1月8日,“虫类药超微粉碎(微米)技术及应用”荣获2007年国家技术发明奖二等奖,超微粉碎技术成功应用于中成药生产,标志着我国中药现代化迈出重要步伐。就这一技术的有关情况,《科学时报》记者采访了清华大学材料系粉体工程研究室主任盖国胜教授。
《科学时报》:作为一门新兴的交叉科学技术,生物粉体技术在传统粉碎技术的基础上,将粉碎的概念向前大大延伸了,其应用的领域是否也随之拓展?
盖国胜:超微粉碎技术作为近几年兴起的一项前沿技术,可以将原材料加工成微粉甚至纳米级微粉。经此处理的中药粉体,能达到动植物类药材细胞破壁的效果,从而大大提高药物的生物利用率。“虫类药超微粉碎(微米)技术及应用”研究所得到的初步结论认为,微粉中药可方便煎服或制备内服、外用制剂;无强化毒副作用现象,且因用药量的减少而减小毒副作用。应用细胞破壁的微粉中药一般可节省药材25%~50%,降低了中医药治疗费用,减轻了群众医疗负担,将成为广大农村和城市社区低成本医疗卫生保障的可行之路。
生物粉体技术是由粉体工程学、药剂学、食品与动物营养学交叉融合而成,它是利用超微粉碎分级、表面包覆等现代加工手段,仿生人类或动物的嚼碎研磨消化功能,通过细胞破壁,更有效地释放细胞内的有效物质成分,提高生物利用度。
我国拥有丰富的农林副产品和中药材非药用部位下脚料,其中有很多具有营养保健成分或药物治疗功能。如生姜茎杆、大蒜苗、金银花、三七藤蔓等都是优质功能性饲料添加剂的来源。这些下脚料因加工利用技术问题没有得到很好的利用,很多被烧掉或废弃成为“绿色”污染源。采用生物粉体技术的超微细化加工,提高了动物消化系统适应性和有效成分利用度,可作为家禽家畜和鱼类的保健性饲料添加剂,从而充分发挥其治疗保健功能,减少抗生素等化学添加剂的使用,实现畜禽和水产品的安全生产。
生物粉体技术还可用于食品新品种的开发,将过去牙咬不动、胃消化不了的农副产品变为口感适宜、易于消化吸收的功能型食品。
《科学时报》:请你介绍一下超微粉碎技术的国内外研究和进展情况。
盖国胜:近10年来,在新材料科学发展中,超微粉碎技术显示出越来越重要的作用,引起了各行各业的广泛关注。目前,国际上已将超微粉体材料广泛应用于化工、制药、生物工程、宇航、国防工业、磁记录设备、计算机工程及核工业等领域,它不仅在高科技领域有着不可替代的作用,同时也给传统产业带来新的生机和活力。
在我国针对生物的超微粉碎技术的研究开发,是在国家实施中药现代化战略的带动下开始的,由于该技术以中国医药学和传统文化为背景,其研发工作主要在国内。2001年,在国家高新技术产业化示范工程和科技部“十五”攻关计划支持下,“虫类药超微粉碎(微米)技术及应用”研究工作启动。起初,我们对国内外超微粉碎技术与设备进行了反复试验,但均未能解决虫类药超微粉碎技术难题,这也是我们研发的一个关键点,即需要从理论到应用进行创新性研究,集成创新超微粉碎技术,促进含虫类药中成药的工艺提升和产业进步。
在中药资源开发应用方面,北京中医药大学、清华大学、北京大学医学部、江西中医药大学等单位在超微细中药(微粉中药)的加工工艺、安全性、药效、有效成分溶出速度、临床疗效对比等方面进行了大量的研究工作。这些工作证明:在微米量级上的中药所含药效学物质基础与原普通中药材和制剂相比,不会发生明显的分子结构变化,亦不会改变中药属性(四气、五味、归经等)、药效特征和功能主治,不会对用药安全构成威胁。
在农业资源开发和饲料添加剂的应用方面,已采用天然植物提取物作为兽药或饲料添加剂。但由于有效成分获得率偏低,造成提取物成本过高,有碍于作为饲料添加剂的应用,大量含有效成分的废渣得不到有效利用而造成资源浪费。清华大学与中国农科院、山东农业大学、华南农业大学等单位在利用超微细天然植物添加剂替代饲料中的化学合成添加剂方面也开展了很多研究,如天然植物微粉用作鸡饲料添加剂能提高家禽的免疫力;超细与浸出提取相结合能提高麦饭石中微量元素的溶出量;氧化锌的超细加工增强了其对细菌的杀灭能力,降低了猪饲料中氧化锌的添加量等。
《科学时报》:如何进一步加快生物粉体技术在中药和饲料添加剂等方面的应用?
盖国胜:作为一门跨学科、跨行业的交叉技术,应对生物粉体技术着力进行应用推广。普遍认为,生物粉体技术在强化中药药效,降低医疗成本,用天然植物添加剂替代化学饲料添加剂、提高食品利用率、扩大可食性资源等方面将起到重要的支撑作用。
生物粉体技术在中药领域的应用需要科技部、国家中医药管理局和国家自然科学基金委设立专项,支持中药微细化工艺、药效毒理与临床安全、有效剂量等研究,为该技术在中药领域的推广应用奠定基础。借鉴和参照中药配方颗粒研制、试产、临床试用和对比研究的方法,在国家食品药品监督管理局领导下,逐步试点开展中药配方微粉研制、试产、临床试用和对比研究,使中药配方微粉成为中药饮片的改良产品或补充产品。在农村推进新型合作医疗和城市社区医疗的同时,推广中药微粉技术和研究成熟的中药配方微粉品种,以大幅度降低医药费用。
生物粉体技术在食品与饲料添加剂方面的应用也大有可为。建议科技部和农业部设立专项基金,从超微细工艺设备、生物粉体性能表征以及天然植物资源多功能利用等方面开展基础研究;与动物营养学专家结合进行不同天然植物微细化后应用特点,不同动物在不同生长期的营养需求,以及功效和毒副作用等方面的研究。生物粉体技术的深入研发和推广应用将带来巨大的社会、环境和经济效益。