摘要

在此次的抗SARS行列中，奈米科技與光觸媒被炒的火熱，奈米科技目前來講是一項新興的科技，誰也無法去預測它的未來是好還是壞，不過此一科技以悄悄地進入了我們的生活之中，比如：光觸媒殺菌劑；光觸媒電風扇；光觸媒空氣清淨機；許許多多與奈米科技相關的產業正一一地被開發出來，改善人們的生活習慣。奈米科技對於我們藥學方面到底有哪些好處呢？奈米技術在漢方生藥的應用又如何呢？這是我們在這篇裏文章所要探討的，以及奈米粒的性質與胃腸道吸收影響因素進行綜述。

關鍵字： 奈米與生藥、奈米粒、奈米球、奈米囊

壹、前言

奈米科技是目前非常炙手可熱的一項新技術，可以應用到這項技術的領域更是非常的廣泛，舉凡高科技電子產業到一般傳統產業；物理學界；化學界；分子生物學界；甚至對於浩瀚宇宙的探險與開發之旅都需要應用到奈米科技才能幫我們實現夢想；最重要的還有與我們息息相關的藥物學，奈米科技更是一條帶領我們通往新藥物治療學領域的康莊大道。

貳、奈米科技的介紹^1-3

一、什麼是奈米

奈米原是一個度量單位名詞，英文全名是「nanometer」，中文譯名成奈米，那一奈米(nm)到底有多小呢？我們若是以其與公尺做個比較的話，其大小是一奈米(nm)＝十億分之一公尺(m)，那究竟是多小呢？若是以與我們生活息息相關的地球來做個例子，那麼大的地球，其直徑十億分之一的大小約只等於一科彈珠般的大小；或者以人的構造來講，人的身高約二十億奈米；血液中的紅血球約一千奈米；組成蛋白質和胺基酸的DNA其直徑約一奈米；原子中最基本原子，氫原子其直徑約0.1奈米，由此可大約看出奈米的大小。

二、未來發展的兩大重心

奈米科技與生物科技將是未來發展的兩大重心，政府已列為國家發展之兩大重點科技，在可預見的未來裡，高科技電子產業的製造，絕大部份的重要創新，皆需要仰賴奈米科技。並且在未來的十到十五年間，預估奈米科技的產值每年將高達一兆美元，在這其中，奈米材料約佔有三千四百億美元產值；奈米半導體約佔有三千億美元產值。奈米技術在生物科技產業之應用市場更是潛力無窮，將是未來產業發展之重要趨勢，若是將生物技術原理加諸於奈米材料、元件，則產品將具有極精密、極微小、具有高智慧等新穎的特性，其應用層面也十分廣泛，例如：(1)奈米生物辨識材料：醫療診斷試劑、藥物釋放系統等；(2)植入式奈米生物元件：神經傳導晶片、血糖生物感測器；(3)DNA應用於光電感測器：如腦型記憶體與DNA網路。就台灣科技發展的趨勢來觀察，奈米科技可望於2003年成為國家型的發展計畫。屆時高科技產業、高科技化傳統產業、新興的奈米生物科技以及奈米電子等三大主軸的發展，估計在2010年時，台灣奈米科技相關產品產值將直逼五千億元大關。

三、奈米科技的基礎

奈米結構的大小約為1到100奈米，介於分子和次微米結構之間。在此尺寸下，許多量子效應與現象特別顯著，奈米結構能產生完全不同於大尺寸物質的新性質且有別於傳統由大縮小的製程，奈米科技乃由小作大。奈米科技乃根據物質在奈米尺寸下之特殊物理、化學、和生物性質或現象，有效地將原子或分子組合成新的奈米結構，並以其為基礎，設計、製作、組裝成新材料、器件、或系統。以產生全新的功能，並加以利用的知識和技藝。奈米結構的特徵具有尺寸小、高表面/體積比、高密度堆積的潛力、以及在結構組合上的彈性。

奈米科技並不算是一個新技術，只能算是一個新名詞，為什麼？其實奈米技術早就存在於自然界植物用來行光合作用的光觸媒之中。所謂光觸媒是只能藉著光的能量展現觸媒作用的物質。「光觸媒的良好藍本就是植物的光合作用」，植物充其量只有在20到30度的溫度中才能輕易地形成著些複雜的分子和系統。雖然化學研究的領域中也可藉著複雜的實驗重現著些分子和系統，所不同的是，在自然界中則可在幾乎沒有任何浪費的情況下組成這些系統。

