中药复方提取分离工艺与方法浅析课件

1、浅析中药复方提取分离工艺与方法朱仝飞2015年3月24日第1页，共57页。一、中药药效物质的组成二、中药复方提取、分离工艺设计原则三、中药复方提取、分离工艺技术要求 目录第2页，共57页。一、中药药效物质的组成第3页，共57页。 中药为什么能治疗疾病？含有“药效物质” 化学成分第4页，共57页。 化学成分应是一个广义的概念，它包括: 无机物（常见元素、微量元素、稀土元素等， 存在形式为不同价态的离子或配合物）; 小分子化合物（包括挥发油、氨基酸及生物碱、 有机酸、黄酮类、皂苷等常说的化学成分）; 生物大分子（包括肽、蛋白、糖肽及多糖等）。第5页，共57页。 与化学药物不同，上述中药中的药效物质

2、是以十分复杂的形态存在及变化着的，尤其是在复方状态下。 第6页，共57页。 疗效显著的中药复方很多，有些单体化学药物难以治愈的疾病也不得不求助于中药。第7页，共57页。例如： 王氏保赤丸治疗婴幼儿呼吸系统、消化系统疾病及小儿惊厥等效果极佳。更可贵的是，它可调动机体的防御能力，起到全身调节作用: 其药效物质难道能用几种化学成分表达得了吗？ 便秘者可使其软便，腹泻者可使其收敛。第8页，共57页。结论： 仅从单一化学成分角度去研究中药分离的理论与技术是片面的!第9页，共57页。 有效部位中不同活性成分的协同作用 中草药中的活性成分相互间可能有协同作用，如白玉茶降血糖成分研究： 有效部位的降血糖效果为

3、30， 有效部位分到30多个成分，其中最好的单个活性成分只能达到降糖效果10左右， 将这些成分排列组合，再经动物试验，最后发现其中一组分 4个天然存在的比例合在一起，达到32降糖效果。 第10页，共57页。有效成分组合包括质的组合和量的组合。单纯的质或量的组合即是成分的堆砌, 不是有机的组合,仍然起不到应有的疗效。成分的组合则非常复杂, 方药配伍组方能引起成分组合质与量的变化, 制药工艺的不同也能引起成分组合比例的变化, 而成分组合比例的变化可以导致药效的显著变化, 只有成分组合达到最佳比例才能有合适的药效。第11页，共57页。在研究毓神口服液的工艺过程中, 采用了高效液相色谱分析与药理学实验

4、相结合的方法, 结果发现: 至少有3个色谱峰与毓神口服液的 神经保护作用药效密切相关, 且只有当这3个峰处于一个合适 的关系时才体现最佳药效; 说明这3个色谱峰所代表的物质及其合适的比例与毓神口服液的神经保护作用药效密切相关。第12页，共57页。时间t/minA F: 样品1 6R1, R2, R3 分别指与毓神口服液药效密切相关的3 个峰第13页，共57页。样品4和样品5 的疗效与其他几个样品的疗效有明显的差异, 可以认为其他几个样品几乎没有疗效。结合高效液相色谱图谱可以发现, 色谱图中R 1, R2, R 3 的适当比例与疗效存在极大的相关性, 其中R2 峰的存在对药效有显著影响, 没有R

5、 2 峰不体现药效; 但R 2 峰并非越大越好, 只有在R 1, R2, R3 有适当的比例的时候, 才能体现最好的药效。 第14页，共57页。关于中药复方物质基础的思考 按照中药配伍理论，各单味中药按“君臣佐使”及不同剂量组成的中药复方具有独特的临床疗效，不仅为几千年的中医药史和大量临床案例所证实，也为越来越多的欧美人民所信服和接受。 从国际社会对药物的基本要求是“安全、有效、可控”的观念出发，中药复方的化学成分研究就成为中药复方现代化的关键所在。 第15页，共57页。 中医药理论的核心是整体观念、辨证论治。“药有个性之特长，方有合群之巧用”，中药及其复方发挥的都是综合性的药理作用。 中药复

