[医学]纳米技术与纳米中药
中药制剂纳米技术研究进展
中药制剂纳米技术研究进展中药学：张生杰 104753091411摘要: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，具有增加药物对血脑屏障或生物膜的穿透性等特点。
本文详细介绍了纳米中药的定义、特点，同时介绍了纳米中药制剂技术方面的进展。
指出了纳米中药制剂存在的问题，并作了展望。
关键词:纳米技术；中药制剂；中药现代化1.前言纳米即十亿分之一米，相当于10个氢原子排成直线的长度。
纳米技术(nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体。
纳米技术作为高新技术，可广泛应用于材料学、电子学、生物学、医药学、显微学等多个领域，并起着重要的作用。
1998年，徐辉碧教授等[2]率先提出了“纳米中药”的概念，进行了卓有成效的探索。
纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于lOOnm的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂。
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。
将纳米技术应用于中药领域是中药现代化发展的重要方向之一。
中药作用的物质基础来自于中药中的活性成分，这些化学成分可能是某单一化合物(即有效成份)，也有可能是所提取的某一有效部位或有效部位群，有些中药甚至以全药入药。
对于从中药中提取的单一有效成份如紫杉醇、喜树碱等而言，其纳米化制备类似于合成药，因而其研究在技术上相对较易实现。
纳米载药系统在这方面的应用已有一些报道，目前这类药物已有多种制剂进入临床研究阶段。
从目前的情况来看，可以大量获得单一有效成份的中药并不多，这就意味着纳米载药系统在这一层次上的应用受到一定限制。
纳米技术在中医药领域的应用
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。
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、原药及其复方制剂了。
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。
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”。
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。
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。
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。
纳米技术在医药领域中药递送载体设计策略
纳米技术在医药领域中药递送载体设计策略纳米技术的快速发展为医药领域带来了前所未有的机会。
纳米尺度的物质具有特殊的物理和化学性质，这使得它们成为一种理想的药物递送载体。
中药作为传统药物的重要组成部分，也可以通过纳米技术进行递送，以提高药效、减轻副作用，并为传统中药注入现代医学新活力。
在中药递送载体的设计中，准确地控制纳米颗粒的大小、形状和表面特性非常关键。
这些因素直接影响载药量、释药速率和疗效。
例如，纳米粒子的大小可以通过改变制备方法中的反应条件和添加剂来控制。
较小的纳米粒子通常具有更大的比表面积，这意味着更多的药物可以被吸附，从而提高药物的递送效率。
此外，还可以通过改变纳米颗粒的形状来调控递送性能。
例如，纳米粒子可以设计成球形、棒状、片状等不同形状。
不同形状的纳米粒子在生物体内的分布、药物释放速率以及递送途径上可能存在差异。
因此，在中药递送载体的设计中，需要仔细选择合适的纳米粒子形状，以实现最佳的递送效果。
除了大小和形状，纳米载体的表面特性也是中药递送设计中的重要考虑因素。
纳米粒子的表面可以被修饰成不同的化学性质，例如通过引入特定的功能性基团或聚合物包覆。
这些修饰可以调控载体与药物的相互作用，如吸附、靶向和保护等。
例如，通过表面修饰，可以实现对特定疾病部位的定向递送，减少对其他健康组织的不良影响。
在中药递送载体的设计中，另一个重要的考虑因素是稳定性和控制释放。
纳米粒子在生物体内常常会受到各种因素的影响，如酸碱度、酶的作用和氧化等。
因此，需要选择稳定的材料以确保递送载体在途经不同组织和环境时能够维持其结构和功效。
另外，释放速率也需要进行精确的控制，以避免过快或过慢的释放造成副作用或药效不足。
在中药递送载体的设计中，了解中药的特点也是非常重要的。
中药常常是复方制剂，其中包含多种药物成分。
这些成分可能具有不同的药效和药代动力学特点。
