天然药物研发技术-中医药毕业论文

题题目目：天然药物研发技术：天然药物研发技术 姓姓名：名：陈磊 学学号：号：110805090330111 指导教师：指导教师：潘乐 班班级：级：药学 0901 班 所在院系：所在院系：中医药系 2012 年年 06 月月 平凉医学高等专科学校中医药系平凉医学高等专科学校中医药系 毕业论文毕业论文 I 摘摘要要 天然药物是自然界中存在的有药理活性的天然产物。 天然药物来源与获取是多 方面的。近年来全国各地对天然产物的提取分离技术、活性研究技术、剂型的研发 技术已相当重视， 在人类不断地进步与发展的同时， 天然药物的研究技术也在不断 地进展之中，进一步说明药物研发技术进展在医学界、药学界发挥的巨大作用。本 文从天然药物来源、 分离提取以及剂型研发等方面对天然药物的研究综述， 为该类 药物的研发提供一定理论依据。 关键词：关键词：天然药物；药物研发；技术进展 ABSTRACT Natural medicine is a kind of natural originated product and has the pharmacological activity therere multiple ways to get the natural medicine. In recent years, the technology on RDrug development; Technology progress II 目目录录 1.绪论.4 1.1 天然药物的发展历程.4 1.2 天然药物在国际上的研究进展.4 2.天然药物研发技术进展.4 2.1 天然药物的分类.4 2.1.1 依据资源的自然属性分类.4 2.1.2 依据天然产物的生成途径分类.5 2.1.3 依据天然产物的经济属性或用途分类.5 2.2 天然药物的来源.5 2.2.1 自然界.5 2.2.2 人工制备.5 2.3 天然药物的提取分离及活性研究技术药物的来.6 2.3.1 水提醇沉法.6 2.3.2 离子交换色谱法.6 2.3.3 凝胶渗透色谱法.6 2.3.4 大孔吸附树脂分离技术.7 2.3.5分子蒸馏技术.7 2.3.6 超临界萃取.7 2.3.7超声波提取技术.8 2.3.8 微波辅助萃取技术.8 2.3.9 半仿生提取法.8 2.4 天然药物的剂型研究技术.8 2.4.1 超细粉碎技术.9 2.4.2 超临界流体技术.9 2.4.3 超滤技术.9 3.天然药物研发技术的目标方向.10 参考文献.12 III 致谢.14 4 1 1绪绪论论 1.11.1 天然药物的发展历程天然药物的发展历程 天然药物是指动物、植物、和矿物等自然界中存在的有药理活性的天然产物。早 在几千年前，人们就已经开始利用草药或动植物的汁液来治疗某些疾病。而天然药物 的快速发展开始于十八世纪，并在十九世纪得到了进一步的发展，进入二十世纪后， 随着现代技术的推广和快速应用，天然药物的药物的研发进入蓬勃发展时期。到目前 为止，天然药物使用情况已形成体系，例如中草药，欧洲传统草药，印度佛教医学， 伊斯兰医学，南美民族医药和非洲民族医药。 1.21.2 天然药物在国际上的研究进展天然药物在国际上的研究进展 在国际医药市场上，天然药物已突破 30%的市场份额，年销售高达近 500 亿美元， 全球中草药销量以每年 10%的速度增长， 市场潜力巨大。 世界各国均已意识到天然药物 巨大的医疗价值和市场潜力，对包括中药在内的天然药物日益重视。欧美国家近年对 天然药物产品的态度已明显转变，在天然药物的提取分离、活性研究、剂型研究等技 术方面都有更深的探究，已有越来越多的学者开始关注天然药物的开发。但是我国在 这方面的研究和国外相比，还有相当大的差距。我们要加强新技术的研究，相信随着 新技术在天然产物有效成分提取领域应用的进一步完善，一定能够使我国天然产物的 研发有更好的发展。 天然药物新剂型、新技术的发展是天然药物国际化的关键。