中医的“证”和中药的“性”与微量元素的关系备受我国及日、韩等国研究者的重视。中医药是一个伟大宝库，尤其是近20多年来艾滋病及特难病症的流行和在合成药物中难于找到合适的用剂，人们指望从天然药物特别是历史悠久的汉方中找到出路，从古老中见神奇，因而大大推动了中医药中微量元素的研究。目前已在地道药材、中药归经、炮制、中药有效成分等与微量元素的关系方面，积累了许多资料。在微量元素基础上深化了中药作用机理的探索。中药素有“一锅汤”的特点，许多中草药水剂有明显的生理活性，而且疗效最佳；在纯化中药的有效有机成分时，曾发现其粗品药理活性优于纯品；这就提示溶于水的及粗品杂质中所含的微量元素，特别是这些元素与有机成分生成的络合物，可能是中药药效的基础。
微量元素与健康关系的理论探索，是从分子水平上讨论致病机制的深层次基础性课题。人究竟为什么会生病，生病的物质基础是什么？华佗无奈小虫何，从远古以来就困扰人们的病魔是什么，这是病因学的基本命题。就微量元素而言，主要涉及：摄入量过多或过少对人体健康会造成什么影响；它们在人体内的分布及其靶器官，也就是微量元素直接发挥作用的组织及器官的特征如何；特定微量元素在体内的含量（高限、低限和常见量、最佳范围）怎样确定；各种微量元素间的协同作用及拮抗作用；营养对微量元素致毒作用的影响；微量元素作用剂量从动物试验外推广到临床过程中可能出现的问题等等。
所有这些表明，微量元素研究把生物学、环境学、化学、医学以及工业、农业等生命科学、生物工程学联系起来，为它们的发展创造了条件，为它们的演示提供了舞台，正在形成各学科群芳吐艳的局面。
青史回眸
一门科学的历史是最可宝贵的，它镜鉴人们以智慧、力量和勇气。虽然前面已提到元素的科学研究是近300多年的事，对微量元素的系统研究则是近30多年来才开展的，但有关记载却在遥远的古代就已有了。数典不能忘祖，我国在这方面有灿烂的篇章。公元前4世纪《庄子》一书，就有瘿病的描述，这就是今天所说的地方性甲状腺肿。在少年鲁迅最爱读的一本古图籍《山海经》中，已有治疗瘿的记载，称海藻对此有疗效。这可能是人类对微量元素（碘）功能的最早认识，这种发现及其记录，到今天仍是可贵的。公元1116年宋代寇宗奭著《本草衍义》中说：“有人以自然铜饲折翅胡雁，后遂飞去，今人以之治打扑处”。现代证明，微量元素铜是骨骼制造骨质的成骨细胞所必不可少的成分，骨痂的形成过程也需铜参与。1247年成书的南宋《洗冤录》是世界上最早的一部完整的法医学著作，详细地记述了砷、汞、硫中毒的检验方法，所报告的治疗砒霜中毒用蛋清加明矾催吐，至今有效。
人们对微量元素的科学认识是从铁开始的。以实证方法为基础的西方学者通常是从动、植物的成分检测入手；1705年从动物血中检出了铁，接着1707年从植物中也有类似发现；而早在1664年法国医生就曾用铁的酒剂治疗萎黄病。到1832年报告了萎黄病患者血中含铁量比健康人明显低下，从而首次将微量元素研究与人体健康和疾病的关系联系起来。以下是关于铁元素研究的一连串记录：1848年用静脉注射铁剂治疗贫血，这比1664年的办法前进了一大步；1857及1885年报道了含铁细胞、铁及氧化过程的研究成果，为日后探讨金属酶在细胞结构及功能中的重要作用开辟了道路；1886年测出马血红蛋白含铁为0.325％，预示了血中含铁化合物的存在；1893年发现大肠有排泄铁的功能，开铁对代谢影响研究的先声。这些都是19世纪的重要成果。
下一个元素是碘。1812年和1819年分别从植物和动物中检出；1825年开始用碘预防大脖子病即地方性甲状腺肿；1850年法国著名植物学家查挺对土、水、食物的含碘量进行了系统分析，科学地证实了甲状腺肿与这些生活要素缺碘密切相关，从而首次对碘与人类的特定疾病和环境的关系作了定性和定量的阐释。
20世纪，微量元素研究取得了重大进展。德国慕尼黑及柏林大学教授威尔斯达特对叶绿素（1906年）和血红素（1913年）进行了有历史意义的研究，发现了镁、铁分别是这两种色素的主要成分；在持续近40年的艰苦探索中，叶绿素对二氧化碳的同化作用和血红素对氧的运载功能得到深入揭示，这是微量元素研究的光辉里程碑。1919年从人体甲状腺中分离出含碘65％的晶体甲状腺素，尔后又对其结构进行了深入研究，这是碘的生物作用研究的一大突破，也对生命科学中微量元素的研究方法作出了贡献。这些成功鼓舞了后来的微量元素研究家。
