專利名稱：一種綜合生產利用納米生物活性材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種綜合生產和利用有生物活性的納米材料的新工藝及方法，屬于生物醫(yī)藥技術領域。
背景技術：
在生物活性材料的使用中，中藥的使用歷史最久，范圍最廣。使用中藥，水煮湯藥最為常見，最為傳統(tǒng)。中成藥的制備大多也是在湯藥的基礎上，將中藥水浸膏作為原材料而制備成各種中成藥劑型。少數(shù)中成藥通過將中藥直接粉碎成粉末而制成散劑、粉劑進而加工成其他劑型。然而，現(xiàn)代中成藥通過加入了一些現(xiàn)代提取技術、分離提取式濃縮一些活性部位或成分制備而成。
最傳統(tǒng)的湯藥所利用的生物活性材料僅限于水溶性物質，浪費了90％以上的非水溶性生物物質資源，因為現(xiàn)代藥學資料表明40％以上的藥用成分為非水溶性物質。
在現(xiàn)代中藥的研究中發(fā)現(xiàn)，大量的生物活性物質存在于中藥的非水溶性部位。這些非水溶性部位包括但不限于生物堿類、黃酮類、異黃酮類、多酚類、醌類、油脂類、甙類、萜類、甾體類等等。這些生物活性物質的發(fā)現(xiàn)和使用不僅為人類節(jié)約了一大筆財富、而且開辟了許多中藥新用途。例如，本專利發(fā)明人在2000年至2001年間所獲得的兩項美國專利(United States Patent 6,103,240，及6,319,523)中報告了甘草的非傳統(tǒng)新用途甘草中非水溶性部位有高效的抗厭氧菌、抗氧化及具有防腐作用的生物活性物質。這一發(fā)明使甘草的使用開辟了新途徑，也是甘草這一中藥之祖先的產業(yè)價值有了新高。
雖然中成藥的散劑或粉劑通常保留了所有的生物活性資源，但由于包含有大量的非活性成分，活性成分比例極少，同時吸收率極低，使用也不方便，從而不能成為主流。現(xiàn)代中藥制作技術包括二氧化碳提取、微波提取、超臨界提取、膜分離、溶劑提取等等，將有效成分或部位提取出來之后再制成各種制劑，從而濃縮生物活性成分，提高了治療藥效。但這種制藥路線仍然浪費絕大多數(shù)生物資源、且需要長時間大量經費投入。難以成為一種充分利用生物活性資源的主導路線。非水溶性生物物質成分的難溶性、難分散性、難配制性、難吸收性導致其利用率低下、制劑困難。至今仍缺乏完整系統(tǒng)的充分利用這些生物活性資源的工藝及方法。
近年來，納米材料的使用正在成為材料科學的新亮點。因納米材料的特殊性，如體積小、表面極大、分散性好等，正日益廣泛地應用于各種領域，生物醫(yī)藥領域也在其中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供了一種高效簡便的生產生物活性物質納米材料的新工藝，以及綜合利用通常被廢棄的生物活性材料的系統(tǒng)方法，以擴大生物資源的利用范圍，特別為中藥開辟新用途，增加中藥產業(yè)財富。
本發(fā)明的生產納米生物活性材料的方法包括但不限于以下步驟1、用有機溶劑將非水溶性生物活性物質從其原材料中提取出并濃縮；2、用液相超聲加速裝置使上述非水溶性生物活性物質在液相中分散充分、均勻；3、加入納米載體，使其與非水溶性生物活性物質在液相超聲加速體系中充分碰撞并形成非化學鍵結合；4、分離并收集納米生物活性材料。
這樣生產出來的納米生物活性材料可直接使用，或作為原料進一步加工成各種用途的產品或制劑。
上述有機溶劑通常選擇安全經濟的溶劑，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。非水溶性物質包括但不限于在常溫(22攝氏度左右)以至高溫(98-100攝氏度)下，含有0.1％干重以上水不溶物質。這些非水溶性物質包括但不限于單體或復合體、來源于一種或多種材料。提取非水溶性生物活性物質的方法包括但不限于微波法、CO2法、超臨界法、膜分離法、回流法、溫度法、溶劑法等常規(guī)提取生物活性物質的方法。溶劑重量與原材料的干重比一般要超過3∶1。中藥廢渣、中藥材、用水抽提過的材料、或現(xiàn)成的非水溶性生物活性材料等均可作為處理對象，即可直接用選定的溶劑將非水溶性物質從現(xiàn)成的生物材料中溶出，也可從廢棄的或用水提取過的生物材料(如中藥廢渣)中將非親水性物質溶出。
步驟1和2的處理溫度可根據(jù)需要而定，沒有限制；處理時間根據(jù)需要而定，沒有特別限定。
步驟3中納米載體可以是一種或多種，選定的標準是穩(wěn)定性好、分散性好，無毒副作用，且不能改變步驟1中所述的非水溶性生物活性物質的活性部位的化學性狀。納米載體的選擇可根據(jù)目標生物活性物質及制劑需要而定，包括但不限于具有親水性、中性或疏水性表面的納米材料。這樣的納米載體包括但不限于納米SiO2，納米CaCo3，納米TiO2，納米ZnO(氧化鋅)，納米銦、納米銀、納米氫氧化鋁、納米氧化鐵、納米氯化鐵、納米碳、納米砷、納米氧化鋁、納米氧化鎂等等。納米載體與非水溶性生物活性物質的干重比一般不小于1∶10。最低納米載體用量可按如下但不限于這種方法推算100≤D[載體平均直徑(以nm為單位)]wt[載體用量]/WT[非水溶性生物活性物質干重]
