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制剂技术

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【讨论】中药纳米化的前景

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 中药的药效源于药物的特有化学成分,又与药物在体内代谢过程密切相关,药物进入机体经历了吸收、分布、代谢和排泄的过程,血药浓度逐渐降低。如何提高药物的生物利用度是医药界关注的问题。由于药物的理化性质直接影响药物的吸收,可以考虑改变药物的物理状态,将中药粒径纳米化,提高药物的生物利用度进而增强疗效并节约资源、便于应用

http://www.genetide.com/news/ShowNews.asp?id=131713

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2004-07-09 12:29 浏览 : 3336 回复 : 6
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转载 纳米技术在中医药领域的应用

纳米技术(nanotechnology)是指在纳米尺度(1×10-9m)空间内对物质或者材料进行加工、制造的技术[1,2]。其实质是在分子水平上控制单个原子,创造出在物理、化学和生物特性等方面发生异常的、显著改善的物质系统。纳米技术将更好地掌握和控制物质基本单元,从而对多种技术的应用产生普遍而深远的影响。据统计,全世界纳米技术方面的应用每年可创造500亿美元的市值,预计至2010年,将达到14400亿美元。目前,世界各国对纳米技术都很重视,在生物医药学方面已取得了不少进展;在我国,纳米技术已应用于中医药领域,并积累了不少成功经验。

  1.纳米技术在中医药领域的应用

  1.1 纳米中药及纳米中医药的定义

  1998年,国内学者首次提出了纳米中药的概念。一般认为,纳米中药是指运用纳米技术制造粒径小于100nm的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂[3]。它是中药纳米化后的产物,不是一种新的药种。

  纳米中医药学是指在中医理论的指导下,运用现代纳米技术,对中医药进行研究的一门新兴学科,涉及中医临床、中药、中药制剂、中药化学等多学科领域。纳米中医药学将促进纳米中药有效成分或部位、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,给中医药发展带来革命性的影响。

  1.2 纳米技术在中医药研究开发中的重要性和必要性

  1.2.1 借助纳米技术,可在纳米中药的制药技术、药效研究等方面建立一系列具有自主知识产权的专利技术和创新方法。按照我国制药工业知识产权保护的规定:“新物态化合物--如新的微粒化的药物,可以增加其溶解度而增强吸收,可以申请专利”[4]。因此,这方面的专利申请成功机率较大,如谢长生等申请的发明专利“纳米雄黄及其制备方法”和“纳米石决明及其制备方法”就属此列。

  1.2.2 纳米技术的应用,可大大提高中医药的现代化和标准化程度,加速中医药与国际医药业发展接轨的步伐。将中药进行纳米化处理后,避免了传统中药在加工过程中繁琐的处理工序,更有利于药物的规范化研究、开发、生产、管理。

  1.2.3 纳米技术不但可大幅度提高药物的活性和生物利用度,甚至可能产生新的药效及降低毒副作用。中药加工到100nm以下时,往往会产生既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物质的奇特的物理、化学特性。另外,将中药加工至纳米尺寸时,其表面积大大增加,粘附性能使药物在吸收部位停留时间延长,药材细胞全部破壁,因此可大大提高有效成分的吸收速度和程度,从而增加生物利用度。如普通牛黄有清热解毒、息风止痉、化痰开窍的作用,但纳米化后,其理化性质和疗效均发生了变化,并有极强的靶向作用,甚至可以治疗一些疑难绝症[5]。

  1.2.4 通过纳米技术,可减少病人用药剂量,从而节约有限的中药资源。

  1.3 纳米中药的制备技术及应用优势

  纳米中药的制备,目前常用的方法有纳米超微化技术和纳米包复技术两种。

  1.3.1 纳米超微化技术。主要是通过纳米超微化技术改进某些药物的难溶性或保护某些药物的特殊活性,适用于不适合工业化提取工艺的某些中药。如:矿物药、贵重药、有毒中药、有效成分易受湿热破坏的药物、有效成分不明的药物。

