CN101057874A - 一种综合生产利用纳米生物活性材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种综合生产利用纳米生物活性材料的新工艺及新方法。首先用有机溶剂将非水溶性生物活性物质从其原材料中提取出并浓缩，然后在液相超声加速体系中分散充分、均匀，再加入一定比例的特定纳米载体，使之与非水溶性生物活性物质充分碰撞并形成非化学键结合，最后采用浓缩或真空离心、真空喷雾等方法收集纳米生物活性材料。本发明生产工艺流程安全、经济、简便、收率高、不污染环境，同时提高了生物活性材料的利用率，填补了制备非水溶性生物活性材料、原料及制剂的空白，特别是能利用平常废弃的生物资源，实现资源价值和效益的最大化，为人类创造更高的经济价值。

Description

一种综合生产利用纳米生物活性材料的方法

技术领域

本发明涉及一种综合生产和利用有生物活性的纳米材料的新工艺及方法，属于生物医药技术领域。

背景技术

在生物活性材料的使用中，中药的使用历史最久，范围最广。使用中药，水煮汤药最为常见，最为传统。中成药的制备大多也是在汤药的基础上，将中药水浸膏作为原材料而制备成各种中成药剂型。少数中成药通过将中药直接粉碎成粉末而制成散剂、粉剂进而加工成其他剂型。然而，现代中成药通过加入了一些现代提取技术、分离提取式浓缩一些活性部位或成分制备而成。

最传统的汤药所利用的生物活性材料仅限于水溶性物质，浪费了90％以上的非水溶性生物物质资源，因为现代药学资料表明40％以上的药用成分为非水溶性物质。

在现代中药的研究中发现，大量的生物活性物质存在于中药的非水溶性部位。这些非水溶性部位包括但不限于生物碱类、黄酮类、异黄酮类、多酚类、醌类、油脂类、甙类、萜类、甾体类等等。这些生物活性物质的发现和使用不仅为人类节约了一大笔财富、而且开辟了许多中药新用途。例如，本专利发明人在2000年至2001年间所获得的两项美国专利(United States Patent 6,103,240，及6,319,523)中报告了甘草的非传统新用途：甘草中非水溶性部位有高效的抗厌氧菌、抗氧化及具有防腐作用的生物活性物质。这一发明使甘草的使用开辟了新途径，也是甘草这一中药之祖先的产业价值有了新高。

虽然中成药的散剂或粉剂通常保留了所有的生物活性资源，但由于包含有大量的非活性成分，活性成分比例极少，同时吸收率极低，使用也不方便，从而不能成为主流。现代中药制作技术包括二氧化碳提取、微波提取、超临界提取、膜分离、溶剂提取等等，将有效成分或部位提取出来之后再制成各种制剂，从而浓缩生物活性成分，提高了治疗药效。但这种制药路线仍然浪费绝大多数生物资源、且需要长时间大量经费投入。难以成为一种充分利用生物活性资源的主导路线。非水溶性生物物质成分的难溶性、难分散性、难配制性、难吸收性导致其利用率低下、制剂困难。至今仍缺乏完整系统的充分利用这些生物活性资源的工艺及方法。

近年来，纳米材料的使用正在成为材料科学的新亮点。因纳米材料的特殊性，如体积小、表面极大、分散性好等，正日益广泛地应用于各种领域，生物医药领域也在其中。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高效简便的生产生物活性物质纳米材料的新工艺，以及综合利用通常被废弃的生物活性材料的系统方法，以扩大生物资源的利用范围，特别为中药开辟新用途，增加中药产业财富。

本发明的生产纳米生物活性材料的方法包括但不限于以下步骤：

1、用有机溶剂将非水溶性生物活性物质从其原材料中提取出并浓缩；

2、用液相超声加速装置使上述非水溶性生物活性物质在液相中分散充分、均匀；

3、加入纳米载体，使其与非水溶性生物活性物质在液相超声加速体系中充分碰撞并形成非化学键结合；

4、分离并收集纳米生物活性材料。

这样生产出来的纳米生物活性材料可直接使用，或作为原料进一步加工成各种用途的产品或制剂。

上述有机溶剂通常选择安全经济的溶剂，包括但不限于乙醇、甲醇、乙醚、石油醚、苯甲醇、乙酸乙酯、氯仿等。非水溶性物质包括但不限于在常温(22摄氏度左右)以至高温(98-100摄氏度)下，含有0.1％干重以上水不溶物质。这些非水溶性物质包括但不限于单体或复合体、来源于一种或多种材料。提取非水溶性生物活性物质的方法包括但不限于微波法、CO₂法、超临界法、膜分离法、回流法、温度法、溶剂法等常规提取生物活性物质的方法。溶剂重量与原材料的干重比一般要超过3∶1。中药废渣、中药材、用水抽提过的材料、或现成的非水溶性生物活性材料等均可作为处理对象，即可直接用选定的溶剂将非水溶性物质从现成的生物材料中溶出，也可从废弃的或用水提取过的生物材料(如中药废渣)中将非亲水性物质溶出。

