常見藥用非金屬礦物的功能及研究進(jìn)展

楊 輝

(咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 咸陽 712021)

將礦物作為藥用材料在我國已有悠久的歷史，秦漢時(shí)代的《神農(nóng)本草經(jīng)》記載礦物藥46種；“醫(yī)圣”張仲景所著的《傷寒雜病論》中記載礦物類藥物21味；公元502-557年陶弘景所著的《本草經(jīng)集注》記載玉石一類，包含滑石、石膏、芒硝等數(shù)十種天然非金屬礦物；明代的李時(shí)珍的《本草綱目》“金石部”論述了161種礦物藥，其中包含大量的非金屬礦物藥。隨著人們對(duì)礦物藥功能的不斷了解和重新劃分界定，一些礦物不再作為藥用材料，《中國藥典》一部(2010年版)收載礦物藥材僅25種[1-2]，2020年修訂的《中國藥典》一部亦是收載了數(shù)十種礦物藥材，其中就包含了滑石、雄黃、鐘乳石等。

長期以來，非金屬礦物作為功能醫(yī)藥材料為人類的生命健康做出了巨大的貢獻(xiàn)，作為一種天然的藥用材料，有的可以直接入藥，例如石膏、滑石、蒙脫石等；有的可以作為制品藥，例如方解石、高嶺土、電氣石等；有的則可以作為藥物載體進(jìn)行使用，例如高嶺土、凹凸棒石、硅藻土等[3]。另外，非金屬礦物在特定的條件下對(duì)人體具有一定的保健作用，利用凹凸棒石、硅藻土以及電氣石等研究制備的凈水保健材料用于高含氟硬質(zhì)水的處理，能夠起到將氟凈化水的作用，同時(shí)礦物中的鍶、鈷等微量元素等對(duì)人體起到調(diào)節(jié)、保健的作用。

1 藥用非金屬礦物的功能與研究現(xiàn)狀

1.1 非金屬礦物原礦物藥

以非金屬礦原礦作為藥物在我國具有悠久的歷史，在古代的醫(yī)學(xué)著作中記載的藥用礦物大多數(shù)都是以原礦直接入藥為主。在大量的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以非金屬礦物的某一種物理化學(xué)特性為藥理，用于對(duì)人體機(jī)體進(jìn)行調(diào)理，達(dá)到藥用效果。常用的非金屬礦物原礦物藥有石膏、滑石、蒙脫石等。

(1)石膏。石膏是一種單斜晶系的硫酸鹽礦物，是主要化學(xué)成分為硫酸鈣(CaSO4)的水合物。石膏對(duì)體溫調(diào)節(jié)中樞和發(fā)汗中樞有一定的抑制作用，因此可以作為解熱藥用，文獻(xiàn)[4]徐富業(yè)教授應(yīng)用石膏治療外感高熱經(jīng)驗(yàn)擷要中就提到了利用石膏治療外感高熱的病例。石膏中的Ca2+能抑制神經(jīng)肌肉興奮性，因此具有鎮(zhèn)痙、抗?jié)B、抗過敏、抗炎的作用，劉麗華[5]利用小柴胡湯加石膏治牙痛、痄腮，效果較好。此外，石膏內(nèi)服經(jīng)胃酸作用，一部分變成可溶性鈣鹽，至腸吸收入血能增加血清內(nèi)鈣離子濃度，可抑制神經(jīng)應(yīng)激能力(包括中樞神經(jīng)的體溫調(diào)節(jié)功能)，減低骨骼肌的興奮性，緩解肌肉痙攣，又能減少血管通透性。因此，中醫(yī)經(jīng)常將石膏與其他中藥材進(jìn)行配伍，可提高臨床藥效。因石膏具有良好的膠凝性，還常用于骨科治療的固定材料。