6、方药效物质的根本属性 复杂性 整体性 中药复方的临床疗效是把人体作为一个整体，对疾病从生理、病理上进行调整和治疗。 中药及其复方实质上是一种特殊的药物整体。 “天然组合化合库”与“多靶点作用原理”学说第16页，共57页。 中药复方的药效作用具有多靶点的性质，即对多个器官或组织具有调整、治疗的药效，但并不是不分主次的多个靶点，而是按君臣佐使、有机的整体协同效应。 中药复方的整体性和复杂性使得中药复方的化学成分研究成为困扰中药学界的主要难题。 第17页，共57页。 中国科学院昆明植物研究所的周俊院士从物质基础与作用机理两方面发表了精辟的见解： 依据现代天然产物化学的研究，许多植物药已能分离鉴定出1

7、00种左右化学成分。 单味中药一般均含几十种化学成分，组成复方少则三四味，多则十来味，上百种化学成分，还有因共煎煮时，发生的物理或化学发应，有可能导致某些化学成分消失或产生新的化合物。周俊院士第18页，共57页。 这就有理由推论中药复方是天然组合化合库（Natureal Combinnatorial Chemical Libraries,NCCL）,即根据中医理论和实践以及单味药功能主治性味，通过人工组合形成的具有疗效的相对安全的天然组合化学库。 NCCL的化学成分包括有效和无效化学成分，大量是单味药本身所含有的，少量是加工炮制过程中形成的。第19页，共57页。NCCL的特点： 是有效复方形成

8、的生物活性的化学成分。 NCCL内含的化学成分是多类型的，可能含有酚类、生物碱、萜类、甾体和配糖体等，因而是一个多样化的库。 第20页，共57页。 另一方面，现代药理学的研究揭示中药复方有多个作用靶点（Multitarget）。 如近年对丹参、三七、人参等活血化瘀药物的作用机制研究表明，其作用靶点有： 离子通道（Ca2+、K、Na）; 肾上腺素、受体; 自由基;血小板激活因子（PAF）; 血管紧张素转化酶(ACE); 内皮细胞舒张因子(EDRF); 3羟3甲戊二酰辅酶A(HMGCoA)还原酶等。 第21页，共57页。 基于上述的中药复方的多靶点作用机理，复方中多种有效成分以低于它们中某一单体治

9、疗剂量进入人体后，有选择地反复作用于某种疾病的多个直接靶点（治标）和间接靶点（治本），从而达到治疗疾病的目的。 显然，能否找到某种分离手段使中药加工的产物（单味或复方）成为“天然组合化合库”而产生“多靶点作用”效果，应是中药分离的基本思路。第22页，共57页。二、中药复方提取、分离工艺设计原则第23页，共57页。(一)中药复方提取分离工艺设计的演变过程中药复方的多成分、多靶点、多途径所产生的整体调节作用特点已众所公认。复方的这种特点或优势的产生,主要在于其物质基础的多样性,即不是由某个单一成分,而是由多成分作用所致。中药不同于化学药,其成分非常复杂,由多味药组成的复方,成分就更加复杂,因此不可

10、能也没有必要把复方中的每个成分作为评价指标。何况化学指标也无法全面代替药效学评价。因此评价指标的选择就非常重要了。第24页，共57页。在无成分定量测定只有粗略定性鉴别的年代,中药提取工艺评估指标为固含物质量分数,生产中出膏率高通常意味着提取完全。第25页，共57页。之后引进了化学指标,提取工艺评估指标发展为固含物质量分数、指标性成分量。第26页，共57页。近年来,又在化学指标的基础上增加了药理学指标,提取工艺评估指标为固含物质量分数、指标性成分量、主要药效学结果。第27页，共57页。而今后中药提取工艺评估指标的发展趋势则可能是固含物质量分数、指标性成分量、主要药效学结果、提取物体系吸收特征参数

11、。即在化学、药理学评估的基础上,再加上生物药剂学指标。第28页，共57页。 WHO要求：中成药优良品种的标准是“安全、有效、稳定、均一、经济”。中药提取、分离工艺设计的原则。(二)提取、分离工艺设计原则第29页，共57页。 （1）以相应指标性成分的转移率考察相应分离技术的关键性能参数对本中药实验体系的适用性，并与常规水提工艺和水醇法比较。 （2）分别以常规水提工艺、水醇法工艺和所用分离技术新工艺制备样品，开展主要药效学和毒理学（安全性）的对比研究 1、安全、有效第30页，共57页。生山栀-冬虫夏草复方不同方法提取物对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的作用严冬等(浙江大学药学院中药科学与工程学系)