对此，本文主要从天 然药物的提取分离技术、活性研究技术、剂型研究技术等方面综述天然药物的研发技 术进展。 2. 天然药物研发技术进展天然药物研发技术进展 2.12.1 天然药物的分类天然药物的分类 天然药物包括中药、草药、民族药物及民间药、地方习惯用药等，主要是指来源 于动植物及其他生物、具有明确治疗作用的单一组成或多组分药物。 2.1.12.1.1 依据资源的自然属性分类依据资源的自然属性分类 分为植物源产物和动物源产物。 植物体内的成分是由复杂的化学成分所组成，其中有药用价值的是生物碱、萜类、 5 甾体、苷类、黄酮体、蒽醌、香豆素、有机酸、氨基酸、单糖、低聚糖、多糖、蛋白 质、酶及鞣质等。 动物体内有药用价值的是动物多肽类药物、动物蛋白质类药物、动物多糖类药物、 动物核酸类药物、动物酶类药物、动物脂类药物、动物细胞因子。例如：蜂毒，蛇毒， 胚胎素，助应素，神经营养素，胎盘提取物，花粉提取物，脾水解物，肝水解物，心 脏激素等。 2.1.22.1.2 依据天然产物的生成途径分类依据天然产物的生成途径分类 分为初生代谢产物和次生代谢产物，以及异常次生代谢产物；植物类天然药物以 植物初生代谢产物如蛋白质、多糖和次生代谢如生物碱、酚类等有效成分的原料药、 制剂市场上植物来源的中药、中成药均在植物药之列。植物药在天然药物中占主导地 位。 2.1.32.1.3 依据天然产物的经济属性或用途分类依据天然产物的经济属性或用途分类 分为营养物质类（包括糖类、脂类、蛋白质类等） 、药用物质类、天然色素类、鞣 质类、香精香料类等。 2.22.2 天然药物来源和获取天然药物来源和获取 天然药物来源比较广泛，但是主要分为以下两大类： 2.2.12.2.1 自然界自然界 主要是指在自然界中存在的有药理活性的天然产物，随着社会的发展，人们越来 越关注化学药品给人类自身健康及生活环境带来的负面影响；回归自然、保护环境已 成为一种处理人类和环境关系的潮流思想。包括植物药、动物药和海洋药物的天然药 物的研究和开发顺势大力发展，对天然药物的各种人为禁制也趋于宽松。包括动物药、 植物药、海洋生物药等。 2.2.22.2.2 人工制备人工制备 指通过人工合成的方法将存在于植物、动物、矿物、微生物、海洋天然药物等的 有效成分加工而成。如现在基本药物目录里所含牛黄就是从牛胆汁中提取再经人工合 成而得。 天然药物，特别是中药，大多经过长期的临床使用，其疗效多已肯定，使用安全 性较高，因此近年来受到医药界的重视。相比之下，化学药物则由于某些品种副作用 6 较大，有的毒副作用还需要较长期使用后方能发现，其潜在的不安全使人们转而注意 天然药物。 2.32.3 天然药物的提取分离及活性研究技术天然药物的提取分离及活性研究技术 天然药物提取分离的两种情况：一种是将目的物为已知成分的化学结构类型提取 分离，另一种是从天然药物中寻找未知有效成分的化学结构或有效部位进行提取分离。 天然产物活性成分是指从再生资源中提取的具有独特功能和生物活性的化合物，其中 许多有效成分是疾病防治、强身健体的物质基础，开发高效的天然产物分离方法对彻 底改变中国天然产物开发层次低、生产方式粗放、技术落后等有重要作。以下论述一 些具体的药物研发技术。 2.3.12.3.1 水提醇沉法水提醇沉法 水提醇沉法是先以水溶剂提取，再以乙醇沉淀去除提取液中一些不溶物的方法。 水提醇沉法的基本原理是利用中药中的大多数成分易溶于水的特性，用水提出并将其 提取液浓缩，加入适当的乙醇反复数次沉降，除去其不溶物质 1。一般地说，影响得率 的因素主要有：提取时间次数、加水量、浓缩液的密度、PH、醇沉浓度等，其中尤以 醇沉浓度最为重要。水提醇沉法的主要特点是：简单适用；经济易得，极性大，溶解 范围广；乙醇沸点适中，可反复回收利用，本身还具有杀菌作用，成品不易发霉变质。 但此技术也存在一些不足，比如总固体物及有效成分存在一定损失，生产周期长等。 