纳米技术与纳米中药

1、 纳米技术简介纳米技术简介 纳米粒子的特性纳米粒子的特性 纳米药物及制备纳米药物及制备 纳米中药纳米中药 纳米中药有待研究的问题纳米中药有待研究的问题 纳米是纳米是nanometre的译名。的译名。nano一词源自拉一词源自拉丁文，意思是丁文，意思是“矮小矮小”，是一个，是一个长度单位长度单位。 1纳米的长度是纳米的长度是10亿分之亿分之1米米(1nm=10-9m)，或，或100万分之万分之1毫米。大约等于毫米。大约等于10个氢原子并排个氢原子并排起来的长度。起来的长度。 1纳米相当于万分之一头发的粗细。纳米相当于万分之一头发的粗细。 （1mm=1000m，1m=1000nm）微细生物体微细生

2、物体微米尺度（微米尺度（mm）纳米尺度（纳米尺度（nmnm）一般细胞（蓝藻）一般细胞（蓝藻） 1010 1000010000一般细菌（葡萄球菌）一般细菌（葡萄球菌） 1 1 10001000支原体支原体 0.10.1 100100大病毒大病毒 0.050.05 5050小病毒和蛋白质小病毒和蛋白质 0.010.01 1010有机分子（氨基酸）有机分子（氨基酸） 0.0010.001 1 1蔗糖分子蔗糖分子 0.00050.0005 0.50.5氢原子氢原子 0.00010.0001 0.10.1 蛋 白 质 、 D N A 、 R N A 、 病 毒 ， 都 在1100nm的范围 光合作用在“

3、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 纳米正好处于原子、分子为代表的微观世界纳米正好处于原子、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。地带，被称为介观世界。 介观是比微观尺度（原子大小介观是比微观尺度（原子大小0.10.4nm）大，比宏观尺度（微米，光学显微镜分辨极大，比宏观尺度（微米，光学显微镜分辨极限尺度）小的世界。限尺度）小的世界。 纳米是一个介观尺度的度量单位。纳米是一个介观尺度的度量单位。 纳米科学是研究纳米科学是研究0

4、.lnm100nm范围内物质范围内物质所特有所特有的现象和功能的现象和功能的科学。的科学。 研究一小堆原子（团簇）甚至于单个原子或分子研究一小堆原子（团簇）甚至于单个原子或分子的一门学科。的一门学科。 当几十个原子、分子或成千个原子和分子当几十个原子、分子或成千个原子和分子“组合组合”在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性在一起时，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。质，也不同于宏观物质的性质。 这种组合被称为这种组合被称为“超分子超分子”或或“人工分子人工分子”，以，以区别于正常的原子和分子，这种区别于正常的原子和分子，这种“超分子超分子”具有具有人们意想不到的性

5、质。人们意想不到的性质。 狭义的纳米技术是指以纳米科学为基础制造新材料、新器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，即件、研究新工艺的方法和手段，即在纳米尺度上对物质和在纳米尺度上对物质和材料进行研究和处理的技术。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，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、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

6、道显微镜技术、核分析技术）相结技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）相结合的产物。合的产物。 在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高度交叉和融合。度交叉和融合。 纳米技术内涵（主要纳米技术内涵（主要4个方面）个方面） （1） 纳米材料纳米材料: 由纳米结构单元构成的任何类型的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、复合材料材料，如金属、陶瓷、聚合物、半导体、复合材料等。等。（2） 纳米动力学纳米动力学: 主要研究微机械和微电机，总称主要研究微机械和微电机，总称为微型电动机械系统为微型电动机械系统（3

7、） 纳米生物学和纳米医药学纳米生物学和纳米医药学: 研究生物分子之间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。的精细结构等。（4） 纳米电子学纳米电子学: 包括基于量子效应的纳米电子器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。表征以及原子操纵和原子组装等。 1959年年12月月29日，物理学家、日，物理学家、诺贝尔奖获得者理查德、费曼诺贝尔奖获得者理查德、费曼（Ridard Feynman）在）在“There

8、is Plenty of Room at the Bottom”的演讲中说：的演讲中说：“如果有一天能够按照人的意如果有一天能够按照人的意志安排一个个原子，那将产生志安排一个个原子，那将产生何等的奇迹。何等的奇迹。” 理查德、费曼提出：可以根据理查德、费曼提出：可以根据人类的意愿，逐个排列原子或人类的意愿，逐个排列原子或分子，制造超晶态产品。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费曼幻想在原子和分子水平上操纵和控制物质。他认为：制物质。他认为：“物理学的规律不排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除一个原子一个原子地制造物质的可能性性”，并表示：，并表示： “

9、我深信不移，当人们我深信不移，当人们能操纵细微物质的时候，将可获得极其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。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。言被科学界视为纳米技术萌芽的标志。 20世纪世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米技术的设想。纳米技术的设想。 80年代末，年代末，90年代初，纳米科技迅速发展。年代初，纳米科技迅速发展。 1981年，发明了扫描隧道显微镜（年，发明了扫描隧道显微镜（STM），原子），原子力显微镜（力显微镜（AFM）等微