因此，选择合适的纳米载体来递送中药需要考虑到这些特点，以确保各种成分的递送效果均优化。
纳米中药
3、纳米药物产业化速度加快：
国外纳米药物产业发展现状
据不完全统计，全世界制药企业作为新型药物制剂开发的纳米药物立项多 达270余项，其中已上市和正在进行临床研究的药物共56个，其中包括抗肿瘤药 30个、镇痛抗炎药8个、激素类药6个、抗真菌药4个、免疫抑制剂2个及糖尿病 药、降血脂药、抗焦虑药、抗凝血药、抗病毒药和造影剂各一个。
纳米中药
林靖怡
纳米药物
纳米药物是指运用纳米技术（特别是纳米化制备技术）研究 开发的一类新的药物制剂。其核心是药物的纳米化技术包括药物 的直接纳米化（纳米沉淀技术或超细粉碎技术）和纳米载药系统 （纳米粒、微乳/亚微乳、纳米脂质体、纳米磁球、树状大分子、 聚合物胶束、无机纳米载体等）。
纳米混悬液 纳米混悬液是一种表面活性稳定的、由纳米级药物颗粒组成的 分散体系。主要用于提高难溶性药物的饱和溶解度和溶出速度以提 高生物利用率，减少用药量，降低不良反应。常用的制备方法有珍 珠磨法、高压匀质法和纳米沉淀法等。
高分子纳米粒 高分子纳米粒包括高分子纳米球和高分子纳米囊，前者属于基 质骨架型，药物吸附或偶联在纳米球的表面，或溶解、分散、包封 在实球中心；后者属于药库膜壳型，有高分子材料外壳和液状内核 构成，药物主要溶解在构成液状内核的油相或水相中。纳米粒制备 方法主要有高分子分散法和单体聚合法两大类。
固体脂质纳米粒 固体脂质纳米粒是以固态的天然或合成的类脂作为载体的纳米 载药系统。其最大的特点一是采用生理相容性好、低毒性的类脂材 料，二是可采用已成熟的高压匀质法实现工业化生产。常用的制备 方法有乳化蒸发法、微乳法等。
动物药
以动物贝壳入药的石决明、珍珠层粉等介类药因质地坚硬一般 采用超细粉碎技术制成纳米粉体，从动物中提取的有效成分及其衍 生物则可根据其不同目的采用适当的纳米载药系统。
纳米技术在中药研究中的应用
纳米技术在中药研究中的应用纳米技术是一种新兴技术，具有精细化、高效化、可控性等特点，已经广泛应用于各个领域。
近年来，纳米技术在中药研究中的应用也越来越受到关注。
本文将从纳米技术的基本原理、中药研究的现状以及纳米技术在中药研究中的应用等方面进行探讨。
一、纳米技术的基本原理纳米技术是指对物质进行精细化加工，使其在纳米尺度下呈现出特殊的物理、化学和生物学特性的技术。
纳米技术的基本原理是通过控制和调节材料的粒径、形态、表面性质等因素，从而改变其物理、化学、生物学等性质。
纳米材料具有比表面积大、化学反应活性高、电子结构变化明显等特点，因此在生物医药、环境保护、新能源等领域具有广泛的应用前景。
二、中药研究的现状中药是我国传统医学的重要组成部分，具有疗效确切、副作用小、疗效持久等优点。
但是，中药研究面临着诸多挑战，如药效不稳定、药物代谢不清等。
因此，如何提高中药的疗效和安全性是中药研究的重要问题。
目前，中药研究主要采用的方法有传统制剂、现代化学分析、分子生物学等。
但是，这些方法存在一些局限性，如传统制剂的药效不稳定，现代化学分析只能分析单一化合物，分子生物学无法直接研究中药复杂体系的作用机制等。
三、纳米技术在中药研究中的应用纳米技术具有精细化、高效化、可控性等特点，因此在中药研究中具有广泛的应用前景。
下面将从纳米技术在中药研究中的应用方面进行探讨。
1、纳米载体技术纳米载体技术是指将药物通过纳米技术制备成纳米粒子，从而提高药物的生物利用度和疗效。
纳米载体技术可用于制备纳米乳剂、纳米微粒、纳米胶束等，这些纳米粒子具有较小的粒径、较大的比表面积和较好的生物相容性，能够提高药物的溶解度、稳定性和生物利用度。
纳米载体技术已经成功应用于中药的研究中，如采用纳米载体技术制备的黄芪多糖纳米粒子可以提高黄芪多糖的生物利用度和疗效。
2、纳米控释技术纳米控释技术是指将药物通过纳米技术制备成纳米粒子，并将其包裹在控释载体中，从而实现药物的缓释和控制释放。
纳米技术与纳米中草药
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纳米技术在中药中的应用
纳米技术应用于中药领域的特点
高效、速效、长效、
剂量小、低毒、服用方普通的 机械加工就行了吗？
种植物中药纳米化的方法
，其特征在于可分为干法制备方法和湿法制备方法两种： ①干法制备：将药材低温干燥后，常规粉碎成80-200目细 粉，然后将细粉投入到带有夹套的全封闭式高速离心剪切 超细粉碎机的粉碎筒中进行连续粉碎，工作温度控制在室 温，主轴转速为800-2400rpm，粉碎时间为30-90分钟， 粉碎成粒径为50-200nm均质超细粉末；
1.纳米中药的优势
①纳米技术使药物粒子溶解度增大： ②增加口服药物的吸收和生物利用度： ③药物通过血脑屏障定向作用于中枢神经：
④穿透表皮而加强对制剂的吸收：纳米粒 子作为药物载体直接作用于表皮，加强了 药物对制剂的吸收。
中药纳米化可能出现的问题或缺点