(2)滑石。滑石為層狀三八面體結(jié)構(gòu)鎂的硅酸鹽礦物，晶體結(jié)構(gòu)屬單斜晶系，系由熱水溶液和巖石中的鎂和硅化合而成?；胨幱蓙硪丫茫诠糯芏嗟尼t(yī)書資料上均有記載滑石可入藥，具有清熱、滲濕、利竅的作用，用于治療暑熱煩渴、小便不利、水瀉、熱痢、淋病、黃疸、水腫等效果俱佳。李時(shí)珍在《本草綱目》里對(duì)滑石的評(píng)價(jià)是“滑石利竅，不獨(dú)小便也，上能利毛腠之竅，下能利精溺之竅。”

(3)蒙脫石。蒙脫石是由顆粒極細(xì)的層狀結(jié)構(gòu)含水鋁硅酸鹽礦物組成，顆粒細(xì)小，約0.2～1μm，具膠體分散特性以及很強(qiáng)的吸附力和陽離子交換性能。蒙脫石在生物醫(yī)藥中被廣泛使用，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域有成熟產(chǎn)品蒙脫石散，起到止瀉功效，常用來治療腹瀉。

1.2 非金屬礦物制品藥

非金屬礦物制品藥就是在非金屬礦物的某些物理化學(xué)特性基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步深加工，放大或者激發(fā)在某些領(lǐng)域的功能，使其能夠更好地作用于人體機(jī)體，達(dá)到藥用的效果。常用的非金屬礦物制品藥有方解石及碳酸鈣制品、電氣石、高嶺土等。

(1)方解石及碳酸鈣制品。方解石是一種碳酸鹽礦物，化學(xué)式為CaCO3，是石灰?guī)r、大理巖等的主要成分。經(jīng)深加工制備的碳酸鈣納米材料可分為無定形和結(jié)晶兩種形態(tài)，由于具有優(yōu)良的生物相容性和生物活性，常作為補(bǔ)鈣劑，吸收率可達(dá)39%，具有重要的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。例如碳酸鈣D3片，主要含有碳酸鈣以及維生素D3，主要用來治療和預(yù)防骨質(zhì)疏松癥，可以有效地補(bǔ)充人體骨骼中鈣元素的含量。

(2)電氣石。電氣石屬環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，具有自發(fā)電極性，當(dāng)晶體所處環(huán)境溫度與壓力變化時(shí)，晶體中帶電粒子之間會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，正負(fù)電荷中心發(fā)生分離，晶體的總電矩發(fā)生變化，從而導(dǎo)致極化電荷產(chǎn)生；同時(shí)電氣石還具有壓電、熱電效應(yīng)，當(dāng)周圍環(huán)境發(fā)生變化，溫度或壓力改變時(shí)，電氣石晶格內(nèi)晶鍵發(fā)生扭轉(zhuǎn)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使得電氣石一端帶正電，另一端帶負(fù)電，能夠產(chǎn)生負(fù)離子，促進(jìn)人類健康。因此，電氣石粉可以做成電氣石膏藥，在膏藥的膏料中加入超細(xì)電氣石復(fù)合的負(fù)離子粉，既保留了膏藥原有的功能，又具備了電氣石發(fā)射遠(yuǎn)紅外、釋放負(fù)離子、釋放微量元素和顯著的生物電特征。它所釋放的超高壓微電流靜電可以刺激患部肌肉和神經(jīng)，改善局部血液循環(huán)，緩解疼痛作用，并且可以促進(jìn)肌肉細(xì)胞的新陳代謝[3]。

(3)高嶺土。高嶺土是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土巖，是典型的二維層狀結(jié)構(gòu)，粒徑較小(約為300～500nm)，具有良好的觸變性、懸浮性、吸附性以及較好的生物相容性，作為一種非金屬礦功能生物材料，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用?！侗静菥V目》就記載了以高嶺土為主要成分的白石脂可用來吸收有毒物質(zhì)、收斂固澀、止血、制泌等功效。張宜等[6]對(duì)近年高嶺土止血材料的研究應(yīng)用進(jìn)展情況進(jìn)行了詳細(xì)的綜述，提到了美國對(duì)各類高嶺土止血產(chǎn)品的開發(fā)研究。楊華明等[7]提出了一種納米氧化物/高嶺土復(fù)合止血抗菌材料，可有效提升材料的止血性能、抗菌性能，并能夠提升傷口愈合的速率。

