矿物药

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矿物药(Mineral Medicine)

目录

什么是矿物药[1]

  矿物药是指可供药用的矿物和岩石等一些天然形成的无机物或矿石的加工品,也包括一些古生物的化石,如朱砂、雄黄、石膏、炉甘石等。

矿物药的发展概况[2]

  在祖国传统医药学中,直接使用植物、动物、矿物人药治病,为中华民族的繁衍昌盛作出了巨大的贡献。矿物作为中药有许多确切的记载,如白石英有镇静、安神之功;朱砂能治疗心脏病……随着科学技术的发展,许多问题值得深入研究和探讨。集中起来主要是毒性和作用机理这两个问题。

  1.毒性

  自从西方医药学形成和有机合成药物发展后,合成有机药物迅速发展,矿物药物的使用大大减少。随着现代毒理学的发展,含砷、汞等化合物的药逐渐被淘汰。例如:中药复方中使用砒霜和雄黄有确定的临床效果,但一直因砷化合物的毒性,使人难以接受。近几年来,发现三氧化二砷促进细胞凋亡,使现在医药接受了砷化物治疗白血病的可能性。这就使人们重新认识矿物药,带来了矿物药发展的新机遇。

  2.作用机理

  人们提出这样的问题:基本不溶的矿物和单质金属为什么有治病的作用?近年来,对这个问题国内外均进行了研究,结果表明了使用矿物药的合理性。例如:金不溶于水,但现在发现:金化合物的代谢产物[Au(CN)2]有抗病毒的作用,而且金化合物可以抑制NADPH氧化酶,从而阻断自由基链传递,有助于中止炎症反应。

  总之,当前无机药物正面临复兴之际,深入研究矿物药,有望认识并解决有毒金属化合物,药用中遇到的活性与毒性之间的矛盾,促使矿物药在中药现代化中发挥作用。

矿物药的分类[3]

  矿物药的分类方法较多,常见的有阴离子分类法、阳离子分类法、功能分类法和来源分类。如按矿物药的功能,有清热解毒药、利水通淋药、理血药、潜阳安神药、补阳止泻药等;按

  矿物药的主要阳离子种类划分为汞化合物类、铁化合物类、铝化合物类、铜化合物类、铝化合物类、砷化合物类、硅化合物类、钙化合物类、镁化合物类、钠化合物类;按来源分为原矿物药、矿物制品和矿物制剂类等。下面主要介绍阴离子分类法和来源分类。

  1.阴离子分类法

  按矿物药的阴离子种类划分(《中华人民共和国药典》和《中药鉴定学》教材采用该分类法),矿物药可分为:

  (1)氧化物类。如磁石Fe3O4、赭石Fe2O3、铅丹PbO4(或2PbO、Pb02)和信石AS2O3

  (2)硫化物类。如雄黄AS2O2、雌黄AS2S3、朱砂HgS和FeS2

  (3)卤化物类。如轻粉Hg2C12、紫硇砂NaCl、白硇砂NH4C1

  (4)碳酸盐类。如炉甘石。

  (5)硫酸盐类。如石膏CaSO4·2H2O、白矾KAl(SO4)2·12H2O、芒硝Na2S04·10H20

  2.根据矿物药的来源不同、加工方法及所用原料性质不同等分类

  (1)原矿物药。指从自然界采集后,经简单除杂后药用,其基本保持原有性状。包括矿物(如石膏、滑石、雄黄)、动物化石、(如龙骨、石燕)及以有机物为主的矿物(如琥珀)。

  (2)矿物制品药。指主要以矿物为原料经加工制成的单味药,如白矾、胆矾、玄明粉、枯矾等。

  (3)矿物药制剂。指以多味原矿物药或矿物制品药为原料经加工制成的制剂。例如,中药的“丹药”即属这类药(如小灵丹、轻粉)。

矿物药的特点[4]

  1.药源丰富

  矿物药大都是由天然矿物经过加工炮制而成。我国矿物药蕴藏量丰富,保证了矿物药的来源。特别是被称之为世界屋脊的青藏高原地域辽阔,具有极其丰富的矿物药资源,据记载比较常用的矿物药就有70多种。因此,应尽可能的开发和使用矿物药。