10、观表征和操作仪器，对纳）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。米材料学、纳米电子学、纳米医药生物学等。轰动全球。从此开创了一个崭新的纳轰动全球。从此开创了一个崭新的纳米世界。米世界。 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碳纳米管 这是类似石墨的碳原子六这是类似石墨的碳原子六边形网格所组成的管状物，边形网格所组成的管状物，一般为多层，直径为几纳米一般为多层，直径为几纳米或几十纳米，长度可达数微或几十纳米，长度可达数微米或数毫米。米或数毫米。 实心的纳米棒

11、、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” 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年几个关键领域之一 制定了“国家纳米技术倡议”(NNI):纳米材料纳米电子学、光电子学和磁学纳米医学和生物学 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 韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技术 印

12、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 1993年，中科院操纵原子写字用铁原子排列在铜用铁原子排列在铜表面上组成了汉字表面上组成了汉字“原子原子”两字。汉两字。汉字的大小只有几个字的大小只有几个纳米。纳米。 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米粉，被誉为“稻草变黄金” 钱学森钱学森(1991)：“我认为，纳米左右和纳我认为，纳米左右和纳米以

13、下的结构是下一阶段科技发展的重点，米以下的结构是下一阶段科技发展的重点，会是一次技术革命，从而将在会是一次技术革命，从而将在21世纪又是世纪又是一次产业革命。一次产业革命。” 纳米技术将改变生产方式，导致生活方式纳米技术将改变生产方式，导致生活方式变革，变革，带领我们进入崭新的带领我们进入崭新的21世纪。世纪。 纳米材料由纳米粒子组成，是一种典型的介观系统。纳米材料由纳米粒子组成，是一种典型的介观系统。 了解纳米粒子的性质，有助于认识了解纳米中药和纳米载了解纳米粒子的性质，有助于认识了解纳米中药和纳米载体的性质、特点。体的性质、特点。 四大特点四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子

14、比尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大例大 四大效应四大效应: 小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应应、表面效应 纳米材料特性纳米材料特性取决于取决于制备方法制备方法:光学性质、电磁效应、化光学性质、电磁效应、化学和催化功能、热性质、其他性质。学和催化功能、热性质、其他性质。（1）表面效应）表面效应 粒子直径减少到纳米级，表面原子数迅粒子直径减少到纳米级，表面原子数迅速增加，速增加，纳米粒子的比表面积、表面能纳米粒子的比表面积、表面能也迅速增加。由此引起的种种特异效应也迅速增加。由此引起的种种特异效应统称为表面效应。统称为表面效应

15、。 由于表面原子周围缺少相邻的原子，有由于表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空健，具不饱和性，易与其他原许多悬空健，具不饱和性，易与其他原子相结合而稳定，表现出子相结合而稳定，表现出很高的化学活很高的化学活性性。1.四大效应四大效应 （2）体积效应）体积效应 当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通阻、化学活性、催化性及熔点等与普通晶粒相比都有很大变化，这就是纳米材晶粒相比都有很大变化，这就是纳米

16、材料的体积效应（小尺寸效应）。料的体积效应（小尺寸效应）。（3）量子尺寸效应）量子尺寸效应 纳米粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近纳米粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由连续能级变为分立能级的现象称的电子能级由连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应为量子尺寸效应。 量子尺寸效应可使纳米粒子具有高的化学非线量子尺寸效应可使纳米粒子具有高的化学非线性、特异催化性和光催化性质等。性、特异催化性和光催化性质等。 量子尺寸效应产生最直接的影响是量子尺寸效应产生最直接的影响是纳米材料吸纳米材料吸收光谱的边界蓝移收光谱的边界蓝移。 （4）宏观量子隧道效应）宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿

17、势垒能力的效应称隧道效微观粒子具有贯穿势垒能力的效应称隧道效应。应。 如：两个电极，电极之间距离很近，当外加如：两个电极，电极之间距离很近，当外加一个很小的偏压一个很小的偏压V0时，电子应会穿过电极之时，电子应会穿过电极之间的能量势垒从一个电极流向另一个电极，间的能量势垒从一个电极流向另一个电极，电子穿过势垒的效应叫隧道效应。电子穿过势垒的效应叫隧道效应。 以上以上4种效应是纳米粒子与纳米固体的基本种效应是纳米粒子与纳米固体的基本特性，它使纳米粒子和固体呈现许多奇异特性，它使纳米粒子和固体呈现许多奇异的物理性质、化学性质，出现一些的物理性质、化学性质，出现一些“反常反常现象现象”。（1）光学性

18、质）光学性质 纳米粒子的吸光能力很强。纳米粒子的吸光能力很强。 当金属材料的晶粒尺寸减小到纳米量级时，当金属材料的晶粒尺寸减小到纳米量级时，其颜色大都变成黑色，且粒径越小，颜色其颜色大都变成黑色，且粒径越小，颜色越深。越深。（2） 电磁效应电磁效应 金属材料中的原子间距随粒径的减小而变小。金属材料中的原子间距随粒径的减小而变小。 当金属晶粒处于纳米范围时，其密度随之增加。这当金属晶粒处于纳米范围时，其密度随之增加。这样，金属中自由电子的平均自由程将会减小，导致样，金属中自由电子的平均自由程将会减小，导致电导率降低。电导率降低。 这种现象称之为尺寸诱导的金属这种现象称之为尺寸诱导的金属绝缘体转变