是指物质当尺寸小到 2～20nm时（这也是很 多药物纳米包裹的范 围），材料的物理和化 学性质会有很大的跳跃
医药专家认为，利用纳米技术加工的超微粉碎药 物适用于口服控释片、颊含片、干粉吸入剂、鼻 喷雾剂、舌面速溶片以及植入式制剂和脂质体等 多种剂型。纳米技术在中药领域的应用前景取决 于科学和技术的发展，包括物理化学、生命科学、 生物化学、材料学、遗传学和化学工程的发展， 中药制剂的发展亦取决于上述因素。中药纳米化 并不是万能的它不能一下解决中药领域现存的诸 多问题，但对中药纳米化的深入研究，药物领域 中纳米技术将成为一种革命性的技术，实现药物 生产低成本、高效率、自动化和大规模，而药物 作用将实现器官靶向化，同时药物细胞内结构靶 向化将成为今后药物研究领域最热门的课题。
而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
纳米技术在中药方面的应用
第一组成员
❖6+4
刘瑶 刘东玲
余凝盼 师筱雅
欧红梅
赵倩
曾庆贵
组长
罗彬 刘晓明
钟佰明
目录
一、概念介绍 二、纳米中药的制备 三、面临的问题 四、主要研究方向 五、展 望
概念介绍
纳米技术
是一门在0.1~100nm空间尺度内操纵原子和分子 ，对材料进 行加工、制造具有特定性能的产品，或对物质进行研究、掌握其 原子和分子的规律和特征的高新技术学科。
实例
徐辉碧等对纳米雄黄和纳米石决明进行研究，发现不同粒径的雄黄对肿 瘤细胞、S180上皮细胞、 ECU-304等细胞毒性和细胞凋亡作用呈现明显的尺寸 效应，其中纳米颗粒的表现尤为突出。纳米石决明极易吸收入血，血清微量元 素含量大大高于微米粒径状态，药效明显提高。
纳米囊化技术图示
纳米中药的制备
II. 纳米中药载体的制备
技术
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 取的某些中药。如矿物药、有毒药物、有效成分易受湿热破坏的药物、有效成分 不明的药物。
目前常用的是超微粉碎技术，包括机械粉碎、气流粉碎、超声波粉碎等。
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纳米粉碎机
纳米中药的制备
段片外给。，部携将加药带其以途纳放导径米入向药人，纳物体使的 ， 药米芯 在 物中药的优点靶向性增强
集中到患处，可提高药 物疗效。.
增强原有功效， 增加新的功效
控、缓释功能
纳米中药的制备
I. 纳米中药粒子的制备
定义
针对组成中药方剂的单位药的有效部位或有效成分进行纳米技术加工处 理。其特点是破细胞，有利于有效成分的吸收，提高了生物利用度，增强了 原有功效，并可能产生新的功效。
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纳米技术在其它国家
• 韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技 术
• 印度：像抓软件产业那样抓纳米科技 • 德国：把发展纳米技术定位在新能源、新
环境，全面带动纳米技术在各个领域的发 展 • 法国：国家纳米科技中心、纳米产业基金 • 世界都在迎接纳米时代的到来
纳米技术在中国
• 1993年，中科院操纵原子写字
• 理查德、费曼提出：可以根据 人类的意愿，逐个排列原子或 分子，制造超晶态产品。
• 费曼幻想在原子和分子水平上操纵和控 制物质。他认为：“物理学的规律不排 除一个原子一个原子地制造物质的可能 性”，并表示： “我深信不移，当人们 能操纵细微物质的时候，将可获得极其 丰富的新的物质的性质。”
• 这是关于纳米技术最早的梦想，这一预 言被科学界视为纳米技术萌芽的标志。
用铁原子排列在铜 表面上组成了汉字 “原子”两字。汉 字的大小只有几个 纳米。
中国纳米技术进展
• 中科院物理所制备出大面积碳纳米管阵列; 合成了当时最长的纤维级碳纳米管
• 中国科技大学:氮化镓粉体 • 清华大学:氮化镓纳米棒 • 中国科技大学:从四氯化碳制备出金刚石纳
纳米技术与纳米中药
目录
• 纳米技术简介 • 纳米粒子的特性 • 纳米药物及制备 • 纳米中药 • 纳米中药有待研究的问题
一. 纳米技术简介
1.纳米
• 纳米是nanometre的译名。nano一词源自拉 丁文，意思是“矮小”，是一个长度单位。
• 1纳米的长度是10亿分之1米(1nm=10-9m)，或 100万分之1毫米。大约等于10个氢原子并排 起来的长度。
• 介观是比微观尺度（原子大小0.1～0.4nm） 大，比宏观尺度（微米，光学显微镜分辨极 限尺度）小的世界。
• 纳米是一个介观尺度的度量单位。
3.纳米科学
• 纳米科学是研究0.lnm～100nm范围内物质所特有 的现象和功能的科学。
• 研究一小堆原子（团簇）甚至于单个原子或分子 的一门学科。
