色譜在藥物分析方面的應用

1、色譜在藥物分析方面的應用色譜在藥物分析方面的最新研究進展張鵬鵬，王凌云，張斌浩 (浙江工業(yè)大學化材學院工業(yè)催化)摘要：現(xiàn)在藥學的迅速發(fā)展促進針對藥物及其代謝產(chǎn)物在過程的不斷 深入研究中，建立了許多新的、巧妙、精確而有快速的色譜分析方 法。包括親水作用色譜固定相在藥分離中的應用，薄層色譜法在藥物 分析中的應用，液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法，脂質(zhì)體電動色譜。這些方法的誕生使得當代生物醫(yī)學與中醫(yī)學理論能夠兼容。本文綜述了這些色譜方法的具體應用過程及其特點。關鍵詞：親水作用色譜 薄層色譜法 串聯(lián)質(zhì)譜法 脂質(zhì)體Thelatestchromatographicanalysisresearchindrugresear

2、chPengp engZhang,LingyunWang,BinhaoZahng( ZhejiangUniversityOfTechnology,IndustryCatalysis ) Abstract:Nowwiththerapiddevelopmentofpharmaceuticaldrugsand theirmetabolitesforthecontinuousin-depthstudyoftheprocess, scientistshavecreatedmanynew,preciseandrapidchromatographic methods.Includingtheusingofs

3、eparatingdrugswithstationarypha seofhydrophilicinteractionchromatography,thinlayerchromatog raphysusingindruganalysis,chromatographytandemmassspectrometry,liposomeelectronicchromatography.Allthesemethodsmakethe contemporarybiomedicalandChinesemedicinetheorycanbecompatib le.Thispaperreviewsthesechrom

4、atographicmethodsspecificappli cationsandtheircharacteristics.Keywords:hydrophilicinteract ionthinlayerchromatographymassspectrometrychromatography liposomeelectronicchromatography1 弓| 言色譜工藝殲拓系統(tǒng)從 1996年推出至今的十幾年中，結合新的反相介質(zhì)和新型凝膠介質(zhì)已 在天然藥物活性成分研究和分離中獲得了應用。對分離具有活血化瘀的活性成分多種黃酮、抗炎作用的紫草中的 萘醍等的應用咀及用于心血管治療的銀杏葉活性成

5、分銀杏總黃酮、 銀杏黃酮醇甙及銀杏內(nèi)酯的分離和生產(chǎn)取得了成果。目前在其他活性成分的研究、分離和生產(chǎn)中的應用正在不斷發(fā) 展之中。隨著藥物的迅速發(fā)展，對藥物的檢測方法及其分離工藝的開發(fā) 研究也越來越吸引更多的人去研究，并且取得了一系列成果。近十幾年發(fā)展起來的生物膜色譜技術對在藥物與生物膜的相互 作用方面的研究進展展現(xiàn)了其在醫(yī)藥研究的廣闊應用前景。傳統(tǒng)的藥物篩選在動物模型上完成，勞動密集，耗費時間長， 而且只能是小規(guī)模篩選。為克服動物模型的種種不利因素，人們一直在努力嘗試新的高 效、快速、準確的體外藥物篩選方法。中藥色譜指紋圖譜就其本質(zhì)而言，應可視為中藥（包括單味 藥與復方制劑）的一種依賴于不同提取

6、方法所得的活性化學組分的 相對濃度譜，它主要體現(xiàn)了中藥的整體化學特征（整體性）。國家藥品監(jiān)督管理局確定將在年全面啟動中藥色譜指紋圖譜來 對我國中藥注射液進行質(zhì)量控制，如何既準確而又不丟失特征信息 地表征和評價中藥色譜指紋譜圖是目前分析化【1】。學，特別是中藥分析化學面臨的一個新問題 以下將按照生物 膜色譜及其在藥物活性成分分析中的應用，親水作用色譜固定相及 其在中藥分離中的應用，光譜相關色譜及其在中藥色譜指紋圖譜分 析中的應用，脂質(zhì)體電動色譜及其評價藥物-膜相互作用的應用 4中分析方法。2藥物分析分離中的色譜方法2.1生物膜色譜及其在藥物活性 成分分析中的應用隨著生命科學的發(fā)展，各個學科都在相