19、。绝缘体转变。 随着纳米晶粒尺寸的减小，磁性材料的磁有序状态随着纳米晶粒尺寸的减小，磁性材料的磁有序状态也将发生根本的改变，粗晶状态下为铁磁性的材料，也将发生根本的改变，粗晶状态下为铁磁性的材料，当粒径小于某一临界值时可以转变为超顺磁状态。当粒径小于某一临界值时可以转变为超顺磁状态。 纳米材料的这些磁学特性是其成为永久性磁体材料，纳米材料的这些磁学特性是其成为永久性磁体材料，磁流体和磁记录材料的基本依据。磁流体和磁记录材料的基本依据。（3）化学和催化功能）化学和催化功能 纳米材料表面原子数所占比例很大，吸附力纳米材料表面原子数所占比例很大，吸附力强，因而具有较高的化学反应活性。强，因而具有较高

20、的化学反应活性。 许多金属纳米材料室温下在空气中就会被强许多金属纳米材料室温下在空气中就会被强烈氧化而燃烧。烈氧化而燃烧。 纳米材料作为催化剂具有无细孔、无其他成纳米材料作为催化剂具有无细孔、无其他成分、能自由选择组分、使用条件温和以及使分、能自由选择组分、使用条件温和以及使用方便等优点，从而避免了常规催化剂所引用方便等优点，从而避免了常规催化剂所引起的反应物向其内孔缓慢扩散带来的某些副起的反应物向其内孔缓慢扩散带来的某些副产物的生成。产物的生成。（4）热性质）热性质 固体物在粗晶粒尺寸时，有其固定的熔点，固体物在粗晶粒尺寸时，有其固定的熔点，超微化后，熔点降低。超微化后，熔点降低。 如块状原

21、金的熔点为如块状原金的熔点为1,064，当颗粒尺寸减，当颗粒尺寸减到到10nm时，则降低为时，则降低为1,037，2nm时变为时变为327。 当组成相的尺寸足够减少时，由于在限制的当组成相的尺寸足够减少时，由于在限制的原子系统中的各种弹性和热力学参数的变化，原子系统中的各种弹性和热力学参数的变化，平衡相的关系将被改变。平衡相的关系将被改变。（5）其他性质）其他性质 同一种物质因为构造上以纳米为单位的同一种物质因为构造上以纳米为单位的变化，其物理性能与化学性质便会产生变化，其物理性能与化学性质便会产生意想不到的巨变，其强度、韧度、比热、意想不到的巨变，其强度、韧度、比热、导电磁吸收性都有巨大的变

22、化。导电磁吸收性都有巨大的变化。 将具有将具有高强度、高硬度、良好的塑性、韧高强度、高硬度、良好的塑性、韧性性 运用纳米技术研究开发的一类新的药物制剂。 纳米药物特别是纳米抗肿瘤药物、纳米多肽蛋白药物以及非病毒载体基因药物的纳米制剂的研究和开发，已成为当前国际医药学界的前沿和热点。 为制造具有特定功能的纳米产品，其技术路线可为制造具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为分为“自上而下自上而下”(top down)(top down)和和“自下而自下而上上”(bottom up)(bottom up)两种方式。两种方式。 “自上而下自上而下”是指通过微加工或固态技术，不断是指通过微加工或固态技术

23、，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化（在尺寸上将人类创造的功能产品微型化（由大变由大变小小）。）。 而而“自下而上，是指以原子、分子为基本单元，自下而上，是指以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成从而构筑成具有特定功能的产品（具有特定功能的产品（由小变大由小变大）。）。 药物的直接纳米化：通过纳米沉淀技术或超细粉碎技术（采用机械球磨技术、高压匀质技术、微射流技术等）直接制备药物纳米颗粒，如：纳米硫磺、伊曲康唑纳米结晶。 纳米载药系统：通过高分子纳米球纳米载药系统：通过高分子纳米球/纳米囊、纳米囊、固体脂质纳米粒、微乳、纳米脂质体、纳固

24、体脂质纳米粒、微乳、纳米脂质体、纳米磁球、聚合物胶束、无机纳米载体（如米磁球、聚合物胶束、无机纳米载体（如碳纳米管、纳米硅球）等载体，使药物以碳纳米管、纳米硅球）等载体，使药物以溶解、分散、包裹、吸附、偶联等方式成溶解、分散、包裹、吸附、偶联等方式成为纳米分散体。为纳米分散体。雷公藤内酯醇聚合物纳米粒雷公藤内酯醇聚合物纳米粒TP-聚乳酸纳米粒聚乳酸纳米粒TEM照片（照片（A, ,29000）和）和AFM照照片（片（B，400nm400nm） AB以聚乳酸为载体材料，采用改进的自乳化溶剂蒸发法制备雷公藤内酯醇聚合物纳米粒。平均粒径为149.7 nm，多分散系数为0.088，包封率为74.27 F

25、ig. 1-1 (a and b) Transmission electron micrographs of TP-PM 雷公藤内酯醇聚合物胶束的形态学观察雷公藤内酯醇聚合物胶束的形态学观察 - -TEM core-shell structure fine spherical shape (a) 60,000; (b) 120,000（PEG-PLA嵌段共聚物）嵌段共聚物）粒径粒径(a)(b)zeta电位电位 (78.95.0) nmPDI = 0.180.02(-6.12.8) mv(n = 4) 雷公藤内酯醇聚合物胶束雷公藤内酯醇聚合物胶束雷公藤内酯固体脂质纳米粒雷公藤内酯固体脂质纳米粒方