1.3 非金屬礦物藥用載體

非金屬礦物藥用載體就是以非金屬礦物為基材，通過對(duì)礦物微結(jié)構(gòu)、特性以及功能的可控設(shè)計(jì)，經(jīng)過對(duì)非金屬礦物的精深加工，實(shí)現(xiàn)非金屬礦物與藥物體的有效結(jié)合，使得藥物體能夠更好地作用于人體機(jī)體。常用的非金屬礦物藥用載體有蒙脫石、凹凸棒石、硅藻土、高嶺土等。

(1)蒙脫石。蒙脫石還可以做醫(yī)藥載體，起控釋劑功效。趙蕾蕾[8]將地衣芽孢桿菌活菌膠囊聯(lián)合蒙脫石散治療急性感染性腹瀉患兒效果顯著，可減輕癥狀，改善腸道菌群狀況，降低血清DAO，內(nèi)毒素水平。張彩云等[9]將蒙脫石作為5-氟尿嘧啶藥物緩釋制劑載體，結(jié)果顯示5-氟尿嘧啶的釋放曲線基本符合Higuchi方程，說明蒙脫石對(duì)5-氟尿嘧啶具有較好的緩釋作用。

(2)凹凸棒石。凹凸棒石是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，具有獨(dú)特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征，凹凸棒石的這種獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，使其具有良好的陽離子可交換性、吸水性、懸浮性、流變性、觸變性、抗鹽性、吸附脫色性以及大的比表面積和膠質(zhì)價(jià)、膨脹容等物化性能和工藝性能。作為一種非金屬礦功能生物材料，在醫(yī)藥方面常常利用其吸附性和流變性，可用作懸浮劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、觸變劑以及抗絮凝劑等。湯慶國等[10]利用提純的凹凸棒石作為磁性藥物載體，具有極好的酸、堿中和能力和藥物緩釋性能，用于治療消化道疾病。

(3)硅藻土。硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，其主要成分是由硅藻遺骸沉積形成的天然無定形二氧化硅，礦物成分為蛋白石及其變種。硅藻土因其獨(dú)特的組成結(jié)構(gòu)，因此具有高比表面積、熱穩(wěn)定性和生物相容性，并且易于進(jìn)行表面修飾，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面具有極大的潛力[11]。研究表明硅藻土作為片劑崩解劑不僅能保證片劑的崩解時(shí)間在規(guī)定范圍內(nèi)，而且還不受溶液酸度的影響，同時(shí)片劑的崩解時(shí)間不隨硅藻土的用量而明顯改變[12]。另外，硅藻土具有硅藻殼壁微孔結(jié)構(gòu)，在葡萄糖、鹽水、滴眼液、口服溶液、牙印模材料等起過濾、填充作用。

2 藥用非金屬礦物發(fā)展存在的主要問題

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，非金屬礦物功能材料作為新型的藥用材料越來越受到重視，一些新型的非金屬礦物功能藥用材料不斷涌現(xiàn)，從原來的直接應(yīng)用到精細(xì)化應(yīng)用，極大地挖掘和發(fā)揮了非金屬礦材料的藥物屬性，使得非金屬礦物藥用材料在保障人類生命健康方面發(fā)揮著越來越重要的作用。但是由于對(duì)非金屬礦物成分了解不夠，藥理學(xué)和毒理學(xué)研究深度不足，加工技術(shù)不高等原因，非金屬礦物能生物材料的開發(fā)利用情況卻不盡如人意。

(1)非金屬礦物功能材料的研究開發(fā)未與醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有機(jī)結(jié)合，對(duì)藥用非金屬礦物的資源、市場等沒有系統(tǒng)的研究和調(diào)研，導(dǎo)致上下游脫節(jié)，不能形成產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化的非金屬礦物功能藥物材料產(chǎn)業(yè)集群。

