超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用研究：從細(xì)胞破壁到藥效提升的全方位分析

立式方形行星球磨機(jī)

超微粉碎技術(shù)引領(lǐng)中藥現(xiàn)代化變革

超微粉碎技術(shù)是近20年來迅速發(fā)展的高新技術(shù)，能夠?qū)⒃牧霞庸こ晌⒚咨踔良{米級(jí)的微粉。這項(xiàng)技術(shù)最初廣泛應(yīng)用于冶金、陶瓷、紡織、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，而在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用雖然起步較晚，但已顯露出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊前景。藥物經(jīng)超微粉碎后粒徑可達(dá)到1-10μm，使植物粉末達(dá)到95%的破壁水平，從而使有效成分得以充分利用。超微粉碎技術(shù)已成為改善和提升傳統(tǒng)中藥飲片與制劑品質(zhì)的重要途徑，特別是在提高藥物生物利用度、保留生物活性成分等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

隨著中醫(yī)藥現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，超微粉碎技術(shù)被不斷應(yīng)用于原料和制劑的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。國(guó)家"十五"醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中，將超細(xì)粉體技術(shù)列為"科技興藥"戰(zhàn)略的內(nèi)容之一，以發(fā)展傳統(tǒng)的粉碎技術(shù)，大力推進(jìn)中藥行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。本文將系統(tǒng)分析超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域的研究概況、設(shè)備原理、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及未來發(fā)展挑戰(zhàn)。

1. 超微粉碎技術(shù)的基本原理與設(shè)備分類

1.1 技術(shù)定義與核心原理

超微粉碎技術(shù)是采用機(jī)械或流體動(dòng)力方法將原材料粉碎成微米或納米級(jí)粉體的技術(shù)。在中藥領(lǐng)域，超微粉碎更傾向于細(xì)胞級(jí)別的粉碎程度，通常將粒徑控制在75μm以下的粉體稱為超微粉體。其核心原理是通過物理力式破壞物料分子間內(nèi)聚力，使中藥材實(shí)現(xiàn)細(xì)胞破壁，從而將細(xì)胞內(nèi)有效成分充分暴露出來。

中藥材的有效物質(zhì)主要分布在細(xì)胞中，常規(guī)粉碎方式僅能破壞細(xì)胞間質(zhì)，而超微粉碎技術(shù)可以達(dá)到細(xì)胞水平的粉碎。當(dāng)細(xì)胞破壁率達(dá)到一定程度后，藥材中化學(xué)成分的溶出速度和溶出量都會(huì)得到極大提高，這是提升中藥藥效的關(guān)鍵機(jī)制。

1.2 主要設(shè)備類型及工作原理

機(jī)械粉碎機(jī)通過改變粉碎介質(zhì)、增加攪拌振動(dòng)裝置等方式，使外加力充分作用于物料。新型MIC研磨剪切超細(xì)粉碎機(jī)利用多個(gè)高速公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的環(huán)狀粉碎媒體，獲得強(qiáng)大的離心力場(chǎng)，使原料受到壓縮力、剪切力及研磨力，粉體粒徑可達(dá)2μm以下。

氣流式粉碎機(jī)（流能磨）使物料顆粒之間以及顆粒與室壁之間在高速流體作用下發(fā)生碰撞、沖擊和研磨。該設(shè)備在整個(gè)粉碎過程中會(huì)產(chǎn)生冷卻效應(yīng)，物料在粉碎時(shí)產(chǎn)生的熱量與冷卻溫度相互抵消，因此粉碎溫度較低，是低熔點(diǎn)和熱敏性中藥材制備超微粉的首選。但其消耗能量較高，是普通粉碎方法的數(shù)倍。

振動(dòng)磨利用高強(qiáng)度的振動(dòng)使物料和器壁進(jìn)行高速碰撞和切磋，能在短時(shí)間內(nèi)使物料混合均勻。振動(dòng)磨的介質(zhì)填充率較高（60%-80%），沖擊次數(shù)是普通球磨機(jī)的4-5倍，粉碎效率是普通球磨機(jī)的10-20倍。由于配有水冷卻裝置，振動(dòng)磨可實(shí)現(xiàn)低溫或常溫粉碎，對(duì)含有揮發(fā)性成分的中藥材較為適用。

表：主要超微粉碎設(shè)備性能比較

2. 超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域的核心優(yōu)勢(shì)

2.1 顯著提高藥物吸收率與生物利用度

藥物粒子的大小及粉體結(jié)構(gòu)是影響藥物吸收的重要因素。中藥經(jīng)過超微處理后，其粒度更加細(xì)微均勻，比表面積增加，孔隙率增大。藥物能較好地分散、溶解在胃腸液里，且與胃腸粘膜的接觸面積增大，更易被胃腸道吸收，從而大大提高了生物利用度。