  2.加工炮制方法比较简便

  加工炮制的目的是为了除去杂质,提高纯度,改变性质,提高疗效,降低毒性,保证用药安全。采集的矿物药材有的经过拣、洗、淘、漂、提,即可使用;有的为了降低或消除毒性,要经过锻、炼、淬;有的通过加工炮制,改变其性能,才能适应于治疗疾病的需要。但总体来说,矿物药的加工炮制方法还是比较简便的。

  3.功用确切、疗效迅速

  多年的临床实践证明,传统矿物药疗效确切、迅速。如雄黄的杀虫解毒,朱砂和铅丹的震惊安神,自然铜的散瘀接骨等都在中医临床实践中长期使用;竹叶石膏汤中以石膏为主要,也是疗效较好的中药。

  4.毒性与生物活性

  许多矿物药是具有毒性的金属化合物,其毒性和生物活性共存,特别是砷、汞、铅等类药物,安全范围较小,没有成熟的经验,切不可任意加大剂量,以免发生意外。

矿物药的研究方法[3]

  1.矿物药研究的主要内容

  首先是品种鉴别,其次是单味药的理化性质、质量标准、炮制方法及炮制后性状和活性的变化、功能主治、配伍应用与剂型及在不同的剂型和用法其可溶性的变化,以及对疗效的影响等,其中最基础的研究,在于对矿物药治病物质基础的理论研究。

  2.矿物药的一般鉴定法与研究法

  矿物药品种鉴别和炮制品与生品对比研究、可溶性研究,以及与应用有关的其他研究中,需综合运用多种外表性状和理化性质的鉴定研究手段。常采用的方法有如下几种。

  (1)外表特征鉴定法。是研究药材的基础方法。在矿物药的鉴别研究中,除形状、色泽、气味之外,还经常使用以下一些性状。①形态。指单个矿物个体的形状或矿物集合体,聚集体的整体的形状,还包括化石的形态;它不只是鉴别依据,也是反映其成因等的标志。同一种矿物形态不同反映其形成条件、形成方式不同,可能分属不同的药;如方解石是内生方解石的粗晶集合体,钟乳石是外生方解石的钟乳状集合体的中部或根部,鹅管石则为钟乳状集合体中空的尖部,珊瑚则为生物化学沉积的方解石的树枝状集合体。②物理性质。包括颜色、条痕(粉末的颜色)、光泽(表面对白光的反射量,以类似何种物质的反光来定性描述)、透明度(指厚度0.03 mm薄片的透明程度)、硬度(以10种标准矿物作为对比的刻画硬度)、解理和断口(依一定结晶方向破裂和无一定方向的破裂面)、密度(指原矿物的密度)、韧性等。

  韧性是指受力不易碎裂,如软玉;易碎裂的则称脆性,如方解石。挠性是指片状矿物受力挠曲变形,解除外力不能复原,如磋石中的片状矿物;弹性则是指受力挠曲变形,解除外力能恢复原样,如云母。吸湿性是指粘舌。可塑性是指吸水后并不松散而且可用手搓成条,捏成饼。③像素描图。图中所绘裂纹可反映解理组数和交角;可借肉眼、放大镜或显微镜来观察。

  (2)显微镜鉴定法。进一步鉴定和研究矿物药,特别是以细微矿物为集合体的矿物药,原矿物透明者利用透射偏光显微镜(简称偏光显微镜)、不透明者则利用反射偏光显微镜观察其形态、光学性质和测试一些必要的物理常数。矿物药除少数外,绝大多数属透明矿物。

  (3)X射线分析方法。X射线分析是研究结晶物质的重要手段之一,绝大多数矿物药由晶质矿物组成。因此,采用X射线分析法鉴定和研究矿物药,对提高矿物药的研究水平十分必要。如有一些矿物药呈粉末状,利用外表特征或偏光显微镜等方法难以鉴别,而X射线衍射分析法却可以获得十分精确的鉴别结果。还有矿物药经炮制后,物相[成分和(或)结构]可以发生转化,生成物颗粒一般很细,也可用X射线衍射法来鉴定。

  (4)热分析法。热分析法是测量物质在等速变温条件下,其物理性能与温度关系的一类技术。矿物受热后,它的热能、质量、电、磁、光、声、几何尺寸等都会相应的随之变化,从这些变化中不仅能鉴别某些矿物,更能提供矿物的性能参数,为矿物药鉴别和矿物药炮制、应用提供科学的数据。研究热能、质量的方法为差热分析法和热重分析法,研究电、磁的方法则叫热电法、热磁法等。矿物药研究中常用“差热法”和“热重法”。

