常见药用非金属矿物的功能及研究进展

杨 辉

(咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳 712021)

将矿物作为药用材料在我国已有悠久的历史，秦汉时代的《神农本草经》记载矿物药46种；“医圣”张仲景所著的《伤寒杂病论》中记载矿物类药物21味；公元502-557年陶弘景所著的《本草经集注》记载玉石一类，包含滑石、石膏、芒硝等数十种天然非金属矿物；明代的李时珍的《本草纲目》“金石部”论述了161种矿物药，其中包含大量的非金属矿物药。随着人们对矿物药功能的不断了解和重新划分界定，一些矿物不再作为药用材料，《中国药典》一部(2010年版)收载矿物药材仅25种[1-2]，2020年修订的《中国药典》一部亦是收载了数十种矿物药材，其中就包含了滑石、雄黄、钟乳石等。

长期以来，非金属矿物作为功能医药材料为人类的生命健康做出了巨大的贡献，作为一种天然的药用材料，有的可以直接入药，例如石膏、滑石、蒙脱石等；有的可以作为制品药，例如方解石、高岭土、电气石等；有的则可以作为药物载体进行使用，例如高岭土、凹凸棒石、硅藻土等[3]。另外，非金属矿物在特定的条件下对人体具有一定的保健作用，利用凹凸棒石、硅藻土以及电气石等研究制备的净水保健材料用于高含氟硬质水的处理，能够起到将氟净化水的作用，同时矿物中的锶、钴等微量元素等对人体起到调节、保健的作用。

1 药用非金属矿物的功能与研究现状

1.1 非金属矿物原矿物药

以非金属矿原矿作为药物在我国具有悠久的历史，在古代的医学著作中记载的药用矿物大多数都是以原矿直接入药为主。在大量的经验基础上，以非金属矿物的某一种物理化学特性为药理，用于对人体机体进行调理，达到药用效果。常用的非金属矿物原矿物药有石膏、滑石、蒙脱石等。

(1)石膏。石膏是一种单斜晶系的硫酸盐矿物，是主要化学成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物。石膏对体温调节中枢和发汗中枢有一定的抑制作用，因此可以作为解热药用，文献[4]徐富业教授应用石膏治疗外感高热经验撷要中就提到了利用石膏治疗外感高热的病例。石膏中的Ca2+能抑制神经肌肉兴奋性，因此具有镇痉、抗渗、抗过敏、抗炎的作用，刘丽华[5]利用小柴胡汤加石膏治牙痛、痄腮，效果较好。此外，石膏内服经胃酸作用，一部分变成可溶性钙盐，至肠吸收入血能增加血清内钙离子浓度，可抑制神经应激能力(包括中枢神经的体温调节功能)，减低骨骼肌的兴奋性，缓解肌肉痉挛，又能减少血管通透性。因此，中医经常将石膏与其他中药材进行配伍，可提高临床药效。因石膏具有良好的胶凝性，还常用于骨科治疗的固定材料。

(2)滑石。滑石为层状三八面体结构镁的硅酸盐矿物，晶体结构属单斜晶系，系由热水溶液和岩石中的镁和硅化合而成。滑石入药由来已久，在古代很多的医书资料上均有记载滑石可入药，具有清热、渗湿、利窍的作用，用于治疗暑热烦渴、小便不利、水泻、热痢、淋病、黄疸、水肿等效果俱佳。李时珍在《本草纲目》里对滑石的评价是“滑石利窍，不独小便也，上能利毛腠之窍，下能利精溺之窍。”

(3)蒙脱石。蒙脱石是由颗粒极细的层状结构含水铝硅酸盐矿物组成，颗粒细小，约0.2～1μm，具胶体分散特性以及很强的吸附力和阳离子交换性能。蒙脱石在生物医药中被广泛使用，在生物医药领域有成熟产品蒙脱石散，起到止泻功效，常用来治疗腹泻。

1.2 非金属矿物制品药

非金属矿物制品药就是在非金属矿物的某些物理化学特性基础上，对其进行进一步深加工，放大或者激发在某些领域的功能，使其能够更好地作用于人体机体，达到药用的效果。常用的非金属矿物制品药有方解石及碳酸钙制品、电气石、高岭土等。