• 当几十个原子、分子或成千个原子和分子“组合” 在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性 质，也不同于宏观物质的性质。
• 这种组合被称为“超分子”或“人工分子”，以 区别于正常的原子和分子，这种“超分子”具有 人们意想不到的性质。
4.纳米技术
• 狭义的纳米技术是指以纳米科学为基础制造新材料、新器 件、研究新工艺的方法和手段，即在纳米尺度上对物质和 材料进行研究和处理的技术。
• 纳米科学与技术被认为是世纪之交出现的一项高新技术， 是以现代先进科学技术为基础，是现代科学（混沌物理、 量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机 技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）相结 合的产物。
• 实心的纳米棒、纳米线、量子线
• 朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 • 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 • 称量单个原子重量的“纳米秤”
纳米技术在美国
• 2010年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万个就业机会
• 能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材 料
• 本世纪前10年几个关NI):
• 20世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关 纳米技术的设想。
• 80年代末，90年代初，纳米科技迅速发展。
• 1981年，发明了扫描隧道显微镜（STM），原子 力显微镜（AFM）等微观表征和操作仪器，对纳 米科技的发展起了积极的促进作用。逐渐形成纳 米材料学、纳米电子学、纳米医药生物学等。
• 纳米材料 • 纳米电子学、光电子学和磁学 • 纳米医学和生物学
纳米技术在美国
• 军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米 涂料
• 美国总统布什2003.12.3日签署了《21世纪 纳米技术研究开发法案》，批准联邦政府 在从2005财政年度开始的4年中共投入约37 亿美元，用于促进纳米技术的研究开发
1
蔗糖分子
0.0005
0.5
氢原子
0.0001
0.1
• 蛋 白 质 、 DNA 、 RNA 、 病 毒 ， 都 在 1~100nm的范围
• 光合作用在“纳米车间” 进行
• 细胞中的一些结构单元都是执行某种功能 的“纳米机械”，细胞象一个“纳米工厂”
• 纳米结构是生命现象中基本的东西
2. 介观
• 纳米正好处于原子、分子为代表的微观世界 和以人类活动空间为代表的宏观世界的中间 地带，被称为介观世界。
• 1纳米相当于万分之一头发的粗细。 （1mm=1000µm，1µm=1000nm）
微细生物体的大小尺度
微细生物体
微米尺度（μm） 纳米尺度（nm）
一般细胞（蓝藻）
10
10000
一般细菌（葡萄球菌） 1
1000
支原体
0.1
100
大病毒
0.05
50
小病毒和蛋白质
0.01
10
有机分子（氨基酸）
0.001
• 在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高 度交叉和融合。
• 纳米技术内涵（主要4个方面）
（1） 纳米材料: 由纳米结构单元构成的任何类型的 材料，如金属、陶瓷、聚合物、半导体、复合材料 等。
（2） 纳米动力学: 主要研究微机械和微电机，总称 为微型电动机械系统
（3） 纳米生物学和纳米医药学: 研究生物分子之间 的相互作用，研究磷脂，脂肪酸双层平面生物膜和 DNA的精细结构等。
（4） 纳米电子学: 包括基于量子效应的纳米电子器 件，纳米结构的光性质与电性质，纳米电子材料的 表征以及原子操纵和原子组装等。
5.纳米科技发展历程
• 1959年12月29日，物理学家、 诺贝尔奖获得者理查德、费曼 （Ridard Feynman）在 “There is Plenty of Room at the Bottom”的演讲中说： “如果有一天能够按照人的意 志安排一个个原子，那将产生 何等的奇迹。”
6. 国内外纳米技术进展
1990年美国商业 机器公司借助扫描隧 道显微镜，在一小片 镍晶体上用35个氙原 子写出了该公司名称 的缩写字母“IBM”，
轰动全球。从此开创了一个崭新的纳 米世界。
6. 国内外纳米技术进展
• 1991年，NEC实验室观察到碳纳米管 • 合成了其它纳米管材料
碳纳米管
这是类似石墨的碳原子六 边形网格所组成的管状物， 一般为多层，直径为几纳米 或几十纳米，长度可达数微 米或数毫米。