26、法方法: 超声乳化法超声乳化法 粒径：粒径： 100200nm 平均粒径：平均粒径： 116.1nm 雷公藤内酯固体脂质纳米粒粒径雷公藤内酯固体脂质纳米粒粒径 (A) , zeta 电位（电位（B）and AFM照片（照片（C）ABC 药物经纳米化后，其物理化学性质如溶解药物经纳米化后，其物理化学性质如溶解度、晶型、颗粒表面亲疏水性、物理响应度、晶型、颗粒表面亲疏水性、物理响应性以及生物学特性发生改变，从而影响药性以及生物学特性发生改变，从而影响药物的物的ADME。 药物的活性成分经纳米化后，仍可以以片药物的活性成分经纳米化后，仍可以以片剂、胶囊、颗粒剂、粉针、凝胶剂、贴剂、剂、胶囊、颗粒剂、

27、粉针、凝胶剂、贴剂、滴眼剂等常规制剂形式出现（滴眼剂等常规制剂形式出现（雷公藤内酯雷公藤内酯微乳凝胶微乳凝胶）。）。 华中科技大学徐辉碧、杨祥良教授最早提出了华中科技大学徐辉碧、杨祥良教授最早提出了纳米中药的概念：纳米中药的概念： 纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于100nm的中药有效成份、有效部位、原药及的中药有效成份、有效部位、原药及其复方制剂。严格意义上讲，是极端超细化的其复方制剂。严格意义上讲，是极端超细化的中药。中药。 纳米中药不是简单地将中药材进行粉碎至纳米纳米中药不是简单地将中药材进行粉碎至纳米量级，而是量级，而是针对组成中药方剂的某

28、味药的有效针对组成中药方剂的某味药的有效部位，甚至是有效成分进行纳米技术加工处理，部位，甚至是有效成分进行纳米技术加工处理，赋予传统中药以新的功能。赋予传统中药以新的功能。 纳米中药一个显著的标志：纳米中药一个显著的标志： 生物活性和药理性质发生重要改变，出现常生物活性和药理性质发生重要改变，出现常态中药无法比拟的功效。态中药无法比拟的功效。 中药的药理效应不能仅归之于药物特有的化中药的药理效应不能仅归之于药物特有的化学组成学组成(通常认为：中药防病治病的物质基础通常认为：中药防病治病的物质基础来自生物活性成分或活性化学组分来自生物活性成分或活性化学组分) ，还与，还与药物的物理状态密切相关。

29、药物的物理状态密切相关。 改变药物的单元尺寸（体积）就是改变药物改变药物的单元尺寸（体积）就是改变药物和药物制剂的物理状态，可能是新药研制的和药物制剂的物理状态，可能是新药研制的一种有效方法。一种有效方法。 华中科技大学已于前几年开展纳米中药华中科技大学已于前几年开展纳米中药研究，选定研究，选定“纳米中药纳米中药”作为第一个风作为第一个风险投资项目，投入险投资项目，投入500万元建立纳米中药万元建立纳米中药的产业化实体。并取得一定进展，申请的产业化实体。并取得一定进展，申请了雄黄、石决明、炉甘石等纳米技术专了雄黄、石决明、炉甘石等纳米技术专利。利。 纳米中药是指运用纳米技术制造的有效成纳米中药

30、是指运用纳米技术制造的有效成分、有效部位、原药及其复方制剂，它是分、有效部位、原药及其复方制剂，它是中药制成纳米粒子后的产物。纳米技术在中药制成纳米粒子后的产物。纳米技术在中药的研究与开发中的应用具有广阔的前中药的研究与开发中的应用具有广阔的前景，纳米中药也是中药实现现代化乃至迈景，纳米中药也是中药实现现代化乃至迈出国门的重要途径。出国门的重要途径。 （1）增加药物溶解度，提高生物利用度，减少用增加药物溶解度，提高生物利用度，减少用药，节约中药资源药，节约中药资源 固体药物尤其是难溶性的固体药物制成纳米固体药物尤其是难溶性的固体药物制成纳米粒子后，大大增加了其暴露于介质中的表面积，粒子后，大大

31、增加了其暴露于介质中的表面积，促进了药物的溶解。由于载药纳米粒的粘附性及促进了药物的溶解。由于载药纳米粒的粘附性及小的粒径，既有利于局部用药时滞留性的增加，小的粒径，既有利于局部用药时滞留性的增加，也有利于提高药物与肠壁的接触时间和接触面积，也有利于提高药物与肠壁的接触时间和接触面积，且更容易穿透组织间隙，可大大提高有效成分的且更容易穿透组织间隙，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。吸收速度和程度，从而增加生物利用度。 图1 不同状态石决明各时点血清锌元素变化 图2 不同状态石决明各时点血清钙元素变化 图9-3 不同状态石决明各时点血清硅元素变化 植物药的细胞壁是完整的，其