(1)方解石及碳酸钙制品。方解石是一种碳酸盐矿物，化学式为CaCO3，是石灰岩、大理岩等的主要成分。经深加工制备的碳酸钙纳米材料可分为无定形和结晶两种形态，由于具有优良的生物相容性和生物活性，常作为补钙剂，吸收率可达39%，具有重要的生物医学应用价值。例如碳酸钙D3片，主要含有碳酸钙以及维生素D3，主要用来治疗和预防骨质疏松症，可以有效地补充人体骨骼中钙元素的含量。

(2)电气石。电气石属环状结构硅酸盐矿物，具有自发电极性，当晶体所处环境温度与压力变化时，晶体中带电粒子之间会发生相对位移，正负电荷中心发生分离，晶体的总电矩发生变化，从而导致极化电荷产生；同时电气石还具有压电、热电效应，当周围环境发生变化，温度或压力改变时，电气石晶格内晶键发生扭转，电子发生转移，使得电气石一端带正电，另一端带负电，能够产生负离子，促进人类健康。因此，电气石粉可以做成电气石膏药，在膏药的膏料中加入超细电气石复合的负离子粉，既保留了膏药原有的功能，又具备了电气石发射远红外、释放负离子、释放微量元素和显著的生物电特征。它所释放的超高压微电流静电可以刺激患部肌肉和神经，改善局部血液循环，缓解疼痛作用，并且可以促进肌肉细胞的新陈代谢[3]。

(3)高岭土。高岭土是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土岩，是典型的二维层状结构，粒径较小(约为300～500nm)，具有良好的触变性、悬浮性、吸附性以及较好的生物相容性，作为一种非金属矿功能生物材料，在生物医学领域也有广泛的应用。《本草纲目》就记载了以高岭土为主要成分的白石脂可用来吸收有毒物质、收敛固涩、止血、制泌等功效。张宜等[6]对近年高岭土止血材料的研究应用进展情况进行了详细的综述，提到了美国对各类高岭土止血产品的开发研究。杨华明等[7]提出了一种纳米氧化物/高岭土复合止血抗菌材料，可有效提升材料的止血性能、抗菌性能，并能够提升伤口愈合的速率。

1.3 非金属矿物药用载体

非金属矿物药用载体就是以非金属矿物为基材，通过对矿物微结构、特性以及功能的可控设计，经过对非金属矿物的精深加工，实现非金属矿物与药物体的有效结合，使得药物体能够更好地作用于人体机体。常用的非金属矿物药用载体有蒙脱石、凹凸棒石、硅藻土、高岭土等。

(1)蒙脱石。蒙脱石还可以做医药载体，起控释剂功效。赵蕾蕾[8]将地衣芽孢杆菌活菌胶囊联合蒙脱石散治疗急性感染性腹泻患儿效果显著，可减轻症状，改善肠道菌群状况，降低血清DAO，内毒素水平。张彩云等[9]将蒙脱石作为5-氟尿嘧啶药物缓释制剂载体，结果显示5-氟尿嘧啶的释放曲线基本符合Higuchi方程，说明蒙脱石对5-氟尿嘧啶具有较好的缓释作用。

(2)凹凸棒石。凹凸棒石是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，具有独特的层链状结构特征，凹凸棒石的这种独特的晶体结构，使其具有良好的阳离子可交换性、吸水性、悬浮性、流变性、触变性、抗盐性、吸附脱色性以及大的比表面积和胶质价、膨胀容等物化性能和工艺性能。作为一种非金属矿功能生物材料，在医药方面常常利用其吸附性和流变性，可用作悬浮剂、增稠剂、稳定剂、触变剂以及抗絮凝剂等。汤庆国等[10]利用提纯的凹凸棒石作为磁性药物载体，具有极好的酸、碱中和能力和药物缓释性能，用于治疗消化道疾病。

