據相關調研顯示,我國中藥市場呈現穩定增長態勢。2015-2020年,我國中藥市場年均復合增長率為8.3%,2020年市場規模達到5824億元。隨著現代科技的發展,超微粉技術逐漸運用在中藥的生產當中,其不僅能保持中藥的藥效,同時也能提高中藥的生物利用度,節約資源。中藥超微粉與傳統中藥的各種劑型相結合,以新興技術配合經典療法,以傳統之形,展現代之效,使中醫藥的療效隨著中藥超微粉的研究與應用得到有效的提高,進而推動中藥產業的發展和進步。
一、超微粉碎技術
超微粉碎技術是 20 世紀 70 年代為適應現代高新技術的發展而產生的一種物料加工新技術。主要指利用機械或流體動力的方法克服固體內部凝聚力,將 0.5 ~ 5mm 的物料粉碎成直徑小于10μm,甚至 1μm 的超細粉體的操作 。超微粉碎通??煞譃槲⒚准壏鬯?( 1 ~ 100μm )、亞微米級粉碎 ( 0. 1~ 1 μm ) 和納米級粉碎( 0. 001~ 0. 1 μm )。超微粉碎技術一般可以分為兩大類:粒度在微米級的制備多采用物理粉碎法-顆粒從大到小的粉碎過程;對于納米級粉體多采用化學合成法-顆粒從小到大的生成過程。超微粉碎技術按其材料干濕程度可分為干法和濕法粉碎。對于固體顆粒材料,主要采用氣流粉碎、球磨和膠體磨。對于液體材料,主要采用高壓均質化、超聲波均質化和微流化技術。
二、中藥超微粉碎技術
中藥超微粉技術是在20世紀90年代中后期興起,它在遵循中醫藥理論的前提下,結合中藥材原料的特點,采用現代粉體工藝技術,把中藥飲片進行超微粉化,并在不同劑型中靈活應用。中藥超微粉碎技術不僅可以應用于單味藥的粉碎,也可以對中藥復方和提取物進行粉碎,達到微粉化狀態。該技術可提高物料的比表面積和空隙率,使其具備高溶解性、高吸附性、高流動性等多方面的新特點,可以改善中藥材的品質,使中藥材的利用更加充分,從而減少了中藥材資源的浪費。近年來在中藥及其制劑領域得到廣泛推廣和應用。
三、中藥超粉碎設備
根據破壞物料分子間內聚力方式的不同,超微粉碎設備主要有機械粉碎機、振動磨、流能磨。
1.機械粉碎機
機械粉碎機的工作原理主要是通過改變粉碎介質、增加攪拌振動裝置、改變機器的結構或運動形式、安裝分級器等方面,使外加力充分而強大地作用于待處理物料,以達到理想的粉碎效果。利用該粉碎機進行普通物料粉碎時可使粉體的 D 90(顆粒累積分布為 90%的粒徑)小于2 μm,D 50 (顆粒累積分布為 50%的粒徑)達到 0.1~1 μm。新研制開發的 MIC 研磨剪切超細粉碎機是利用多個高速公轉和自轉的環狀粉碎媒體,獲得強大的離心力場,使原料受到強大的壓縮力、剪切力及研磨力,將原料粒子“研碎”,得到的粉體粒徑可達到 2 μm以下 。
2.氣流式粉碎機
氣流式粉碎機也被稱為流能磨,其工作原理是使物料顆粒之間以及顆粒與室壁之間在高速流體的作用下發生碰撞、沖擊和研磨而產生強烈粉碎作用的一種粉碎設備。該粉碎機對于質地堅硬的物料有較好的適用性,經氣流粉碎機粉碎后得到的粉體粒徑分布范圍窄,同時,在整個粉碎的過程中會產生冷卻效應,物料在粉碎時產生的熱量與冷卻的溫度相互抵消,因此,該設備粉碎溫度較低,是低熔點和熱敏性中藥材制備超微粉的首選。但因其在粉碎的時候存在較高的氣流速度,會使物料所含的部分揮發性成分損失,該儀器比較適合質地松脆的原料粉碎。但應該注意,該粉碎機消耗能量較高,是普通粉碎方法的數倍 。
3.振動磨