  如采用可控温的、真空或惰性气氛高能球磨法和超音速气流粉碎法可将不溶于水的中药雄黄或石决明制成粒径在50nm~80nm的超微粉粒,经实验证明,其药效明显提高,并可望成为一类新的、高效低毒的抗肿瘤药。“999纳米钙”即通过采用超微化处理,使碳酸钙晶体重组形成微细颗粒的超微粉体,从而使表面积增大,溶解速度增加,人体吸收程度加快,药效增强[6]。

  中药纳米超微化技术既丰富了传统的炮制方法,又能为中药的生产和应用带来新的活力。纳米产品目前已成为中药行业新的经济增长点,其应用于中药行业的优点主要体现在:(1)引发超微粉体化饮片的研制与产业化;(2)改造传统的提取工艺,提高有效成分转移率和原药的综合利用度;(3)改善现有剂型的品质,改变以粉体为原料的散剂、胶囊剂、片剂等的溶解度、吸收率、生物利用度等多种参数;(4)开发中药新剂型,促进中药剂型的多样化。综上所述,开发具有更好疗效、更优品种的中药超微粉体新产品,将对中药行业的发展带来深远的理论和现实意义。

  1.3.2 纳米包复技术。目前,纳米包复化学药品和生物制品的技术在世界药学领域是最受关注的前沿技术之一[7],但已实现产业化并上市的品种全世界仅有数个,在研的或进入临床试验的品种也只有数十个,并多集中于纳米微粒载体系统的研究方面。大多数纳米微粒载体系统主要发挥靶向给药系统(可将药物定向输送到靶器官、靶组织、靶细胞的新型药物输送系统)和缓、控释给药系统(可使药物在体内以缓慢或恒定速度释放而持续发挥药效的新型给药系统)的作用,它们可在提高药效的同时降低其毒副作用。目前已开发的中药纳米微粒载体系统有脂质体(pH敏感脂质体、免疫脂质体、多相脂质体等)、乳剂(微乳)、微球(磁性微球)、毫微粒(毫微球)、固体脂质纳米粒等给药系统,涉及口服、静脉注射和透皮给药等多种剂型。

  目前,制备成纳米微粒载体系统的中药多为单一有效成分,如抗肝癌或肝炎药物:蓖麻毒蛋白、猪苓多糖、斑蝥素、羟基喜树碱、草乌酯型生物碱、油酸、碘化油、鸦胆子油、唐松草新碱、喜树碱、黄芪多糖、虫草多糖、香菇多糖、葫芦素等;抗感染药:小檗碱等;消化道疾病药:硫酸氢黄连素等;抗肿瘤药:秋水仙碱、高三尖杉酯碱、泰素等;心血管疾病药:银杏叶有效成分等;其它还有鹤草酚、苦杏仁苷等。也有将多种中药成分复合后制备纳米微粒载体系统的,如口服结肠靶向给药系统--通便通胶囊[8],其主药成分为3种极性相似的火麻仁油、郁李仁油和菜菔子油的混合油。还有将中药复合西药后制备纳米微粒载体系统的,如多相脂质体139-3,其主要成分为氟脲嘧啶、人参多糖和油酸等;中药复方“散结化瘀冲剂”浸膏和5-氟脲密啶(5-FU)相结合后制备的磁性微球制剂[9]也属此列。