12、制备生山栀与冬虫夏草复方水提取液(总提液) 、复方醇溶提取液(醇溶液) 、复方醇沉(醇沉液) 提取液。以静脉注射油酸复制兔ARDS 模型,观察各提取物对兔急性呼吸窘迫综合征血气分析、肺系数、肺泡灌洗液(BALF) 白蛋白含量及肺部病理改变的影响。实验研究举例:第31页，共57页。 结果: 总提液、醇溶液能提高兔ARDS 的血氧饱和度,降低肺系数、肺泡灌洗液白蛋白含量,减轻肺损伤程度。醇沉液则对上述指标改善作用不明显。探讨其有效的提取方法。第32页，共57页。急性呼吸窘迫综合征模型筛选生山栀-冬虫夏草复方不同提取物生山栀-冬虫夏草复方水提取液醇溶提取液醇沉液兔ARDS 模型 观察各提取物对兔急性

13、呼吸窘迫综合征血气分析、肺系数、肺泡灌洗液(BALF) 白蛋白含量及肺部病理改变的影响改善作用不明显第33页，共57页。 中药生产的现状： 提取工艺：水煮法、水醇法、醇水法，工艺路线单调、粗放、能耗高，缺乏科学性； 仅以浸膏收率衡量提取质量，没有按照中药的特性选择设计工艺，有效成分提取率低、杂质多； 对提取过程的动态变化缺乏系统、深入研究，采用高科技成果少，与先进制造业差距大； 诸多不规范(水、提取器材、操作程序等)； 质量标准粗糙。2、稳定、均一第34页，共57页。 要达到分离产物“稳定、均一”，就必须使分离过程“可控”： 提取、分离技术的单元操作工艺条件优选研究：不简单以浸膏收率衡量。而以

14、有效成分转移率为主要考核指标，设计正交实验，优选提取时间、温度、次数、溶剂量、药液浓度及有关操作条件等工艺参数，确定最佳工艺条件。 建立工艺过程SOP。第35页，共57页。方法：年华等采用HPLC ,以淫羊藿苷为主要考察成分,同单味药材比较,观察不同煎煮时间对二仙汤中活性成分量的动态变化规律。结果：发现二仙汤中活性成分淫羊藿苷的量随煎煮时间延长逐渐减少,最终达到动态平衡。该研究表明二仙汤中活性黄酮类成分易发生转化,煎煮过程直接影响有效成分的量,制备过程应避免加热。实验研究举例:第36页，共57页。从经济角度出发，设计分离工艺时：应先试选简单的或比较简单的分离方法；如果组分间的选择性在分离过程中

15、基本不变，则应首先分离浓度最高的那个组分；若可以使用蒸馏法，就应先行分离挥发度最大的组分；等3.经济第37页，共57页。关于分离过程最优化模型的讨论 在分离科学中，最优化就是如何在最短的时间内，用最低的消耗以获得最佳的分离效果。 这个整体最优化目标又涉及到多方面的局部优化：分离方法的选择，试验方法的建立，试验方案的设计，试验方案中每一单元操作的优化，各个单元操作之间的最佳组合，如此等等。第38页，共57页。一般来说，分析测试及工业制备对分离最优化的要求是不完全相同的，前者因消耗很少，故多在追求最佳分离效果的前提下，以尽可能缩短分离时间为主，辅之以低耗能；而从工业生产是以追求最大经济效益为目的，

16、故一切分离方法及选择分离工艺的优化均以此为基础。例如删除一步分离就能达到质量要求的简单工艺，但因成本高在工业生产就不会被采纳，而会采纳成本很低的，哪怕是多到23步的分离方案。即便是局限于分离科学这一狭窄领域中的一个细节，也难以一个通用的模型来描述最优化。第39页，共57页。三、中药复方提取、分离工艺技术要求第40页，共57页。 中药制备工艺研究应以中医药理论为指导，对方剂中药物进行方药分析，应用现代科学技术和方法进行剂型选择、工艺路线设计、工艺技术条件筛选和中试等系列研究。 制备工艺研究应尽可能采用新技术、新工艺、新辅料、新设备，做到科学、合理、先进、可行，使研制的产品达到安全、有效、可控和稳

