中草藥在我國有著幾千年的悠久歷史，其獨特藥效在世界醫學界佔有重要地位。但傳統中草藥化學成分複雜，其提取物的藥理數據和藥物靶點不明確，治療效率和生物安全性有待進一步提高，這些都制約了中草藥的廣泛使用和發展。

近日，天津大學材料科學與工程學院吳水林教授團隊首次提出中藥材料學的概念，通過材料學方法將中草藥處理成一種奈米級生物功能材料，這種材料通過特定機制根除病毒和細菌病原體，達到治療病毒細菌混合肺炎的目的。該項研究成果線上發表于國際期刊《物質》上。

中草藥和材料科學碰撞出火花

材料在不同尺度上能展現出不同的物質特性。奈米技術能使人們對物質的認識和改造延伸至分子和原子水準。

過去的20多年，奈米技術飛速發展。隨著奈米技術的科學價值逐漸被認識以及奈米材料製造技術的不斷完善，奈米技術在中草藥領域中的研究也受到越來越多的關注。

吳水林團隊提出的中藥材料學就是利用材料學方法，將中草藥處理成一種奈米級生物功能材料，以增強和改善傳統中藥在各項疾病中的治療效果。

“這次研究選取了不同種類的中國茶作為中藥原料，將其製備合成為粒徑約3奈米的天然茶奈米點。”吳水林解釋説，“我們採用溶劑熱方法，在80攝氏度的特定溫度和1.6個標準大氣壓的條件下，經過6小時反應，讓破碎後的茶葉中的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奈米的奈米團簇。隨後，通過高速離心和透析等純化操作，得到高純度的茶奈米點。”

除了上述方法，目前還可通過奈米造粒、奈米載藥等製備路徑獲得中藥奈米材料。

奈米造粒主要基於物理方法，對中草藥有效部位進行造粒，讓顆粒達到奈米水準。奈米造粒的普遍方法有噴霧乾燥法和高能球磨法。噴霧乾燥法使藥物提取液形成霧滴，將其快速乾燥後得到固體的奈米藥物微粒。使用這種奈米造粒技術，不需要粉碎，可直接得到小粒徑的藥物微粒；高能球磨法又稱機械化學法，是一種製備超細材料的重要方法。它靠磨機的轉動或振動使介質對藥物進行強烈物理撞擊、研磨和攪拌，把藥物粉碎成奈米級粒子。

奈米載藥則是將物質在奈米尺度時産生的一系列的理化性質，如小尺寸效應、表面效應、量子尺寸和協同效應等，應用於中草藥的負載和傳輸，形成的一種新的載藥體系。奈米載藥具有較高的載藥量和包封率、可控的粒徑分佈、較長的體內迴圈時間等優勢。目前，研究人員通常採用聚合奈米粒和脂質奈米粒作為載體，將中草藥溶解、包埋或吸附於奈米粒表面。

中藥奈米材料藥理數據和靶點更明確

“在此項工作中，中藥奈米材料與傳統中藥相比，具有更明確的藥物成分，更高的抗菌和抗病毒活性，更準確的藥物靶點和更好的治療效果。”吳水林表示。

吳水林團隊通過製備茶奈米點，發現其具有很好的抗菌和抗病毒效果之後，又深入地發掘了其抗菌和抗病毒機制。

首先，研究團隊探討了茶奈米點針對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗菌機制。茶奈米點會隨著時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並破壞其菌膜結構，達到殺滅細菌的目的。

同時，該團隊還研究了茶奈米點針對H1N1流感病毒的抗病毒機制。吳水林介紹，茶奈米點能與H1N1流感病毒的神經氨酸酶活性位點形成密集的氫鍵網路，此氫鍵網路能夠有效抑制H1N1病毒的活性，從而起到殺滅病毒的作用。

此外，該研究團隊還通過藥物配伍篩選發現茶奈米點和與其分子結構相近的中藥成分木犀草素混合後具有很好的協同抗病毒和抗菌效果。由於茶奈米點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，在小鼠的病毒細菌混合（H1N1病毒和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）肺炎模型中，採用茶奈米點與木犀草素結合後霧化吸入治療，實驗小鼠死亡率大大降低，比臨床報道的療法表現出更大的優勢。

“此次提出的中藥材料學策略在一定程度上克服了傳統中藥存在的問題，通過更明確的藥物組成，獲得更高純度的藥物活性成分，從而實現了更好的治療效果，在研究其治療機制方面，藥物作用靶點也會更準確。”吳水林表示，在應用方面，由於中藥奈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菌—病毒混合性肺炎治療外，在其他細菌和病毒性感染疾病的治療上也有很多潛在應用待挖掘，例如細菌性傷口感染、細菌性敗血症、流感病毒型感冒、B型肝炎、皰疹等。

中藥材料學發展還需進行原創性探索

吳水林表示，由於中草藥及其提取物的化學成分非常複雜，因此很難明確其藥理數據和藥物靶點。此外，其治療效率和生物安全性也有待進一步提高。因此，研發具有更明確的藥物成分、更好的治療效果和更準確的藥物靶點的中藥奈米材料具有重要意義。

中藥奈米材料研發最主要的難點在於製備方法的開發，即如何通過現有奈米技術實現中藥材中有效成分的奈米級別可控合成。而要實現中藥奈米材料的産業化，製備方法也面臨著更多挑戰，包括製備方法的工業化大規模生産問題、合成中藥奈米材料的純度和産量問題、中藥奈米材料的臨床人體實驗安全性和療效問題等。

“未來，中藥材料學發展還需要進一步在中藥奈米材料的製備方法上進行原創性探索。”吳水林表示，開發出具有一定普適性的技術，規範製備工藝、制定品質標準，為不同種類中草藥的奈米材料提供合成指導。同時，需要全面深入地研究在奈米尺度下中草藥的藥效學、藥理學和毒理學等問題，在生物安全性和治療效果評估上，圍繞臨床應用開展人體實驗評估。（記者陳曦）