  根据待包复的中药的性质不同,可选取不同的纳米包复技术,得到纳米中药。毛声俊等[10]首次将3-琥珀酸-30-硬脂醇甘草次酸酯作为导向分子,采用乙醇注入法制备了甘草酸表面修饰脂质体,作为肝细胞主动靶向给药的载体。另外,将糖脂链的一部分用棕榈酰或具有适当间隔的胆固醇基取代制成糖类衍生物,再与含药脂质体混合后,在适当的条件下孵育,即得到掺入糖脂的脂质体,这种掺入糖脂的脂质体具有稳定性好、易于与抗体发生交联反应及可调节肿瘤坏死因子等特点。在用药剂量为0.055μg/ml时,该脂质体对肝癌细胞的杀伤作用(肝癌细胞杀死率为71.5%)明显强于游离药物(61.5%)[11]。运用高分子材料,将疗效较好的中药复方“散结化瘀冲剂”浸膏与5-FU复合,以相分离的手段制成具有一定粒度、含药量、含磁量的磁性微球制剂,经口服给药后,在体外磁场的定向引导下,可浓集并滞留在靶区胃组织上,定位释放药物。这种靶向给药系统可提高靶区药物浓度数十倍,从而显著提高疗效,降低毒副作用[9]。采用热分散技术将喜树碱制成poloxamer188包衣的固体脂质纳米粒混悬液[12]后,可延长药物在血液中的滞留时间,并提高对心脏和大脑的靶向性,提高对淋巴瘤和脑肿瘤等疾病的治疗效果。同时,药物在肾脏中的浓度降低,从而减少对肾脏的毒副作用。陈大兵等[13]用“乳化蒸发-低温固化”法制备紫杉醇长循环固体脂质纳米粒,也使药物在体内的滞留时间延长。

  1.4 中药纳米化所面临的问题

  纳米技术对包括中药在内的传统产业充满了机遇和挑战,一是表现在理论研究方面:必须将中医中药理论和纳米新药研究紧密结合起来,在前者的指导下进行纳米中药新药的研究,并充分考虑中药组方的多样性、中药成分的复杂性,将中药制成高效、速效、长效、剂量小、毒性小、副作用小且便于储存、携带、服用的现代制剂;二是在在生产应用方面:对纳米化中药的范围应有所限制,同时关注纳米颗粒的制备成本。三是在纳米载体方面:要考虑纳米包复材料或纳米药物表面修饰材料的选择[14]。

  2.米技术在中医药领域的应用前景

  纳米中药蕴藏着无限前景和巨大的产业扩张潜力。目前,应重点开发纳米中药制备技术,并建立相应的药效学和毒理学的系统评价方法,为纳米中药产业化构建技术平台,然后再进行典型的产品和市场开发,从而推动中药产业的革新和进步。我们可以以发展纳米技术为契机,向传统中药产业切入,调整中药产品结构,注入高科技含量,形成中国甚至世界一流的自主知识产权的中药技术平台。因此,使用纳米技术发展中药,是中药未来发展的一个重要方向,21世纪的中医药借助纳米技术,必将焕发新的活力,走向更美好的明天
2004-07-16 21:42
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我想提一点外行看法:请各位高手不要笑话,现在中药纳米技术被炒的很火,很多课题都与中药纳米技术有关,但我总觉得这有炒作概念之闲。
疑问1:很多中药似乎并不适合粉碎过细,这好像是中药药剂书上说得。粉的过细药物毒性作用可能增加。
2:如果纳米技术不是对中药的直接粉碎,那么它与常规提取分离的区别在何处,如果一个药已经提纯到单一成分也就是分子水平,那它与纳米药物的区别又是什么。
3:纳米包复技术,也就是微球微囊的技术,西药已经比较成型,何必又另造出一个中药纳米技术的概念。
这也是曾经长期困惑我的几个问题,希望高手给予解答,谢谢!
2004-07-16 23:45
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wl_761107 编辑于 2004-07-17 15:32
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关于纳米中药 一直就有很大的争议,有专家说我们 微米中药还没做好就做纳米中药,关于纳米中药的定义也没有统一的说法,可以说是百家争鸣。
首先我先回答楼上的 战友的问题, 然后把我写的一篇文章附后。

1,药物粉的过细药物毒性作用可能增加,但是还有可能产生新的药理活性,或是提高生物利用度,比如一味普通的中药牛黄,加工到纳米级的水平,甚至可以治疗疑难杂症,并具有极强的靶向作用。徐辉碧教授等据此申请了纳米中药技术的第一个专利。当然一个药物是否适合纳米化,还要综合权衡其药效和毒副作用。
2,你混淆了一个概念,单一成分的药物做成制剂的时候,也存在给药形式的问题,比如片剂,胶囊,注射剂,不同的给药形式产生的药理作用强度不同,毒副作用也不同。西药还有普通制剂和较新的纳米制剂,纳米药物只是药物的一种形式,而不是一种新的药物,所以谈不上你说的"如果一个药已经提纯到单一成分也就是分子水平,那它与纳米药物的区别又是什么"的问题。
3,中药纳米技术只是纳米技术在中药中的应用而已,既然有西药纳米技术,为何就不能有中药纳米技术,正因为西药相对成熟,我们才要借鉴学习,提高中药的现代化水平。