7、互交叉和 相互滲透中找到了新的發(fā)展方向。近十幾年發(fā)展起來的生物膜色譜技術便是生命科學與色譜學相 結合的產(chǎn)物。目前這一技術已經(jīng)應【2】、多肽及蛋白與脂雙層的相互作用用在 預測藥物與細胞膜的相互作用【3】、溶質(zhì)與蛋白的相互作用、蛋白 的純化、核酸的分離純化、異構體拆分、生物膜親和色譜以及磷 脂的合成【4】等領域，并在固定化酶反應器方面得到了應用。本文主要對這一技術在藥物與生物膜的相互作用方面的研究進展做一綜述，并力圖闡明其在藥物活性成分分析中的應用前景。一種新藥物的誕生都必須經(jīng)過藥物的篩選即藥物活性的評定過 程。傳統(tǒng)的藥物篩選在動物模型上完成，勞動密集，耗費時間長，而 且只能是小規(guī)模篩選。為克服動

8、物模型的種種不利因素，人們一直在努力嘗試新的高 效、快速、準確的體外藥物篩選方法。目前國際上普遍認可的是采用受體模型和酶模型的高通量篩選 方法，從組合化學合成的大量化合物中篩選出具有生物活性的有效 藥物。然而即使這種方法也難以用于成分復雜的藥物如中草藥的藥效分 析。因為中藥中各組分間可能存在著藥效互補及毒性互消等復雜的相 互作用，藥效亦為組合藥效，這不是單一受體模型可以完成的。從模擬人體細胞膜對藥物的吸收的角度進行藥物活性成分的分 析，是近幾年藥物分析研究工作的新亮點?，F(xiàn)在大多數(shù)的藥物學家相信一種化合物的細胞膜的通透性對于 它的活性起關鍵作用，因為絕大多數(shù)的藥物必須進入細胞才能表現(xiàn) 它的活性而

9、且內(nèi)用藥物還必須能透過目標細胞的細胞膜才能起作用。而且藥物的活性、毒性、在體內(nèi)的分布及其它生理過程都取決 于藥物在膜上的分配狀況【1】。因而考察它的細胞膜的通透性可以作為一種鑒定它是否具有藥物活性的可靠而快捷的檢測方法。在生物膜色譜技術出現(xiàn)之前，人們通過測定藥物在有機溶劑水 系統(tǒng)（如辛醇水）及反相液相色譜系統(tǒng)（如以十八烷基硅膠為固定 相）中的分配系數(shù)4或者以單層小腸絨毛細胞及小鼠的小腸為模 型來考察藥物的被動吸收情況。前兩種模式簡單易行，但都只能模擬藥物在膜上的疏水作用， 而無法模擬磷脂的極性頭部與藥物的相互作用，以及藥物透過細胞 間隙進入人體的吸收過程。90年代初開始，人工培養(yǎng)的單層小腸絨毛

10、細胞做為研究藥物的 小腸吸收過程的模型開始受到人們的關注。Artursson等人曾對這一領域的研究進展情況做過專門的【5】。這一種模型比前兩種模型具有更好的生物相關性，但因涉及到 絨毛細胞的培養(yǎng)過綜述程使操作難度較大。尋找簡便且生物相關性好的新模型便成為研究藥物吸收的一個 方向。生物膜色譜用于藥物活性成分的研究還剛剛起步，已被考察的 藥物品種還很少，也只是模擬了藥物通過細胞膜的被動運輸過程， 分離對象也都是單一的已知樣品或幾種已知樣品的混合物。由于藥物在生物膜上的輸運過程是藥物體現(xiàn)其生物活性的關鍵 步驟，因而藥物在生物膜固定相上的保留行為從一定程度上可以反 映藥物的生理活性，所以從理論上說生物

11、膜色譜不僅可以用來評價 單一組分藥物的生理活性，也必將在從復雜藥物如中草藥中篩選活 性成分方面大有作為。由于這種篩選方法具有生理學意義因而可能為藥物的藥理研究提 供一定的幫助。這就意味著藥物活性成分的篩選和活性評價將是生物膜色譜技術 的一個重要的應用領域。我們知道生物膜除含磷脂外，其主要成分還有蛋白質(zhì)，而且不 同功能的細胞其細胞膜中脂的組成也有區(qū)別。一般來講蛋白的含量與膜的功能有關，功能越多越復雜，蛋白 含量就越多，因而模擬生物膜應考慮蛋白質(zhì)的影響。另外約占生物質(zhì)膜重量2%-10%的糖類分子在細胞信息識別方面 的功能在近些年也越來越受到普遍地認可與重視，對細胞膜識別功 能的模擬研究也正在進行中