納米載體與非水溶性生物活性物質在液相超聲加速器中進行物理碰撞，充分分散并以非化學鍵的方式結合后釋出，濃縮或干燥后制得具有生物活性的納米材料。所述非化學鍵結合包括但不限于非親水性成分與納米載體不進行化學反應的結合。處理溫度與時間根據(jù)需要而定，沒有特別限定。
在步驟3還可加入另外的一種或多種成分，包括但不限于那些可增加功效、促進吸收、幫助溶解、延長保質期、改變釋藥速度、有助制劑形成、提高經濟價值等的成分。
步驟4所述的分離方法可采用濃縮或真空離心，或真空噴霧干燥技術，制得并收集納米生物活性材料。根據(jù)本發(fā)明的方法制備的納米生物活性材料粒度大小包括但不限于1nm-100μm之間。本發(fā)明的納米生物活性材料，可直接外用、內服、或制備懸浮劑、針劑、顆粒劑、沖劑、噴劑、貼劑、片劑、微囊劑、膠囊劑，合劑、乳劑、啫喱劑、膠體劑、膏劑等等。
本發(fā)明所述的生物活性材料包括但不限于對生命體有作用的非親水性物質，常常包括但不限于生物堿類、酮類、黃酮類、異黃酮類、苯酚類、多酚類、醌類、油脂類、甙類、醇類、萜類、甾體類等等，以及其他非親水性生物活性物質。本發(fā)明的納米生物活性材料，由于其納米特質，生物活性比非納米同等材料有所提高，更方便使用，或者價值更高。
本發(fā)明的積極效果自然界、尤其在植物中存在大量的非親水性并有生物活性的有機物、化合物，如苯酚類、多酚類、生物堿類、酮類、黃酮類、異黃酮類、醌類、油類、脂類、甙類、醇類、萜類、甾體類等等。這些化合物的化學結構特點使其難以操作、難以制備成均勻的分散體。尤其在大工業(yè)提取過程中，尚未確定各單一成分化學結構及相應溶劑時，更難以分散并制成高質量的制劑。但其疏水性的化學結構主體多伴隨著少量的一些親水基團如OH，COOH，＝O，NH2，-O-等等。這種化學結構的相似性使我們有機會選擇合適的納米材料并制備混合的，或者單一的非親水性部位的納米生物活性材料。利用納米材料的特殊性，將那些原本難以利用、難以配制、容易被浪費掉的非水溶性生物活性物質合理充分系統(tǒng)地利用起來。本發(fā)明將自然提高生物資源利用率，特別是中藥資源利用率至少80-90％，為人類增加了不可估量的財富。
本發(fā)明的綜合利用、生產納米生物活性材料的新工藝及系統(tǒng)方法，不僅節(jié)省了傳統(tǒng)中藥使用中大量生物活性資源的浪費，而且填補了制備非水溶性生物活性材料、原料及制劑的空白，從而綜合提高生物活性物質的利用率及價值。本發(fā)明生產工藝流程安全、經濟、簡便、高效、不污染環(huán)境，同時提高了生物活性材料的利用率，特別是能利用平常廢棄的生物資源，實現(xiàn)資源價值和效益的最大化，為人類創(chuàng)造更高的經濟價值。
具體實施例方式
采用該發(fā)明，可生產出無數(shù)的納米生物活性材料以及相關的用途廣泛的系列產品，通過借助以下實施例將更詳細地說明本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。依據(jù)本發(fā)明公開的內容，本領域的普通技術人員能夠想到的一些雷同、替代方案，均應落入本發(fā)明保護的范圍。
實施例一甘草抗菌防腐納米材料的制備高溫水提取過的甘草渣，溫水洗凈、干燥，100克(干重)，加入400毫升95％以上濃度乙醇，65攝氏度提取非水溶性生物活性物質2小時，兩次取上清液，過濾回收乙醇，濃縮至原體積的四分之一左右。置于65攝氏度液相超聲加速器中30分鐘，加入約5克納米二氧化硅(粒徑約10nm)，30分鐘后濃縮，回收乙醇，干燥制成有高效抗菌、抗氧化、防腐功能的納米甘草粉體，或濃縮后制得納米甘草懸浮溶液。
實施例二番石榴葉納米生物活性材料制備番石榴葉(干重)100克，加入70％以上濃度的乙醇500毫升，65攝氏度提取2至4小時，兩次，取上清液，過濾，回收乙醇濃縮至約300毫升。置于65攝氏度液相超聲加速器中30分鐘，加入約10克納米二氧化硅(粒徑約10nm)，30分鐘后濃縮，回收乙醇，干燥制成有降血糖及抗菌作用的活性納米番石榴葉產品。
實施例三甘草維生素C納米防腐生物活性材料制備提取過浸膏的甘草渣，溫水洗凈干燥打碎后，稱量100克，用500毫升、65攝氏度、95％以上濃度的乙醇回流提取三次，過濾后濃縮至約500毫升。置于65攝氏度液相超聲加速器中30分鐘，加入約10克納米二氧化硅(粒徑約10nm)，30分鐘后降溫至50攝氏度以下，分別加入與非水溶性甘草醇溶物干重等量或3倍量、5倍量或10倍量的抗壞血酸(維生素C)，30分鐘后，將乙醇回收，濃縮或干燥分別制得1∶1、1∶3、1∶5、1∶10的甘草維生素納米生物活性材料。這些材料用途廣泛，包括但不限于醫(yī)藥、化妝品、保健品、防腐劑等等。
