纳米技术在兽药中的应用及研究进展



纳米技术在兽药中的应用及研究进展

严素凡1，姜源明2,何莫斌3，俸祥仁3，赵武2*

(1.广西百色市田东县动物卫生监督所，广西百色 531500；2.广西兽医研究所;3.广西百朋种畜场)

近年来，随着畜牧业的快速发展，随之带动了兽药产业的发展。由于我国兽药产业起步较晚，研发水平及制备技术较为落后，故兽用制剂仍以粉剂、散剂及预混剂等常规剂型为主。因此，研制兽药新剂型、开发制剂新技术是我国兽药业的未来主要发展方向。纳米技术(Nanotechnology)是指在0.1～100 nm内对物质进行制备、研究和工业化的一门综合性技术[1]。本文主要就纳米技术在兽药领域的应用及研究进展作一综述，以期为新型兽药的开发及应用提供可靠依据。

1纳米制剂概述

纳米制剂是指应用纳米技术制作成粒径在10~1 000 nm的药物制剂[2]。目前常见的纳米制剂类型，包括纳米脂质体、固体脂质纳米粒、纳米囊和纳米球等。药物粒子纳米化后，往往表现出与其他剂型完全不同的理化和生物学效应。

1.1提高药效药物的溶解速率与药物粒径密切相关，而药物的吸收效率又受气溶解速率等因素的影响。利用纳米技术可将较大的药物颗粒转变为稳定的纳米粒子，当药物粒径达到纳米水平时，药物面积大大增加，使药物与吸收部位的有效接触面积和接触时间明显增加，从而提高药物的溶出速率；而且，纳米级药物颗粒还可改变膜转运机制，从而增加药物透膜性[3]。

1.2控释作用纳米制剂不但可提高难溶药物的溶解速率和吸收效率，还可通过修饰表面载体达到减慢溶出速率，实现药物在机体中的长循环性。目前常用的纳米制剂载体包括类脂、薄膜、糖脂、生物降解材料、亲水性凝胶等[4]。含药的纳米制剂在体内随制剂载体的缓慢降解而被逐渐溶出，从而使某些在体内易被快速代谢失效的药物大大减慢溶出速率，延长药效。如以纳米粒包裹的阿霉素，其粒径约为45~100 nm，药物缓释可持续20 d。

1.3靶向作用常规药物颗粒难以进入组织器官及血脑屏障。纳米级药物则可透过机体内各类屏障，从而达到靶向治疗目的，利用不同大小颗粒在人体内分布的特异性可实现被动靶向[5]。研究发现，喜树碱固体脂质纳米粒经静脉给药后大量富集于小鼠脑、肝、心及脾等部位。其中脑部药物浓度较常规剂型提高4~10倍，表明固体脂质纳米粒可通过血脑屏障[6]。如对纳米粒进行表面修饰则可实现主动靶向，使药物到达特定器官和组织，如采用铁磁性载体制备纳米粒，利用体位磁场效应可引导药物在体内定向移动和集中，从而提高局部治疗效果[7]。

2兽药纳米制剂的应用

近年来，随着抗菌药与抗寄生虫药在畜牧生产中的广泛应用,交叉耐药和药物残留问题日趋突出，纳米技术的应用则可使上述问题得到有效改善。一方面, 原有的兽药经纳米化处理后, 其靶向性、溶解性及缓释性明显提高,在保证药效的前提下，其给药剂量可大大减少，从而可明显减轻或避免药物残留及耐药性的产生。另一方面, 利用纳米技术还可研制更多高效、无毒、无副作用的新型兽药, 从根本上解决耐药性问题。目前，利用纳米技术开发出的兽药大致可分为以下几类。

2.1纳米抗菌制剂纳米抗菌制剂起源于20世纪80年代，对大多数致病菌均有强烈的抑菌和杀灭作用。纳米氧化锌是近年来研发的新型纳米抗菌制剂，具备传统氧化锌剂型无法比拟的抗菌特性[8]。研究证实，纳米氧化锌可通过与细菌间的强烈氧化反应实现杀菌作用，采用1%浓度的纳米氧化锌作用5 min，可杀灭98.86%的金黄色葡萄球菌和99.93%的大肠杆菌[9]。此外，在饲料中添加纳米氧化锌还可通过经口给药途径达到杀灭胃肠道致病菌的目的，具有用量小、药效强等特点。利用纳米氧化锌的强渗透性，还可减少胃肠道消化液对药物稳定性的影响，提高药物吸收率。

2.2纳米抗病毒制剂纳米制剂在抗病毒方面具有无可比拟的优势，利用多聚体聚合物或树形单体可构建“纳米陷阱”，从而明显抑制病毒对宿主细胞的吸附和感染[10]。研究发现，纳米陷阱能在流感病毒感染细胞前与之结合,导致病毒丧失致病能力[11]。现有研究认为，多聚体聚合物所构建“纳米陷阱”的抗病毒效果优于树形单体，而相同多聚体聚合物所构建“纳米陷阱”对不同病毒的抑制效果也不同,分析其原因可能与病毒的生长特性和生长环境有关[12]。采用多聚体聚合物作为大分子药物传递运载体，可精确控制药物尺寸、形状和位置,对于精确用药具有重要意义。

2.3纳米中药中草药是我国特色药物，鉴于其独特的安全性和有效性，已成为养殖业疾病防控的方向。我国学者杨祥良等(2004)[13]最早提出了纳米中药的概念，并认为可通过纳米技术制备粒中药复方或单体，可大大提高传统中药疗效。首先，纳米中药制剂的表面效应、尺寸效应，以及纳米中药加工过程中的细胞破壁工序，可使中药中有效成分被大量释放，更利于机体吸收，从而大大提高药物的生物利用度。其次，由于纳米中药制剂的独特形态、粒径，极易被肝脏Kupffer细胞捕捉和吞噬，使药物在肝脏中聚集后，逐步降解释放到血液循环中。炉甘石经纳米技术处理后，与未纳米化的炉甘石相比，其抑菌作用明显增强，且对铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌及艾希氏大肠杆菌等作用最为显著。

3问题与展望

目前纳米制剂的研发技术尚未成熟，有许多问题仍需进一步研究。

首先，药物的成分十分复杂, 对其进行纳米化处理, 是否可使某些药物原有的缺陷得以纠正从而达到增强药效的作用，是否可产生新的药理作用，尚待深入研究。

其次，鉴于纳米化后中药有效成分和药效学的不确定性,是否会导致毒副作用增大则尚未所知，从而给药物质量的稳定性和安全性留下了隐患。

其三，纳米加工成本高、费用大、设备要求高等问题，都将限制纳米中药制剂在兽药领域中的应用及发展。

虽然我国的纳米技术仍处在探索阶段，且离整体产业化尚有距离，但其前景不可估量。纳米技术作为最前沿的交叉和边缘学科，将对兽药研究领域产生意义深远的影响，引发一场巨大的技术革新，为现代兽药的研发提供有力的技术保障，最终为兽药的发展提供新契机，带来巨大的经济、社会和生态效应，值得推广应用。

参考文献

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中图分类号：S859.5

文献标识码：A

文章编号：1005-7307(2015)06-0011-002

通讯作者：*赵武(1970-)，男，广西宾阳人，学士，高级兽医师，主要从事新兽药、生物制剂研发及畜牧兽医技术研究和示范、推广工作。E-mail：1505697400@qq.com

作者简介：严素凡(1972-)，女，广西田东人，学士，高级畜牧师，主要从事畜牧技术推广工作。

收稿日期：2015-07-09