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中草藥在我國(guó)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。但傳統(tǒng)中草藥化學(xué)成分復(fù)雜，其提取物的藥理數(shù)據(jù)和藥物靶點(diǎn)不明確，治療效率和生物安全性有待進(jìn)一步提高，這些都制約了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，這種材料通過特定機(jī)制根除病毒和細(xì)菌病原體，達(dá)到治療病毒細(xì)菌混合肺炎的目的。該項(xiàng)研究成果在線發(fā)表于國(guó)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現(xiàn)出不同的物質(zhì)特性。納米技術(shù)能使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和改造延伸至分子和原子水平。

過去的20多年，納米技術(shù)飛速發(fā)展。隨著納米技術(shù)的科學(xué)價(jià)值逐漸被認(rèn)識(shí)以及納米材料制造技術(shù)的不斷完善，納米技術(shù)在中草藥領(lǐng)域中的研究也受到越來越多的關(guān)注。

吳水林團(tuán)隊(duì)提出的中藥材料學(xué)就是利用材料學(xué)方法，將中草藥處理成一種納米級(jí)生物功能材料，以增強(qiáng)和改善傳統(tǒng)中藥在各項(xiàng)疾病中的治療效果。

“這次研究選取了不同種類的中國(guó)茶作為中藥原料，將其制備合成為粒徑約3納米的天然茶納米點(diǎn)。”吳水林解釋說，“我們采用溶劑熱方法，在80攝氏度的特定溫度和1.6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，經(jīng)過6小時(shí)反應(yīng)，讓破碎后的茶葉中的8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)。”

除了上述方法，目前還可通過納米造粒、納米載藥等制備路徑獲得中藥納米材料。

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，讓顆粒達(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。噴霧干燥法使藥物提取液形成霧滴，將其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)材料的重要方法。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。

納米載藥則是將物質(zhì)在納米尺度時(shí)產(chǎn)生的一系列的理化性質(zhì)，如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸和協(xié)同效應(yīng)等，應(yīng)用于中草藥的負(fù)載和傳輸，形成的一種新的載藥體系。納米載藥具有較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，研究人員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，中藥納米材料與傳統(tǒng)中藥相比，具有更明確的藥物成分，更高的抗菌和抗病毒活性，更準(zhǔn)確的藥物靶點(diǎn)和更好的治療效果。”吳水林表示。

吳水林團(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效果之后，又深入地發(fā)掘了其抗菌和抗病毒機(jī)制。

首先，研究團(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)，達(dá)到殺滅細(xì)菌的目的。

同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還研究了茶納米點(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，從而起到殺滅病毒的作用。

此外，該研究團(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，采用茶納米點(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)了更好的治療效果，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。”吳水林表示，在應(yīng)用方面，由于中藥納米材料具有高效的抗菌、抗病毒、抗炎活性，除了該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，例如細(xì)菌性傷口感染、細(xì)菌性敗血癥、流感病毒型感冒、乙肝、皰疹等。

中藥材料學(xué)發(fā)展還需進(jìn)行原創(chuàng)性探索

吳水林表示，由于中草藥及其提取物的化學(xué)成分非常復(fù)雜，因此很難明確其藥理數(shù)據(jù)和藥物靶點(diǎn)。此外，其治療效率和生物安全性也有待進(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)的中藥納米材料具有重要意義。

中藥納米材料研發(fā)最主要的難點(diǎn)在于制備方法的開發(fā)，即如何通過現(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。而要實(shí)現(xiàn)中藥納米材料的產(chǎn)業(yè)化，制備方法也面臨著更多挑戰(zhàn)，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。”吳水林表示，開發(fā)出具有一定普適性的技術(shù)，規(guī)范制備工藝、制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為不同種類中草藥的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。（記者 陳曦）