研究表明，無論是外用的貼劑還是內(nèi)服的膠囊，經(jīng)超微粉碎后均可用較小劑量達(dá)到原方劑的藥效。如林下參超微粉口崩片利用超微粉碎技術(shù)使原料實(shí)現(xiàn)細(xì)胞破壁，有效提高原料中皂苷類功效成分的溶出，增強(qiáng)藥物治療效果。與普通口服制劑相比，超微粉制劑具有吸收快、生物利用度高等優(yōu)勢(shì)。

2.2 最大限度保留生物活性成分

超微粉碎過程中，通過控制可不產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，甚至可在低溫狀態(tài)下進(jìn)行，并且粉碎速度快，有利于保留不耐高溫的生物活性成分及各種營(yíng)養(yǎng)成分，從而提高藥效。如珍珠，用傳統(tǒng)方法加工會(huì)破壞其部分成分，而在-67℃左右的低溫和嚴(yán)格的凈化氣流條件下進(jìn)行超微粉碎，能充分完整地保留有效成分。

對(duì)于含有揮發(fā)性成分的藥材，如細(xì)辛采用低溫振動(dòng)粉碎6分鐘，能更好地保留藥材中揮發(fā)性及熱敏性成分。這一特點(diǎn)對(duì)于保持中藥的藥效完整性至關(guān)重要。

2.3 節(jié)省原料并改善制劑品質(zhì)

中藥經(jīng)超微粉碎后，可用較小劑量獲得原處方療效。一般藥物經(jīng)超微粉碎后可不再經(jīng)過浸提、煎煮等處理，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)中有效成分的損失，最大限度地利用了原材料。研究表明，超微粉碎可以節(jié)約藥材30%-70%，顯著減少患者的服藥量。

在制劑方面，超微粉碎后的中藥粉體粒度均一，能改善制劑表面的均勻性，提升崩解性能。如四黃膏中將大黃、黃連、黃柏、黃芩藥材粉碎成超細(xì)粉（粒徑≤5μm）制成軟膏，制劑成型好，外用細(xì)膩，手感好。

3. 超微粉碎技術(shù)在中藥制劑中的具體應(yīng)用

3.1 優(yōu)化固體制劑工藝

傳統(tǒng)中藥丸、散劑型在中藥固體制劑中占有較大比例，傳統(tǒng)加工技術(shù)使藥物粒度多在180-125μm之間，不利于有效成分的充分吸收。引入超微粉碎技術(shù)可使藥物粒子達(dá)到10μm甚至更小，明顯增加內(nèi)服制劑在體內(nèi)的溶解吸收程度。

外用散劑引入超微粉碎技術(shù)將增加藥物的分散性，有利于涂布、附著，使有效成分更易于透皮吸收，并可減少對(duì)皮膚的刺激性。在沖劑、膠囊劑、片劑、膜劑等固體制劑中，根據(jù)處方性質(zhì)在制備工藝的某些環(huán)節(jié)引入超微粉碎技術(shù)，可在溶解度、崩解度、吸收率方面改善其品質(zhì)。

3.2 促進(jìn)中藥新劑型開發(fā)

貴重藥材如鹿茸、冬蟲夏草等可直接進(jìn)行超微粉碎，將藥材粉體利用現(xiàn)代制備方法制成直接沖服的散劑或膠囊劑。這不僅提高了藥材利用率，還可明顯提升臨床使用順應(yīng)性。

口腔崩解片是一種新型口服制劑，可在無水的條件下在口腔中迅速崩解。林下參超微粉口崩片即是超微粉碎技術(shù)與新型制劑技術(shù)結(jié)合的典范，藥物隨吞咽動(dòng)作在口腔、咽喉、食管中被迅速吸收，減少人體因吸收差異而形成的藥效差異。

3.3 提升中藥保健品與化妝品品質(zhì)

將某些藥食兼用及貴重保健滋補(bǔ)中藥加工成超細(xì)微粉，既可減少資源浪費(fèi)、增加吸收，改善口感，亦可作為添加劑加入飲料、面包、餅干等食品制成各種保健食品。將具有消除色斑、痤瘡、滋養(yǎng)皮膚等功效的中藥或提取物進(jìn)行超微粉碎，與其他原料調(diào)配成各種療效型化妝品，有可能提高其療效及品質(zhì)。

4. 超微粉碎技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與問題

4.1 藥材適用性與安全性問題

并非所有中藥材均適宜進(jìn)行超微粉碎處理，也不是粉末越細(xì)越好。如含黏液質(zhì)和淀粉較多的中藥材不適宜超微粉碎，此類藥材含有的大量無效成分隨之暴露，可能對(duì)有效成分的釋放和吸收造成不良影響。

含毒性成分的藥物，超細(xì)粉碎有可能使其毒性增加，影響用藥安全性。超微粉碎制劑溶出度增加，使有效成分與其他成分的溶出同時(shí)增加，中藥細(xì)胞破壁后細(xì)胞內(nèi)活性成分是否會(huì)發(fā)生化學(xué)變化而在腎、肝、血液、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)等器官或系統(tǒng)引起新的不良反應(yīng)或毒副作用，應(yīng)仔細(xì)考察。

