编号：YYHY00025

篇名：天然矿物材料在医药产业中的应用及开发

作者： 管俊芳，陆琦，周湖云，雷新荣

关键词： 云母、蒙脱石; 凹凸棒石; 应用现状和前景

摘要： 天然层状硅酸盐矿物云母、蒙脱石、凹凸棒石等在医药中有十分广泛的用途，文中论述了这些矿物与医药有关的性质及其应用现状，展望了应用前景。

原文： 层状硅酸盐矿物的晶体结构由四面体片和八面体片组成，硅氧四面体分布在一个平面内，彼此以三个角顶相连，即每个四面体的三个氧原子与相邻的三个硅氧四面体共用，从而形成二维延展的网层。上下两层四面体片，以顶氧(及OH)相对，并以最紧密堆积的位置错开重叠，在其间形成了八面体空隙，其中为六配位的镁、铝等充填，配位八面体共棱联结形成了八面体片。在四面体片与八面体片相匹配中，硅氧四面体所组成的六方环范围内有三个八面体与之相适应。当这三个八面体中心位置均为二价离子占据时，所形成的结构为三八面体结构; 若充填的为三价离子，则这三个八面体位置将只有两个为离子充填，有一个是空着的，这种结构称为二八面体型结构。四面体片与八面体片组合成层状硅酸盐的结构单元层。它有两种基本型式:1:1型(由一个四面体片和一个八面体片组成)，2:1型(由两个四面体片和一个八面体片组成)。由于层状硅酸盐矿物的晶体结构特点，使其有特殊的物理性质，即吸附性、膨胀性、可塑性和离子交换性等。这些性能在医药产业中得到广泛的应用。目前药用的层状硅酸盐矿物有蒙脱石、云母类、凹凸棒石等。 1　云母类矿物药的应用 据杨士明，云母类药用矿物主要有云母、金精石、青礞石、金礞石。云母类矿物的基本结构是由八面体配位的阳离子层夹在两个相同(SiAl)O4四面体单层间所组成。(SiAl)O4四面体以顶角相连六方网层，六方网层中的Si有1/4为Al代替，结构层内出现剩余电荷，要求结构层之间有较大阳离子(如水)存在，以平衡电荷。由于存在静电位差，故能促进阳离子交换，产生吸附作用，这是化痰利水机制之一。云母分子晶体结构层间的活性氧，能促进组织的氧交换。在中医独特理论体系中，气机的升降是人类生命活动的原动力，肝郁气滞得“活性氧”之功，而气下，肝平，故而坠痰下气，平肝镇惊之动力由此而生。 云母石又称云母、白云母、银精石、千层纸，入药具有纳气坠痰、止血敛疮的功能。主治虚损气弱、眩晕、惊悸、金创出血、痈疽疮毒等。药用云母为硅酸盐类矿物白云母的矿石。主要从变质岩、花岗岩、伟晶岩及云母片岩中采得。药用白云母主产于内蒙古、辽宁、河北、山西、山东等省(区)。 金精石又称金晶石，入药具有镇惊安神、明目去翳的功能。主治心悸怔忡、夜不安眠和目疾翳障。为硅酸盐类矿物金云母及金云母的矿石，主要从伟晶岩中采得。除伟晶岩外，金云母还是富镁岩石变质产物。一般是先形成金云母，再被热液作用水化即转变为水金云母，所以金精石既可以是金云母本身，也可以是不同水化程度的水金云母。金云母及水金云母主产于内蒙、湖南、山西、山东、河南、四川等省(区)。 礞石又称青礞石，入药具有下气消痰，平肝镇惊的功能，主治顽痰、气逆喘咳、痰积惊痫等证。为变质岩类岩石绿泥石化云母碳酸盐片岩和黑云母片岩呈块状或碎状体。 金礞石又称礞石、酥酥石，入药具有逐痰、平肝的功能，主治痰涎壅塞喘急、癫痫、精神狂躁等证。为变质岩类岩石云母片岩的风化物，药用最常见的是云母片岩和黑云母片岩。 2 蒙脱石类矿物药的应用 蒙脱石为2:1层状硅酸盐。其中的Al3+和Si4+可被Mg2+和Fe2+置换，可交换的阳离子骨架有剩余电荷，可吸附阳离子。层间距无水时为0.096nm，随着层间吸附不同的水化阳离子，产生不同的层间距长度，在充分水化环境中，层间距可增大，吸水后体积可增大10～30倍。 