纳米技术在医药领域的应用

深圳五洲医院 2013-02-27 09:16:37 咨询 预约
   纳米技术(Nanotechnology)是指用单个原子、分子或大分子物质加工成粒径在1-100nm间的物质技术,也包括将一些高分子材料制成包嵌药物的纳米囊,其粒径可能超过100nm。纳米技术已广泛应用于材料学、电子学、生物学、显微学等多个领域并获得突破性进展。近年来纳米技术已在药学领域得到了应用,必将推动现代中药的发展。

  一、纳米技术应用于中药领域的特点
  将纳米技术引入中药领域,一定要考虑中药组方的多样性、中药成分的复杂性。针对不同的药物,在进行纳米化时必须采用不同的技术路线,还必须考虑中药的剂型。纳米中药不是简单地将中药材进行粉碎至纳米量级,而是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处理,赋予传统中药以新的功能,将中药制成**、速效、长效、剂量小、低毒、服用方便、稳定性好的现代制剂。
  1.纳米中药的优势
  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。
  纳米粒子作为新型药物载体,使其在药物输送方面具有许多优越性:可缓释药物,延长作用时间,可以达到靶向输送的目的,从而不错提高疗效,降低毒副作用,提高药物稳定性,有利于贮存,也可用于建立一些新的给药途径。
  纳米技术由于使药物的物理空间发生了变化,药物的理化性质、生物学特性也发生了令人惊奇的变化。现将纳米技术对药效学的影响介绍如下:
  ①纳米技术使药物粒子溶解度增大:将水溶性不佳或难溶药物的分子制成纳米颗粒,增大了药物的溶解度,从而大大提高某些药物的生物利用度。
  ②增加口服药物的吸收和生物利用度:纳米粒子避免了被包裹的药物受到胃酸和分解蛋白酶的降解作用,而且纳米粒子能够促进那些被包裹的吸收性很差的药物在肠道的传递,这样被纳米粒子包裹的药物就可以作为持久的口服药物载体,从而提高生物利用度。
  ③使药物通过血脑屏障定向作用于中枢神经:许多药物很难通过血脑屏障,适当经过改进的纳米粒子能够通过血脑屏障,把药物定向地输送到中枢神经系统而发挥作用。
  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。
  ⑤增强药物的靶向作用: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、靶细胞到较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。中药现代化的核心就是实现中药的“有效、安全、可控”。因此,药物靶向性和控释性传递长期以来一直是药学研究领域的重要热门课题。药物的靶向性是指药物能够选择的分布于作用对象,从而增强疗效,减少不良反应。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。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、扩散或基质溶蚀,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。
  除了药效学方面的优点,纳米中药还具有剂型方面的优势。中药纳米化之后可以明显减少服用剂量,给患者携带服用都带来了方便。同时科研人员可以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.中药纳米化可能出现的问题或缺点
  有些研究者提出中药只要达到微米级就可以了,不需要纳米化。药物在胃部微米与纳米并没有多大区别,都需要溶解吸收到作用区。而纳米化的成本要远远高于微米。纳米中药与微米中药相比很大的特点是纳米中药能改变中药的药学特性,这对于采用高新技术研究提升传统中药的质量水平以及研制开发具有新药效的中药制剂具有重要意义。但是,纳米中药从理论走向实际,还有许多问题需要思索和解决。纳米尺寸下的量子限域效应(quantum confinement effect)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。如果是相对分子量很小的有机分子(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。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。这种情况下合理的配比与**的计量,就会变得非常必要。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用量减少,有可能使得人体对药物的副反应减少到忽略不计的程度。由此可以将某些现在有配伍禁忌的药物在新的剂型里而有所改变,甚至在复方或单剂中提高某些禁忌药的比例从而大幅提高药效。

  二、纳米中药的制备方法
  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、原药极其复方制剂。纳米中药的制备是人们探索、研究纳米技术中最基础也是最重要的问题。关于纳米材料制备的研究为纳米中药的制备提供了基础。
  1.超微粉碎技术使用特制机械设备将原药材或提取物进行粉碎,使之达到纳米级。我国研制出了一种利用湍流原理进行粉碎的高湍流粉碎机,对中药甘草的粉碎实验表明,产品粒径可达到1μm以下,对矿物质的粉碎则达到100nm以下,而且粒径分布窄。
  2.固体分散技术药物以微粉,微晶或分子态均匀分散在无生理活性的载体中,药物在载体中的粒径小于100nm。该技术是通过物理分散而获得纳米药物粒子的。若将药物包埋于不同性质的高分子聚合物中,可形成速释型或缓释型固体分散物。
  3.包合技术以β环糊精为载体材料,可以增加难溶性药物的溶解度和溶出度,降低药物的刺激性,特别是中药易挥发性成分经包合后,可明显提高保留率,增加贮存过程中药物的稳定性。
  4.微乳化将油、水、乳化剂和助乳化剂按一定比例在一定温度下通过适当的方法混合而得。药物以粒径在10-100nm范围内的乳滴分散在另一种液体中形成的胶体分散系统。
  5.脂质体是由磷脂分散在水中而形成的具有双分子层结构的囊泡。脂质体作为药物的载体,可以延长药物作用的时间,增加药物在体外的稳定性,降低药物的毒性,同时可使药物具有定向分布的靶向特性。将脂质体引入到中药制剂领域,可以明显提高中药对疾病的治疗指数,可使一些毒性较大的药物在治疗疾病时更安全[10]。纳米脂质体的药物以纳米级分散于脂质体双分子层中,同普通的脂质体制剂相比,还具有纳米药物所特有的一些性质。

  三、纳米中药的发展前景
  纳米粒是一类极具开发潜力的新型药物载体,运用纳米粒作为载体的药物克服了传统药物许多缺陷以及无法解决的问题。其突出的优点和广泛的应用范围在药物领域受到重视,对其进行深入研究,将为纳米粒的工业化及临床应用创造良好的条件。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**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,可以将原来只重视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。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、**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。

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