  (5)化学分析。用以研究物质成分及其化学性质的各种分析方法均可在矿物药研究中应用,只是针对不同的目的合理选用。常用的方法有简易化学试验、光谱分析、极谱分析、火焰光度法、化学全分析、物相分析等。一般情况下,对含量>3%的元素,化学分析方法的精度高于光谱分析等仪器分析;含量在0.1%~3%的混入成分时,化学分析的精度与光谱分析相近;含量在0.001%~0.1%的微量成分而言,化学分析结果的精度低于光谱分析。

矿物药的研究方向[4]

  矿物药的研究是一个涉及多学科、多层次的课题,它涉及到人类如何保护自己,调整人与自然环境之间复杂而微妙的平衡关系。由于矿物药学是诸多学科相互渗透建立起来的新学科,先进的测试技术和诸多学科的突破性进展,也将对矿物药的研究产生深刻的影响和巨大的推动作用。

  1.矿物药宏量元素与微素元素的研究

  人类赖以生存的自然界是由各种元素组成的,人类本身也是由各种元素组成的。在组成人体的60余种元素中,氧、碳、氢、钙、磷等宏量元素组成了人体的细胞、骨骼、肌肉、血液、脏器的主体。人体宏量元素的失调造成人体多种疾病,如缺钙会引起各种症状,这已成为人类的生活常识。而人体中的微量元素对人体内能的转换、腺素和激素的合成、生殖、骨骼与肌肉生长发育、大脑的思维记忆、视力的敏锐程度、遗传密码的传递都起着极大的作用。某种微量元素的缺乏或过剩,均可以引起严重的疾病。研究表明,我国东北地区的克山病是缺硒引起的;而云南地区克山病是硒化物过剩导致的。

  矿物药对于人体直接补给和排泄微量元素,使其在人体中保持一定的区间值有一定的作用。但对于矿物药中的微量元素的可吸收度,可助排泄某些微量元素的原因等,尚缺乏深入研究。

  2.矿物药成分的研究

  对矿物药进行现代化学分析,以准确地确定其化学组成、不同化学成分的准确含量。同时,要进行矿物学的矿物成分研究,确定其矿物成分的矿物分子式和组成元素,以准确

  地了解矿物药是由什么矿物或岩石组成,各种矿物的含量特征。亦可证实不同地区的同种矿物药之间的差异,有的研究尚可以分辨某种矿物药是未经炮制或已经炮制矿物药之间的差别。

  3.矿物药物理性质的研究

  矿物药的物理性质是矿物药在生物物理过程中起重要作用的主要特征之一。包括矿物药的磁性、放射性、光敏性、吸附性、吸湿性、导电性、绝缘性等。例如磁性矿物药对人体生物磁场起的调整作用,从而使人体磁场和相处的自然环境磁场相适应,或者调整人体内部磁场的变动与不协调状况,从而理顺内部磁场,达到优化状态,因而达到治疗疾病的目的。

  4.矿物药名称与矿物学名称对应的研究

  中国幅员辽阔,民族众多,用药的方式和用药的习惯,以及用药特色均有很多不同。出现了“同名不同药,同药不同名”的现象。

  对于药用功能相似,但其矿物学名称不同的矿物药,可以在充分准确研究的基础上确立它们的对比参数,可以统一划归为某一个矿物药,并分妄J'JYU出它们主要相同点和微小差别之处,准确地阐明它们药用条件的差异。

  5.矿物药的药理与毒性研究

  虽然矿物药的历史悠久,在临床实践中积累了丰富的经验。但矿物药的药理和毒理的研究还处于基础阶段。药理学的研究工作基本上是对矿物药或其复方的整体药效、毒性的研究,测试一些宏观指标,很少有从分子水平阐明其作用机理的研究。如朱砂、雄黄等对人体治疗作用和中毒作用的界限相当接近的矿物药,其用量规定及作用机理还缺少充分的实验依据,给临床安全、有效用药带来许多困难。

  矿物药药理研究和矿物药的毒理研究,还必须十分注意矿物药在炮制过程中的物理化学性质的变化、成分与结构的变化,以及由此而引起的矿物药的药理特征的变化和矿物的毒性变化。

  6.矿物药资源的研究

  矿物药资源问题是一个相当复杂的问题。由于产地不同,矿物药形成的地质环境和条件虽然宏观上是一致的,但却有着微妙的差异。而微量元素的含量显著不同,类质同像,状况不同,对矿物药的质量和药用功效影响极大。随着分析技术的发展可以采用现代高精度的测试方法,准确地分析其物质成分、矿物组成。微量元素的状态与分布特色,进而探究其药用功能具有独特优势的原由。