步骤1和2的处理温度可根据需要而定，没有限制；处理时间根据需要而定，没有特别限定。

步骤3中纳米载体可以是一种或多种，选定的标准是：稳定性好、分散性好，无毒副作用，且不能改变步骤1中所述的非水溶性生物活性物质的活性部位的化学性状。纳米载体的选择可根据目标生物活性物质及制剂需要而定，包括但不限于具有亲水性、中性或疏水性表面的纳米材料。这样的纳米载体包括但不限于纳米SiO₂，纳米CaCo₃，纳米TiO₂，纳米ZnO(氧化锌)，纳米铟、纳米银、纳米氢氧化铝、纳米氧化铁、纳米氯化铁、纳米碳、纳米砷、纳米氧化铝、纳米氧化镁等等。纳米载体与非水溶性生物活性物质的干重比一般不小于1∶10。最低纳米载体用量可按如下但不限于这种方法推算：

100≤D[载体平均直径(以nm为单位)]：wt[载体用量]/WT[非水溶性生物活性物质干重]

纳米载体与非水溶性生物活性物质在液相超声加速器中进行物理碰撞，充分分散并以非化学键的方式结合后释出，浓缩或干燥后制得具有生物活性的纳米材料。所述非化学键结合包括但不限于非亲水性成分与纳米载体不进行化学反应的结合。处理温度与时间根据需要而定，没有特别限定。

在步骤3还可加入另外的一种或多种成分，包括但不限于那些可增加功效、促进吸收、帮助溶解、延长保质期、改变释药速度、有助制剂形成、提高经济价值等的成分。

步骤4所述的分离方法可采用浓缩或真空离心，或真空喷雾干燥技术，制得并收集纳米生物活性材料。根据本发明的方法制备的纳米生物活性材料粒度大小包括但不限于1nm-100μm之间。本发明的纳米生物活性材料，可直接外用、内服、或制备悬浮剂、针剂、颗粒剂、冲剂、喷剂、贴剂、片剂、微囊剂、胶囊剂，合剂、乳剂、啫喱剂、胶体剂、膏剂等等。

本发明所述的生物活性材料包括但不限于对生命体有作用的非亲水性物质，常常包括但不限于生物碱类、酮类、黄酮类、异黄酮类、苯酚类、多酚类、醌类、油脂类、甙类、醇类、萜类、甾体类等等，以及其他非亲水性生物活性物质。本发明的纳米生物活性材料，由于其纳米特质，生物活性比非纳米同等材料有所提高，更方便使用，或者价值更高。

本发明的积极效果：

自然界、尤其在植物中存在大量的非亲水性并有生物活性的有机物、化合物，如苯酚类、多酚类、生物碱类、酮类、黄酮类、异黄酮类、醌类、油类、脂类、甙类、醇类、萜类、甾体类等等。这些化合物的化学结构特点使其难以操作、难以制备成均匀的分散体。尤其在大工业提取过程中，尚未确定各单一成分化学结构及相应溶剂时，更难以分散并制成高质量的制剂。但其疏水性的化学结构主体多伴随着少量的一些亲水基团如OH，COOH，＝O，NH₂，-O-等等。这种化学结构的相似性使我们有机会选择合适的纳米材料并制备混合的，或者单一的非亲水性部位的纳米生物活性材料。利用纳米材料的特殊性，将那些原本难以利用、难以配制、容易被浪费掉的非水溶性生物活性物质合理充分系统地利用起来。本发明将自然提高生物资源利用率，特别是中药资源利用率至少80-90％，为人类增加了不可估量的财富。

本发明的综合利用、生产纳米生物活性材料的新工艺及系统方法，不仅节省了传统中药使用中大量生物活性资源的浪费，而且填补了制备非水溶性生物活性材料、原料及制剂的空白，从而综合提高生物活性物质的利用率及价值。本发明生产工艺流程安全、经济、简便、高效、不污染环境，同时提高了生物活性材料的利用率，特别是能利用平常废弃的生物资源，实现资源价值和效益的最大化，为人类创造更高的经济价值。

具体实施方式

采用该发明，可生产出无数的纳米生物活性材料以及相关的用途广泛的系列产品，通过借助以下实施例将更详细地说明本发明，但不以任何形式限制本发明。依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