蒙脱石在医药工业中主要是用作辅料，由于具有吸水性、悬浮性、分散性、粘结性、触变性，使其作为制剂辅料具有乳化、增稠、助悬、吸附的功能，是优良的药用辅科。蒙脱石分别收载于美国药典、欧洲药典、英国药典，我国也将其列入《国家级药物制剂新产品开发指南》。 蒙脱石在水中带负电荷，吸收大量水形成高粘度的糊状物，能阻止微粒聚集，而且具有触变性、润滑性，是混悬剂(混悬剂具有较好的生物利用度，制成混悬剂给药更容易，特别对儿童和吞咽困难的老人来说，给服药带来了方便)中性能优良的助悬剂，据郑明新的研究，膨润土有配伍禁忌少，不需加防腐剂的优点。1%的蒙脱石作硫糖铝混悬剂助悬剂，其助悬效果要好于羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠和海藻酸钠。越摇其流动性越好。不粘壁，再分散性好，沉降慢，絮凝颗粒细腻。据邢君芬等2%蒙脱石作炉甘石洗剂的助悬剂，并与同浓度的CMC-Na、海藻酸钠进行比较，结果表明，其沉降容积比、微粒布朗运动、重分散力、结块情况、微粒大小等指标均优于后两者。 蒙脱石广泛用于消化系统的疾病，如，急、慢性腹泻，胃、十二指肠溃疡和食管炎。由于其层纹状结构及非均匀性电性分布，对消化道内的一些病毒、病菌及毒素产生较强的选择性吸附作用。如由法国益普生公司研制的思密达(Smecta)就是以蒙脱石为主要成分的消化道粘膜保护剂。思密达作粘膜吸附剂的药理作用表现为能加强粘膜屏障，抑制病毒和病菌，保持肠道微生物生态平衡。陈洁等[ 6 ]临床观察结果表明，国产蒙脱石治疗小儿急性腹泻病，疗效与进口蒙脱石相似，且本品无明显不良反应。治疗前后血、尿常规，肝、肾功能均无明显异常，值得临床推广使用。口腔溃疡是口腔粘膜病中的常见病，周期性反复发作，焦海胜研究蒙脱石和氯己定治疗复发性口腔溃疡。另外蒙脱石对慢性胃炎和急性创伤、烧伤引起的应激性溃疡有一定的疗效。蒙脱石作吸附剂浓度为1%～2%，利用其吸附性质还可作为胃肠道吸附剂，用于清除体内的重金属及放射性同位素。蒙脱石对细菌、病毒具有选择性吸附作用，蛋白质溶液(如人血浆)中的病毒可被硅藻土、硅酸、蒙脱石、金属氢氧化物、珍珠岩、纤维素的混合颗粒所吸附。 蒙脱石性质稳定，无酸败、变质现象，能保持药物的固有疗效，可作软膏、糊剂的增稠剂或直接用于软膏基质以及乳剂的乳化剂。蒙脱石用于软膏基质后，可免除动、植物油脂或矿物油脂调制的膏脂变质后对皮肤的刺激作用。经碱处理的蒙脱石加入MgO，可具有高度的亲水性、分散性，可用来控制膏体的流变性、触变性、扩散性和粘度。用于医用软膏，可在皮肤表面形成薄膜，提高有效成分的附着力及离子交换性，如以蒙脱石为基质的治疗浓硫酸灼伤的糊剂。蒙脱石也可用于无机抗菌剂的制备，所制成的抗菌剂，抗绿脓杆菌效果较好。日本学者大谷朝男通过在蒙脱石中同时添加金属银和TBZ(TBZ为有机化合物对霉菌有效，但对细菌效果较差)的方法，制成了对细菌和霉菌都有效的抗菌剂，蒙脱石可用于配制家庭及医院使用的消毒用糊剂。蒙脱石还可用于甲紫乳剂、混悬剂的制备，蒙脱石作外用乳剂的乳化剂，可避免一般表面活性强的物质对皮肤刺激而产生的过敏、皮炎。 蒙脱石具有的粘性、可用于牙科领域，可制成牙科用粘固粉，治疗口腔疾病的牙粉及牙膏用增稠剂。在药物生产中，蒙脱石可起吸附剂、过滤剂的作用。如蒙脱石可作为去除溶液中咖啡因的吸附剂、过滤剂。另外，蒙脱石可用于纯化青霉素酰化酶。蒙脱石还可用于中药的提取。如可将蒙脱石用于精制甘草浸膏，用57%的蒙脱石加于甘草流浸膏中，制成的甘草浸膏比未经蒙脱石处理者，其中甘草酸的含量约增高10%，且几乎无沉淀。 蒙脱石是具有纳米级结构的矿物，在化学合成中，可充当催化剂载体。