  7.矿物药标准体系的建立

  在对矿物药全面、系统深入研究的基础上,建立起科学的矿物药的标准体系,以保障矿物药的合理、安全的使用。完善的矿物药标准体系应包括:矿物药的标准样品体系、矿物药的质量评价指标体系、矿物药的科学分类体系、矿物药应用范畴的严格定量体系等。

矿物药作用的化学基础[4]

  人类用药物预防或治疗疾病,是通过服用药物等方式在一定时间内,在人体内形成的一个药物体系。这个体系一旦形成,药物必将对机体产生作用,机体对药物也定会有所反应,药物之间也有相互影响。这里既有化学作用、物理作用,又有复杂的生理作用。矿物药能发挥疗效,是因为它是药物体系中的物质之一。其治病的机制可包括矿物药的化学成分被溶解,机体对这些成分的吸收、结合或交换,以及各种矿物的表面吸附等物理作用。

  1.金属的溶出及其存在状态

  大多数矿物药是以金属难溶盐或氧化物的形式存在,使金属离子难以溶出。矿物药中金属离子的溶出反应,受与有机配体的配合反应、增溶效应、粒度效应以及pH等的影响。

  例如,在服用含金矿药物的病人的尿液和血浆中均发现存在有[Au(CN2]配离子,它是含金矿药物在体内代谢所产生新的物种,可以进入细胞并抑制白血球的氧化损伤。因此,含金矿物药表现出抗肿瘤和抗艾滋病病毒的活性。

  2.pM缓冲体系

  所谓的pM缓冲体系是一种溶解度极低的金属化合物或单质,与一种或多种能和金属离子形成配合物的配体(小分子或大分子)所形成的体系。这种体系可提供恒定的、一定水平的金属离子浓度。如复方中药中植物来源的配体与矿物中金属离子作用,形成配合物。利用配位平衡的移动,金属离子以极低浓度释放,故可维持体内一定的金属离子浓度。

  3.有毒金属在低浓度下表现的生物活性

  矿物药中含有毒的金属化合物,故常表现出毒性与活性的双向性。例如,具有抗癌作用的矿物药,在杀伤癌细胞、细菌和病毒时,表现出其正向生物活性,但同时往往对正常细胞也有伤害,表现出其毒性。由于药理作用和毒性不可分割,故人们在有效剂量与中毒剂量之间寻求两者兼顾的方法。一般来说,有毒金属化合物在极低浓度下,表现的是活性(正效应),但当剂量超过一定限度时则表现为毒性(负效应)。在极低浓度下不仅毒性很小,而且表现出与毒性无关的生物活性。pM缓冲体系可以将金属离子控制在极低浓度范围内。

  金属离子在低浓度下与高浓度下不同的性质不仅表现在整体生物体上,还表现在细胞层次以及酶等生物分子。金属离子作用的这种双向性,可以从与其作用的大分子的构象及聚集的变化具有双向性来说明。设想一个蛋白质分子对某一个必需金属离子有一个特异性的强结合部位,当此必需金属离子结合在此指定部位,才能维持一定的构象,表现出一定的化学反应性和生物功能。但是,除此结合部位外,可能还有更多的结合部位。若一个非必需金属离子与此必需金属离子相似但又不尽相同,它在极低浓度下结合在必需金属离子的结合部位上,也能使蛋白质保持应有的构象,在这一浓度下,非必需金属离子表现必需金属离子的活性。而在浓度增高时,它会更多地结合在其他位点,导致构象改变,甚至影响聚集状态,因而这种非必需金属离子产生破坏活性的作用。这就是双向性的化学基础。

参考文献

  1. 焦万田,璋轶主编.上篇 药物基本知识 城乡百姓购药用药手册.金盾出版社,2009.10.
  2. 谢少艾,陈虹锦,舒谋海编著.第十一章 无机化学中的一些应用新模式 元素化学简明教程.上海交通大学出版社,2006年09月第1版.
  3. 3.0 3.1 严铸云主编.第二章 中药品质研究基础知识 药用植物与中药鉴定实验.科学出版社,2008.9.
  4. 4.0 4.1 4.2 刘斌主编.无机化学.中国医药科技出版社,2010.01.
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