4.2 技術(shù)參數(shù)優(yōu)化與標(biāo)準(zhǔn)化問題

藥物粒度減小時(shí)，溶解度與溶解速度不會(huì)無限增大，在一定程度下，表面能的因素會(huì)顯露出來。并且過細(xì)的粒子表面會(huì)更易吸附空氣和帶有電荷，影響其吸收，增加存放的難度。因此需要加強(qiáng)超微粉碎在中藥應(yīng)用中的基礎(chǔ)研究，確定具體品種的最適粒度，才能更好地發(fā)揮超微粉碎的作用。

對(duì)丹參超微粉的研究發(fā)現(xiàn)，隨著粉碎粒徑的減小，粉體流動(dòng)性變差，溶出度和溶解速率也不會(huì)隨著粒徑的減少而一直增大。達(dá)到一定程度后，反而隨著粒徑的減小，相關(guān)制劑學(xué)性質(zhì)會(huì)朝著不利的方向發(fā)展。

4.3 復(fù)方中藥研究的不足

目前對(duì)單味中藥的超微粉碎研究較為廣泛和深入，但對(duì)復(fù)方中藥超微粉的研究相對(duì)較少。復(fù)方中藥最大的特點(diǎn)是以多成分、多靶點(diǎn)和多途徑的方式發(fā)揮治療功效，而中藥復(fù)方并非幾味藥或各成分簡(jiǎn)單組合，在臨床上發(fā)揮藥效的可能是原復(fù)方中的成分，也可能是配伍煎煮時(shí)產(chǎn)生的新成分。有必要對(duì)復(fù)方進(jìn)行合煎、分煎、超微粉碎等用藥形式的深入研究，充分評(píng)價(jià)超微粉碎技術(shù)在中藥復(fù)方中的適用性。

5. 超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域的發(fā)展前景

5.1 技術(shù)創(chuàng)新與智能化發(fā)展

未來超微粉碎技術(shù)將向智能化、精密化方向發(fā)展。新型設(shè)備將集成傳感器和AI算法，實(shí)現(xiàn)粉碎過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化。如分子結(jié)構(gòu)免破壞的中藥超微粉碎工藝，通過氣流產(chǎn)生裝置形成間歇性高壓氣流和穩(wěn)壓氣流，保障整個(gè)過程在低溫環(huán)境中進(jìn)行，有效防止加工過程成分揮發(fā)或氧化。

低溫超微粉碎技術(shù)將得到更廣泛應(yīng)用，特別是在熱敏性藥材處理方面。如一種分子結(jié)構(gòu)免破壞的中藥超微粉碎工藝采用0-15℃的定溫風(fēng)流進(jìn)行粉碎，確保藥效成分不受損失。

5.2 應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展

超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。根據(jù)蕪湖市某醫(yī)院的規(guī)劃，未來五年計(jì)劃將超微粉碎技術(shù)推廣應(yīng)用于100種常用中藥飲片、50種院內(nèi)制劑，系統(tǒng)考察超微粉碎技術(shù)工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇對(duì)中藥生物利用度、溶出速度等方面的影響。

在中藥保健品、化妝品等大健康產(chǎn)品領(lǐng)域，超微粉碎技術(shù)也將發(fā)揮重要作用。利用該技術(shù)開發(fā)的新型中藥保健食品和療效型化妝品，有望滿足人們對(duì)健康產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求。

5.3 標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)

隨著超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域應(yīng)用的深入，建立相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系變得尤為重要。需要完成多種中藥超微散劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究工作，制定出可靠合理的地方標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。只有建立完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，才能確保超微粉碎中藥產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定和療效可靠。

超微粉碎技術(shù)作為中藥現(xiàn)代化的重要技術(shù)支撐，在提高藥物生物利用度、保留活性成分、節(jié)約藥材資源等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。隨著相關(guān)研究的深入和技術(shù)不斷創(chuàng)新，超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。然而，也需要清醒認(rèn)識(shí)到其在藥材適用性、安全性評(píng)價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面存在的挑戰(zhàn)。

未來，通過加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、優(yōu)化技術(shù)參數(shù)、完善標(biāo)準(zhǔn)體系，超微粉碎技術(shù)必將為中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展注入新的活力，推動(dòng)中藥制劑走向更加精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、國(guó)際化的道路。同時(shí)，超微粉碎技術(shù)與新型制劑技術(shù)的結(jié)合，將為中藥創(chuàng)新研發(fā)提供更多可能性，最終造福人類健康。

* 本文中涉及諸多醫(yī)藥專業(yè)知識(shí)，均來自互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容并進(jìn)行借鑒，不保證內(nèi)容中所介紹的工藝、流程、制備方式等是否準(zhǔn)確有效。請(qǐng)您仔細(xì)辨別，并通過專業(yè)人士的確認(rèn)后進(jìn)行操作。

參考文獻(xiàn)：楊艷君，鄒俊波，張小飛，史亞軍，周  曉，劉  琳，賈曉斌，石心紅. 超微粉碎技術(shù)在中藥領(lǐng)域的研究進(jìn)展 [J]. 中草藥, 2019, 50(23):5887-5891.