對良好中藥標準的深層化學認知

摘要：中藥（TCM）是一種天然來源的復雜體系，具有多種多樣的化學成分，在中國被廣泛應用。中藥的質量控制對政府和檢測機構來說是一項巨大的挑戰(zhàn)，涉及大量科學問題，包括：中藥中有多少成分？如何全面地描述中藥的諸多成分以及隨后如何表征這些成分？為了推薦對照品的選擇，這些（活性）代謝產(chǎn)物在多成分中藥中的水平和范圍是什么？以及選擇的指標成分需要哪些質量要求，并且從實用的角度看，如何以低成本在短時間內對這些成分進行定量評價？所有這些因素均需要深思熟慮，才能理解中藥獨特的化學性質，從而提高中藥質量標準，從而為患者提供更好的和更穩(wěn)定的藥物治療。為了回應這些科學問題，本文匯總了有關中藥化學分析技術和方法的最新探索性研究。這些方法的進展包括針對液相色譜-高分辨質譜（LC-HARMS）聯(lián)用技術的多維分離、LC-HRMS聯(lián)用技術的智能觸發(fā)數(shù)據(jù)依賴型采集、利用液相色譜-質譜聯(lián)用技術（LC-MS）進行靶向分析、超臨界流體色譜以及大的質譜（MS）數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)挖掘。此外，為了節(jié)省對照品和中藥質量標準的分析時間，本文提出了兩種質量策略，分別是一標多測（SSDMC）法和一法多用法。最后，本文介紹了一系列針對中藥分析方法的改進。一、引言中藥已經(jīng)在中國使用了數(shù)千年，并在維護中國人身體健康方面發(fā)揮了關鍵的作用。隨著全球普遍開始尋求自然、整體的疾病治療方式，世界范圍內對中藥的需求穩(wěn)步增長。這使得制定國際認可的質量標準比人類歷史上任何時候更為重要。藥品的主要質量標準以藥典中的說明為主。現(xiàn)今，《中國藥典》《美國藥典》和《歐洲藥典》越來越重視增加草本藥物相關專論的數(shù)量和提高相關專論的水平。中藥正在走向全球化發(fā)展道路，《歐洲藥典》（9.2版）中共收載了81種中藥材標準，《美國藥典》（41版）中共收載了37種植物藥及其制劑。更好地了解中藥的化學成分可以提高中藥整體質量控制的水平，現(xiàn)在應用創(chuàng)新質量控制技術使應對這些挑戰(zhàn)更具有可行性。盡管最新版的《中國藥典》（2005版）中收錄了618種中藥材和中藥飲片，但這些專論仍缺少重現(xiàn)性好的整體質量標準，有的甚至缺乏明確的定量指標。因此，可以看出傳統(tǒng)質量控制模型不適用于復雜的中藥質量評估。本文提出了一種系統(tǒng)的中藥質量研究方法，即在全面、系統(tǒng)的研究基礎上發(fā)展普遍適用的、簡化的標準。就本方法而言，更深入地認識中藥化學性質是理解和轉化中藥標準最重要的一環(huán)。這是因為化學成分是中藥的治療基礎，因此與中藥質量有著不可分割的緊密聯(lián)系。如丹參包含兩種主要的化學成分——丹參酮和丹酚酸。隨著更深入地了解丹參的化學性質和質量控制方法的進展，利用丹參酮IIA的同時定量其他兩種丹參酮——隱丹參酮和丹參酮I，以便提高整體質量控制，同時保持檢測的總成本?！睹绹幍洹罚?8版）和《中國藥典》（2015版）中已經(jīng)收錄了最新的丹參專論。另外，提出了一種新的中藥質量標準物（Q-marker）概念，這將改變中藥質量控制模式的范式。它被定義為一種中藥的天然、可分析、功能性可追蹤的化學成分。這種中藥質量標準物概念也體現(xiàn)了深入了解各種中藥化學成分的重要性。自1997年以來，液相色譜（LC）-質譜（MS）聯(lián)用技術已廣泛應用于中藥化學成分的深入分析。一種中藥的成分包含數(shù)千種初級代謝產(chǎn)物（多糖、脂類等）和次級代謝產(chǎn)物（生物堿、香豆素、三萜類、黃酮類、木酚素、多聚乙酰等）。在大多數(shù)情況下，分析研究均著重于次級代謝產(chǎn)物——分子量在2000Da以下的小分子。色譜分離和結構解析等傳統(tǒng)的植物化學技術仍是獲得有關中藥化學成分復雜性準確信息的金標準。