纳米技术在中药现代化中的应用

罗丹云

(安顺职业技术学院,贵州 安顺 561000)

在现代科技中,新崛起的纳米科技在生物医药领域已有很多应用和成果,将其引入到中药领域,对于推进中药现代化进程必将起到重要作用。

1 纳米技术

纳米技术是20世纪80年代末期诞生并迅速崛起的新技术,它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子,创造新物质。纳米(nm)是一个长度单位,1 nm=10-9m。纳米体系(通常界定为1～100 nm的范围)就在其中。这一体系既不完全适合于描述宏观领域的牛顿经典力学规律,又不完全适合于描述微观领域的量子力学规律,它表现出了许多独特的性能,需要用全新的理论、方法和表征手段在纳米尺寸范围内认识和改造自然,这就是纳米科技。纳米科技主要包括：纳米物理、纳米化学、纳米材料、纳米生物、纳米电子等分支学科,它们之间既相互独立,又相互联系。目前,各个分支领域都取得了令人瞩目的成果,纳米科技正处于重大突破的前期。其中,纳米材料科学和技术是纳米科技领域最富有活力,研究内涵十分丰富的学科分支,是多种学科的交叉汇合点。纳米材料中的基本颗粒(称为纳米粒子,有人称它为超微粒子,也有人把超微粒范围划为1～1000nm)的直径不到100nm。随着纳米粒子半径的减小,出现尺寸效应(即光吸收显著增加、熔点下降、塑性和韧性增加、磁性发生明显变化等)、表面效应(即粒子表面的原子数占总原子数的比例迅速增大)以及宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应、介电限域效应等,正是由于这些效应,使纳米材料与常规材料相比表现出许多新的特性。

2 中药的纳米技术

由于物质进入到纳米尺度表现出的诸多新特性,因此在广泛的领域里,纳米技术受到了高度重视和应用。中药领域也不例外,中药现代化的核心是中药的“安全、有效、可控、稳定”,中药指标必须定量化,生产工艺和质量控制必须标准化。因此,把纳米技术引入到中药制药领域,研究开发新的制药技术和剂型的改革等方面,必将会大大推动中药现代化的进程。

2.1 中药矿物药和难溶性药物的纳米粉碎技术

利用纳米粉碎技术使中药矿物药和难溶性药物等的饮片加工成中药纳米粉,这些粉体中的颗粒直径减小到纳米量级,由于纳米微粒的许多效应如表面效应、小尺寸效应等,使得加工后的纳米中药表现出许多极有价值的性能[3]：

2.1.1 有效性、安全性 矿物药和难溶性药物的溶解和生物利用率与药物颗粒的比表面积正相关,粒径的减少,使药物颗粒的比表面积迅速增大(增大的幅度与普通药粉微粒相比可提高成千上万倍,甚至几十万上百万倍。药物的活性和生物利用率大幅提高,即大大提高了溶解性和疗效,从而减少用药量,节约中药资源。由于服药量大幅减少,也可大大减少某些药物重金属含量对人体造成的毒副作用[4]。

2.1.2 可控性 利用纳米粉碎技术制成纳米中药的过程中,温度可控,加热或不加热取决于被加工药物本身,且不提取,可以尽可能保留有效成分,又由于药物疗效与药物纳米粒径有关,控制被加工药物粒径的大小,可延长药物在人体内作用的时间,增加疗效。

2.1.3 经济、方便 中药饮片往往是用传统的煎煮方法,而目前虽进行中药制剂改良,但只是提取中药所含的小部分成分,约占总成分的10%至30%,药效大受影响。使用纳米技术则可充分提取中药成分,既节省中药原材料、用量少,又具有吸收快、疗效高、毒副作用小等优点。由于药物粒径减至纳米量级,增加了药物对生物膜的通透性[7],病人服药时,药物就可有针对性的直达病灶,激活中药细胞活性成分,直接攻击病毒、细菌、重金属、毒质、肿瘤,细胞壁或细胞膜等障碍不复存在,中药疗效可大大提高;把加工后的纳米药物微粒加入到中药复方中,减少煎煮时间,为司药人员和患者提供了很大的方便,且由于生物利用率高、减少用药量,更加经济实惠。

