科技日?qǐng)?bào)記者 陳曦

中草藥在我國有著幾千年的悠久歷史，其獨(dú)特藥效在世界醫(yī)學(xué)界占有重要地位。但由復(fù)雜化學(xué)成分組成的傳統(tǒng)中草藥及其提取物的藥理數(shù)據(jù)和藥物靶點(diǎn)不明確，其治療效率和生物安全性仍有待進(jìn)一步提高，這些都嚴(yán)重制約中草藥的廣泛使用和發(fā)展。

近日，天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院吳水林教授團(tuán)隊(duì)首次提出了中藥材料學(xué)的概念，通過材料學(xué)方法將中草藥處理成一種納米級(jí)生物功能材料，在根除病毒和細(xì)菌病原體的同時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致過度炎癥引起的組織損傷，以達(dá)到治療病毒細(xì)菌混合肺炎的目的。該項(xiàng)研究的最新成果在線發(fā)表在國際期刊《物質(zhì)》上。

中草藥和材料科學(xué)碰撞出火花

材料在不同尺度上能展示出不同的物質(zhì)特性，特別是在納米尺度上。在過去的二十多年，納米技術(shù)飛速發(fā)展。納米技術(shù)是指在納米尺度上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的特性和相互作用，并進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)體系。它使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和改造延伸到分子和原子水平上。隨著納米技術(shù)的科學(xué)價(jià)值逐漸被認(rèn)識(shí)以及納米材料的制造技術(shù)不斷完善，納米技術(shù)作為一門高新技術(shù)在中草藥領(lǐng)域中的研究得到越來越多的關(guān)注。

那么傳統(tǒng)中草藥和材料科學(xué)與技術(shù)結(jié)合會(huì)碰撞出怎樣的火花？近日，吳水林教授團(tuán)隊(duì)首次提出的中藥材料學(xué)就是利用材料學(xué)方法，特別是在納米尺度上，將中草藥處理成一種納米級(jí)生物功能材料，以增強(qiáng)和改善傳統(tǒng)中藥在各項(xiàng)疾病中的治療效果。

“我們主要選取不同種類中國茶為中藥原料，采用了納米技術(shù)啟發(fā)的策略，將其制備合成粒徑約3納米左右的天然茶納米點(diǎn)?！眳撬纸忉?，“具體而言，我們采用溶劑熱方法，在特定溫度（80攝氏度），壓力（1.6標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）條件下，將破碎后的茶葉經(jīng)過一段時(shí)間（6小時(shí)）反應(yīng)，八種兒茶素分子通過氫鍵、π-π作用力、范德華力相互作用，組裝形成粒徑約3納米的納米團(tuán)簇。隨后，通過高速離心和透析等純化操作，得到高純度的茶納米點(diǎn)?！?/p>

除了上述方法，目前還會(huì)通過納米造粒、納米載藥等制備路徑獲得中藥納米材料。據(jù)介紹，納米造粒主要基于物理方法，對(duì)中草藥有效部位進(jìn)行造粒，顆粒達(dá)到納米水平。納米造粒的普遍方法有噴霧干燥法和高能球磨法。噴霧法通過噴霧使藥物提取液形成霧滴，快速干燥后得到固體的納米藥物微粒。使用這種納米造粒技術(shù)，不需要粉碎，可直接得到小粒徑的藥物微粒；高能球磨法又稱機(jī)械化學(xué)法，是一種制備超細(xì)材料的重要途徑。它靠磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)使介質(zhì)對(duì)藥物進(jìn)行強(qiáng)烈物理撞擊、研磨和攪拌，把藥物粉碎成納米級(jí)粒子。

納米載藥則是利用了物質(zhì)在納米尺度時(shí)的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸和協(xié)同效應(yīng)等因素，產(chǎn)生的一系列的理化性質(zhì)，應(yīng)用于中草藥的負(fù)載和傳輸，即形成的一種新的載藥體系。納米載藥具有高的載藥量和包封率、可控的粒徑分布、較長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間等優(yōu)勢(shì)。目前，通常采用聚合納米粒和脂質(zhì)納米粒作為載體，將中草藥溶解、包埋或吸附于納米粒表面。

中藥納米材料藥理數(shù)據(jù)和靶點(diǎn)更明確

“在此項(xiàng)工作中，將中藥做成的納米材料與傳統(tǒng)中藥相比，具有更明確的藥物成分（八種兒茶素分子構(gòu)成的納米點(diǎn)），更好的治療效果（更高的抗菌和抗病毒活性），更準(zhǔn)確的藥物靶點(diǎn)（細(xì)菌的氨基酸代謝抑制和病毒神經(jīng)氨酸酶的活性位點(diǎn)抑制）?！眳撬直硎荆瑐鹘y(tǒng)中草藥及其提取物在臨床實(shí)踐中的局限性，凸顯了研究其化學(xué)信息學(xué)和生物信息學(xué)的內(nèi)在困難。