四、檢測奈米結構的工具

對於以奈米技術製作出的奈米物質如何來檢測是一項非常重要的課題，因為如此小的構造，實在難以徒手和肉眼來做操作和檢測，若非以特殊的器具和儀器是無法來製造和操作他的。運用於檢測奈米構造的工具有掃描探針式顯微術；原子力顯微儀；其他掃描探針式顯微儀。根據美國NSF的預估到2015年時，奈米科技相關的產品及服務的年總產值約為1兆美元。所以如果能夠繼續照這樣的發展下去，奈米科技將為人類帶來更為便捷的生活環境與實現如同電影般情境的夢想。

參、奈米科技在漢方生藥上的應用^4,5

漢方生藥最為人所質疑的就是吸收率與生體可用率的問題，若能解決這個問題，不僅可以開拓漢方藥學的發展，更可以造福成千上萬目前仍不斷支持漢方醫藥專業人士或民眾。為了解決此一問題，我們就不得不深入去研究與此一問題相關的技術。於1976年，奈米粒開始用作藥物載體的研究，含peptide類、蛋白質類、抗原類等大分子物質及許多藥物不良反應較大的藥物，可製成奈米粒載藥系統。「奈米粒」為藥物吸收率與生體可用率的問題提供了一道曙光；這些高分子物質中，天然高分子(如血紅蛋白)純化困難、生產成本高、奈米微粒的載藥量低、水性藥物泄漏快且應用受限；非生物降解型合成高分子則易在人體器官產生累積，對人體有害；生物降解型合成高分子是奈米控釋系統載體材料的研究重點，以聚乳酸、羥基酸或其內酯的聚合物應用最廣，但聚乳酸PLA在腸胃道不穩定，因此應用較少。奈米粒具有可防止藥物被胃腸道的酸與enzyme破壞；減少腸胃道的刺激；降低藥物的不良反應；提高生體可用率以及製成緩慢或持續釋放和target的奈米粒的優點⁸。依照奈米粒的性質，又可將奈米粒分為奈米球和奈米囊此兩種結構^4,5，其中奈米球是屬於基質骨架型；奈米囊則是屬於藥庫模殼型，此兩種奈米粒若是依照他們的生體可用率來做比較的話，則奈米囊比奈米球口服之後的生物可用率為高，因此在藥物載體的選擇上是非常重要的，因為若是選擇了不適用的載體，不僅會影響人體對於藥物在胃腸道及黏膜組織的吸收，也會造成胃腸道及黏膜組織裏呈現一種與粒子大小有關的排除現象，此一現象是只有粒徑適宜的粒子才能在組織中有明顯的吸收與分布，我也將可利用此一特性設計出針對特定細胞、組織、器官所釋放的藥物載體，以期藥物所有的藥效能完全作用於我們所要治療的標的，甚至於能穿透一般治療藥物所不能穿透的標的，以治療某些因藥物穿透性不良，而難以治癒的疾患。聚合物微粒的表面性質如疏水性與帶電性也會影響吸收，梭基化的奈米粒不能被腸系淋巴組織攝取；帶電荷的微粒在胃腸道吸收性也較差；疏水性強的聚合物微粒較易被攝取⁶。因此，如何來改善奈米粒所造成藥物胃腸道吸收不良的情形，主要的方法有選用生物降解性藥材；製備粒徑適宜、在分散介質和腸胃道中不易聚集的載物奈米粒以降低胃腸道enzyme的作用，增加奈米粒與吸收部位接觸時間，進而促進奈米粒穿過胃腸道黏膜機率⁷。目前科學家已經可以用程式控制分子的行為，達到控制生物體的目的，例如靠近並進入癌細胞後，誘發釋出殺死癌細胞的酵素，或是促動噬菌體搜尋並殺死癌細胞，甚至讓癌細胞自我毀滅。人造紅血球的計劃，是用進行細胞治療的奈米尺寸矽薄片、生物晶片，其中藥物傳輸的媒介是由樹狀高分子的奈米材料所組成，特色是可防止免疫系統的排斥作用；以及更易進入癌細胞，阻止HIV病毒的擴散，以便製作出毒性低、副作用少、藥效高，且可減少患者服藥次數的藥物傳輸材料。在疾病預防方面，科學家也可利用奈米科技偵測數百個原子大小的量子分子，當人體有心臟病、中風或感染現象，相關的量子分子就會持續發亮，種種的好處都將在奈米科技發展成熟之際，普遍且廣泛地應用於人體上，提供有效而且更加安全的醫療服務。