2.1.4 便于剂型改革 将药物加工成纳米级的微细粒子,有利于药物的透皮吸收,如果有针对性地做成膏药,通过皮肤直接吸收而无须注射,这使中医外治法发生重大变革,使中医外用传统剂型迈上一个新的台阶。在膜技术方面,用纳米材料制成独特的纳米膜,能过滤、筛去制剂的有害成分,消除因药剂产生的污染,从而保护人体。对于一些矿物药等非水溶性药物也可做成稳定的水悬浊液进行注射给药,直接进入血液循环,疗效好,易于控制。纳米技术在中药加工方面的应用,能在保持中药原药成分的基础上,使药物有效成分充分析出,形成独具特色的纳米中药材料,可较方便地制成各种剂型[10]。在纳米化的基础上利用高科技手段开发新剂型或新辅料,促进制剂现代化。

2.1.5 减少耐药性 最近我国已成功地研制出纳米级的新一代抗菌药物。这种粉末状的纳米颗粒直径只有25nm,对大肠杆菌、金黄葡萄球菌等致病微生物有强烈的抑制和杀灭作用,还具有广谱、亲水、环保等多种性能,并使天然物质不会产生耐药性。可以说,随着纳米抗菌药物研制的深入,致病菌耐药的问题,一定会得到彻底解决。

2.1.6 带来新的药效 有的研究表明,不同粒径的雄黄对肿瘤细胞S180上皮细胞EVC304等细胞毒性和诱导凋亡作用呈现尺寸效应,表现出更为强烈的抗肿瘤效应。这种纳米制粒技术,虽说与传统的中药加工技术无本质区别,但在现阶段对于那些难溶性药物和矿物药等来说,在改善药物的溶出度、增加疗效、剂型药量的控制等方面,仍不失为一种先进的制药技术。

2.2 药物的靶向输运与控制释放的纳米技术

药物的靶向输运与控制释放是药物新技术发展的重要方向,可以借助纳米技术与纳米材料的进步而获得更好的推进。载药纳米微粒作为药物、基因传递和控释的载体,是近年来出现的药物控释和缓释的新剂型。

采用表面化学方法对纳米药粒表面进行修饰,可以提高靶向能力,控制药物在体内的分布与释放,使病灶处的药物浓度增高,作用时间延长,提高功效和药物的有效利用率。纳米颗粒进行表面修饰还可改变一些中药制剂的亲水亲油性,从而可根据不同用药目的将中药颗粒制成不同溶解性能、不同溶解程度的微粒,提高中药的生物有效性、靶向性和疾病治疗的特异性[6]。

2.2.1 靶向性 药物靶向性是指药物能选择性的分布于作用对象,从而增强疗效、减少副作用。其作用对象从靶器官、靶细胞到最为先进的细胞内靶结构,而这三级靶向治疗方法均可通过纳米技术得以完成。如目前,我国应用纳米超微技术加工中药牛黄,使其理化性质和疗效发生了惊人的变化,并具有极强的靶向作用。

2.2.2 可控性释放 药物可控性释放是要使药物在预定时间内自动恒速释放,作用于特定的器官、组织和细胞内,药物浓度在较长时间内维持在有效浓度范围。纳米控释系统的出现为药物靶向性和控释性的实现带来了可行性。

2.2.3 纳米控释系统 纳米控释系统包括纳米粒子和纳米囊,它们是直径在10～500nm之间的固态胶体粒子。活性成分通过溶解、包合进入粒子内部或附着于粒子表面。纳米控释系统以无毒的高分子化合物为载体,药物通过囊壁渗透、扩散或基质熔融,释放出药物。纳米控释系统能增强药物的靶向性。根据不同的治疗目的,通过不同的方式进入机体,经血液循环选择性定位于特定的组织和细胞,达到治疗的目的。