但是，若要快速了解中藥的化學組成，采用化學成分分離的方法就過于繁瑣耗時。將MS技術與色譜技術結合的聯(lián)用分析技術可以詳盡分析中藥中的微量成分，并通過單次實驗提供中藥化學復雜性的鳥瞰視圖。就這一點而言，超高效液相色譜（UPLC）-MS聯(lián)用技術和超臨界流體色譜（SFC）-MS聯(lián)用技術均是非常有效的手段。過去5年來，隨著LC-MS聯(lián)用技術的飛速發(fā)展，智能地探索中藥中數(shù)千種化學成分和定量數(shù)百種分析物成為可能。應當注意的是，探索大量化學成分應與整體質量和（或）功能活性相關聯(lián)，且應通過智能數(shù)據(jù)挖掘為中藥質量標準提供有用信息。二、中藥質量控制方法隨著對中藥高度復雜性的認識逐漸加深，多成分含量測定已成為中藥科學家的共識。但是，在中藥制藥行業(yè)實踐中應用多成分質量控制有兩個難題：一是對照物質成本高昂；二是在中成藥質量控制中，常常同一成分需要采用不同的處理方法，導致檢測工作耗時耗力。針對第一個難題，本文提出了一標多測（SSDMC）方法，該方法將廣泛應用于《中國藥典》（2020版），為了解決第二個問題，本文提出了一法多用法，可用于通過相同的樣品制備和分析方法定性或定量不同中成藥中的多個相同成分。2009年，本課題組應用液質聯(lián)用技術系統(tǒng)分析了中藥中不同次級代謝產(chǎn)物分析方法的應用。本文提出了兩種新的質量控制方法（即一標多測法和一法多用法）來建立完善的中藥質量標準（如圖1）。

圖1良好中藥質量標準的深層次中藥化學認知注：智能DDA：智能觸發(fā)數(shù)據(jù)依賴型采集；MRM：多反應監(jiān)測；SIM：選擇性離子監(jiān)測；DPI：診斷產(chǎn)物離子過濾；GNPS：全球天然產(chǎn)物協(xié)會分子網(wǎng)絡；PCA：主成分分析；PLS：偏最小二乘回歸。一標多測（SSDMC）法僅需要一種標準物質就能同時鑒定十余種化合物。盡管該方法非常方便，但是其校正因子對UV檢測器和峰測量參數(shù)極度敏感。此外，用于計算校正因子的對照溶液的濃度應在合理范圍內。目前，SSDMC法已廣泛用于中藥的質量控制。波長程序、蒸發(fā)光散射檢測器（ELSD）和MS檢測器已用于SSDMC法中。但是，對于質譜檢測器，在將該方法用作質量標準方法前需要考慮更多影響因素。除了SSDMC法，通過對照物質提取物進行定量分析（QASRE）和定量核磁共振（qNMR）光譜技術在節(jié)省標準物質方面均具有獨特的優(yōu)勢。每種方法各有利弊，應具體情況具體分析。由幾種到幾十種中藥制成的中成藥是中藥的主要利用形式?？紤]到中成藥的龐大數(shù)量及其質量控制的難度，針對每種中成藥構建定性和定量方法將非常耗時且相當困難。因此，本文提出了一法多用法，便于對不同中成藥中的相同中藥成分進行鑒定和定量測定。三、展望隨著LC-HRMS聯(lián)用技術、液相色譜-固相萃?。⊿PE）-NMR聯(lián)用技術和SFC-HRMS聯(lián)用技術等聯(lián)用分析方法的不斷發(fā)展，可以輕松快速地識別中藥中的更多微量成分。針對非靶向分析，離線2DLCHRMS聯(lián)用技術是最有效的方法，可用于鑒定中藥中的多種成分，尤其是該技術與離子淌度聯(lián)用時。在自動化和標準操作以及計算機輔助數(shù)據(jù)挖掘等方面的更多進展將提高重復性并減少該方法的數(shù)據(jù)分析時間。應該指出的是，大多數(shù)非靶向研究僅關注中藥中的幾種次級代謝產(chǎn)物，如皂苷、黃酮類、生物堿、酚酸和萜烯類，普遍認為這些產(chǎn)物與生物活性相關。但是，應該更多地重視中藥中其他含量豐富的成分，如單寧、多糖、脂類和蛋白質，這些成分也可能影響藥理活性，從而影響質量。R、Python或MATLAB等計算機語言非常有利于理解和處理從LC-HRMS中獲取的大數(shù)據(jù)集。GNPS是一個非常有用