20世纪30年代前后观察到的一系列人与家畜地域性疾病，推动了微量元素研究。1928年在对威尔逊氏病因的探查中，认识到元素铜对人体的重要性；1931年发现斑釉齿与饮水中含氟量过高有关；1933年后相继找出牛羊患碱土病（慢性硒中毒）、盲目蹒跚（急性硒中毒）、仔猪营养性软骨症（缺锰）、牛腹泻（钼中毒）等的相关微量元素病因。特别是澳大利亚生物化学家迪克在畜牧业发达的南部地区观察羊的铜中毒时，发现只有在硫酸盐存在下，钼才能抑制羊的铜潴留，因而微量元素间的相互作用问题提上日程。直到现在这种作用仍然是微量元素研究的热点课题。
20世纪50年代以后，微量元素研究的进展与对环境问题的日益重视有关。1962年美国女海洋生物学家卡逊发表了《寂静的春天》一书。美丽的春天本当百鸟争鸣、鱼蛙喧闹、千花竞放、万木欣荣；可是如今却鸟儿不见了，鱼虾绝迹了，花儿凋谢了，草木枯萎了，把环境问题突出地提到社会舆论、商业大亨、国家政要的面前。这是一部费时数年调查写成的以雄辩的事实为依据的报告，是顽强工作、耐心调研与崇高的社会责任感和对大自然及生命无限热爱的巧妙结合的篇章。在保护环境的强大呼声中，揭示出一些怪病如水俣病（汞中毒）、痛痛病（镉中毒）、伊朗乡村侏儒症（缺锌）的作祟者都是微量元素，从而大大丰富了它们的研究。
近30年来微量元素研究的进展与一些重要疾病特别是癌症的防治有关。1969年美国化学家罗森堡开发出顺式二氯二氨合铂（简称顺铂）这种治癌特效药，为络合药物的研制提供了光辉前景，开辟了生物无机化学的新纪元。20世纪80年代以来，美国国家癌症研究所对元素周期表中的55个元素（主要是过渡元素）的1.1万多种络合物进行试验，发现9种金属元素镓、钌、铂、钒、金、钽、锡、汞、铑的特定络合物抗癌活性高达100％，预示了微量元素药物研究的巨大潜力。早在20世纪40年代发现并沿用至今的锂可治疗狂躁精神错乱；D-青霉胺可与Cu2+络合，用于治疗前述威尔逊氏病；目前药物中长期沿用的汞溴红（即红药水）、硝酸银作外用杀菌剂，抗毒剂如新砷凡纳、次水杨酸铋，抗寄生虫药如卡巴胂、酒石酸锑钾，抗贫血药如亚铁盐和氯化钴等，均可归纳到微量元素药物范畴中。
回眸青史，继往开来，鼓舞我们向微量元素研究的高峰奋进。
宽广的路
微量元素发挥作用的前景是非常宽广的。开发某些技术上有经济效益的生物体系，把一些科研思想转化成现实生产力，是发展的归依。早就知道豆科植物的根瘤有固氮能力，农作物的养分是通过根部吸收而在茎枝叶果中发挥作用的。究竟根际之间的包括微量元素在内的养分是怎样通过根须或根体的生物膜进入生物体内的，这个很有思想深度的问题，吸引着一代又一代生物学和化学工作者。目前微量元素铁和钼组成的结构模式，在阐释它们的酶催化作用上已取得不少进展。向来作为化肥工业基础的合成氨反应，高温、高压是它的特点也是棘手之处，常温常压条件是许多研究者的梦想。几十年来梦难圆。通过对根瘤菌固氮的深入研究，揭示微量元素形成的酶的活性机理，也就是从仿生学方面进行模拟，也许是走出这座迷宫的途径之一。
农业生物工程化可能成为未来的重大变革之一。伟大的马克思主义创始人对共产主义社会的描绘中，消除工农差别是这种未来理想社会的三大重要标志之一（另两个必须消除的重要差别是体力劳动与脑力劳动的差别和城市与乡村的差别）。如今，随着生产力的发展，在一些发达国家如北美、西欧的某些地区，城乡差别不但已消失，而且就其生活水平和居住环境条件而言，乡村甚至超过城市；随着自动化水平和计算机普及程度的提高，体力劳动与脑力劳动的差异也日益消失。至于工农差别，从根本上看，只有到农产品工厂化时，也就是说只有能从工厂车间直接生产出食物时，这种差别才能消失。这方面也是微量元素发挥自己作用的广阔天地。微量元素自身就是生命的必需成分，直接配进必不可少；有人预言未来的宇航快餐，微量元素就是“配料”之一。另外，微量元素也是生物工程的活跃角色，它是许多酶这种极重要的生化反应催化剂的组分；它也是许多生物络合物如叶绿素、血红素的中心原子，而未来的生物工程，这些络合物的模拟、优化也离不开微量元素的积极参与；它在基因工程、发酵工程、细胞工程中的作用也是不可估量的。