吳水林教授團(tuán)隊(duì)通過制備茶納米點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其具有很好的抗菌和抗病毒表型之后，深入的抗菌和抗病毒機(jī)制被發(fā)掘。

首先，團(tuán)隊(duì)探討了茶納米點(diǎn)針對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗菌機(jī)制。茶納米點(diǎn)會(huì)隨著時(shí)間的推移慢慢地大量聚集在耐甲氧西林金黃色葡萄球菌表面，通過影響該菌的氨基酸代謝并破壞其菌膜結(jié)構(gòu)進(jìn)而達(dá)到殺滅細(xì)菌的目的。

團(tuán)隊(duì)同時(shí)研究了茶納米點(diǎn)針對(duì)H1N1流感病毒的抗病毒機(jī)制。吳水林教授介紹，茶納米點(diǎn)能與H1N1流感病毒的神經(jīng)氨酸酶活性位點(diǎn)形成密集的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，此氫鍵網(wǎng)絡(luò)能夠有效抑制H1N1病毒的活性，從而起到殺滅細(xì)菌的作用。

團(tuán)隊(duì)還通過藥物配伍篩選發(fā)現(xiàn)茶納米點(diǎn)和與其分子結(jié)構(gòu)相近的中藥成分木犀草素混合后具有很好的協(xié)同抗病毒和抗菌效果。由于茶納米點(diǎn)和木犀草素二者本身都具有很好的抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒功效，在小鼠的病毒細(xì)菌混合（H1N1病毒和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）肺炎模型中，通過采用將茶納米點(diǎn)與木犀草素結(jié)合后霧化吸入治療，實(shí)驗(yàn)小白鼠死亡率大大降低，比臨床報(bào)道的療法表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)。

“此次提出的中藥材料學(xué)策略在一定程度上克服了傳統(tǒng)中藥存在的問題，通過更明確的藥物組成，獲得更高純度的藥物活性成分，從而實(shí)現(xiàn)更好的治療效果，在研究其治療機(jī)制方面，藥物作用靶點(diǎn)也會(huì)更準(zhǔn)確?！眳撬直硎?，在應(yīng)用方面，中藥材料學(xué)策略得到的納米中藥由于具有高效的抗菌、抗病毒、抗炎活性，除了本研究涉及的致死性細(xì)菌-病毒混合性肺炎治療外，在其他細(xì)菌和病毒性感染疾病的治療上也有很多潛在應(yīng)用待挖掘。

中藥納米材料制備方法需要更普適

雖然中藥納米材料具有許多傳統(tǒng)中草藥不具備的優(yōu)勢(shì)，但篩選生物安全的中醫(yī)藥用于抗病毒和抗菌作用是擴(kuò)大這種策略可能性的關(guān)鍵方法。然而，中草藥及其提取物在臨床實(shí)踐中的有限成功，也凸顯了研究巨大的內(nèi)在困難。

“中草藥及其提取物的化學(xué)成分非常復(fù)雜，很難明確中草藥及其提取物的藥理數(shù)據(jù)和藥物靶點(diǎn)?！眳撬直硎荆送?，它們的治療效率和生物安全性仍有待進(jìn)一步提高。因此，研發(fā)具有更明確的藥物成分，更好的治療效果和更準(zhǔn)確的藥物靶點(diǎn)的中藥材料學(xué)策略具有重要應(yīng)用價(jià)值。

中藥材料學(xué)研發(fā)最主要的難點(diǎn)在于制備方法的開發(fā)，如何通過現(xiàn)有納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)中藥材中有效成分的納米級(jí)別可控合成，包括納米尺寸、納米形貌。而要實(shí)現(xiàn)中藥納米材料的產(chǎn)業(yè)化還需要對(duì)制備方法提出更高要求，包括制備方法的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)問題、合成中藥納米材料的純度和產(chǎn)量問題、中藥納米材料的臨床人體實(shí)驗(yàn)安全性和療效問題等。

“未來，中藥材料學(xué)發(fā)展還需要進(jìn)一步在中藥納米材料的制備方法上進(jìn)行原創(chuàng)性探索?！眳撬直硎荆_發(fā)出具有一定普適性的技術(shù)，規(guī)范制備工藝和制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為不同種類的中醫(yī)藥納米材料提供合成指導(dǎo)。同時(shí)，需要全面深入地研究在納米尺度下中草藥的藥效學(xué)、藥理學(xué)和毒理學(xué)等問題，在生物安全性和治療效果評(píng)估上，圍繞臨床應(yīng)用開展人體實(shí)驗(yàn)評(píng)估。

關(guān)鍵詞： 中藥 材料 潛能