背景介绍

生命形态发生来源于时空演化的自组装结构，相比于均质材料，自组装材料可以提供丰富的构造空间和多功能的融合。本草煎剂作为一个复杂的成分体系，其中的物质往往并不仅以单体化合物的形式存在，而是会组装成多种结构。近年来已在中药煎剂中发现多种自组装纳米结构、碳点、煎剂小体、蛋白-酚酸复合囊泡等。这些天然组装体能够启发我们获得并改良更多的材料。

天然草药的水煎液可以通过简单的冻融过程或加入适当的离子产生多形态颗粒。在这项研究中，颗粒是通过多步骤、分层次的组装过程形成的，并能在组装过程中进一步结合，形成具有原始颗粒特征的有序复合颗粒。我们将这些结构称为“超组装体“。超组装体的制备方法简单而环保，为当前医学、物理学和材料科学的发展提供了重要的补充。

成果简介

国家纳米科学中心韩东研究员团队在诸多天然本草的煎剂中发现了超组装行为，即多步多级次的组装过程，仅需经过冻融作用或离子添加的方式即可制备超组装体（无机-有机共组装的多级次组装颗粒）。所得颗粒在微纳尺度范围可通过组装条件进行调节，不同的中药来源所得颗粒具有不同的结构特征和生物活性，为利用天然来源的高相容性微纳材料开发展现了丰富的探索空间。本次发现的超组装体制备工艺绿色环保，安全性高，形貌规整，种类丰富，其为医药、材料的开发应用提供诸多可能。

图文导读

图1. 提取自天然本草的超组装体示意图。

图2. 从天然本草煎剂中提取得到的多形貌超组装结构。 a.部分颗粒的形貌和粒径分布统计。b.多形貌的超组装体，包括颗粒和凝胶网络结构。c.饮片两两搭配共煎煮，冻融之后得到的多形貌超组装体。

图3. 颗粒的物理化学表征与形成机制探索。a.牛膝，甘草，羌活颗粒在SEM下的图像，以及它们于EDS mapping图的分析结果。b.牛膝，甘草，羌活颗粒的粒径分布。c.牛膝，甘草，羌活颗粒的Zeta电位分布。d.牛膝颗粒的SEM图，可以观察到内部的放射状纹理和实质核心。e.牛膝颗粒的TEM图（插入图是牛膝颗粒的放大图），可以观察到放射状纹理。f.牛膝颗粒的高分辨TEM图（插入图是颗粒内局部的放大图），可以观察到内部的晶格排列。g.牛膝颗粒在TEM下的电子衍射花样。h.牛膝煎剂中加入CaCl2直接得到的颗粒。i.牛膝煎剂中加入二水硫酸钙直接得到的颗粒。j.牛膝煎剂中加入石膏煎剂滤液直接得到的颗粒。k.颗粒的粒径和加入煎剂上清液的CaCl2浓度的关系。纵坐标：颗粒的平均粒径。横坐标：CaCl2在煎剂溶液中的浓度。蓝色曲线：表示颗粒通过冻融作用得到。红色曲线，表示颗粒能够直接从煎剂中析出。l.加入不同浓度的CaCl2（500-50000μg/mL）后，直接析出的颗粒在SEM下的形貌。m.牛膝颗粒的XPS图谱。n.草酸钙水合物的热重-微分热重曲线。蓝色曲线：样品的热重曲线。红色曲线：样品的微分热重曲线。o.冻融所得牛膝颗粒的热重-微分热重曲线。蓝色曲线：样品的热重曲线。红色曲线：样品的微分热重曲线。p.加钙所得牛膝颗粒的热重-微分热重曲线。蓝色曲线：样品的热重曲线。红色曲线：样品的微分热重曲线。q.冻融所得牛膝颗粒的拉曼光谱。r.冻融所得牛膝颗粒的红外光谱。s.加钙所得牛膝颗粒的红外光谱。t.冻融所得牛膝颗粒的XRD图谱。u.加钙所得牛膝颗粒的XRD图谱。v.加钙所得牛膝颗粒的拉曼光谱。

作者简介

课题组简介：纳米生物医学成像与表征实验组成立于2004年3月，是纳米中心首批成立的研究组。建组初期以纳米生物界面的表征与仿生研究为主，在生物型原子力显微镜的特色应用与研发的基础上，集成激光共聚焦显微镜、全内反射显微镜，形成活体样品在位成像设备功能群。另外，辅助环境扫描电镜，微操纵仪及电子束曝光系统，最终形成活体样品至含水样品的系列成像与表征方法。研究组关注“微尺度构建-功能-力学耦合”，提出生物力药理学概念，指导功能生物界面的仿生研究。

2011年，研究组首次报导实验动物大隐静脉外膜间质组织的流体行为，从物理化学角度解释了其产生的机制，相继的实验发现了间质结构中存在高效联通的路径，并发展了鞘膜间隙给药，为各种疾病的有效治疗提供了崭新的思路。

研究组发展了软物质医学，并关注生命间质“结构-行为-功能”关系，提出生命医学模式，为衰老性疾病的诊疗开辟了新的路径。

文章信息

Xiang J, Meng Y, Zhao M, et al. Super-self-assembly extraction from natural herbs. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907094.

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