12、。而且藥物透過細胞膜的途徑遠不止被動擴散一種，還包括載體 蛋白參與的協(xié)助擴散、需消耗能量的主動運輸?shù)榷喾N形式。但這些方面的工作還未見用于考察藥物與膜的相互作用。因而生物膜色譜技術的發(fā)展應在跟蹤色譜技術、色譜材料的最新 發(fā)展的同時，更密切地關注生物膜模擬技術的最新進展，從而不斷 完善現(xiàn)有的色譜模型，使藥物與膜固定相作用的色譜過程更接近于 生物體內(nèi)的自然吸收過程。如此，將該模型用于藥物的體外篩選和活性評價便更加有效， 更具實際意義。2.2親水作用色譜固定相及其在中藥分離中的應用反相液相色 譜(RPLC)是當前分離分析和分離制備中應用最為廣泛的色譜模式， 其依靠疏水固定相與溶質(zhì)之間的疏水相互作用實現(xiàn)

13、弱極性和中等極 性化合物的高效分離。但是，RPLC對強極性化合物(如寡糖、糖苷和強極性寡肽等) 的保留很弱，甚至不保留，因此強極性化合物在RPLC上不能得到 很好的分離。用來分離強極性化合物的液相色譜方法主要有離子交換色譜法 (IEC)、正相色譜法(NPLC)和親水作用色譜法(HILIC)。它們可以作為RPLC的補充用于強極性化合物的分離；然而，它 們又各自存在一定的局限性。HILIC作為一種分離極性化合物的液相色譜模式，其概念最早 是由Pert于1990年提出的。HILIC的主要特征是使用類似于正相色譜的極性固定相和水/有 機溶劑(通常是乙臘)流動相(其中水是強洗脫溶劑)。與正相色譜類似，在

14、HILIC模式下化合物的保留時間隨化合物 極性的增強而增加。但是，由于HILIC使用含水流動相，這就可以解決正相色譜中 水溶性物質(zhì)不溶于流動相的問題。早在1970年代，HILIC的概念提出之前，Linden等舊1就使 用氨基硅膠作為固定相、以含75%乙月青的水溶液作為流動相用于糖 的分離分析。這種分離技術是典型的HILIC模式，也是最早的關于HILIC的 報道，雖然其中并未涉及HILIC的定義。近年來，HILIC越來越受到關注和重視【6】。一方面是因為強極性化合物的分離問題引起了各個研究領域的 重視，如藥物分析、代謝組學、蛋白質(zhì)組學等研究領域都不同程 度地涉及強極性化合物的分離問題；另一方面是

15、由于HILIC具有其 自身的優(yōu)勢。首先，HILIC模式對強極性化合物和親水化合物具有很好的保 留和分離選擇性，是解決各類強極性化合物和親水化合物分離問題 的可靠手段。其次，HILIC模式使用的流動相體系相對簡單，操作方便，而 且克服了 NPLC的流動相對水溶性物質(zhì)溶解性差、保留時間對流動相 中水含量敏感以及與質(zhì)譜檢測器不兼容等缺點。另外，HILIC的分離機理與RPLC完全不同，兩者的分離選擇 性有很好的正交性，而兩者的流動相體系卻相似，十分適合用于構 建HILICRPLC二維色譜系統(tǒng)HO。將其用于多肽等復雜樣品的分離，彌補了常用的IEC-RPLC二 維體系的不足，成為解決復雜樣品分離問題的有效

16、手段之一。Irgum等對HILIC的分離機理、分離材料和各方面的應用進行 了全面的綜述以來，近幾年關于HILIC的綜述文章逐漸增多，它們 都在一定程度上涉及了 HILIC固定相。但專門針對HILIC固定相進行綜述的文章較少。HILIC固定相的主要特征是固定相表面是與水有很好的親和性的 強極性基團，如氨基、羥基、酰胺基等。早期的親水作用色譜分離材料主要是原有的正相色譜固定相，如硅膠、氨基鍵合硅膠、二醇基鍵合硅膠等【7】。近年來，專門用于親水作用色譜的分離材料也已出現(xiàn)，其主要 是將含酰胺基、羥基、兩性離子等強極性基團的分子鍵合到硅膠上 作為HILIC分離材料。雖然按照Pert提出的觀點，親水色譜的