32、有效成分中只有很小的一部分穿透细胞壁被人体吸收利用。通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨、摩擦、分散等手段能把原料加工成微米甚至纳米级的微粉，在该细度下，细胞破壁率95，细胞破壁后，细胞内的有效成分充分地暴露出来，有利于溶出。 （2）实现缓、控释和靶向定位给药，降低实现缓、控释和靶向定位给药，降低毒副作用毒副作用 中药中的有效成分能否在靶器官蓄积中药中的有效成分能否在靶器官蓄积 到有效浓度一直是其研究中的一项难点。到有效浓度一直是其研究中的一项难点。通过选用对机体或各种组织病变部位亲和通过选用对机体或各种组织病变部位亲和力不同的载体制作不同粒径的载药纳米微力不同的载体制作不同粒径的载药纳米微粒，

33、能使药物输送到期望治疗的特定部位。粒，能使药物输送到期望治疗的特定部位。 纳米级的载药徽粒进入机体后，大部纳米级的载药徽粒进入机体后，大部分聚集在单核吞噬系统分聚集在单核吞噬系统(MPS) 丰盈的组织丰盈的组织中，尤其是肝脏，可作为肝靶向给药系统中，尤其是肝脏，可作为肝靶向给药系统的载体。的载体。 在普通纳米粒表面通过物理吸附或共在普通纳米粒表面通过物理吸附或共价结合一层或多层亲水性聚合物，制成价结合一层或多层亲水性聚合物，制成“隐形隐形”纳米粒，可避开肝脏巨噬细胞尤纳米粒，可避开肝脏巨噬细胞尤其是枯否氏细胞的吞噬，延长在血液中的其是枯否氏细胞的吞噬，延长在血液中的循环时间。循环时间。 通过优

34、化隐形纳米粒的表面性质或控通过优化隐形纳米粒的表面性质或控制药物载体微粒的大小，可以靶向到除肝制药物载体微粒的大小，可以靶向到除肝脏外的其他器官或组织脏外的其他器官或组织 。 通过在纳米粒表面连接和血脑屏障具通过在纳米粒表面连接和血脑屏障具有高亲和力的配体，可能实现纳米粒的脑有高亲和力的配体，可能实现纳米粒的脑内定位给药，药物在脑内缓慢释放，避免内定位给药，药物在脑内缓慢释放，避免了其外周的毒性。了其外周的毒性。 （3）增强中药原有疗效甚至呈现新的疗效增强中药原有疗效甚至呈现新的疗效 中药被制成纳米粒子后可能导致药物中药被制成纳米粒子后可能导致药物的理化性质、生物活性发生重要变化，使的理化性质

35、、生物活性发生重要变化，使活性增强和产生新的功效。活性增强和产生新的功效。 例：炉甘石纳米化后抑菌作用显著增强，例：炉甘石纳米化后抑菌作用显著增强，与未纳米化的炉甘石比较，对金黄色葡萄与未纳米化的炉甘石比较，对金黄色葡萄球菌、埃希氏大肠杆菌和铜绿假单胞杆菌球菌、埃希氏大肠杆菌和铜绿假单胞杆菌等细菌的抑制作用有显著差异。等细菌的抑制作用有显著差异。 灵芝是我国传统的名贵中药材，其具灵芝是我国传统的名贵中药材，其具 有抗肿瘤作用较强的活性成分及功能因子有抗肿瘤作用较强的活性成分及功能因子被包裹在极其微小的、直径只有被包裹在极其微小的、直径只有6um，且，且 具有坚韧双层包壁的灵芝孢子中。一般制具有

36、坚韧双层包壁的灵芝孢子中。一般制剂及粉碎技术不能将其孢子破壁，也不能剂及粉碎技术不能将其孢子破壁，也不能提取到其中的脂质活性物质。通过用高气提取到其中的脂质活性物质。通过用高气流粉碎机粉碎至粒径呈纳米状态时，可将流粉碎机粉碎至粒径呈纳米状态时，可将孢子破壁，使一部分原来不能释放出来的孢子破壁，使一部分原来不能释放出来的成分及功能因子被释出，采用超临界二流成分及功能因子被释出，采用超临界二流体萃取技术，萃取出灵芝孢子脂质活性物体萃取技术，萃取出灵芝孢子脂质活性物质，从而呈现新的疗效。质，从而呈现新的疗效。 皮肤是人体最大的器官之一，皮肤的皮肤是人体最大的器官之一，皮肤的间隙孔径多在间隙孔径多在2

37、0nm以下，角质细胞的通道以下，角质细胞的通道孔径平均孔径平均30nm。因此，将不易被人体皮肤。因此，将不易被人体皮肤和粘膜吸收的中药粗制剂做成纳米粒径的和粘膜吸收的中药粗制剂做成纳米粒径的乳膏、贴膜和喷雾剂等透皮制剂，可增加乳膏、贴膜和喷雾剂等透皮制剂，可增加药物通过皮肤间隙的穿透力和在吸收部位药物通过皮肤间隙的穿透力和在吸收部位的吸收度。的吸收度。 （4）改变中药传统的给药途径和剂型改变中药传统的给药途径和剂型 中药的给药途径主要是口服，纳米技中药的给药途径主要是口服，纳米技术在中药制剂中的应用，将改变传统的给术在中药制剂中的应用，将改变传统的给药方式并极大地丰富中药的剂型。对植物药方式并