近年来，作物吸收微量元素的基因型差异引起研究者们的巨大兴趣。例如，铝离子能增加叶表皮层中淀粉的合成；随着铝含量的提高，绣球（八仙）花的花色由红变蓝。已知镍离子延缓了离体叶中叶绿体的破坏，推迟了叶的枯萎；因而适当地施加镍肥，可望延长绿叶期，有利于光合作用的进行。当植物缺钴时，生长障碍严重，长不高，这是由于钴阻止了蛋氨酸之转化成乙烯，抑制了植物组织中乙烯的生成，从而延缓成熟。利用这个特点，在适当施以钴肥时，可望得到越季节生长和成熟的作物新品种。
羊毛制成的衣料以其膨松性、稳定性、耐寒性受到从女士到海军和高原哨所战士的欢迎，较单调的白色是羊毛的唯一欠缺，在微量元素研究的基础上，这个基因型问题也在逐步解决。原来各种动物尤其是食草动物的毛色与饲料所含微量元素有关。俄国、法国和澳大利亚的学者据此已经培养出一类彩色绵羊，毛中富含铁则呈浅红色，富铜则呈浅蓝色，富镍则显浅绿色，其特点是鲜艳，且永不褪色。
为了地球家园的万紫千红常驻，微量元素在解决或预防各种农林作物的特殊病害中的作用将会受到极大关注。早就知道农作物栽培中有很多生长异常的现象通过增施化肥并不能解决，而又不是病、虫害所致。例如，树苗缺硼，引起生长点坏死，侧枝丛生；油菜缺硼，“花而不实”；棉花缺硼，“落蕾落铃”；甜菜心腐、萝卜溃疡、苹果缩果等均与硼供应不足有关。欧洲沼泽土壤禾本科作物常不能结实，称为风土病；我国福建、浙江等地报道的水稻、小麦的不稳症；果树的郁汁病等都是土壤缺铜所引起。芥菜属的一些蔬菜缺钼发生“鞭尾病”；果树缺锌招致小叶病；玉米缺锌发生“花白苗”等等，都有其微量元素供求相差的原因。这些均引起植物生理学家的广泛兴趣，激励着人们探索在水培条件下各种营养成分特别是微量元素的用量、比例，以期得到完全代替土壤的营养液配方；在理论上以微量元素肥料的合理施用为中心，展开其增产效果、施用条件、施入的物理-化学行为动力学以及微量元素对作物克服逆境和某些生理障碍的机理的研究。
当你生病时会倍感健康的珍贵。随着平均寿命的延长，人类特别是发达国家普遍进入老年社会。怎样防止衰老或未老先衰，也就是在老年时还保持清醒的智能和旺盛的精力，受到社会各阶层的重视。在这方面，微量元素也可大显身手。对老年痴呆症死者脑神经元的检测发现，其铝含量比正常人高2～4倍，这就是揭示烹调时不宜用铝锅炒西红柿鸡蛋和烩炸糖醋鱼品。包装的铝箔也受到人们的关注，从而引出食品化学的新课题。骨质疏松和烦躁也是老年的症候，这与缺钙、贫血即缺铁有关。为了医治缺铁引起的贫血，尤其是孕妇和幼儿，应在补铁的同时补给少量铜，这是由于铜、铁的体内协同造血作用。微量元素药物的重要性是有目共睹的。用铜盐（如硫酸铜、氯化铜）、铜的络合物（如铜的氨基酸、乙酸、水杨酸络合物）成功地治疗了很多炎症特别是类风湿炎症；硫酸锌作为关节炎镇痛剂、眼药强化剂有明显疗效；硫酸镁、硅酸银、次碳酸铋等的收敛止泻效果可谓立竿见影。
科学的想法是研究者智慧的精髓。微量元素的引入为古老的中医药的给其注入了新的活力。中药历史悠久、资源丰富、疗效肯定，某些中药的奇效，如茵陈蒿汤治黄疸、白药止血、水杨梅治菌痢等，为西药所不及。中医药的特色是它的整体观和综合性。在临床服用中，中药中的微量元素和有机成分共存于一种单味药或复方的“一锅汤”中，它们形成复杂而宏大的络合平衡体系，相互制约、相互竞争、相互补充，体现了拟人化的君臣佐使配伍关系。在络合物化学特别是多元络合物化学的启发下，20世纪90年代以来提出了对中药有效化学成分研究的新思考，即中医药的配位化学原理和方法，总结了已有中药药效实质，解释了中医用药思路，提出了某些传统复方用微量元素强化的途径，甚至对历史上长期形成的“丸散膏丹鬼神难辨”的中药成方的混乱，通过微量元素测估进行质量控制也给予有力推动。这种有机成分与微量元素相结合的新思想，将为弘扬祖国传统医药进入世界市场，为中医药的科学化、规范化、标准化提供了依据。