17、保留主要是依靠溶質(zhì)在 固定相表面吸附的富水層與流動相中的分配機理，但是由于溶質(zhì)與 固定相直接相互作用的存在，不同固定相的保留性質(zhì)表現(xiàn)出較大的 差異。用HILIC分離技術，以川芎水提物為對象，發(fā)展了親水作 用色譜指紋圖譜技術水提物中存在著大量在RPLC上沒有保留的強極 性物質(zhì)，因此在傳統(tǒng)的RPLC指紋譜中這些強極【8】。川芎性物質(zhì)的信息往往被忽略。在親水作用色譜上強極性物質(zhì)得到了很好的分離，可作為一種 新的中藥指紋圖譜，揭示中藥強極性物質(zhì)的組成信息。HIUC指紋圖譜技術與傳統(tǒng)的RPLC指紋圖譜技術相結合，能更 全面地反映中藥全成分信息，克服了傳統(tǒng)RPLC指紋圖譜技術不能反 映強極性組分信息的缺陷

18、，有利于提高中藥質(zhì)量控制的技術水平。2.3光譜相關色譜及其在中藥色譜指紋圖譜分析中的應用根據(jù)相 同的化學物質(zhì)具有相同的光譜或波譜，在大多數(shù)情況下，同一樣本 的化學成分在同種類型的色譜柱上保留時間不可能完全相同。但是洗脫的順序應基本不變，實現(xiàn)不同實驗條件下所得的中藥 色譜指紋圖譜的儀器系統(tǒng)誤差的校準是完全可能的。較可靠的方法是依據(jù)化學物質(zhì)的光譜或質(zhì)譜識別相同組分在不同 色譜中的流出時間，再利用化學計量學方法作相應的組分色譜校準。不同的兩個色譜曲線，雖對應的流出組分的保留時間有些差異， 但它們的光譜（或質(zhì)譜）相同或相似。通過對所有不同流出時間點的光譜相關計算，可得一個類似色 譜的光譜相關系數(shù)曲線，

19、作者稱之為光譜相關色譜得到了一個由聯(lián) 用色譜儀，如GC-MS或HPLC-DAD，測得的色譜指紋圖譜中的某 一個純物質(zhì)光譜，記為Si。事實上，該純物質(zhì)光譜可通過對色譜峰進行純度檢驗，或通過 選擇性區(qū)域的確【9】。現(xiàn)設通過某種適當?shù)姆椒?，我們定來獲得。為進一步得到相對于另一色譜指紋圖譜中該純物質(zhì)的光譜相關 色譜，可通過對另一個樣本的二維色譜指紋圖譜所包含的所有光譜， 即其每一個保留時間點所對應的光譜，記為（1， ，m），來計算 它們與該目標純物質(zhì)光譜的相似系數(shù)。這樣，我們所得到的將是本文所定義的相對于該目標純物質(zhì)的 光譜相關色譜。在實際的運算中，對二維色譜指紋數(shù)據(jù)矩陣的每一行Xi都計算 出與該目標

20、純物質(zhì)光譜的相似系數(shù)即可。根據(jù)光譜相關系數(shù)的大小，我們就可識別出不同實驗條件下所 得的中藥色譜指紋圖譜中同一化學物質(zhì)對應的流出組分，而勿需具 體鑒定該組分為哪種化學物質(zhì)。繼結合目標純物質(zhì)光譜所在的原色譜峰簇的保留時間信息，正 確判斷其準確的峰位置，以實現(xiàn)中藥色譜指紋圖【10】。譜的儀器系統(tǒng)誤差的校準2.4脂質(zhì)體電動色譜及其評價藥物-膜相互作用藥物的吸收、分布、代謝及排泄等都涉及到跨生物膜的轉運。藥物要發(fā)揮療效，其在生物膜中的通透性是一個不可忽視的重 要因素，而藥物與生物膜的相互作用反映了藥物的膜通透性。新藥研發(fā)過程中，動物試驗的高代價及倫理學上的問題使得其 他體外模型應運而生，包括細胞技術、磷

21、脂膜色譜 (ImmobilizedArtificialMembraneChromatography， IAMC)、 微孚 電動色譜(MicrolusionElectronicChromatography，MEEKC)及生物 分配膠束色譜(BiopartitioningMicellarChromatography， BMC)等【11】。這些模型作為新藥研發(fā)初期藥動學篩選工具各有其優(yōu)缺點。眾所周知，所有生物膜都具有基本相同的結構和性質(zhì)，兩親性 的磷脂是生物膜的主要組成部分，因此相比于其他模擬生物膜的聚集體如膠束、微乳等，液晶態(tài)脂質(zhì)體的本質(zhì)屬性更接近于生物膜。目前，以脂質(zhì)體模擬生物膜的體外模型有脂質(zhì)