(2)國內(nèi)目前對(duì)于藥用非金屬礦物缺乏專業(yè)的研究人員和學(xué)術(shù)團(tuán)體，形成了研究非金屬礦物材料的人員不懂藥物特性，了解藥物特性的人員對(duì)非金屬礦物材料的研究不了解的局面，對(duì)于非金屬礦物功能藥物材料缺乏系統(tǒng)性的研究和總結(jié)。

(3)藥用非金屬礦物材料的資源和市場的標(biāo)準(zhǔn)體系還未完全建立，對(duì)于藥用非金屬礦資源以及藥用非金屬礦物功能材料缺乏認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量評(píng)價(jià)，優(yōu)質(zhì)的藥用非金屬礦資源不能得到很好地研究和使用，導(dǎo)致很多藥用非金屬礦物材料難以廣泛推廣[13]。

3 藥用非金屬礦物研究的發(fā)展趨勢(shì)

非金屬礦物獨(dú)特的物理化學(xué)特性使得其能夠作為藥用材料，例如蒙脫石的離子交換性和吸附性，電氣石的自發(fā)電極性及壓電、熱電效應(yīng)，高嶺土的觸變性、吸附性等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，非金屬礦物的吸附、載體等功能也必將成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，充分地利用非金屬礦物的功能特性，為人類健康保駕護(hù)航。未來，藥用非金屬礦物的研究將在以下幾個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展。

(1)藥用非金屬礦物功能的精細(xì)化研究。標(biāo)準(zhǔn)化體系還需不斷完善，并且對(duì)于可用于非處方藥用的非金屬礦物，如滑石、蒙脫石、碳酸鈣等功能屬性，需對(duì)其藥理性進(jìn)行深入精細(xì)化研究開發(fā)，結(jié)合現(xiàn)代生物醫(yī)藥進(jìn)行復(fù)合使用，進(jìn)一步放大非金屬礦物的功能特性，增強(qiáng)藥用性，更好地服務(wù)人類健康[14]。

(2)非金屬礦物作為現(xiàn)代藥物載體研究。利用非金屬礦物的陽離子可交換性、懸浮性、流變性、觸變性、抗鹽性、吸附性等特殊的性能，將其作為現(xiàn)代藥物的載體，研究開發(fā)靶向治療藥物，針對(duì)腫瘤、炎癥等疾病進(jìn)行靶向治療，可達(dá)到控制、緩釋、持久的藥物作用。另外，利用非金屬礦物的吸附、抑菌特性可研究開發(fā)快速止血藥物，用于突發(fā)性止血。

(3)非金屬礦物作為現(xiàn)代保健材料的研究開發(fā)。很多非金屬礦物都具有一定的理化屬性，例如電氣石具有自發(fā)電極性和壓電、熱電效應(yīng)，可釋放出負(fù)離子，可以利用其特性開發(fā)出用于保健的電氣石保健產(chǎn)品；麥飯石本身是一種具有吸附性和釋放微量微量元素的天然礦物集合體，做成飯石茶具、麥飯石碗、麥飯石鍋等一系列麥飯石產(chǎn)品，可調(diào)節(jié)水的pH值，改善人體微量元素，提高人體免疫力[15]。

(4)隨著非金屬礦物材料加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，超細(xì)粉體技術(shù)將把藥用非金屬礦物的應(yīng)用帶入到一個(gè)新的階段。大多數(shù)非金屬礦物在經(jīng)過超細(xì)加工后，其特性將被進(jìn)一步地放大和激發(fā)，其應(yīng)用范圍也將擴(kuò)大。超細(xì)粉體技術(shù)可對(duì)藥用非金屬礦物進(jìn)行微觀組合，充分利用微粉化、復(fù)合化、精密化、表面改性及粒子設(shè)計(jì)技術(shù)使藥用非金屬礦的功能達(dá)到最高水平，在這方面可研究利用的技術(shù)空間十分廣闊[1]。