振動磨主要是利用高強度的振動使物料和器壁進行高速碰撞和切磋,且能在短時間內使得物料混合均勻的超微粉碎技術。影響超微粉碎主要的工藝參數是粉碎時間和介質填充率,振動磨的介質填充率比較高,一般為60%~80%,并且在單位時間內物料撞擊和剪切的次數較多,振動磨的沖擊次數通常是普通球磨機的4~5 倍,所以粉碎效率是普通球磨機的 10~20倍,耗能也低很多。同時,由于振動磨配有水冷卻裝置,可實現低溫或常溫的粉碎,對含有揮發性成分的中藥材同樣較適用,經振動磨粉碎制備的產品,粒徑平均可達 2~3 μm 以下。在利用振動磨進行超微粉碎過程中,粒子粒徑呈現“快粉碎-慢粉碎-粉碎平衡-逆粉碎”4個階段的變化,當粉碎達到平衡后,粉體的粒徑不再隨粉碎時間的延長而減小,甚至會出現粉體團聚導致粒徑有所增大的趨勢,因此,在應用時應控制粉碎時間。
四、超微粉碎對中藥粉體性質的影響
1.超微粉碎對中藥粉體比表面積、孔隙度及流動性的影響
在研究中藥粉體中發現,比表面積和孔隙度均與粒度成正相關,流動性與粒度成負相關。結果提示,粒度可以反映比表面積、孔隙度和流動性指標。因此,在超微粉體的粉體學性質評判指標中,僅用粒度評判指標即可,可以簡化質量評價的工作強度和降低質量控制成本;同時可為超微粉碎設備在線檢測控制中僅對粒度控制提供依據。
2.一般認為,粉體吸濕量的大小與吸附表面積大小正相關,但一些中藥粉體吸濕實驗結果并不完全支持該結論,中藥粉體的吸濕性不僅與比表面積相關,還與藥材本身的性質相關。
3.超微粉碎對中藥粉體中有效成分含量的影響
有研究報道超微粉碎過程可能存在化學或機械化學效應。超微粉碎的加工方式主要有振動磨粉碎、機械粉碎、氣流粉碎等, 這些粉碎方法較為溫和,對產品的化學成分影響微不足道。如采用氣流粉碎的太子參,原藥材功效成分結構的變化相差無幾。中藥材經過超微粉碎后,化學成分變化大同小異。但是,對含有不穩定和揮發性成分的藥材,采用超微粉碎應慎重,在粉碎時,應控制粉碎時間,或采用低溫粉碎以減少其有效成分的損失和揮發。
4.超微粉碎對中藥粉體溶出行為的影響
活性成分易溶、無細胞結構的藥材無需超微粉碎?;钚猿煞蛛y溶、無細胞結構藥材的各粒度粉體活性成分的溶出存在顯著差別。
有細胞結構的藥材微粉化后均有利于其活性成分的溶出,對于具有細胞結構的藥材只需打開細胞間的緊密連接即可,而非破壁。有細胞結構的藥材,無論活性成分是否難溶,微粉化后均有利于其活性成分的溶出,均宜進行超微粉碎。同樣,有細胞結構的藥材過度粉碎后也會因聚集而導致溶出度下降,因此也存在最適宜粒度問題,如紅花、三七、當歸、骨碎補等活性成分易溶、有細胞結構的中藥材超微粉碎粒度分別宜控制在65 μm、63 μm、30 μm 和63 μm,活性成分難溶、有細胞結構的大黃粉碎程度宜控制在 34 μm。
5.超微粉碎對中藥粉體體內、外穩定性的影響
從穩定性角度看,一般認為藥物經超微粉碎后粒度減小,粒子表面會更加容易吸附水、空氣和帶有電荷,從而增加存放難度,使其穩定性變差。七厘散超微粉及七厘散細粉進行體內、外穩定性研究發現:在某些環境下,如光照條件、人工胃液中,超微粉碎不僅沒有加劇粉體中有效成分的物理或化學不穩定性,并且對粉體的穩定性具有一定保護作用。
2010 版《中華人民共和國藥典(一部)》 共收載成方制劑和單味制劑約1036 種,其中將中藥直接打粉制成散劑、膠囊劑、片劑、丸劑的品種分別為61 種、24 種、17 種和 308 種,中藥粉體與提取物混合制成顆粒劑、膠囊劑、片劑等的約為 332 種。以上中藥粉碎后直接以粉體形式入藥的制劑約有 742 種,占成方制劑和單味制劑品種的比例為 72%;其中以混合粉體形式入藥的制劑約有 578 種,占成方制劑和單味制劑品種的比例為56%。中藥粉體是中藥制劑重要的中間產品或終端產品,而將中藥粉體制成超微粉體,具有廣闊市場前景。中藥超微粉碎技術可將中藥材、中藥提取物、中藥制劑等微粉化,改善傳統中藥飲片的粉末均勻度,加快有效成分溶出,提高生物利用度,增強藥效,提高中藥的臨床應用能力。該技術不僅豐富了傳統飲片加工方法的內容,又為中藥的生產和應用帶來了新的活力。
文章來源:粉體網
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