在相对较低的剂量下也可能出现血液学不良反应。神仙鱼(神仙鱼 scalare)暴露后显示致畸效应。
小鼠LD50静脉注射(iv):77mg/kg;小鼠LD50腹腔注射(ip):150mg/kg;小鼠LD50口服(oral):3500mg/kg;大鼠LD50静脉注射(iv):1250mg/kg。
接触限值
亚甲基蓝应符合良好生产规范(GMP)作为抗菌农药配方成分使用;施用于半永久性或永久性食品接触表面(非食品包装);与食品接触前需充分沥干。公共餐饮场所食品接触表面、乳制品加工设备、食品加工设备及器具,包括亚甲基蓝(限用终浓度≤0.4ppm)。
健康危害
亚甲基蓝最常见的不良反应之一是尿液呈蓝绿色。另一种常见的不良反应是静脉注射后出现四肢疼痛。亚甲基蓝可能与其他血清素类药物(如SSRIs、SNRIs、MAOIs和TCAs)结合,由于亚甲基蓝具有MAOI活性,可能导致血清素综合征。血清素综合征会增加交感神经和神经肌肉活动;因此,症状包括出汗、肌肉抽搐和震颤。在成年人中,亚甲基蓝可能导致头晕、混乱和头痛等中枢神经系统相关症状。对新生儿使用亚甲基蓝可能导致高胆红素血症、呼吸抑制、肺水肿、光毒性反应和溶血性贫血。2016年,亚甲基蓝被列入3类致癌物清单。
防治方法
存储
应将容器密封,置于干燥、通风良好的地方。储存类别(TRGS 510):不燃液体。市售的10mg/mL甲基蓝注射液应储存于20-25°C,但可暴露于15-30°C的温度范围内。
个人防护装备
使用经NIOSH(美国)或EN 166(欧盟)等政府标准测试认证的护目镜或面罩;防护设备需覆盖眼睛及面部暴露区域,阻挡飞溅物、化学品或辐射危害。操作时必须佩戴防护手套,优先选用耐化学腐蚀材质(如丁腈橡胶、氟橡胶等);根据危险物质浓度调整手套厚度及密封性设计。穿着密闭型防护服(如连体式或分体式设计),确保材质对危险物质具有不渗透性;根据作业场所危险物质浓度及暴露量动态调整防护等级。防护装备类型需与危险物质浓度严格匹配;眼/面部、皮肤及身体防护需协同作用,阻断暴露途径。
处置规程
个人应避免吸入蒸气、气雾或气体;按泄漏物毒性等级穿戴相应呼吸与皮肤防护装置;将泄漏物收集至专用密闭容器中,标识清晰后移交专业处置;过期或废弃药品处置须严格遵守相关部门监管要求;严禁通过马桶冲排或生活垃圾渠道丢弃药品;须将过期或废弃药品原包装完整密封后退回生产商;由持有资质的医疗废物处理承包商进行专业封装,通过以下方式最终处置:埋葬于许可的有毒有害废物填埋场;在许可设施中进行高温焚烧。
消防
适用灭火剂有水雾、抗乙醇泡沫、干粉或二氧化碳;必要时需佩戴自给式呼吸器(SCBA)进行灭火作业。
急救
(1)立即确认已完成充分去污处理(如皮肤/黏膜污染清除)。(2)无自主呼吸者须优先使用需求阀复苏器、球囊面罩装置或便携式面罩进行人工通气(需经专业培训操作);心跳骤停者须立即实施标准心肺复苏术(CPR)。(3)眼部污染处理:以温和流动水持续冲洗受污染眼部至少15分钟,避免水流压力损伤角膜。(4)呕吐管理:禁止诱导呕吐,以避免加重消化道或呼吸道损伤;呕吐发生时,将患者置于前倾位或左侧卧位(头部低于身体),确保气道开放并防止误吸。(4)保持患者安静,维持正常体温以减少代谢应激;持续监测意识状态及呼吸/循环功能。(5)完成初步处理后,立即联系专业医疗团队进行后续干预。
安全标志
H302(91.6%):吞咽有害(急性口服毒性,警告级别);
H318(25.6%):造成严重眼损伤(危险性:严重眼损伤/眼刺激);
H412(10.3%):对水生生物有害且具有长期持续影响(危害水生环境,长期危害);
P264:操作后需彻底清洗双手;
P265:避免接触眼睛;
P270:使用本产品时禁止饮食或吸烟;
P273:防止泄漏至环境中。
法规限制
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》,防治生态环境污染,改善生态环境质量,规范水中硫化物的测定方法,制定标准《水质 硫化物的测定 亚甲基蓝分光光度法》(HJ 1226—2021),2022年3月1日实施。该标准规定了测定水中硫化物的亚甲基蓝分光光度法。该标准与《水质 硫化物的测定 亚甲基蓝分光光度法》(GB/T 16489—1996)相比,主要差异如下:——修订了适用范围;——修订了方法检出限;——删除沉淀分离法;——增加了“酸化-蒸馏吸收”前处理方法;——增加了“质量保证和质量控制”;——增加了“废物处置”。
2024年12月25日,为贯彻《中华人民共和国环境保护法》,规范生态环境监测工作,批准《固定污染源废气 硫化氢的测定 亚甲基蓝分光光度法》标准为中国国家生态环境标准,并予发布,2025年7月1日起实施。
参考资料
Methylene Blue.pubchem.2025-05-21
亚甲基蓝.物竞数据库.2025-05-21
亚甲基蓝的制备及用途.百家号.2025-05-21
THE ULTIMATE GUIDE TO METHYLENE BLUE.d1tnc8rqovg0h0.cloudfront.net.2025-05-21
亚甲基蓝7220-79-3.百家号.2025-05-23
亚甲蓝.中华⼈⺠共和国药典:2020年版.⼆部.2025-05-23
水质 硫化物的测定 亚甲基蓝分光光度法.中华人民共和国生态环境部.2025-05-21
关于发布《固定污染源废气 硫化氢的测定 亚甲基蓝分光光度法》等23项国家生态环境标准的公告.中华人民共和国生态环境部.2025-05-21