实施例一：甘草抗菌防腐纳米材料的制备

高温水提取过的甘草渣，温水洗净、干燥，100克(干重)，加入400毫升95％以上浓度乙醇，65摄氏度提取非水溶性生物活性物质2小时，两次取上清液，过滤回收乙醇，浓缩至原体积的四分之一左右。置于65摄氏度液相超声加速器中30分钟，加入约5克纳米二氧化硅(粒径约10nm)，30分钟后浓缩，回收乙醇，干燥制成有高效抗菌、抗氧化、防腐功能的纳米甘草粉体，或浓缩后制得纳米甘草悬浮溶液。

实施例二：番石榴叶纳米生物活性材料制备

番石榴叶(干重)100克，加入70％以上浓度的乙醇500毫升，65摄氏度提取2至4小时，两次，取上清液，过滤，回收乙醇浓缩至约300毫升。置于65摄氏度液相超声加速器中30分钟，加入约10克纳米二氧化硅(粒径约10nm)，30分钟后浓缩，回收乙醇，干燥制成有降血糖及抗菌作用的活性纳米番石榴叶产品。

实施例三：甘草维生素C纳米防腐生物活性材料制备

提取过浸膏的甘草渣，温水洗净干燥打碎后，称量100克，用500毫升、65摄氏度、95％以上浓度的乙醇回流提取三次，过滤后浓缩至约500毫升。置于65摄氏度液相超声加速器中30分钟，加入约10克纳米二氧化硅(粒径约10nm)，30分钟后降温至50摄氏度以下，分别加入与非水溶性甘草醇溶物干重等量或3倍量、5倍量或10倍量的抗坏血酸(维生素C)，30分钟后，将乙醇回收，浓缩或干燥分别制得1∶1、1∶3、1∶5、1∶10的甘草维生素纳米生物活性材料。这些材料用途广泛，包括但不限于医药、化妆品、保健品、防腐剂等等。

实施例四：珍珠五白祛斑美白纳米粉膜的制备

[处方组成]甘草、白芍、白芷、白茯苓、白僵蚕、白菊花、丹参、丹皮各5克。

上述组分用50％以上浓度的酒精200毫升，65摄氏度的乙醇回流三次，提取上清液，浓缩过滤置于65摄氏度超声加速器中30分钟，分别加入约20克纳米二氧化硅(粒径约10nm)，加入约10克纳米钛(粒径约50nm)，30分钟后再加入珍珠水解物，浓缩，将乙醇回收，或真空干燥而制得珍珠五白祛斑美白纳米产品。

实施例五：甘草酮水杨酸祛斑纳米材料的制备

甘草或水提取过的甘草渣100克(干重)，用400毫升95％以上浓度的乙醇，65摄氏度回流提取3次，过滤浓缩回收乙醇，过滤后浓缩至约300毫升，置于室温(25摄氏度左右)中的液相超声加速器中约30分钟，加入约6克纳米二氧化硅(粒径约10nm)，30分钟后，分别加入与非水溶性甘草醇溶物等量、或3倍、或5倍、或10倍等的水杨酸。30分钟后，将乙醇回收浓缩，或干燥分别制得1∶1、1∶3、1∶5、1∶10等的甘草水杨酸的纳米活性材料。这些材料用途广泛，包括但不限于祛斑化妆品、美容化妆品、医药、保健、防腐剂等等。

Claims (10)

1.一种生产纳米生物活性材料的方法，包括以下步骤：

(1)用有机溶剂将非水溶性生物活性物质从其原材料中提取出并浓缩；

(2)用液相超声加速装置使上述非水溶性生物活性物质在液相中分散充分、均匀；

(3)加入纳米载体，使其与非水溶性生物活性物质在液相超声加速体系中充分碰撞并形成非化学键结合；

(4)分离并收集纳米生物活性材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自：乙醇、甲醇、乙醚、石油醚、苯甲醇、乙酸乙酯、氯仿。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非水溶性生物活性物质是对生命体有作用的非亲水性物质。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非水溶性生物活性物质为生物碱类、酮类、黄酮类、异黄酮类、苯酚类、多酚类、醌类、油脂类、甙类、醇类、萜类和/或甾体类。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中提取非水溶性生物活性物质的方法为常规提取生物活性物质的方法，选自：微波法、CO₂法、超临界法、膜分离法、回流法、温度法、溶剂法。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶剂重量与原材料的干重比大于3∶1。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米载体可以是一种或多种，选自：纳米SiO₂，纳米CaCo₃，纳米TiO₂，纳米氧化锌，纳米铟、纳米银、纳米氢氧化铝、纳米氧化铁、纳米氯化铁、纳米碳、纳米砷、纳米氧化铝、纳米氧化镁。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米载体与非水溶性生物活性物质的干重比不小于1∶10。

9.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的分离方法采用浓缩、真空离心和/或真空喷雾干燥技术。

10.权利要求1所述的方法，其特征在于，所制备的纳米生物活性材料粒度大小在1nm-100μm之间。