全 文 ：·中药现代化论坛·
浅谈纳米技术在中药中的应用
王永梅 1 ,武振羽 2, 3 ,樊海明 2 ,李前树 3 ,邹炳锁 2
( 1. 河北医科大学中医学院 ,河北 石家庄　 050081;　 2. 中国科学院物理所 纳米物理与器件实验室 ,北京　 100080;　 3. 北
京理工大学化工与材料学院 ,北京　 100081)
摘　要: 中药现代化是目前中药研究的发展方向 ,而中药的纳米化是其中最有前途的一个领域。在对目前国内中药
领域的纳米化研究进行评述的同时 ,对研究现状表明了一些看法 ,提出了进行中药纳米化研究发展的新方向 、新方
法、新观点以及国外药物的纳米化方法可能在中药上的应用。新的研究技术在中药研究中的应用 ,对中药纳米化研
究中预计会出现的问题给出了可能的解决方案。
关键词: 纳米技术 ;中药 ;药物传递 ;纳米化包裹
中图分类号: R283　　　文献标识码: A　　　文章编号: 0253 2670( 2003) 03 0193 03
Consideration on nanotechnology applying to Chinese materia medica
WANG Yong-mei
1
, WU Zhen-yu
2, 3
, FAN Hai-ming
2
, L I Qian-shu
3
, ZO U Bing-suo
2
( 1. Colleg e o f TCM , Hebei Univ er sity o f Medical Science, Shijia zhuang 050081, China; 2. Development o f Nanophy sics
and Par ts, Institute of Ph ysics, CAS, Beijing 100080, China; 3. School of Chemical Eng ineering and
Ma teria l Sciences, Beijing Institute o f Techno log y, Beijing 100081, China )
Abstract: The modernization o f Chinese ma teria medica ( CMM) is an impo rtant field in the investig a-
tion of CMM with bril lia nt pro spects and i ts nano-scale resea rch has been one o f the special interests in this
field. While the applica tions o f nano tech nolog y to CMM are discussing , the new methods, new view points
about development of nano-scale application to CMM , as w ell as nano-scale application in w estern
medicine, a re put fo rwa rd. The coming questions and possible solutions in investigation of nanotech nolo gy
and CMM are presented.
Key words: nanotechnolo gy; Chinese materia medica ( CMM ); medica l delivery; nano-package
　　随着纳米技术的飞速发展 ,它在生物医药里的
应用已经是毋庸置疑了 ,在微生物和分子生物学研
究领域的应用也将大为拓宽。中药的纳米化也将受
到这种进程的影响。现在已经有人提出了“纳米中医
药学”的概念。对纳米中药有效部位或组分、纳米中
药原药材、纳米中药复方制剂、纳米外用药物及纳米
保健品的研究与开发 ,将会给中医药这一古老的学
科带来革命性的发展。
1　国内中药领域的纳米化研究
国内已经有关于中药纳米化的报道。徐辉碧采用
真空或惰性气氛下的高能球磨机 ,以及超音速气流粉
碎 ,在 - 30℃～ 50℃制出了 50～ 80 nm的雄黄 (对
肿瘤有明显疗效 ) ,申报了专利并开始投入商业化 [1 ]。
研究者试图以中药药物有效部位为切入点 ,利用纳米
给药系统和纳米剂型的优势 ,研究药物有效部位的纳
米化技术、药物纳米粒子的储存技术、纳米控释剂的
制备技术 ,建立一套与纳米给药系统相匹配、能最大
限度发挥药物制剂“纳米效应”的制剂技术 ,解决药物
传统剂型存在的生物利用度低、毒性等问题 ,并制定
相应的质量标准 ,开发纳米药物新剂型。
1. 1　中药纳米化的两种看法:事实上大家对中药的
纳米化有些地方依旧存在着争论。 有些研究者提出
不需要将中药纳米化的观点 ,认为只要达到微米级
就可以了 [2 ]。这有一定的道理。如果是口服 ,并且药
没有直接达到病位区 (或作用区 )的话 ,药物在胃部
微米与纳米并没有多大的区别 ,都需要将药溶解并
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收稿日期: 2002-05-14基金项目:国家自然科学基金资助项目 ( 20173073) ;中科院百人计划资助项目作者简介:王永梅 ( 1967- ) ,女 ,河北石家庄人 ,河北医科大学中医学院讲师 ,硕士 ,主要从事方剂学研究。 Tel: ( 0311)5057080
E-mai l: Wang ym02@ sohu. com
吸收到作用区 ;对于直接粉碎的粉未来说 ,里面还有
很多无法溶解或不起任何正面作用的成分 (即使是
西药也有注射和口服两种不同的药物 ) ,溶解并最后
吸收的速度并不会增加多少 ;问题是它们是否直接
抵达了病患区? 还是有许多成分随排泄流失?