22、體/水系統(tǒng)和固 定化脂質(zhì)體液相色譜(immobilizedliposomeChromatography, ILC), 國外研究報道較多，主要用于測定藥物的親脂性并預測藥物的小腸 吸收等。但用這些方法模擬生物膜時存在測定繁瑣或色譜柱不易制備等問 題。借助毛細管電泳高效快速的特點，將脂質(zhì)體溶液加入到毛細管 中作為運行溶液。脂質(zhì)體作為一個假固定相，藥物的遷移行為反映了其與脂質(zhì)體 的相互作用， 稱之為脂質(zhì)體電動色譜 (liposomeelectrokineticchromatography， LEKC)。LEKC作為一種分析技術，并不具有特別的優(yōu)勢，但用于 研究藥物與生物膜的相互作用卻是一個強有力的工

23、具。與正辛醇/ 水系統(tǒng)(noctanol/ water， O / W)， IAMC 和 ILC 這些模型比較，LEKC有如下明顯的優(yōu)勢。脂質(zhì)體的雙層磷脂結構更接近于細胞生物膜結構，相比IAMC 中固定單分子層磷脂，脂質(zhì)體能更好地模擬生物膜脂質(zhì)雙層的流動 性。LEKC快速、簡便及樣品量少，對樣品純度沒有很高的要求。而應用脂質(zhì)體/水系統(tǒng)(1iposome/ water)的電位滴定、固相 萃取和透析等測定方法步驟繁瑣或耗時。應用LEKC研究藥物與生物膜相互作用可以在不同實驗室之 問建立普遍一致的分配系數(shù)尺度。在IAMC中保留因子矗依賴于藥物分配于固定相及流動相的相體 積比，所以不同色譜柱的相體積比，

24、妨礙了建立一種實驗室之間可 重現(xiàn)的定量藥物一膜相互作用的尺度參數(shù)，這是IAMC的主要缺點。而在LEKC中中可以計算，并且西不隨儀器、毛細管的改變而 改變。在LEKC中，可以通過調(diào)節(jié)磷脂種類、組成比例等模擬其他 生物膜，如血腦屏障等，甚至通過在脂質(zhì)體中嵌入蛋白以尋找具有 特定作用的生物活性成分。與復雜的生物系統(tǒng)比較，LEKC是可嚴格控制試驗操作條件、重 現(xiàn)性好的色譜體系，其突出優(yōu)點是具有很強的分離能力，對樣品沒 有純度要求，并且可以分析復雜樣品，特別適用于中藥復雜體系。另外，簡單、快速、微量及易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，使其成為 藥物膜通透性及活性高通量篩選的理想選擇，特別適用于新藥研發(fā) 初期大容量樣品

25、的快速篩選。3展望色譜工藝殲拓系統(tǒng)從1996年推出至今的幾年中，結合新 的反相介質(zhì)和新型凝膠介質(zhì)已在天然藥物活性成分研究和分離中獲 得了應用。特別是質(zhì)譜色譜【12】的連用，大大擴大了色譜的適用范圍和 分式的簡便性。對分離具有活血化瘀的活性成分多種黃酮、抗炎作用的紫草中 的萘醍等的應用咀及用于心血管治療的銀杏葉活性成分銀杏總黃酮、 銀杏黃酮醇甙及銀杏內(nèi)酯的分離和生產(chǎn)取得了成果。目前在其他活性成分的研究、分離和生產(chǎn)中的應用正在不斷發(fā) 展之中。我們相信，色譜工藝開拓系統(tǒng)及新的色譜介質(zhì)隨著開拓系統(tǒng)與 高速逆流色譜(Hi 小 SpeedCounterCurrentChromatography，HSCCC) 聯(lián)用技術的發(fā)展，將使民族藥活性成分的研究、分離和生產(chǎn)提高到 一個新的水平。參考文獻：【1】XiePeishan.ChineseTraditionalPatentMedicine,2019,22(6):391- 394【2】王柯，胡青，崔益泠，等.液相色譜.離子阱 質(zhì)譜聯(lián)用檢測減肥類中藥及保健食品中28種非法摻加藥物的研究 J.藥物分析雜志，2008，28(8)：1268.1275【2】PidgeonC,OngS,LiuH