水提醇沉法常与酶法、超声萃取法、微波萃取法等方法联合使用。水提醇沉法可用于 提取分离生物碱、苷类、有机酸类、氨基酸、多糖等易溶于水的大多数成分。姚自奇 等 2发明公开了利用水提醇沉法制备具有清肺止咳活性的绞股蓝软胶囊制剂的方法。 2.3.22.3.2 离子交换色谱法离子交换色谱法 固定相为离子交换树脂的色谱法为离子交换色谱法。基本原理是通过固定相表面 带电荷的基团与样品离子和流动相离子(淋洗离子)进行可逆交换，离子 - 偶极作用或 吸附，实现分离 3。影响分离效果的因素主要有：离子交换树脂的交联度和交换容量、 流动相的组成和 PH、溶剂离子的电荷和水合半径、温度等。张彤等 4成功利用离子交 换树脂提取分离具有抗菌活性的百步有效部位。 2.3.32.3.3 凝胶渗透色谱法凝胶渗透色谱法 固定相为多孔性凝胶填料的色谱为凝胶渗透色谱法。基本原理是基于一种可逆的 分子筛作用。影响分离效果的因素主要有：凝胶的类型、颗粒直径、填充的均匀度等。 7 凝胶渗透色谱法主要用于分离蛋白质、多肽、生物碱等。彭师奇等 5发明公开了利用凝 胶渗透色谱法从土鳖虫干粉中提取治疗带状疱疹有效部位的工艺。 2.3.42.3.4 大孔吸附树脂分离技术大孔吸附树脂分离技术 大孔吸附树脂是 20 世纪 60 年代末发展起来的一类有机高分子聚合物吸附剂，它 具有多孔网状结构和较好的吸附性能。大孔吸附树脂分离技术是利用大孔树脂的多孔 结构和选择性吸附功能， 从中药提取液中分离精制有效成分或有效部位的技术 6。 大孔 吸附树脂分离技术的基本原理是利用大孔吸附树脂能借助范德华力、表面电性或形成 氢键等从溶液中吸附各种有机物质。影响分离效果的主要因素有：大孔吸附树脂的网 状结构、被吸附成分的化学结构、吸附介质、温度等。此法适用于苷类、黄酮类、皂 苷类、生物碱类、蒽醌类、及其它酚性和酸性物质的分离纯化 7。 2.3.52.3.5 分子蒸馏技术分子蒸馏技术 分子蒸馏技术属于一种特殊的高真空蒸馏技术, 是一种特殊的液 - 液分离技术, 具体来说，分子蒸馏技术又称为短程蒸馏，作为一种对高沸点、热敏性物料进行有效 分离的手段。分子蒸馏技术的基本原理是基于在一定的温度和真空度下不同物质的分 子平均自由程差异。影响分离效果的主要因素有：操作温度、操作压力、操作时间等。 冯毅凡等 8利用分子蒸馏技术对香附超临界流体萃取物进行处理，并取得成功。 2.3.62.3.6 超临界萃取技术超临界萃取技术 超临界萃取技术一般采用 CO2作为萃取剂，具有工艺简单、无有机溶剂残留、操作 条件温和、不易破坏有效成分的优点。超临界流体萃取技术是 20 世纪 60 年代兴起的 一种新型提取分离技术。其原理是利用超临界流体的独特溶解能力和物质在超临界流 体中的溶解度对压力、温度的变化非常敏感的特性，通过升温、降压手段（或两者兼 用）将超临界流体中所溶解的物质分离出来，达到分离提纯的目的。超临界二氧化碳 萃取技术应用于中草药有效成分的提取。具有一系列优点：一是选择性好，可通过对 温度、压力的调控改变物质在超临界二氧化碳的溶解度，有针对性地萃取天然产物的 有效部位或有效成分。二是操作温度低，能有效防止中药中热敏成分和化学不稳定成 分的高温分解和氧化。三是可调节萃取物的粒度，使萃取物达到期望的粒度和粒度分 布。四是萃取率高，萃取周期短，溶剂回收方便简单，可循环使用，无污染。但随着 国产化、工业化超临界二氧化碳萃取生产设备的开发，超临界萃取技术将在中药提取 领域发挥巨大的作用 9,10。 8 2.3.72.3.7 超声波提取技术超声波提取技术 超声波提取技术是利用超声波产生的强烈的空化效应、机械振动、高的加速度、 乳化、扩散、击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从 而加速药物有效成分进人溶剂，促进提取的进行。近年来超声技术逐渐用于中药化学 成分的提取，并展示出良好的应用前景。