38、极大地丰富中药的剂型。对植物生理活性成分和有效部位用超音速干燥技生理活性成分和有效部位用超音速干燥技术制成纳米级包囊，可将现有的复方中药术制成纳米级包囊，可将现有的复方中药改造成纳米级粉体，进一步加工成针剂、改造成纳米级粉体，进一步加工成针剂、片剂、贴剂等。片剂、贴剂等。 （5）改善液体药物的性能，提高其稳定性改善液体药物的性能，提高其稳定性 挥发油易挥发、易氧化、刺激性强、不挥发油易挥发、易氧化、刺激性强、不稳定，将其制备成纳米脂质体、微乳、固稳定，将其制备成纳米脂质体、微乳、固体脂质纳米粒等后喷雾干燥或冷冻干燥，体脂质纳米粒等后喷雾干燥或冷冻干燥，或者将其包裹于或者将其包裹于环糊精中，制成

39、一种粉环糊精中，制成一种粉末状的环糊精分子包囊，则可使挥发油液末状的环糊精分子包囊，则可使挥发油液体药物固体粉末化，便于制成多种剂型，体药物固体粉末化，便于制成多种剂型，提高疗效提高疗效 。 纳米中药的制备不是简单地将药物进行粉碎至纳纳米中药的制备不是简单地将药物进行粉碎至纳米量级，而是必须考虑药物的特性特别是中药组米量级，而是必须考虑药物的特性特别是中药组方的多样性及中药成分的复杂性，以及与其相匹方的多样性及中药成分的复杂性，以及与其相匹配的载体的性能。配的载体的性能。 针对不同的药物及不同的剂型要求、用途等，在针对不同的药物及不同的剂型要求、用途等，在进行制备时必须选用合适的载体并采用不同

40、的技进行制备时必须选用合适的载体并采用不同的技术路线和制备方法。术路线和制备方法。 （1）植物药）植物药 1）有效成分）有效成分 ：由于是单一物质，在纳米制剂的制：由于是单一物质，在纳米制剂的制备、表征、质量控制、药理及毒理等方面的研究备、表征、质量控制、药理及毒理等方面的研究相对简单，通常将其制备成合适的纳米载药体系。相对简单，通常将其制备成合适的纳米载药体系。 抗肿瘤药物多具有一定的毒性，要求其制剂抗肿瘤药物多具有一定的毒性，要求其制剂具有缓释、靶向特性以及延长在体内停留时间，具有缓释、靶向特性以及延长在体内停留时间，因此常将其制备成纳米脂质体、聚合物纳米粒、因此常将其制备成纳米脂质体、聚

41、合物纳米粒、固体脂质纳米粒、微乳等。如长循环紫杉醇固态固体脂质纳米粒、微乳等。如长循环紫杉醇固态脂质纳米粒、紫杉醇磁性长循环脂质体脂质纳米粒、紫杉醇磁性长循环脂质体 。 用于治疗肝炎、脑血管疾病的有效物质，人用于治疗肝炎、脑血管疾病的有效物质，人们将其制备成固体脂质纳米粒、聚合物纳米粒、们将其制备成固体脂质纳米粒、聚合物纳米粒、微乳等纳米载药系统，以达到靶向、缓释等目的。微乳等纳米载药系统，以达到靶向、缓释等目的。 如采用薄膜乳化高压均质技术制备的平均粒如采用薄膜乳化高压均质技术制备的平均粒径为径为148.9nm的水飞蓟宾脂质纳米粒，小鼠灌胃的水飞蓟宾脂质纳米粒，小鼠灌胃给药后血及肝、脾、肺、

42、肾、脑、心、胃中的水给药后血及肝、脾、肺、肾、脑、心、胃中的水飞蓟宾体内分布研究结果表明，与市售制剂相比，飞蓟宾体内分布研究结果表明，与市售制剂相比，脂质纳米粒可显著减少水飞蓟宾在胃中的滞留，脂质纳米粒可显著减少水飞蓟宾在胃中的滞留，增加其在血及肝中的分布，肝靶向指数为增加其在血及肝中的分布，肝靶向指数为1.81，有助于肝炎的临床治疗。有助于肝炎的临床治疗。 有效成分的外用纳米制剂常采用具有高扩散性和有效成分的外用纳米制剂常采用具有高扩散性和皮肤渗透性的微乳载药系统。皮肤渗透性的微乳载药系统。 如治疗类风湿性关节炎的雷公藤内酯醇将其如治疗类风湿性关节炎的雷公藤内酯醇将其制成微乳凝胶后能增加药物

43、的皮肤透过率并有缓制成微乳凝胶后能增加药物的皮肤透过率并有缓释的效果，从而可以减少药物的使用量达到降低释的效果，从而可以减少药物的使用量达到降低毒性的作用。毒性的作用。 难溶性药物纳米粒子，难溶性药物纳米粒子， 常采用纳米结晶和常采用纳米结晶和固体分散技术固体分散技术 。 如采用纳米结晶技术制备的齐墩果酸如采用纳米结晶技术制备的齐墩果酸纳米混悬液。其平均粒径纳米混悬液。其平均粒径284.9nm，与原，与原料药相比较，料药相比较，25时饱和溶解度提高了时饱和溶解度提高了6倍。倍。 2）有效部位）有效部位 中药、天然药物的挥发油、黄酮、多中药、天然药物的挥发油、黄酮、多糖等是应用纳米制剂技术研究较