附上我写的一篇综述(读书时的作业),

纳米科学技术(Nano ST)是20世纪80年代末期诞生并正在崛起的新科技,它的基本涵义是在纳米尺寸(0.1-100nm)范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子,创制新物质[ ]。纳米科技的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平,表明人类科学技术已进入一个新时代—纳米科技时代。专家预测,纳米科技必将成为21世纪的主导新技术之一。纳米技术的发展,使得化学和物理学之间已无明确界限。它对药物研究领域的不断渗透和影响,引发了药物研究领域深远的革命。因纳米材料和纳米产品在性质上的奇特性和优越性,将增加药物吸收度、建立新的药物控释系统、改善药物的输送、替代病毒载体、催化药物化学反应和辅助设计药物等研究引入了微型、微观领域,为寻找和开发医药材料,合成理想药物提供了强有力的技术保证。运用纳米技术的药物克服了传统药物许多缺陷以及无法解决的问题[ ]。
1.纳米技术与中药剂型
目前,制约我国中药产业可持续发展的原因是多方面的,与中医药的发展现状及现代化技术的发展有关。具体来说,重要的原因之一就是产品剂型落后。目前中药大部分为传统剂型,如汤剂、丸剂、冲剂、散剂等。近年来,已有部分中药开始应用现代剂型如滴丸、缓释剂剂型等,但数量少,品种也比较单一,还未形成规模,和国外及西药的新剂型相比,中药剂型面临着严重的不足。另一方面,我国中药提取工艺及设备落后,大部分用水提取和醇提取两种工艺,加热提取后其生物活性有效成分容易被破坏[ ]。
目前国内外对药物剂型的研究已达到一个新阶段,新的药物缓释、靶向给药剂型如脂质体、毫微粒、微乳剂不断出现。特别是近年来研究成功的微胶囊制剂代表着现代药物剂型的发展方向,它的特点是缓释、低毒并具有一定的组织靶向性。大量实验证明,微胶囊颗粒越细,其机体吸收率越高,疗效越好。
世界上首项将纳米技术应用于中药加工领域的纳米级中药微胶囊生产技术,最近在西安国家高新技术产业开发区诞生并通过了产品技术鉴定。这项技术主要是通过对植物生理活性成分和有效部位进行提取,并用超音速干燥技术制成纳米级包囊,不仅可大大提高机体吸收率,还可将现有的复方中药改造成纳米级粉体,进一步加工成水针剂、片剂、贴剂、干粉喷雾剂等多种剂型,使中草药在临床中得到更为广泛和有效的应用。利用这项技术生产出的甘草粉体和绞股蓝粉体,经西安交通大学材料科学工程学院金属材料强度国家重点实验室和第四军医大学基础部药物化学研究室鉴定,均达到了纳米级,其中甘草微胶囊微粒平均粒径为19纳米。这样的包囊(有人称之为纳米粒)可跨越血脑屏障,实现脑位靶向[ ]。
2.纳米中药
2.1纳米中药的提出
纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于100nm的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂[ ]。纳米中药是一些中药通过纳米化后的一种笼统的叫法,不是一种新的药种。率先将纳米技术引入中药研发的是武汉华中科技大学的徐辉碧、杨祥良和谢长生3位教授。他们利用材料科学、工程学以及生命科学的学科优势,相互互补进行纳米中药的研发。结果发现,一味普通的中药牛黄,加工到纳米级的水平,甚至可以治疗疑难杂症,并具有极强的靶向作用。徐辉碧教授等据此提出了“纳米中药”的科学概念,并申请了纳米中药技术的第一个专利。