如抗癌药物紫杉醇是从中药红豆杉中提取的有效抗癌成分,但是因为紫杉醇物体表面含有很多疏水基团,难溶于水,这就需要用包覆技术[3]处理后才能应用。应用无毒的高分子材料,对紫杉醇进行纳米包覆技术处理,使该药物不但能制成静脉注射剂,而且在临床应用中发生了奇迹性的变化,它不但没有了包覆剂所引起的毒性反应,而且成为一种靶向性极强的控释剂,连紫杉醇本身的毒性都明显减小,而作用明显增强,患者的治疗间歇时间也明显缩短。

3 中药的纳米胶囊技术

纳米胶囊技术是指将固体颗粒、液体微滴或气体作为胶囊的芯料,在其外部形成一层连续而极薄包囊的过程。与传统的微胶囊不同,纳米胶囊的粒径在1到几百纳米之间,有许多独特的性质使它在许多领域特别是在医药领域得到重要应用。在中药领域,主要用于包覆中药的活性成分和有效部位的提取物,其特性除了由于药粒直径在纳米范围而带来的比表面积大、活性大、生物利用率高等性能以外,还有以下几个主要特点：

3.1 提高药物的稳定性和安全性,延长药效

中药中有一些药性剧烈而药效时间较短的药物,如麝香、樟脑、冰片等,选择合适的载体材料或配比能够保护药物免受环境影响,隔离活性成分,降低挥发性和毒性,可获得适宜的释药速度,起到作用和缓而持久、不良反应较少的效果。

3.2 剂量、剂型易于标准化和规范化

由于纳米药物胶囊的粒径小,而人体中最细的毛细血管直径也有4μ m,纳米药物胶囊很容易通过而不会造成血管阻塞。不仅如此,还可将中药纳米胶囊粉体进一步加工成喷雾剂、片剂、口服胶囊、贴剂等多种剂型,易于做到生产工艺和质量控制的标准化和规范化[9]。

4 纳米中药今后的发展

尽管纳米中药给人民提供了一个广阔的前景,然而就目前的研究来讲还可能存在着以下的问题[2]：(1)副作用大;(2)工艺设备的要求高;(3)质量检验的技术尚待建立;(4)需要更好的纳米化的材料。

因此,纳米中药的发展需要提高疗效和减少副作用;产生新的功效,有可能形成某些抗生素的替代产品;节约有限的中药资源;使中药标准化、国际化从而使中医药更容易走向世界。

总之,随着纳米科技的不断发展,纳米科技的重大突破一定会到来,纳米技术对于中药现代化,会起到越来越重要的作用,纳米中医药的发展,必将成为新时代中医药研究领域的新时尚,是中医药跨入现代化的又一转折点。

1 刘毅.纳米中药——中药现代化的新思路之一[J].中国中医基础医学杂志,2001,7(7)：59-61.

2 张晓静.中药纳米化的作用及存在的问题[J].江苏中医药,2003,24(3)：40-44.

3 昝旺.纳米中药制剂研究进展[J].成都医学院学报,2008,3(3)：232-234.

4 吴淑金,林万莲,祝华.纳米中药的发展前[J].现代医院杂志,2004,5(8)：5.

5 王永梅,武振羽,樊海明,等.浅谈纳米技术在中药中的应用[J].中草药,2003,34(3)：193-195.

6 李战,吴敏.纳米技术和纳米中药的研究进展[J].上海中医药杂志,2003,37(1)：61-64.

7 欧阳斌,刘科秋,苗百超.纳米技术对药效学的影响[J].药学实践杂志,2003,3(2)：85.

8 泳雪,王春龙,李杰.纳米技术在现代化中药制剂中的应用[J].中草药,2002,8(8)：673.

9 徐辉碧,杨祥良,谢长生,等.纳米技术在中药研究中的应用[J].中国药科大学学报,2001,32(3)：161-165.

10 许建阳,崔佳,王海燕,等.中药复方研究引入纳米技术的思考[J].贵阳中医学院学报,2001,23(3)：3-5.