超声提取可以缩短提取时间，提高有效成分 的提出率，提高药材的利用率，节约能源，并且避免了高温对提取成分的影响。但它 对提取瓶放置的位置和提取瓶的瓶壁玻璃厚薄要求较高，这两个因素直接影响超声效 果，而且目前超声波提取技术主要用在小型实验室，要用于大规模的工业生产，还要 解决有关工业设备放大的问题。 2.3.82.3.8 微波辅助萃取技术微波辅助萃取技术 微波萃取技术是利用微波能来提高萃取效率的一种新技术。微波萃取技术的原理 是利用不同组分吸收微波能力的差异，使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组 分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、 微波吸收能力相对较差的萃取剂中，并达到较高的产率。微波萃取技术在天然产物有 效成分提取中的优势在于：一是选择性好。微波萃取过程中由于可以对萃取物质中不 同组份进行选择性的加热，因而能使目标物质直接分离。二是微波具有极强的穿透力。 微波能使天然植物的细胞壁和细胞膜快速破碎，使萃取剂容易进入细胞内。三是加热 效率高。微波有利于萃取热不稳定物质，可以避免长时间高温引起样品的分解。四是 仪器设备简单、低廉，适应面广。五是试剂用量少，萃取率高，节时、节能、污染小。 2.3.92.3.9 半仿生提取法半仿生提取法 半仿生提取法， （简称 SBE）是近几年提出的新方法。它是从生物药剂学的角度， 将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，模拟口服药物经胃肠道转运吸收的环境， 采用活性指导下的导向分离方法；是为经消化道口服给药的制剂设计的一种新的提取 工艺。半仿生提取法的主要特点是：一是提取过程符合中医配伍和临床用药的特点和 口服药物在胃肠道转运吸收的特点。二是在具体工艺选择上，既考虑活性混合成分又 以单体成分作指标。这样不仅能充分发挥混合物的综合作用，又能利用单体成分控制 中药制剂的质量。三是有效成分损失少，成本低，生产周期短。 2.42.4 天然药物的剂型研究技术天然药物的剂型研究技术 天然药物之所以能防病治病，其物质基础在于所含的有效成分。然而一种天然药 9 物往往含有结构、性质不相同的多种成分。根据其结构和性质的不同，进行对天然药 物剂型的研究。其一些新型的研究技术有： 2.4.12.4.1 超细粉碎技术超细粉碎技术 在传统中药炮制中，对一些珍贵药材或不适宜用煎煮方法的药材如人参、三七、 紫河车、川贝、水蛭等，采用研细磨粉冲服的方法，更能达到减少用量，提高疗效的 目的 12。超细粉碎后，细胞壁被破碎，细胞内有效成分得以充分暴露，进入体内后， 有效成分的释放速度及释放量大幅提高，加快吸收过程，这些微粒因附着力强，排出 体外时间延长，容易通过肠壁吸收，提高了药物的吸收率。但是微粉化可能也带来有 效成分及效果的差异，例如，蒲公英的微粉与一般细粉的薄层图谱不一致，多出了两 个成分 13。另外，由于中药微粉的表面积增大，吸附力增强，容易凝聚，必须注意其 表面改性的工作以及生产设备及生产流程的改造。 2.4.22.4.2 超临界流体技术超临界流体技术 超临界流体技术是一种环保技术,已用于一些脂溶性成分的萃取.超临界流体技术 用于超细微粒的制备是近几年来的新的应用发展。超临界微粒制备技术有多种方法， 其中最有前景的是 RESS 法 （超临界溶液快速膨胀法） 和 GAS 法 （超临界流体抗溶剂法） 13。RESS 法利用溶质的溶解度随 SCF(超临界流体)密度的变化而变化的关系，通过微 孔快速膨胀到低压低温的气体状态，在极短时间内产生很大的压降，形成过饱和状态 析出。而 GAS 法则是利用溶质的某种溶剂的溶液与 SCF（超临界流体）混合并互溶时， 溶质溶解度大大下降而析出。 2.4.32.4.3 超滤技术超滤技术 基于筛分机理的超滤技术在中药有效部位和有效成分的提取分离中具有显著的优 势，其高效节能和环保的特点使之在中药制剂中得到越来越多的应用。