另一种观点与西药一样 ,直接将药物带到作用
区 (中药也可以采用类似的方式——这也包括透皮
释药的油膏类制剂 ) ,纳米化显然有它独到的优势。
在中药的复方里 ,尽管有君臣佐使之分 ,但配方里彼
此之间的质量比一般不会超过 10∶ 1,有效的成分
分子相互作用构成了一个复杂的作用体系 ,而这个
体系内所有的有效成分所构成的最小有效集合 ,大
部分绝对是在纳米范围之内。 从尺度量级上看 , 1
nm时 ,可以包含 100个原子 ; 15 nm时 ,包含 105个
原子。即使是 DNA, 10个碱基对也不过 3. 4 nm;多
数解构的植物性或动物性多肽、生物碱都不会达到
蛋白质的量级 ,而细胞都是在微米量级上 ;在纳米量
级上 ,我们就有可能将其包裹并且毫不影响它原来
的疗效 ,甚至可以利用纳米化增大药物抵达病患区
的机率 ,从而提高治疗效率。
1. 2　中药纳米化的难点: 需要引起注意的是 ,将中
药纳米化并不是简单地将其粉碎破壁 [3 ]。现代的粉
碎技术达到数十纳米的比率还比较低 ,能够达到纳
米级的一般为矿物性粉末为多 ;对于纤维类植物来
说 ,以剪切为主的超细粉碎在操作时温度的上升会
导致粘度的增加 ,粉碎到纳米级是一件很困难的事
情。目前已研制生产的适于中药超微粉碎的设备有
超音速喷雾干燥机、 CF气流涡旋微粉机、 CWM-80
型超级涡流磨、 X FJ超细粉体分级机及 BFM系列
微粉机等 ,超临界技术也许是一个不错的选择。从现
在一些厂家的报道来看 ,除非采取一些特殊的手段 ,
否则大都在 500 nm以上 ,而公认的纳米效应的尺
寸量级都是在 100 nm以下 ,即使是粉碎勉强达到
纳米级 ,但晶体的生长最终仍然会让研究者失望。因
此需要在纳米化技术上有新的突破。
纳米药物的携带上 ,已经有以色列的研究人员
制作出类似纳米火车的微型装置。在“车厢”里携带
的就是可以溶解胆固醇的醇类溶剂 ,可以针对心血
管的疾病。从这个角度上讲 ,如果我们在醇类溶剂里
再带上一些溶质 ,理论上并不存在任何困难。例如现
在已有中医采用吡霜的方法治疗白血病 ,据报道效
果较好。上海市第九人民医院口腔颌面外科也用它
来治疗口腔鳞癌。 将砒霜纳米化并进行包裹复合磁
性粒子 ,然后在外加的磁场作用下被引导到指定的
位置 ,应该是一条可行的道路。
2　中药纳米化的优势
一般的讲 ,药物纳米化的好处是可以定向释放 ,
生物体吸收的效果更好 ,用量的减少可以避免因多
次重复给药而破坏生物体内微妙的平衡。对于西药 ,
口服的纳米包裹可在肠道内通过黏膜由小肠绒毛的
尖部进入到血液和淋巴系统 ,药物在释放后可以直
接进入血液 ,所以提高了药效。直接进行静脉注射或
在肌肉和皮下分布 ,也是它的特点 ,这对于透皮释药
的药膏就可利用这一特点。药物的纳米化还有一个
好处是小尺寸的药物可以无阻碍的穿过诸多屏障。
在纳米技术下 , 5～ 25 nm的经过包覆的药物可以突
破病人的血脑屏障 (而正常人的却无法突破 ) ,
Michig an大学的 Raoul Kopelman等已经成功地做
到了这一点。这是个重要进展 ,我们相信中药应该也
可以做到这一点。
将纳米技术应用在中药里 ,另外一个好处是对
中药进行分子水平上的研究或机制研究时 ,对携带
致病的细胞、细菌或病毒的相互作用 ,可以采用具有
特殊磁性或光电性质的纳米级示踪粒子进行表征及
动力学、药理学研究 ,结合与否的响应信号可以有明
显的不同 (这种技术已经成熟 )。得到的结果可对后
续的医疗和药物有明显的指导价值。
3　中药纳米化可能的缺陷
采用纳米化也有一个麻烦 ,就是纳米尺寸下的
量子限域效应 ( quantum confinement ef fect )。如果
是在 80～ 100 nm时 ,还影响不大 ;但当尺寸小到
2～ 20 nm时 (这也是很多药物纳米包裹的范围 ) ,材
料 (在这里是药物 )的物理和化学性质会有很大的跳
跃。如果是相对分子质量很小的有机分子 (西药 ) ,这
个效应基本上不很明显 ,但对于无机的矿物性药物
粒子来说就影响很大。对于复方的复杂作用体系 ,也
许会使中药药效增大很多 ,也有很大的概率会使药
物的副反应增大 ,尤其在多数情况下 ,中药偏低的性
价比使得用量增大 ,累积的副反应可能也随之增多。
无法进行精确计量的缺陷在量多的时候还可以马
虎 ,在量少的时候却不能忍受 ,副反应的概率由此会
更加增大。这种情况下合理的配比与精确的计量 ,就
会变得非常的必要。 中药有效成分指纹图谱技术的
开发 ,也许能助一臂之力。
4　国外药物纳米化的新方法可能在中药中的应用