研究表明,不同粒径的矿物中药雄黄对肿瘤细胞S180、上皮细胞EC304等的细胞毒性和诱导细胞凋亡作用有明显的尺寸效应。纳米雄黄颗粒表现出了尤为突出的生物效应。徐辉碧[ ]等还研究了“纳米石决明血清微量元素药效学”, 结果表明处于纳米状态(≤100nm)的石决明其性质与微米粒径比较有极显著的差异。此外,纳米技术还可以改变一些中药药物的缺陷。一些中药纳米化后,能降低其毒副作用,提高药效和生物利用度,从而降低病人的用药量,大大地节约了有限的中药资源。
2.2纳米中药的功能[ ]
提高生物利用度,减少用药量 首先,将中药制成纳米颗粒时,其比表面积大大增加,与给药部位接触面积增大,而且其粘附性能使药物在吸收部位时间延长,因此可大大提高有效成分吸收速度和吸收程度,从而增加其生物利用度,减少用药量。其次,一般中药的细胞壁是完整的,其有效成分只有一小部分可以穿透细胞壁和各种屏障而被人体吸收,这样,相当一部分有效成分便白白浪费掉了。而采用纳米技术将中药加工至纳米尺寸时,细胞全部破壁。破壁细胞中的内容物可直接接触溶媒,全部被人体吸收。再次,将水溶性小及难溶中药加工成纳米颗粒,也可以提高机体的吸收率和生物利用度。
增强组织靶向性 纳米中药的靶向性包括被动靶向和主动靶向性。单核-吞噬系统(mononuclear phagocytic system, MPS)对侵入机体内的小到纳米级的粒子有着强大的识别能力。纳米药物进入体内后,大部分被MPS摄取。MPS的最主要功能细胞是肝脏的枯否细胞(kuffer cells),其次还有脾脏的巨噬细胞、肺泡巨噬细胞、骨髓组织细胞及胸腔、腹腔等巨噬细胞。有研究证实,毫微粒(1-1000nm)载药系统可使给药量的80%的药物集中肝脏,并可进入肝细胞。中药制成纳米粒子后,当然也具备类似性质。所以,可利用纳米中药的这一被动靶向作用来治疗肝脏疾病或MPS疾病。
缓释功能 将中药纳米粒进行一定的表面修饰后,可能使中药具有缓释作用。Muller[ ]等通过测定固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticle, SLN)溶液的浊度和游离脂肪酸,研究了采用不同脂质载体和表面活性剂制备的SLN在胰脂酶复合脂酶中的降解情况,发现SLN的降解速度取决于所用脂质载体和表面活性剂的性质。这对设计有适宜降解速度的SLN具有指导意义。另有研究证实,纳米药物粒子表面所带电荷对其缓释作用也具有重要意义。中药纳米粒因非常小而易于被包裹,从而可以进行表面修饰,也可控制其表面电荷,以达到缓释的目的。
呈现新的药效,拓宽原药适应症 中药加工至纳米尺寸时,由于其量子尺寸等效应而导致其物理、化学特性的改变从而可使中药呈现出新功能。例如,普通牛黄有清热解毒、息风止痉、化痰开窍的作用,但是牛黄加工到纳米级水平,其理化性质和疗效发生了惊人的变化。并有极强的靶向作用,甚至可以治疗疑难绝症。另外将中药加工成纳米粒后,细胞破壁,可能有一部分原来不能释放出来的成分被释出,从而呈现新的药效。例如灵芝,由于一般制剂及粉碎技术不能将孢子破壁,也不能提取到其中的脂质活性成分及功能因子,因此灵芝的功效大打折扣。现在通过微米纳米级处理技术可以成功地将其孢子破壁,并采取超临界二流体萃取技术,成功地萃取出灵芝孢子脂质活性物质,使灵芝具有较强的抗肿瘤作用。
2.3纳米中药的制备[6]
纳米中药的制备是研究纳米中药的最基础的,也是最重要的问题。将纳米技术引入中药的研究时,必须考虑中药组方的多样性、中药成分的复杂性,例如:中药单味药可分为矿物药、植物药、动物药和菌物药等,中药的有效部位和有效成分又包括无机化合物和有机化合物、水溶性成分和脂溶性成分等。因此,针对不同的药物,在进行纳米化时必需采用不同的技术路线;此外,还必需考虑中药的剂型。纳米中药与中药新制剂关系十分密切,如何在中医理论的指导下进行纳米中药新制剂的研究,将中药制成高效、速效、长效、剂量小、低毒、服用方便的现代制剂,也是进行中药纳米化时必需考虑的问题。
