铷矿物质的发现与健康应用创新团队
元素中药是指在中医药理论指导下，以微量元素或无机元素为核心的活性成分或协同作用因子，通过调节机体生理功能、参与代谢过程或影响有效成分生物活性发挥治疗作用的中药。本文系统梳理“元素中药学”的学科定义、理论框架与研究范式。“元素中药学”融合中医药传统理论与现代元素医学、配位化学、系统生物学等多学科方法，将中药元素研究从传统的“总量分析”提升至“元素代谢组学”新范式，揭示了元素在中药药效发挥中的“活性载体—协同增效—稳态调控”三位一体作用机制，为中药现代化提供了全新视角。
近日，通过对现有文献的分析与总结，本团队在《微量元素与健康研究》上发表论文。论文中系统梳理“元素中药学”的学科定义、理论框架与研究范式。“元素中药学”融合中医药传统理论与现代元素医学、配位化学、系统生物学等多学科方法，将中药元素研究从传统的“总量分析”提升至“元素代谢组学”新范式，揭示了元素在中药药效发挥中的“活性载体—协同增效—稳态调控”三位一体作用机制。元素中药学的创立，不仅为揭示传统中药的药效物质基础提供了新视角，也为推动中医药现代化、促进金属药物创制及完善中药安全性评价体系开辟了新路径。
研究背景
中医药现代化进程中的核心命题之一是药效物质基础的解析。传统研究多聚焦于有机小分子成分，忽视了中药中丰富的微量元素和金属元素。以朱砂、雄黄为代表的矿物药，虽在临床上应用千年，但因含重金属而常被西方医学质疑。为回应这一挑战，赵立春研究员于2025年首次提出“元素中药”概念，并于2026年系统构建“元素中药学”学科框架。该学科融合中医药理论、元素医学、配位化学、系统生物学等多学科方法，旨在系统揭示中药中无机元素的科学内涵与应用规律。
研究结果
1. 元素中药学的概念界定
1.1 元素中药的定义
元素中药是指在中医药理论指导下，以微量元素或无机元素为核心的活性成分或协同作用因子。其定义包含三要素：遵循四气五味等传统药性理论、以元素为物质基础、通过调节生理功能或代谢过程发挥治疗作用。该概念的突破在于将无机元素从传统研究的“杂质”提升为药效核心，承认其独立价值与协同效应，同时强调中医药理论指导，避免将中药简单还原为元素补充剂，保持了整体观特色。
1.2 元素中药学的学科定位
元素中药学是融合中医药理论与元素医学、配位化学、系统生物学等多学科的新兴交叉学科。其学科定位包含三个维度：一是作为中医药学分支，在中医药理论框架下研究无机元素，阐释传统药性的现代科学内涵；二是作为生物无机化学的应用延伸，借鉴配位化学理论揭示元素与生物大分子的相互作用机制；三是作为系统生物学的有机组成，引入“元素代谢组学”理念，从体内生命网络视角揭示中药干预下机体元素稳态的重构规律。该定位体现了现代科学与传统中医药的有机融通。
1.3 学科形成背景与理论基础
元素中药学的形成源于历史积淀与时代需求。历史维度上，从《神农本草经》到《本草纲目》，矿物药应用渐增，朱砂安神、雄黄解毒等传统用法蕴含朴素的无机元素用药思想，炮制经验背后隐藏着科学原理。科学维度上，生物无机化学的发展揭示了锌、铁等必需微量元素的生理功能，顺铂等金属药物的成功证明了金属元素的临床价值。技术维度上，ICP-MS、同步辐射X射线吸收谱等先进技术使元素的形态、价态分析成为可能，为区分高毒与低毒形态、揭示元素作用机制提供了技术支撑。
2. 元素中药学的科学内涵
2.1 配位化学机制
配位化学机制是元素中药学的核心理论基石。中药活性成分所含的氨基、羟基等官能团可与金属离子形成配位键，生成金属配合物，呈现“配位增效”现象。其机制包括：改变分子空间构型增强靶点选择性；金属离子作为催化中心参与氧化还原反应；改变药物药代动力学行为。以藏药佐太为例，其在体内可自组装为核壳结构纳米颗粒（核心5-7 nm，整体40-190 nm），以纳米载体形式实现靶向递送与协同增效。这一发现揭示了金属制剂增效的配位化学本质，为传统矿物药的现代科学阐释提供了关键证据。
2.2 系统生物学效应
元素中药学注重元素对机体代谢网络的整体调控，其核心概念“元素代谢组学”通过系统测定中药干预后体液中元素谱的动态变化，将外源性元素摄入与内源性代谢响应相联系。研究范式包括：建立元素谱指纹、识别差异元素、构建“元素-代谢物-靶点”调控网络。该策略将研究视角从“体外药材”延伸至“体内生命网络”，从“单一成分”拓展至“多元素协同”，从“静态含量”提升至“动态稳态”。机体内的锌、铜、钙、镁等元素相互关联、相互影响，中药复方中的多种元素共同作用于这一复杂网络，元素代谢组学的任务正是揭示这种影响的全貌。
2.3 环境-成分-药效联动
元素中药学强调环境对药材元素含量与形态的深刻影响。土壤、气候等生态因素决定道地药材的元素谱特征，构成其“优效性”的物质基础。同时，环境也决定铅、砷等外源性有害元素的污染风险。元素中药学主张在品质评价中纳入元素谱特征，在安全性评价中关注元素形态价态，实现“环境-成分-药效”联动分析，建立基于形态而非总量的科学质控标准。