亦可用作农药(杀虫剂、杀菌剂)的载体，使农药高度分散。在药学领域中可用作驱虫药载体。将抗寄生虫药物添入蒙脱石中，可制成肠道驱虫剂。由于蒙脱石的吸附作用，可延长驱虫剂在肠道的作用时间。该配方具有热稳定性，对控制肠道寄生虫效果较好。 蒙脱石可作为药用辅料，具有优越的崩解性能，且对神经、呼吸、心血管系统无影响。在某些情况下，蒙脱石作崩解剂效果较其他崩解剂好。蒙脱石可用于控释茶碱片的制备、速崩片、咀嚼片的制备，蒙脱石与微晶纤维素和玉米淀粉等作崩解剂制成的甲状腺素速崩片和咀嚼片，特别易于病人吞咽，在数秒钟内就可迅速崩解为精细的颗粉，非常适宜人体消化道对甲状腺素的吸收。 3　凹凸棒石 凹凸棒石是含水的富镁硅酸盐矿物，其基本的构造单元是由平行于C轴的硅氧四面体双链组成，各个链间通过氧原子连接。硅氧四面体的自由氧原子的指向每四个一组，上下交替地排列。四面体片在链间被连续地连结，构成链层状硅酸盐。从垂直C 轴的截面上看，两个四面体片夹一个八面体片构成一个链层单元，链层单元和孔道相间排列，孔道截面大约为0.38×6.3nm。由于凹凸棒石具有大量的微孔道，因而也就有很大的比表面积，吸附性能好。 凹凸棒石粘土具有层链状结构，其比表面积达369m2/g，因而能迅速分散并覆盖于消化道粘膜表面，吸附各种致病因子、水份和气体等，并可与肠道内有害菌及其毒素结合随粪便排出体外，起到均衡肠道内菌群、调节肠功能作用。同时，它还能增加消化道粘膜糖蛋白中的多糖成份，有助于粘膜的修复和稳定。通过研究发现其对大肠杆菌及其他杂菌群也有很好的吸附作用，是一种安全无毒的天然材料，亦无致癌性。在家兔创伤愈合实验中显示了它的消炎作用和几乎不被机体吸收的性能。国外有报道用凹凸棒石粘土治疗急性腹泻，尤其对婴幼儿患者疗效较好，认为它是治疗轻、中度急性腹泻除口服补液(ORS)外的一种安全有效的药物，并为美国食品和药物管理局所肯定。王唯坚等发现华特灵(华特灵中含有凹凸棒石)除有快速止泻作用外，还能改善腹胀、呕吐等症状。用华特灵和思密达治疗急性腹泻均取得了满意的疗效，两组显效率及总有效率均无显著差异(P>0.05)。另外，用华特灵和思密达进行体外吸附胆酸试验表明，两组均有很好的吸附性能，且无显著差异(P >0.05)，提示它同思密达一样具治疗其他消化道粘膜病变的潜能。由于华特灵有良好的吸附功能和抗吸收能力，口服后几乎完全不吸收，安全性好，如果辅以ORS或微生态制剂疗效将会更好。 覃林花等研究凹凸棒石对胆汁的吸附时，发现凹凸棒石粉对11例胆汁反流患者胃液进行吸附检测，吸附后三羟胆酸及总胆酸含量明显降低。 4　应用前景 我国有丰富的天然层状硅酸盐矿物材料，例如，膨润土(主要成分是蒙脱石)资源分布丰富，分布广泛。要充分利用天然蒙脱石资源，开发蒙脱石在药学中的应用，应加强蒙脱石纯化、标准化研究，使其适应不同药学领域的需要。我国相关制药企业应加紧研制，开发出国产的蒙脱石制剂，充分利用我国天然蒙脱石这一矿产资源，降低药品成本。总之，蒙脱石在药物制剂方面将会有广阔的市场前景，会带来可观的经济效益。 天然凹凸棒石庞大的表面积使其与活性炭一样具有良好的去毒、脱色和脱嗅功能，可使油脂、淀粉糖和明胶等去毒，故被广泛应用于食品加工助剂。凹凸棒石具有对大肠杆菌的吸附作用及其价格低廉、国内资源丰富、加工方便等特点，凹凸棒石粉可望有良好的临床应用前景，在治疗胆汁反流相关胃疾病中有应用价值，而且也可能作为一种全消化道粘膜保护剂，华特灵符合WHO抗腹泻药物的标准。由于华特灵主要成份——凹凸棒石粘土国内资源极为丰富，服用方便、疗效好，辅以适当调味剂改善口感后有望替代同类进口药物，可产生巨大的社会效益和经济效益。