与传统方法相 比，超滤去杂效果好，生产周期短，可除菌和除热原以及部分色素，例如用超滤法提 取麻黄碱，一次处理可以得到 98%麻黄碱，色素提取率达 96.7%。用超滤提取金银花中 的绿原酸，与醇沉法相比，从 67.8%提高到 95.4%通过对不同孔径超滤膜的选择，可除 去大多数杂质，达到缩小剂量的目的。例如用超滤法联用大孔树脂吸附技术精制六味 地黄丸，得到的提取物量只有原药材重量的 4.0%, 而且 70%76%的有效成分得到富集 14。大大减少了浸膏体积，为新剂型的设计创造了基本条件。 上述技术基本涵盖了当前工业化天然药物有效部位研发的所有方法，并且都已具 10 有工业化设备，技术较成熟，应用较广泛。当然现在还有一些技术虽然兴起时间不长， 应用于工业生产尚需进一步探索, 但这些技术都已发展的较为成熟, 且应用范围不断 扩大。比如：利用超临界流体参与的重结晶的超临界流体结晶技术；将中药口服给药 的传统同现代生物药剂学理论相结合的半仿生提取技术等。 随着这些技术的不断完善, 以及适于工业化生产的大型设备的出现, 这些技术将 在天然药物生产的工业化历程上发挥其应有的作用。 3. 天然药物研发技术的目标方向天然药物研发技术的目标方向 随着近年来天然药物有效成份提取、分离、纯化及结构研究技术的不断发展和应 用，天然药物作为来自植物的“绿色药品”，受到越来越多消费者的青睐，使天然药 物开发利用走向国际化 15。世界各国均已意识到天然药物巨大的医疗价值和市场潜力， 对包括中药在内的天然药物日益重视。欧美国家近年对天然药产品的态度已明显转变， 国际天然药物市场正迅速扩大 16。而知识经济时代的到来，使得越来越多的新技术、 新方法将被用于新药开发。在来源方面： 蓝色药物：海洋生物（2 万多种） ：螺旋藻、海源石 绿色药物：蜂胶、银杏制剂 基因药物：牛、羊乳汁 微生物药物：抗生素耐药性的发展及新病原体的不断出现 以上这些领域的发现成为新药研究的重要资源。 人们数千年来对海洋生物、 基因药 物、微生物药物的药用实践和认识，为现代药物的研究提供了宝贵经验。其中，17 种 作用于离子通道、信号传导通路、微管蛋白、DNA 等靶点的天然产物（或类似物）正 在进行或已经完成临床研究。 在提取分离方面，由以前的溶剂提取法，已发展到运用分子基因技术和半仿生提 取技术。而且天然药物的研发技术正在以生物技术及微生物培养技术为研究的热点。 在药品开发方面已回归自然，社会进入老龄化，心脑血管病、恶性肿瘤、糖尿病 等非传染性慢性病增加，中药与西药相比对疑难病、慢性病、老年病、免疫性疾病具 有独到的疗效，世界各国越来越看好中医药。 总之，天然药物的研发已在全球范围内得到广泛关注，通过现代化的研究方法所 提取出的有效成分，在治疗长期难以治愈的疾病中已获得了令人震撼的疗效。我们相 11 信随着人类更加深入的研究，一定会更客观的认可天然药物的价值，天然药物将不会 是一个模糊的概念，在更加精密的仪器面前，天然药物将在更多的新药中出现，造福 全人类。 12 参考文献参考文献 1 冯年平，郁威中药提取分离技术原理与应用M北京：中国医药科技出版社， 2005：37 2 姚自奇，李东，温凯，等绞股蓝软胶囊制剂及其制备方法P中国专利： CN2008101031177，2008-8-27 3 黄宽,邱志明,樊庆春,等. 稻壳纤维素制备阴离子交换剂及其性能的研究J. 应 用化工，2008，1：41 44 4 张彤，张亚中，陶建生，等百部生物碱有效部位及其应用P中国专利： CN2006100277170，2007- 12 19 5 彭师奇， 赵明， 魏蕾， 等 土鳖干粉水提物和酶解物的制备及在医学中的应用P 中 国专利：CN2006101401601，2008 - 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