3. 元素中药学的研究方法
3.1 元素形态价态分析技术
元素形态价态分析是元素中药学的基础支撑。同种元素的不同形态，其生物活性与毒性差异显著，如三价砷毒性远高于五价砷，六价铬致癌而三价铬是必需微量元素，故仅测总量无法准确评价药效与风险。当前技术体系包括：酸提、酶提等提取方法，HPLC、IC等分离手段，ICP-MS作为检测“金标准”。HRMS与ICP-MS联用可在分子水平鉴定元素与有机组分的结合形态，为揭示元素生物有效性提供关键信息。
3.2 元素代谢组学方法
元素代谢组学的方法流程包括四步：①样本制备与ICP-MS元素测定；②多元统计分析识别差异元素，构建元素谱指纹；③整合转录组、蛋白组等多组学数据，构建“元素-基因-蛋白-代谢物”多层级调控网络；④通过细胞与动物实验验证关键元素及通路功能。该范式体现了系统生物学特色，为揭示元素药效机制提供了系统级研究工具。
3.3 金属配合物设计策略
金属配合物设计是元素中药学向新药创制延伸的重要方向。其策略为：从中药中筛选黄酮、生物碱等活性成分，利用计算化学预测其与金属离子的配位模式，经合成获得金属配合物，实现“增效减毒”。目前已开发出多种具有抗肿瘤、抗炎活性的中药金属配合物。例如，刺梨与银杏叶提取物配伍，刺梨中金属离子与毒性成分银杏酸配位降低毒性，同时协同抗氧化，增强肝脏保护作用。该策略为中药新药研发提供了新路径。
4. 元素中药学的研究范式
4.1 传统经验总结范式
元素中药学的传统研究范式基于本草文献梳理与临床经验总结，主要包括矿物药考证、含金属制剂方剂学分析、微量元素药性归纳等。其贡献在于系统整理了古人应用元素中药的经验，朱砂“安神”、雄黄“解毒”等功效总结为现代研究指明了方向，水飞、醋淬等炮制经验本质上是改变元素形态价态。然而，传统范式以经验描述为主，缺乏定量分析与机制阐释。元素中药学需在继承传统经验的基础上，引入现代研究手段，实现传承与创新的有机结合。
4.2 多学科交叉研究范式
多学科交叉研究范式是元素中药学的主要发展路径，融合了中医药学、分析化学、配位化学、药理学、系统生物学等多学科方法。其研究流程为：以中医药理论提出科学问题—现代分析技术揭示元素形态—配位化学阐释机制—药理学验证效应—系统生物学描绘网络—回归中医药理论升华。该范式既保持整体观特色，又引入还原分析方法，实现了问题导向下的方法论整合，而非简单技术拼凑。
5. 元素中药学的重要意义
5.1 理论创新意义
元素中药学的创立具有重要理论创新意义。其一，拓展了中药药效物质基础研究视野，将无机元素从“杂质”提升为“活性载体”“协同增效剂”“稳态调节剂”等核心角色，开辟了新的研究方向。其二，架起了中医药理论与现代生物无机化学的桥梁，探讨矿物药寒凉属性与金属离子电子构型的关联、归经与元素体内分布规律的联系，推动中医药理论的现代阐释。其三，创立了“元素代谢组学”新概念，将元素研究从静态含量分析提升至动态网络调控，为中药整体性研究提供了新工具。
5.2 方法突破意义
元素中药学推动了多项技术突破：HPLC-ICP-MS等联用技术普及，实现形态价态精准分析；多组学整合揭示中药多靶点调控机制；计算化学引入金属配合物设计，“计算+实验”模式提高了研究效率与准确性。这些方法创新为中医药现代化提供了技术支撑。
5.3 临床应用意义
元素中药学对临床合理用药具有重要指导意义。其一，指导矿物药合理应用：通过形态价态分析揭示药效与毒性差异，如朱砂中硫化汞难溶、毒性风险主要来自游离汞，为炮制工艺优化提供依据。其二，促进微量元素补充剂合理使用：中医药补肾药多含锌锰、补血药多含铁等经验，可借助元素中药学成果避免盲目补充。其三，完善中药安全性评价：基于形态价态的限量标准较总量标准更科学合理，既能保障用药安全，又可避免合格药材误判为不合格。
5.4 产业发展意义
元素中药学对中药产业发展具有积极推动作用。一是通过元素谱指纹提升质量控制，区分道地药材与污染风险；二是阐明元素的形态、价态与生物可利用性，回应重金属安全关切，促进中药国际化；三是基于中药活性成分设计金属配合物，开发兼具低毒性与独特活性的新型金属药物，推动创新药物研发。
结论
本文突破了中药化学研究长期聚焦有机成分的思维定式，将无机元素从“背景干扰”提升为“药效主角”。通过建立配位化学、元素代谢组学、环境联动分析三位一体的研究框架，证实了矿物药并非简单的“重金属污染物”，而是蕴含着“炮制解毒—体内纳米化—靶向增效”的科学逻辑。以藏药佐太为代表的金属制剂，其在体内自组装为纳米颗粒的现象，揭示了传统制药技术的超前性。元素中药学的提出，为破解中药国际化进程中“重金属超标”这一长期争议提供了新的解释维度——药效与毒性的判定不应基于元素总量，而应基于其形态、价态、配伍环境与体内命运。这标志着中药物质基础研究从“找成分”走向“解机制”的新阶段。
本文作者为赵立春研究员。
注：本文为原创，非声张版权，侵删！！
原文获取：点击左下方“阅读原文”。
编辑：覃琳茵
审核：赵立春
