我国的传统医学及中药在世界传统医学领域具有独特而重要的地位, 中药资源丰富, 中医诊疗技术简便, 成本相对低廉, 符合经济发展的成本效益原则。中药产业是我国的传统民族产业, 又是当今快速发展的新兴产业;是我国医药经济中独具特色的重要组成部分, 也是国际医药, 特别是植物药、天然药物的有机组成部分。
纳米技术是21世纪各国争相研究开发的尖端技术, 但现有纳米技术的研究成果多集中于金属材料和无机非金属材料, 在中药领域的纳米技术见诸资料的成果不多, 尤其是可应用于产业化生产的中药纳米粉生产设备更加少见。
有资料显示, 当有机药物粉体粒径达到纳米级时, 将从量变进入质变, 激活中药植物细胞活性成分, 并产生很多新的生物活性。如在中药植物微胶囊粒径达到纳米级时, 中药植物微胶囊对病变组织具有亲和力, 可作为靶向药物杀灭肿瘤细胞、癌细胞而对正常细胞组织无丝毫损伤[1]。
如珍珠、灵芝孢子、花粉、蚕丝等具有氨基酸、高分子多糖、多肽、有机锗、微量元素等营养成分, 但很难被人体吸收。只有采用超细加工技术才可缩小这些营养品的粒度, 在保持营养成分的完整性和全天然性的同时, 提高人体吸收利用率, 实现保健功能[2]。
为加快现代中药产业的发展, 促进中药现代化, 适应当今国际、国内医药市场的变化及2 1世纪医药市场的发展趋势, 推动中药产业从传统文化优势转变为经济优势, 我们对中药纳米粉制取工艺及其设备进行了研究, 本文仅作简单介绍。
1中药纳米粉制取中需要注意的问题
在中药纳米化加工中要注意很多问题, 尤其要防止加工过程造成的药物污染和加工温度过高引起的药物变性以及有效成分的回收。
(1) 药物污染。在中药加工过程中要防止外界的粉尘、设备的油污以及设备零部件磨损产生的金属、非金属碎屑混入原料中导致药物被污染。在中药纳米化加工过程中一旦药物被污染将影响中药纳米粉的品质、疗效甚至产生其它副作用, 因此, 不但生产环境应清洁, 卫生, 尤其要防止设备中和药品直接、间接接触的机械零部件的磨损问题, 这些零部件不但要采用不和药物成分发生反应的材料制造, 同时要采取有效的技术提高其耐磨性。
(2) 控制加工温度。有些药物对热量、温度敏感, 在制取过程中一旦超过允许温度药物就要发生生物、化学反应, 导致药物失去药效。因此, 在中药纳米化加工过程中要控制加工温度, 可采取控制热源温度、隔热以及强制制冷等措施。
(3) 防止药物有效成分的流失。有些药物在加工过程中需要添加溶剂, 如球磨时为提高工作效率、改善球磨效果, 需要添加蒸馏水, 加工后应采取有效的手段使药、水分离, 避免药物有效成分流失。
另外, 药物超细化可能产生毒性。有资料显示, 一些中药在超细粉碎后可能影响疗效甚至产生毒性, 所以不是所有的中药都需要纳米化。本文仅就中药纳米化的技术、工艺及设备进行研究, 具体何种中药需要纳米化、细化到多大粒度使用效果最好不在本文探讨范围之内。
2中药纳米粉制取设备和工艺
中药纳米粉加工使用得主要设备有:普通粉碎机、超音速气流粉碎分级机、行星球磨机、真空冷冻干燥设备等。
对于不同的中药材, 由于其质地不同可以采取不同的粉碎方法;不同的工艺方法可以加工不同质地的原材料, 获得不同尺度范围的粒度。
干燥的中药原材料经普通粉碎机初级粉碎后, 由于粒度较大, 需要采取其它方式继续粉碎, 以获得期望的微细粉末。所以, 在初期粉碎后需要采用超音速气流粉碎机进一步加工, 然后经2级筛选, 1nm~800nm为一级分离物, 800nm~400nm为二级分离物。
超音速气流粉碎机是利用压力气体携带物料, 通过加料喷射器形成的高速射流, 使原料被喷射进入粉碎室。粉碎室外围的拉法尔喷嘴有方向性地向粉碎室喷射超音速高速气流, 使物料间产生激烈的碰撞、磨擦、剪切, 从而被粉碎。由于是物料间以高速气流为载体相互碰撞、摩擦, 避免了物料与粉碎室内壁的高速冲击, 可以有效地减少物料与设备零备件的摩擦、磨损。在超音速破碎阶段, 由于原料硬度、比重不同, 在筛选分离时要调节分级轮的转速和气体的压力、流量以控制两级分离物的粒度。
如果需要继续减小中药材的粒度, 还需要采用行星球磨机对经超音速粉碎的原料继续研磨、破碎。实践证明, 在使用球磨机球磨阶段, 中药材最终颗粒的大小是通过球磨时间控制的。以某种中药材为例, 投入研磨机原材料粒度为400nm~800nm的水浸颗粒, 在相同的实验条件下, 球磨机连续工作1h可以获得400nm~200nm级别的产品, 连续工作2h可以获得200nm~100nm, 要达到100nm以下的颗粒则需要连续球磨4 h。
为了获得好的粉碎效果, 在球磨时需要把原料用蒸馏水和成糊状, 球磨结束后的最终成品也是糊状, 可以直接入药, 也可通过冷冻干燥的方法脱水, 从而获得干燥的粉末。 (图1为纳米甘草纳米粉, 图2为人参纳米粉)
综上所述, 中药纳米粉制取的典型工艺路线为:粗粉制备—风选—超音速气流粉碎 (亚微米级) —湿粉行星球磨 (纳米级) —冷冻干燥—成品。
要获得纳米级的中药粉体, 必须采用球磨法。现有的球磨设备多用于制取实验用样品, 不适合产业化生产[3]。我们研制的卧式产业化用球磨机不但容量大, 而且球磨罐自转、周转速度可调, 工艺范围更宽, 可适用不同材质中药材的纳米化加工。
摘要：本文简要介绍了中药纳米粉制取的意义, 指出了中药纳米粉加工中应注意的相关问题, 并就中药纳米化工艺和设备进行了介绍。
关键词：中药,纳米粉,制取工艺,设备
参考文献
[1] 张文萍, 张志耘.我国纳米技术在药学领域中应用现状[J].天津药学, 2002, 5.
[2] 吴仁毅, 施卫星, 李鲁.纳米技术与生物医药科技进步[J].医学与哲学, 2001, 8.
[3] 孙怀涛, 方莹, 万永敏.行星球磨机磨球运动规律的研究[J].金属矿山, 2007, 10.