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超微粉碎技术及在中药领域的应用研究

时间：2025-09-18   点击次数：2次

01 前言

超微粉碎技术是指利用机械或流体动力的方法提供外力，使物料粒子间部分化学键在强烈的冲击、剪切、摩擦等作用下被破坏而生成新表面，进而将0.5～5mm的物料粉碎成微米级甚至纳米级颗粒的技术。在中药领域，应用超微粉碎技术可良好地保留中药原有的组织结构及活性成分，实现中药的细胞级碎裂，达到优化有效成分的理化性质、改善中药提取效果、增强药效的目的。通常认为粒径为0.1～75μm的中药超微粉能保留住中药材中的有效成分。针对不同形态、不同质地的药材，选用的粉碎机械设备有所差别，再通过选用合适的粉碎技术可得到不同粒径的物料，从而提高中药药效。

02

超微粉碎技术概述

根据被粉碎物料和成品粒度的大小，超微粉碎分为粗粉碎、细粉碎、微粉碎和超微粉碎4种类型。超微粉碎技术通常分为微米级粉碎（1～100μm）、亚微米级粉碎（0.1～1μm）、纳米级粉碎（1～100nm）。中药超微粉碎主要指中药的细胞级微粉碎，得到的中药微粉又被称为“细胞级中药微粉”，其粒径范围为0.1～75μm，粒度分布中心直径为10～15μm。中药超微粉碎是以植物类药材细胞破壁为目的的粉碎，细胞经破壁后，胞内有效成分可充分暴露出来，增加药物吸收率，提高其生物利用度；提高药物的释放速度和释放量；保留生物活性成分，提高药效。
根据粉碎物料状态的不同，超微粉碎可分为干法粉碎和湿法粉碎，主要包括：气流粉碎、球磨、高压均质、微射流粉碎、高速均质、胶体粉碎、超声粉碎机、高速旋转冲击粉碎、砂磨等；其中干法粉碎通常用于减小物料的粒度，并对其弹性、塑性或刚性特性方面进行改善；湿法粉碎主要应用于液体的乳化、均质等方面。除去这些传统粉碎方式，还有一些新的专用超细粉碎技术，如真空超细粉碎、低温铣削、低温粉碎等，可减少粉碎过程中物料中易挥发、热敏性成分的流失。

 

03

超微粉碎设备

3.1气流磨
气流磨（图1）亦称流能磨，核心部件为喷嘴及粉碎腔；工作原理是以高速气流或过热蒸汽为冲击载体，将其从喷嘴喷出，为物料的断裂行为提供能量，导致物料裂纹失稳并在外力作用下张开而扩展，宏观表现为物料粒径的变化。以高速气流为冲击载体的气流磨常用于中药粉碎处理，可分为以下5种：水平圆盘式、循环管式、对喷式、撞击板靶式、流化床式。气流磨适用于质地松脆、热敏性及低熔点的中药，不适用于含有挥发性成分的药材；粉碎后的产品粒度分布均匀、分级精度高、亲和力强，保留了颗粒固有属性。因此，此技术已成为研制各种高性能微粉材料的方法。

 

超微粉碎技术 

图1 气流磨
3.2高速机械冲击磨
高速机械冲击磨利用绕轴高速旋转的转子向物料传输动量，使物料与衬体激烈碰撞而得到超微粉，此过程中产生的研磨、剪切、涡流效应可促进粉体新表面的生成。此设备进料便捷、占地面积小、粉碎效率高、粉碎粒度可调，被广泛应用于中、低硬度中药的粉碎；但粉碎过程中具有热效应，不适用于热敏性及低熔点的中药材。高速机械冲击磨通常以配套机组（图2）运行，将中药粗粉碎、细粉碎、筛分三道工序整合到一套设备中，可提高生产效率、降低劳动强度；整个系统还配有收尘装置，既能改善工作环境，又避免了物料浪费。

 

超微粉碎技术  


图2高速机械冲击磨组的工艺流程
3.3振动磨
振动磨包括研磨介质、研磨钵体及偏心激振装置。其工作原理（图3）复杂且多尺度，偏心机构驱动钵体作周期性高频振动，研磨介质随之运动并对物料产生多种作用力，加剧物料中裂纹的延伸，从而使外部结构破碎。振动磨适用于不同硬度的中药材粉碎，所得颗粒的粒度分布窄。若振动磨配有冷却装置，还可实现对热敏性、低熔点和具挥发性成分中药材的低温粉碎。但振动磨的缺点是运行噪声大，对研磨棒质量要求较高。

超微粉碎技术 


图3振动磨原理示意图

04

超微粉碎技术在中药领域的应用

4.1常规及中药材研究
目前，我国对植物药、动物药和矿物药等400多种中药材均有应用超微粉碎技术方面的研究。包括中药超微粉物理特性表征、有效成分提取、生物利用度、体外药代动力学、药效学和毒理学等。例如冬虫夏草、三七、人参、麝香等中药材通过超微粉碎技术制备成口服散剂，在保证传统制剂药效的同时，还可以提高活性成分溶出率，具备服用剂量小、口服利用度高、适口性佳、携带方便等优点。
4.2中药制剂研究
超微粉碎技术已在多种中药剂型中广泛使用，例如复方片剂、丸剂、粉剂、汤剂以及胶囊等，可以显著提高胶囊的体外溶出度，完善贴剂、巴布剂等经皮制剂的透皮性能，在保证中药制剂质量的前提下，提高药效。
4.3新型中药开发
超微粉碎技术在新型中药开发中也发挥着重要作用，为中药剂型改革提供了坚实有力的技术支持。中药破壁饮片是一种新兴的中药饮片，其特点在于可以直接口服，此类饮片采用超微粉碎技术对原料进行处理，使得其粉体D90<45μm,一定程度的保留药材中的有效成分，在便于储存运输的同时更符合临床用药需求。超微粉敷贴是一种将传统敷贴技术以及超微粉碎技术结合的新型外用剂型，具有有效成分含量高、透皮吸收速率快等优势。
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