44、多的有效糖等是应用纳米制剂技术研究较多的有效部位，目前最常用的方法是将它们制成乳部位，目前最常用的方法是将它们制成乳剂、脂质体、分子包合物，例如鸦胆子油剂、脂质体、分子包合物，例如鸦胆子油静脉乳、薏苡仁油脂肪乳剂（康莱特注射静脉乳、薏苡仁油脂肪乳剂（康莱特注射液）、青蒿油纳米脂质体、黄芪多糖脂质液）、青蒿油纳米脂质体、黄芪多糖脂质体、肉桂油体、肉桂油环糊精包合物等环糊精包合物等 。3）原药材）原药材 当原药材直接入药或作为提取原料时，当原药材直接入药或作为提取原料时，为了提高药物的生物利用度和提高药材的为了提高药物的生物利用度和提高药材的利用率，常采用超细粉碎技术来制备纳米利用率，常采用超细粉

45、碎技术来制备纳米粉体。对于大多数植物药而言采用超细粉粉体。对于大多数植物药而言采用超细粉碎技术难以制备得到纳米级的粉体。碎技术难以制备得到纳米级的粉体。 （2）矿物药）矿物药 常采用的制备方法是超细粉碎技术。常采用的制备方法是超细粉碎技术。此外，还可采用化学分散法制备纳米矿物此外，还可采用化学分散法制备纳米矿物药。药。 矿物药成分相对单一，能在保持原药矿物药成分相对单一，能在保持原药成分的基础上，使药物有效成分被人体充成分的基础上，使药物有效成分被人体充分吸收，形成独具特色的纳米原料，进而分吸收，形成独具特色的纳米原料，进而还可以制备成各种制剂，例如纳米炉甘石还可以制备成各种制剂，例如纳米炉甘

46、石凝胶。凝胶。 （3） 动物药动物药 以动物贝壳入药的石决明、珍珠层粉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。当的纳米载药系统。 （4）菌类药菌类药 当菌类药直接入药或作为提取原料时，当菌类药直接入药或作为提取原料时，为了提高药物的生物利用度和药材利用率，为了提高药物的生物利用度和药材利用率，可采用超细粉碎技术将药材制成纳米粉体。可采用超细粉碎技术将药材制成纳米粉体。从菌

47、类药中提取的有效部位，如香菇多糖、从菌类药中提取的有效部位，如香菇多糖、冬虫夏草多糖、猪苓多糖等被用于肿瘤或冬虫夏草多糖、猪苓多糖等被用于肿瘤或肝脏疾病治疗时，多被制成脂质体，达到肝脏疾病治疗时，多被制成脂质体，达到靶向和提高疗效的作用。靶向和提高疗效的作用。 （5）中药复方）中药复方 中药复方纳米制剂应根据处方中药味的中药复方纳米制剂应根据处方中药味的特性及在处方中的地位综合考虑制备方法。特性及在处方中的地位综合考虑制备方法。例将妇科千金片中的部分药物纳米化，以例将妇科千金片中的部分药物纳米化，以增强疗效，提高原药材利用率。大黄复方增强疗效，提高原药材利用率。大黄复方液体喷雾剂由液体喷雾剂由

48、10味药材组成，由处方量药味药材组成，由处方量药材所得到的挥发油较多，易在制剂中聚集材所得到的挥发油较多，易在制剂中聚集而影响药物的物理稳定性，解决这个问题而影响药物的物理稳定性，解决这个问题是保证该喷雾剂质量的关键。将处方量的是保证该喷雾剂质量的关键。将处方量的挥发油形成微乳，有效地解决了挥发油的挥发油形成微乳，有效地解决了挥发油的物理稳定性问题。物理稳定性问题。 1 纳米中药的安全性纳米中药的安全性 药物制成纳米微粒，其物理性质和化药物制成纳米微粒，其物理性质和化学性质均发生了显著的变化，而且由于纳学性质均发生了显著的变化，而且由于纳米材料的特殊性，纳米药物除了可穿透皮米材料的特殊性，纳米

49、药物除了可穿透皮肤，还会进入细胞器内，通过机体的屏障肤，还会进入细胞器内，通过机体的屏障系统，药物的这些变化和性质是否会对人系统，药物的这些变化和性质是否会对人体产生毒副反应以及直接参与或作为催化体产生毒副反应以及直接参与或作为催化剂扰乱机体正常的化学反应，是需要我们剂扰乱机体正常的化学反应，是需要我们进行深入研究的问题。进行深入研究的问题。 2 纳米中药的质量可控性纳米中药的质量可控性 中药来源广泛，成分复杂，不同粒径中药来源广泛，成分复杂，不同粒径的纳米药物产生的生物效应有时可能存在的纳米药物产生的生物效应有时可能存在显著的差异，因此，纳米中药制备工艺的显著的差异，因此，纳米中药制备工艺的