肆、漢方生藥粉末的超微粒粉碎技術⁹

藥物奈米化既然具有以上的優點，但是要將漢方生藥粉末超微粒粉碎以達到各各粉末均一度，仍然是一項必須克服的技術，要將漢方生藥粉末裝進只有奈米大小的藥物載體內，因此粉末的粒徑與均一度是非常的重要的(表一)。我們以提高六味地黃丸中牡丹皮的溶出率(表二)來說明超微粒技術對於提高漢方生藥治療濃度的重要性，以下是三組粒徑大小不同的六味地黃丸粉末，分別是A組，B組，C組。

此一技術的優點為，可使漢方生藥材以全微粒入藥，並確保中藥材一次粉碎全過篩(100號~200號)，如此一來生藥材細粉的比表面積及細胞破壁率大大提高加快藥物的溶出和吸收，及提高其生物可用率。

伍、 道地藥材檢測系統建立與技術提昇

為了達成漢方生藥在奈米技術的運用，我們必須著手進行以下的準備工作，例如：藥材分子鑑定及功能基因應用開發；藥材新資源開發；活性篩選及分析用於肝病與氣喘治療)；製程技術開發(用於開發天然物萃取分離工程技術)以及兩年內完成300種道地藥材標準採集、常用道地藥材(internal transcribed spacer, ITS)序列資料庫；中草藥活性成分相關基因轉殖與表現的新技術；生物轉化技術，生產中草藥活性物質；開發中草藥毛狀根培養及細胞生物轉換技術、基源鑑定、指標，甚至更進一步完成國家檢定實驗室認證，建立道地藥材檢測系統與技術的提昇。

陸、結論

追求這些夢想中的材料及系統時，最終的理想目標就在人類身上。生物體是由奈米大小的DNA製造出的蛋白質，這些蛋白質更進一步互相產生複雜的系統。蟬和螃蟹會脫皮。他們一邊進食的同時也正在產生，這些殼是以原子及分子層次的物質為材料所組成的。若能以生物系統為範本，其目標是能開發夢想中的材料及裝置的奈米科技。在此同時也希望能夠促成漢方生藥的更進一步的發展，讓漢方生藥的運用更加便利與寬廣的未來。

參考資料：

1. 川合知二 模仿生命的奈米科技 牛頓雜誌 Oct. 2002. Vol. 230 p98-105.

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3. 朱振峰，楊菁 藥物納米控釋系統的最新研究進展。國外醫學生物醫學工程分冊, 1998, 21(6): 327.

4. Murakami H, Kobayashi M, Takeuchi H, et al. Further Application of a Modified Spontaneous Emulsification Solvent Diffusion Method to Various Types of PLGA and PLA Polymers for Preparation of Nanoparticles. Power Technology, 2000, 107: 137.

5. Deli F, Berton M, Allemann E, et al. Comparison of Two Methods Encapsulation of an Oligonucleotide into Poly (D, L-lactic acid) Paticles. Int J Pharm, 2001, 214: 25.

6. Yoo H S, Park T G. Biodegradable Polymeric Micelles Composed of Doxorubicin Conjugated PLGA-PEG Block Copolymer. J Control Rel, 2001 70: 63.

7. Gref R, Quellec P, Sanchez, A, et al. Development and Characterization of CyA-loaded Poly (lactic acid)-poly (ethylene glycol) (PEG) Micro-and Nanoparticles. Comparison with Convertional PLA Particulate Carriers. Euro J Pharm Biopharm, 2007, 51: 111.

8. 王緒兵，易以木 納米粒胃腸道吸收影響因素Chin Pharm J 2002 July, Vol. 37 No. 7 p484-487.

9. 蘇瑞強，何煜，王瑞成，趙連華 超微粉碎技術提高六味地黃丸(水蜜丸)溶出度的研究 China J of Chinese Materia Medica Vol. 27, No7 July, 2002, p511-513.