淺談中藥化學對照品研究開發范文

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摘要:概括綜述了中藥化學對照品的定義及其實際意義和學術價值,介紹研究方法與技術要求,探討目前中藥化學對照品存在的問題、應用前景和產業發展需求,根據中藥行業的特點與發展趨勢,分析討論我國中藥化學對照品的研究現狀和面臨的機遇與挑戰,并探索其未來發展的目標、方向與展望。

關鍵詞:中藥化學對照品；研究現狀；制備；分析；發展；展望

引言

中藥化學對照品,亦稱標準品,是中藥質量標準研究、質量檢測和質量控制的實物對照,中藥化學對照品的研究,是中藥標準化、現代化研究的一個非常重要的部分,對新藥的開發、老藥的評價,特別是在藥品生產的質量控制中,中藥化學對照品起著極其關鍵的作用。

1中藥化學對照品的實際意義和學術價值

中藥化學對照品是藥品檢測和研究中使用的參比物質,用于確定中藥的真偽和評價藥品質量的優劣,對提高中藥質量控制水平、保證用藥的安全有效具有重要作用。中藥化學對照品按《中國藥典》(2015年版四部)[1]及中藥材、中藥部頒標準中化學檢驗要求可分為:①鑒別用中藥化學對照品,可用于中藥材及中藥制劑的薄層色譜、氣相色譜、液相色譜等定性分析;②含量測定用中藥化學對照品,可用于中藥材、中藥單體成分和類成分以及中成藥制劑的含量測定,用于色譜法、紫外分光光度法、比色法等定性檢查;③雜質檢查用化學對照品,用于中藥有效成分制劑中雜質的限量檢查。目前我國相當部分中藥藥材及其制劑化學成分不明或無化學對照品,無法闡明其作用的化學物質基礎,則無法進行有效的質量控制,而不能被現代社會所接受,難以進入國際藥品市場,因此,中藥化學對照品研究對中藥現代化的作用是顯而易見的,制備高純度的化學對照品以及質量標準規范化研究是中藥現代化發展的必由之路,具有重大的實際意義和學術價值。隨著世界全球化的發展,貿易壁壘已轉為技術壁壘,而技術壁壘的核心內容就是標準和檢測。生產與流通的各種產品,無論是在國內或是國際市場,都需要靠高水平的質量標準和分析測試技術來獲得發展和提高,否則將失去市場。在國際市場貿易雙方的法律文件中,有關質量和檢測的內容占有主要地位,可見產品的質量標準和檢測方法變得愈來愈重要。“安全、有效、穩定和質量可控”的藥品標準已成為國際共識,藥品研發與生產應圍繞著這一中心展開,其核心為質量標準控制水平,而化學對照品則起到關鍵的作用,成為共性與關鍵技術之一。盡管中醫藥是我國特有的傳統醫學體系,但中藥的復雜性以及長年來對于中藥化學基礎研究的不足,致使多數中藥的藥效成份仍不明確,對照品與該藥的功能主治吻合性較差,專屬性差,缺乏確定的特性或量值,可供定量用的對照品少或純度不符要求,造成藥品標準中收載的不少中藥及制劑無含量測定的量化指標,嚴重制約著中藥質量標準的“量化”控制水平的提高。此外,由于對照品的限制,許多功能主治不同的中成藥的含量測定成份相同,因而缺乏專屬性,難以達到質控的目的,未能真正反映中藥的內在質量,缺乏多指標控制,藥品質與量相關性差。目前中藥包括新開發的中藥,多為單成分單指標的含量控制,雖有的為有效成分,但實際上也只是指標性的控制,達不到以“量”控制“質”的目的。雖然隨著天然產物化學的研究與發展,我國中藥檢驗和質量評價己由形態學和傳統生藥學的內容逐漸增加了化學分析的方法,中國藥典已收入了上千種的中藥化學對照品,大多數藥材和制劑制定了采用中藥化學對照品進行鑒別或含量測定的方法標準,但由中國藥品生物制品檢定院(NICPBP)標定和提供的中藥化學對照品供應品種有限,供應不足,品質和價格體系也還不完善,在一定程度上制約了中藥品質控制的發展。雖然業內在中藥現代化進程中已高度重視中藥質控對照品的研究,但其體系和規模仍不能適應中藥發展的要求。美國、日本、歐盟等發達國家和地區對天然藥物的研究發展較快,且越來越多地采用來源于天然藥物的化學對照品進行研究和質量控制。全球最大的化學對照品公司(Sigma公司、Merk公司等)具有上萬種化合物的數據庫,并逐步在建立天然藥物化學成分及對照品數據庫,推出植物藥化學對照品。Sigma公司主要供應化學藥物和生物藥物對照品,并以良好的信譽贏得了很大的中國市場,但價格較高。據不完全統計,除NICPBP外,我國也有幾十家可供應中藥化學對照品的企業。現中藥化學對照品市場存在的主要問題是:NICPBP標定的中藥化學對照品數量有限,市場化差;一些企業與機構受限于經濟實力、科研能力,無法形成有效供應能力;少量對照品供應公司雖然具有自主研發能力,但能提供的對照品品種、數量、使用范圍有限,質量亦難以保證;企業供應的對照品缺乏法律的效應;高校與科研院所沒有形成量化和標準化的對照品產品;國外供應的對照品價格較高且采購時間較長。總之,中藥化學對照品品種與數量少,標準化和信息化程度偏低,部分純度低,達而不到技術要求,這些是有待解決的關鍵。綜上,為使中藥國際化,建立既有中醫藥特色,又具有國際化潛力的中藥全面品質控制體系,中藥質量控制的技術和方法以及中藥質量標準必須由以單成分、單指標的質量控制向多成分、多指標的質量控制轉變,不斷提高量化控制水平,使中藥進入國際市場。中草藥化學標準品的純化研究及質量標準規范化研究是中藥現代化發展的必經之路,中藥化學對照品作為中藥產業的一個研究方向和重點,必將占有十分重要的地位。