50、可重现性和质量评价标准的合理性是其质可重现性和质量评价标准的合理性是其质量可控性的保障量可控性的保障 。 3 纳米中药的稳定性纳米中药的稳定性 纳米药物由于粒度超细，其表面效应纳米药物由于粒度超细，其表面效应和量子效应显著增强，使药物有效成份获和量子效应显著增强，使药物有效成份获得了高能级的氧化或还原潜力，从而影响得了高能级的氧化或还原潜力，从而影响药物的稳定性，增加保质和储存的困难。药物的稳定性，增加保质和储存的困难。尽管目前的研究已经能够制备得到比较稳尽管目前的研究已经能够制备得到比较稳定的纳米粒子，但仍然有如贮存和使用过定的纳米粒子，但仍然有如贮存和使用过程中超细颗粒的团聚现象、脂质体的

51、渗漏、程中超细颗粒的团聚现象、脂质体的渗漏、高分子材料的降解等问题还有待于解决。高分子材料的降解等问题还有待于解决。 4 单味或复方中药的纳米化问题单味或复方中药的纳米化问题 中药组成复方后成分十分复杂，且作中药组成复方后成分十分复杂，且作用具有多靶点性，纳米化处理将导致单味用具有多靶点性，纳米化处理将导致单味药或复方的理化性质、生物活性、功效、药或复方的理化性质、生物活性、功效、毒副作用等发生改变。纳米状态下的药物毒副作用等发生改变。纳米状态下的药物功能有可能增强，有可能减弱，亦有可能功能有可能增强，有可能减弱，亦有可能消失，还有可能呈现新功效，且药物的毒消失，还有可能呈现新功效，且药物的毒

52、副作用大小亦可能有相应的变化。副作用大小亦可能有相应的变化。 方剂的配伍既不是药物作用在数量上的简方剂的配伍既不是药物作用在数量上的简单相加，也不是机械的毒副作用的抵消，单相加，也不是机械的毒副作用的抵消，而是通过药物间复杂的的配伍作用，使之而是通过药物间复杂的的配伍作用，使之发生质的改变。运用纳米技术研制中药复发生质的改变。运用纳米技术研制中药复方制剂，是否会对方剂配伍中药味的君臣方制剂，是否会对方剂配伍中药味的君臣佐使关系产生影响以及发生吸收、分布、佐使关系产生影响以及发生吸收、分布、代谢、排泄、毒性过程的变化，是一个非代谢、排泄、毒性过程的变化，是一个非常值得研究的基础问题。常值得研究的

53、基础问题。 水飞蓟素水飞蓟素(silymarin)是从中药水飞蓟中提是从中药水飞蓟中提取得到的有效部位，其中包括水飞蓟宾取得到的有效部位，其中包括水飞蓟宾(silybin)、水飞蓟宁、水飞蓟宁(silydianin)、水飞蓟、水飞蓟亭亭(silychristin)和异水飞蓟宾和异水飞蓟宾(istrosilybin)，其中最主要的活性成分是，其中最主要的活性成分是水飞蓟宾。水飞蓟宾。 缺点：难溶于水，脂溶性也差，口服生物利缺点：难溶于水，脂溶性也差，口服生物利 用度低。用度低。 （1）水飞蓟素固体脂质纳米粒）水飞蓟素固体脂质纳米粒 制备与表征：制备与表征： 取处方量的水飞蓟素、硬脂酸、静脉注射大

54、取处方量的水飞蓟素、硬脂酸、静脉注射大豆磷脂，在豆磷脂，在(805)水浴下，使其完全溶解于适水浴下，使其完全溶解于适量的乙酸乙酯中，作为有机相；取一定量的量的乙酸乙酯中，作为有机相；取一定量的poloxamer 188和甘油分散于同温度的水中，作和甘油分散于同温度的水中，作为水相。在为水相。在1 800rmin 搅拌的条件下，将有机相搅拌的条件下，将有机相缓慢注入缓慢注入(805) 水相中，持续搅拌水相中，持续搅拌2 h，形成，形成初乳。在室温下，初乳。在室温下，1 500 bar，高压乳匀，高压乳匀5次，迅次，迅速冷至室温，得速冷至室温，得SLN水分散体。其平均粒径为水分散体。其平均粒径为1

55、6828nm，包封率为，包封率为89.24.6% 选用选用5乳糖和乳糖和2乳糖加乳糖加2葡萄糖作为支葡萄糖作为支架剂，架剂，45预冻预冻10 h，升温至，升温至25维维持持5 h，再升温至，再升温至5维持维持2 h，再升温至，再升温至10维持维持2 h，最后升温至，最后升温至30维持维持6 h，即得即得SMSLN冻干粉。测定冻干粉的水分冻干粉。测定冻干粉的水分散性、粒径和包封率，结果显示，加水后散性、粒径和包封率，结果显示，加水后放置放置10min后分散，平均粒径为后分散，平均粒径为18235 nm，包封率为，包封率为81.83.91%。 粒径对口服吸收的影响粒径对口服吸收的影响 图5 血药浓度经时曲线血药浓度经时曲线 实验结果表明，口服实验结果表明，口服150 nm的粒子的的粒子的AUC分别是分别是500，1 000 nm的的2.08，2.54倍倍(P0.05)，说明纳米粒子的粒径对粒子在胃，说明纳米粒子的粒径对粒子在胃肠道的吸收有极大的影响肠道的吸收有极大的影响 。 肝靶向性研究 051 01 5051 01 52 0浓