在中药制备中,纳米粒子的稳定性是个重要问题。纳米粒子在溶剂中的ξ电位是反映粒子表面带电性质和大小的一个指标,也是表征胶体稳定的一个参数。通常憎液溶胶ξ电位绝对值大于30mV时,才可抵消粒子间的范德华力而不致聚集。为解决这个问题,一般是用超声波将团聚体打碎;或是加入反絮凝剂形成双电层;也可加表面活性剂,使其吸附在粒子表面,形成微泡等。关于纳米材料的制备已进行了大量研究,这些方法为制备纳米中药提供了基础,如化学合成法,球磨法。
3.应用展望
纳米中药的发展前景是极其诱人的。纳米技术是近年迅速发展起来的新技术,已被众多学科采用,尤其在材料学研究中取得了重大突破,备受发达国家政府和科技界的重视。在药物研究中,纳米球(nonosphere)、纳米囊(nanocapsule)、纳米粒(nanopartilce)等载药微粒的问世,提高了药物的制剂水平,同时也为纳米中药的研制提供了一定的基础。作为一项新技术,将大大促进各相关学科的发展。在药物研究中,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,从理论研究和技术应用方面都可能产生重大突破。
但中药成分复杂,且可分为植物药、动物药、矿物药、菌类药等几大类,不同的中药须应用不同的加工方法。目前纳米中药的重点仍然是其制备和稳定性问题,制备出稳定的纳米中药后,才能考虑研究其新功效。而制成纳米尺寸的中药有可能使原有功效大大提高,也有可能使原有功效减小或消失,还可能产生新的功效。如何在加工纳米中药时使其保持有利的功效将是重要问题。正如一位纳米科学家所言:纳米材料的性质是要经过反复研究、挖掘的,它不是随着纳米尺度的获得而自然产生的。所以,纳米中药的研究任重而道远,需要大量的人力物力投入。
纳米技术与其说是为人类提供了更为丰富、精密、精细的产品,不如说是建立了一种崭新的思维方式。纳米中药的出现,它的新技术及新工艺,一旦用于中药的研究、开发和生产,不仅可为制药企业创造巨大的经济效益,造福于患者,而且更有利于中药的现代化、国际化,必将产生极其深远的影响[9 ]。

[ 1] 张立德等. 纳米材料和纳米结构[M]. 北京科学出版社.2001.2
[2 ] 胡铭等. 纳米中药技术的应用与前景评析. 中医药学刊[J]. 2002,20(2):163.
[ 3] 董洪涛. 纳米与中医药学. 辽宁中医杂志[J]. 2001,28(12):715.
[ 4] 一凡. 纳米级中药微胶囊生产技术通过鉴定. 中国中医药报. 2001年7月5日, 第3版.
[ 5] 杨祥良等. 基于纳米技术的中药基础问题研究. 华中理工大学学报[J]. 2000,28(12):104.
[ 6] 徐辉碧等. 纳米技术在中药研究中的应用. 中国药科大学学报[J]. 2001.32(3):161.
[ 7] 何金洋等. 纳米中药的功能与应用研究浅释. 中医药学刊[J]. 2002,20(1):37.
[ 8] Muller RH, Dorte R., Stephan AR, Bioegradation of solif lipifd nanoparticles as a function of lipise incubation time[J]. Int . J. Pharm,1996,144(11):155.
[ 9] 刘毅. 纳米中药—中药现代化的新思路之一. 中国中医基础医学杂志. 2001,7(7):59.
2004-07-17 10:54
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