从纳米化或纳米携带的方式上讲 ,复乳化法技
术、超声乳化法比较经典的界面沉淀法或脂质体包
埋法已经有很多文献报道 ,让高聚物的外表面带有
·194· 中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　第 34卷第 3期 2003年 3月
一定的官能团 ,或制成微胶囊也是药物纳米化的很
好方法 ;在只需要某些简单的中药 (有效 )成分时 ,甚
至纳米粒子也可以直接吸引药物有效成分的某些官
能团 ,如— SH,— NH2 ,— CH3 ,— O-等 [4, 5 ]。
纳米化的材料 ,可以是明胶、淀粉或将纤维素改
性以及一些树脂、聚异丁基氰丙烯酸酯、 PLA-乙醇
酸聚合物等。目前我们还看好有机树状高分子 ( den-
drimer) ,也是一条纳米包裹商业化的可能途径。
Tomalia第一个做出了这种迷人结构 [ 6]。树状分子
从里到外伸出分支 ,它的形状很像人们从树上取下
的很多分枝并将它插入一个泡沫球上 ,这样分枝就
出现在各个方向。 树状聚合物的尺寸相当于典型蛋
白质 ,但它们不像蛋白质那样容易分解或展开 ,因为
它们是靠强力的化学键连在一起的 ,像成年树的树
冠。 Dendrimer内含有空隙 ,即它们含有巨大的内表
面积 ,可以被裁剪为不同的空间尺寸—— 正好能够
抓入药剂。 我们相信 ,在进行了合适的处理之后 ,
dendrimer的内腔可以具有在一定范围内的指定尺
寸并装入中药复方的水溶性或醇溶性产物。由于树
状高分子具有生物相容性 ,在让其携带了指定的磁
性粒子后 ,可以在磁场的作用下 ,到达指定的位置 ,
进行治疗。
药物的纳米化传递上 ,英国的 Rice大学 ,在
nano shell的药物传递和治疗上有丰富的经验 [7, 8 ] ,
这是应用纳米金属微粒的红外吸收性质实现的。美
国加州的 Berkley分校对纳米微晶与生物体系中的
基因、蛋白的复合作用研究得非常深入 [9, 10 ]。 Michi-
gan大学和佐治亚理工学院都对利用纳米微粒及其
探测技术在疾病的诊断和治疗进行了深入的研究 ,
一些成果已经进入了实质性开发的程度 ,这些都值
得中药研究借鉴。
5　中药纳米化可能出现的问题
将中药纳米化 ,最主要的理由就是同西药一样 ,
在进行了靶向引导之后 ,目标攻击效率的提高会使
药物量减少 ,有可能使得人体对药物的副反应 (如纳
米化的 As2O3 )减少到忽略不计的程度。由此可以将
某些现在对方剂配伍禁忌的比例在新的剂型里而有
所改变 ,甚至在复方的方剂 (一个复合的体系 )或单
剂 (接近西药的路子 )提高某些禁忌药 (比如大黄、厚
朴、木通、泽泻等 )的比例 ,从而大幅提高药效。 如小
柴胡汤 ,在治疗肺结核和肝炎都有很好的疗效 ,但发
现副作用很大 ,但在纳米级的药量里根本算不了什
么 ,再调整一下柴胡的比例 ,是否会疗效更好呢? 再
以雄黄为例 ,矿物性粉末粉碎到 50 nm,也许已经接
近它的极限了 ,作为纳米包裹的导向药物 ,尺寸还是
有些偏大。但用共沉淀法或微乳液法合成的硫化砷 ,
有可能做到 10 nm上下 ,或者更低 ,这时就进入了
量子局域效应的范围。值得我们进一步的研究。
6　讨论与展望
中草药作为一个复杂体系的作用机制有很多还
是未知的。目前中药研究的现状多为令人难堪的低
水平重复 ,缺少分子水平的设计方案。 从 1995年颁
布《新药审批办法》以后 ,已批准的中药新药有近
500种。其中三类以下为 435种 ,占 91. 85% ;没有一
个是从单一化合物研制成的新药 ,以有效部位研制
的二类新药也是极少数 ,更没有一个新药能作为治
疗药物进入国际市场。出于对植物中蕴藏丰富的药
物资源的关注 ,中科院已经启动了药用植物基因库
的计划 ,要将 5 000种以上的植物的有效成分列入基
因库中。 如果成功的话 ,很有可能 ,中药复方就会以
有效成分的方式进行复配 ,改善现在的中药制剂。
配合已经将纳米与生物结合的研究列入国家重
点研究方向 ,将使中药产品的纳米化前景更加光明。
现在的中药纳米化只是初步的工作 ,如何能够认识
其中规律并有效应用才是更进一步的工作。 中药的
纳米化并不是万能的 ,但对中药纳米化的深入研究 ,
可以将由原来只注重化学结构与生物活性的构效关
系 ,扩展到探讨物理性状、化学结构和生物活性三者
之间的关系 ,对理论研究和技术应用方面都会产生
重大突破。我国是中药大国 ,这方面的进展将有助于
我国的中医药走向世界。
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