中藥所具備的藥效是得到世界公認的,特別是在近期對于全球新冠肺炎的防治中發(fā)揮了舉足輕重的作用,近兩年來國家和地方政府密集出臺了一系列支持中藥發(fā)展的法規(guī)和政策,2022年03月29日出臺了《關于印發(fā)“十四五”中醫(yī)藥發(fā)展規(guī)劃的通知》對于中藥的發(fā)展提供了極大利好。對中藥展開深入的開發(fā)和利用,保證藥品的安全性和有效性,研究清楚具體的有效成分十分必要。
傳統(tǒng)的分離提取技術手段包括溶劑浸提法、分餾法、吸附法、沉淀及鹽析法、升華法、結晶和重結晶、膜分離方法、各種色譜技術等。傳統(tǒng)的色譜技術如柱色譜、制備高效液相色譜等都需要某種固態(tài)的載體或支撐體,以承載或支撐兩溶劑中的一相作為固定相。這種固態(tài)物質(zhì)的存在,往往對物質(zhì)的分離提純造成一定的影響,如因吸附作用引起的樣品損失,樣品組分的化學變性,樣品回收率低等問題。因此對于含量低、結構和性質(zhì)相似以及不易結晶的化合物的分離往往存在一定的局限性。美國國立衛(wèi)生院的YiochiroIto博士在20世紀80年代發(fā)明了一種新型液-液萃取和分配色譜分離法,即高速逆流色譜法(High-speed Counter current Chromatography,簡稱HSCCC)。HSCCC分離技術具有產(chǎn)品純度高、分離效率高、溶劑消耗量低、制備量高且不吸附、不粘染的特點。自從HSCCC被提出和應用,其在中藥有效化學成分純化分離中就凸顯了強大的優(yōu)勢,擁有廣闊的應用前景。本文主要對該技術的工作原理及其在中藥分離和分析中的應用進行探討。
1. 高速逆流色譜技術簡介
HSCCC是由儲液罐、泵、螺旋管分離柱、檢測器、色譜工作站以及餾分收集器等部分組成[1],見圖1a。
圖1.HSCCC的組成(a)和工作原理(b)
在HSCCC整個分離裝置中,自轉軸與公轉軸平行安裝,通過齒輪傳動,使螺旋管柱實現(xiàn)在繞儀器中心軸線公轉的同時,繞自轉軸作相同方向的自轉,這種特殊的分離裝置使HSCCC建立了一種特殊的流體動力學平衡,利用螺旋管的高速行星式運動產(chǎn)生的不對稱離心力,保留其中的一相(固定相),利用恒流泵連續(xù)輸入另一相(流動相),在螺旋柱中兩相溶劑反復進行著混合和靜置的分配過程。流動相不斷穿過固定相,隨流動相進入螺旋管的溶質(zhì)在兩相之間反復分配,按分配系數(shù)的大小依次被洗脫,從而實現(xiàn)分離。分離原理見圖1b。
HSCCC 的固定相和流動相都是液體,區(qū)別于其他色譜技術,具有以下優(yōu)缺點[2]:
2. HSCCC在中藥分析中的應用
圖2. HSCCC在中藥分離和分析用的應用場景
分離與制備中藥和天然產(chǎn)物的生物活性成分,是進行結構鑒定和藥理藥效學研究的基礎工作。HSCCC技術采用液液分配原理,避免了固體載體對成分的吸附和降解作用,被廣泛用于中藥及天然產(chǎn)物中黃酮、生物堿、木脂素、三萜和多酚類等化學成分的分離[1,3]。(1)對于黃酮苷類等較大極性成分,通常使用乙酸乙酯-水為基本組成的溶劑系統(tǒng),如蓮、假澤蘭、葡萄籽中黃酮苷類成分的分離。朱曉娜等以正己烷-乙酸乙酯-乙醇-水-冰醋酸(1:1:1:1:0.05)為兩相溶劑,從槐花中分離出蘆丁和槲皮素,其純度均在97%以上[4]。(2)生物堿類成分大多可以選用正己烷(石油醚)-乙酸乙酯-甲醇(乙醇)-水的溶劑體系。(3)多數(shù)萜類成分極性較小,溶劑系統(tǒng)多采用正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水、石油醚-乙醇-水,如乳香中乳香酸類成分、靈芝中靈芝酸的分離。(4)針對多酚類成分,通常選用正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水的溶劑系統(tǒng),如分離夜來香籽和柿中的沒食子酸。而對于聚合度高、分子量較大、羥基個數(shù)較多的多酚類成分,則采用正丁醇-水為基礎構成的溶劑體系,這類成分在紫外光下有較好的吸收,可采用紫外檢測器進行檢測。
3. HSCCC研究進展
目前,HSCCC中常用的檢測器有可見光檢測器、紫外光檢測器,但有時組分對可見光或紫外光無吸收,或固定相的流失導致流出液乳化時則無法使用?,F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了HSCCC與電子電離質(zhì)譜(EMS)、化學電離質(zhì)譜(CMS)、快速原子轟擊質(zhì)譜(FABMS)、熱噴霧質(zhì)譜(TSPMS)和電噴霧質(zhì)譜(ESMS),甚至核磁(NMR)聯(lián)用,與HPLC-DAD-
MS聯(lián)用的示意圖見圖3。如M. Paulina Rodnguez-Rivera 等采用HSCCC和LC-ESI- MS/MS分析了甜青檸果皮多酚的代謝圖譜[5]。
圖3. HSCCC與HPLC-DAD-MS聯(lián)用示意圖
4. 小結
中藥藥效物質(zhì)基礎研究對于推動中醫(yī)藥現(xiàn)代化進程至關重要,中藥及天然產(chǎn)物的活性成分是新藥發(fā)現(xiàn)的重要來源。隨著復方藥效物質(zhì)基礎研究的推進,中藥復方藥效物質(zhì)基礎雖未完全闡明,但在不同層面上都取得了一定進展。如若實現(xiàn)進一步的突破,更需思想與方法的多元化,單一提取純化及分析方法均各自的應用范圍和局限性。HSCCC技術不僅可以分離得到單體成分,還可以實現(xiàn)全成分分段分離,發(fā)現(xiàn)活性部位甚至活性成分,這在一定程度上克服了中醫(yī)復方研究中藥效成分種類眾多、含量懸殊帶來的挑戰(zhàn)。近些年,基于溶劑體系、洗脫方式、檢測技術以及與其他分離技術聯(lián)用的創(chuàng)新研究,極大地推動了HSCCC技術的應用,具有十分重要的意義。
雖然HSCCC技術不斷進步,但其廣泛應用仍然受到制約。首先,HSCCC是一種相對較新的分離純化技術,盡管它具有許多優(yōu)于其他技術的優(yōu)點,但是人們對他的認識和理解還需要一個逐步深入的過程,因而影響了這種技術的推廣;盡管有學者建立了經(jīng)驗性的溶劑體系篩選方法,但在實際應用中受到操作者個人經(jīng)驗的影響,仍無溶劑選擇的統(tǒng)一原則和標準。另外,目前HSCCC技術雖已經(jīng)實現(xiàn)了上百毫克級乃至數(shù)十克級成分的分離制備,但對于數(shù)百克級甚或公斤數(shù)量級的制備能力還有待提高。相信隨著科學技術的進步與發(fā)展,HSCCC技術將為中藥復方藥效物質(zhì)基礎研究提供更加完備的技術支撐。
標簽: 乙酸乙酯 天然產(chǎn)物 活性成分
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