(3)硅藻土。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，其主要成分是由硅藻遗骸沉积形成的天然无定形二氧化硅，矿物成分为蛋白石及其变种。硅藻土因其独特的组成结构，因此具有高比表面积、热稳定性和生物相容性，并且易于进行表面修饰，在生物医学应用方面具有极大的潜力[11]。研究表明硅藻土作为片剂崩解剂不仅能保证片剂的崩解时间在规定范围内，而且还不受溶液酸度的影响，同时片剂的崩解时间不随硅藻土的用量而明显改变[12]。另外，硅藻土具有硅藻壳壁微孔结构，在葡萄糖、盐水、滴眼液、口服溶液、牙印模材料等起过滤、填充作用。

2 药用非金属矿物发展存在的主要问题

随着科学技术的不断发展，非金属矿物功能材料作为新型的药用材料越来越受到重视，一些新型的非金属矿物功能药用材料不断涌现，从原来的直接应用到精细化应用，极大地挖掘和发挥了非金属矿材料的药物属性，使得非金属矿物药用材料在保障人类生命健康方面发挥着越来越重要的作用。但是由于对非金属矿物成分了解不够，药理学和毒理学研究深度不足，加工技术不高等原因，非金属矿物能生物材料的开发利用情况却不尽如人意。

(1)非金属矿物功能材料的研究开发未与医药产业的发展有机结合，对药用非金属矿物的资源、市场等没有系统的研究和调研，导致上下游脱节，不能形成产业化、规模化的非金属矿物功能药物材料产业集群。

(2)国内目前对于药用非金属矿物缺乏专业的研究人员和学术团体，形成了研究非金属矿物材料的人员不懂药物特性，了解药物特性的人员对非金属矿物材料的研究不了解的局面，对于非金属矿物功能药物材料缺乏系统性的研究和总结。

(3)药用非金属矿物材料的资源和市场的标准体系还未完全建立，对于药用非金属矿资源以及药用非金属矿物功能材料缺乏认定标准和质量评价，优质的药用非金属矿资源不能得到很好地研究和使用，导致很多药用非金属矿物材料难以广泛推广[13]。

3 药用非金属矿物研究的发展趋势

非金属矿物独特的物理化学特性使得其能够作为药用材料，例如蒙脱石的离子交换性和吸附性，电气石的自发电极性及压电、热电效应，高岭土的触变性、吸附性等。随着科学技术的不断发展，非金属矿物的吸附、载体等功能也必将成为一个研究热点，充分地利用非金属矿物的功能特性，为人类健康保驾护航。未来，药用非金属矿物的研究将在以下几个方面进行发展。

(1)药用非金属矿物功能的精细化研究。标准化体系还需不断完善，并且对于可用于非处方药用的非金属矿物，如滑石、蒙脱石、碳酸钙等功能属性，需对其药理性进行深入精细化研究开发，结合现代生物医药进行复合使用，进一步放大非金属矿物的功能特性，增强药用性，更好地服务人类健康[14]。

(2)非金属矿物作为现代药物载体研究。利用非金属矿物的阳离子可交换性、悬浮性、流变性、触变性、抗盐性、吸附性等特殊的性能，将其作为现代药物的载体，研究开发靶向治疗药物，针对肿瘤、炎症等疾病进行靶向治疗，可达到控制、缓释、持久的药物作用。另外，利用非金属矿物的吸附、抑菌特性可研究开发快速止血药物，用于突发性止血。

(3)非金属矿物作为现代保健材料的研究开发。很多非金属矿物都具有一定的理化属性，例如电气石具有自发电极性和压电、热电效应，可释放出负离子，可以利用其特性开发出用于保健的电气石保健产品；麦饭石本身是一种具有吸附性和释放微量微量元素的天然矿物集合体，做成饭石茶具、麦饭石碗、麦饭石锅等一系列麦饭石产品，可调节水的pH值，改善人体微量元素，提高人体免疫力[15]。

(4)随着非金属矿物材料加工技术的不断进步，超细粉体技术将把药用非金属矿物的应用带入到一个新的阶段。大多数非金属矿物在经过超细加工后，其特性将被进一步地放大和激发，其应用范围也将扩大。超细粉体技术可对药用非金属矿物进行微观组合，充分利用微粉化、复合化、精密化、表面改性及粒子设计技术使药用非金属矿的功能达到最高水平，在这方面可研究利用的技术空间十分广阔[1]。