實施例四珍珠五白祛斑美白納米粉膜的制備 甘草、白芍、白芷、白茯苓、白僵蠶、白菊花、丹參、丹皮各5克。
上述組分用50％以上濃度的酒精200毫升，65攝氏度的乙醇回流三次，提取上清液，濃縮過濾置于65攝氏度超聲加速器中30分鐘，分別加入約20克納米二氧化硅(粒徑約10nm)，加入約10克納米鈦(粒徑約50nm)，30分鐘后再加入珍珠水解物，濃縮，將乙醇回收，或真空干燥而制得珍珠五白祛斑美白納米產品。
實施例五甘草酮水楊酸祛斑納米材料的制備甘草或水提取過的甘草渣100克(干重)，用400毫升95％以上濃度的乙醇，65攝氏度回流提取3次，過濾濃縮回收乙醇，過濾后濃縮至約300毫升，置于室溫(25攝氏度左右)中的液相超聲加速器中約30分鐘，加入約6克納米二氧化硅(粒徑約10nm)，30分鐘后，分別加入與非水溶性甘草醇溶物等量、或3倍、或5倍、或10倍等的水楊酸。30分鐘后，將乙醇回收濃縮，或干燥分別制得1∶1、1∶3、1∶5、1∶10等的甘草水楊酸的納米活性材料。這些材料用途廣泛，包括但不限于祛斑化妝品、美容化妝品、醫(yī)藥、保健、防腐劑等等。
權利要求
1.一種生產納米生物活性材料的方法，包括以下步驟(1)用有機溶劑將非水溶性生物活性物質從其原材料中提取出并濃縮；(2)用液相超聲加速裝置使上述非水溶性生物活性物質在液相中分散充分、均勻；(3)加入納米載體，使其與非水溶性生物活性物質在液相超聲加速體系中充分碰撞并形成非化學鍵結合；(4)分離并收集納米生物活性材料。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機溶劑選自乙醇、甲醇、乙醚、石油醚、苯甲醇、乙酸乙酯、氯仿。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述非水溶性生物活性物質是對生命體有作用的非親水性物質。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述非水溶性生物活性物質為生物堿類、酮類、黃酮類、異黃酮類、苯酚類、多酚類、醌類、油脂類、甙類、醇類、萜類和/或甾體類。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中提取非水溶性生物活性物質的方法為常規(guī)提取生物活性物質的方法，選自微波法、CO2法、超臨界法、膜分離法、回流法、溫度法、溶劑法。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中溶劑重量與原材料的干重比大于3∶1。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米載體可以是一種或多種，選自納米SiO2，納米CaCo3，納米TiO2，納米氧化鋅，納米銦、納米銀、納米氫氧化鋁、納米氧化鐵、納米氯化鐵、納米碳、納米砷、納米氧化鋁、納米氧化鎂。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米載體與非水溶性生物活性物質的干重比不小于1∶10。
9.權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的分離方法采用濃縮、真空離心和/或真空噴霧干燥技術。
10.權利要求1所述的方法，其特征在于，所制備的納米生物活性材料粒度大小在1nm-100μm之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種綜合生產利用納米生物活性材料的新工藝及新方法。首先用有機溶劑將非水溶性生物活性物質從其原材料中提取出并濃縮，然后在液相超聲加速體系中分散充分、均勻，再加入一定比例的特定納米載體，使之與非水溶性生物活性物質充分碰撞并形成非化學鍵結合，最后采用濃縮或真空離心、真空噴霧等方法收集納米生物活性材料。本發(fā)明生產工藝流程安全、經濟、簡便、收率高、不污染環(huán)境，同時提高了生物活性材料的利用率，填補了制備非水溶性生物活性材料、原料及制劑的空白，特別是能利用平常廢棄的生物資源，實現(xiàn)資源價值和效益的最大化，為人類創(chuàng)造更高的經濟價值。
文檔編號A61K47/02GK101057874SQ200610011700
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權日2006年4月18日
發(fā)明者詹姆斯·周 申請人:北京未名寶生物科技有限公司, 桂林商源植物制品有限公司