17、定。第41页，共57页。1.提取工艺研究 由于中药新产品的研制一般以中药材为起始原料，为可达到疗效高、剂量小的要求，除少数情况可直接使用药材粉末外，一般药材都需要经过提取。 针对影响提取效果的多种因素，可从三方面进行提取工艺研究。 第42页，共57页。 （1） 提取溶剂的选择 中药成分复杂、药效各异，组成复方并非药物简单相加，因此对复方中药一般应复方提取。 在工艺设计前应根据方剂的功能、主治，通过文献资料的查阅，分析每味中药的有效成分与药理作用；结合临床要求与新药类别、所含有效成分或有效部位及其理化性质；再根据提取原理与预实验结果，选择适宜的提取方法，设计合理的工艺路线，并应提供设计依据。 第

18、43页，共57页。例:正交试验设计优化甘草附子汤的提取工艺（提取溶剂选择）高秋涛(沈阳药科大学) 对甘草附子汤的提取溶剂进行了考察,分别选择水、30%乙醇、50%乙醇、70%乙醇和95%乙醇为提取溶剂,选择抗炎和镇痛两个药理指标,采用巴豆油致小鼠耳肿胀实验和醋酸致小鼠扭体实验进行筛选,结果表明,使用50 %乙醇为提取溶剂时药效结果最好，继而以浸膏得率、甘草中主要成分甘草酸的含量和桂枝中主要成分桂皮酸的含量为考察指标,利用正交试验设计法对甘草附子汤的提取工艺进行了优化。第44页，共57页。甘草附子汤的提取工艺优化设计.抗炎和镇痛两个药理指标筛选提取溶剂药效结果最好.正交试验：浸膏得率、甘草酸、桂

19、皮酸含量为考察指标优化提取工艺第45页，共57页。（2） 提取工艺路线的设计例:提取工艺对脑得生抗大鼠局灶性脑梗死的影响（药味组合方式）欧来良等(南开大学)通过对脑得生不同提取工艺:分煎与合煎抗大鼠局灶性脑梗死影响的实验研究, 探索中药复方分煎工艺在中药现代化进程中实施的可能性。脑得生按3法处理：药典法制备制剂脑得生各单味药分煎, 吸附树脂富集、分离有效部位混合制剂脑得生各单味药合煎, 吸附树脂富集、分离，有效部位混合制剂。第46页，共57页。结果经3组治疗的大脑中动脉血栓模型大鼠的行为评分、脑组织梗死面积与模型组相比差异均有显著性(P 0101),组织病理变化较模型组也有明显改善。3组间相比

20、差异无统计学意义。提示：该方采用单味药有效成分或部位分别提取,而后组方所得复方制剂,并不会降低原方的整体疗效发挥。第47页，共57页。不同药味组合提取、精制工艺对脑得生抗大鼠局灶性脑梗死的影响混合制剂各单味药有效部位混合制剂有效部位3组间差异无统计学意义治疗大脑中动脉血栓模型大鼠的行为评分第48页，共57页。2.分离、纯化、浓缩与干燥工艺研究（1）分离与纯化工艺研究 分离与纯化工艺包括两个方面： 一是应根据粗提取物的性质，选择相应的分离方法与条件，以得到药效物质。 二是将无效和有害组分除去，尽量保留有效成分或有效部位。 可采用各种纯化、精制的方法，为不同类别新药和剂型提供合格的原料或半成品。第49页，共57页。 方法的选择应根据新药类别、剂型、给药途径、处方量及与质量有关的提取成分的理化性质等方面的不同而异。 应设计有针对性的试验，考察纯化精制方法各步骤的合理性及所测成分的保留率，提供纯化物含量指标及制订依据。 对于新建立的方法，还应进行方法的可行性、可靠性、安全性研究，提供相应的研究资料。