2中藥化學對照品制備與標定

2.1中藥化學對照品制備

中藥屬于天然化學品范疇,成分多而結構復雜,有效成分的分離、純化較困難。化學對照品的純化多采用反復多次柱層析、重結晶,或采用制備液相色譜,前者費時費工,后者設備投資較高。采用傳統的分離技術如超離心、沉淀、萃取、超濾等往往達不到所需的純度要求,而色譜分離技術無疑是這類物質精細分離的有效手段,隨著現代科學技術的發展,現代色譜方法由分析型逐漸發展到制備型,其應用領域在不斷擴展。近30年來,制備液相色譜已成為當代高效分離與純化技術的研究前沿。現代制備液相色譜柱具有以下特征:(1)柱長短、內徑大、呈圓餅狀(Pancake),與常規分析柱相仿,一般為20~50cm,遠短于傳統柱長1m甚至1m以上的制備柱。內徑為10~100mm,因此可以在較大的流速下不致產生很高的柱壓降,從而獲得高產率。(2)填料顆粒小,分布窄。采用直徑為10~20mm的細顆粒、孔徑及粒度分布均很窄的多孔球形或非球形填料,替代傳統大顆粒(40~200μm)、寬分布的無定形填料填充制備柱,因而具有高得多的柱效,通常每米的塔板數在20000以上,有的甚至可達到與分析柱相仿的柱效。(3)流速高,流動相的線速一般在5~10cm/min,以便提高產率,降低生產成本。制備液相色譜根據待分離樣品的負載量分為兩類,一類為研究開發型,另一類為工業生產型。前者屬于實驗室規模的制備分離,樣品量為微克級至克級,分離的樣品一般供結構鑒定、生物活性測試以及作為合成、半合成工作的原料及對照品等,大規模工業化色譜分離與純化條件優化的前期研發工作也屬于此類色譜。這類色譜中經濟效益并不是首要考慮的因素(除了大規模分離條件優化的前期研發工作外),對儀器裝置要求不高,任何達到預期分離目標的儀器均可使用;而后者經濟效益是其整個純化過程考慮的核心因素,純化樣品量為千克至噸級。這兩類制備液相色譜的區別反映在其柱設計上有很大不同,實驗規模制備分離所用色譜柱的設計、填充及操作與常用分析柱基本相同,其內徑一般為10~50mm,但大規模生產所用制備柱的內徑通常大于50mm,為了得到高效柱,其柱型及結構與前者不同,對填料及其填充技術要求也更高。為了適應科學的進步和工業技術的發展,制備液相色譜技術取得了顯著進步,成為許多公司進行商業競爭的熱點[2]。生產和供應制備色譜儀器的廠家和公司很多,制備柱的類型和規格也在不斷發展,生產實驗室制備分離色譜柱的國外廠商主要有AKZONobel/EKAChemicals、AgilentTechnologies、All-techAssociatesInc.、AdvancedSeparationTechnol-ogies等;工業制備分離色譜柱一般為DAC柱,目前生產DAC柱的廠商主要有法國的NovaSep(由以前的Prochrom和Novasep合并)、丹麥的DanProcessA/S、美國的MODcol、英國的JonesChromatogra-phy和德國的MerckKGaA等公司,國際品牌的此類設備造價高。目前國外制備液相色譜已廣泛用于藥物及生物產品的純化,而且發展迅速,但是由于關系自身利益,通常國外的色譜公司對這些技術嚴加保密,很少公開發表。與分析液相色譜相比,制備液相色譜的研究發展相對滯后。在我國,近些年來制備液相色譜的研究與應用雖有所發展,但與國際水平相比差距甚遠。作為一種高效的分離與純化技術手段,國產的制備液相色譜設備在技術上逐漸成熟,已有全自動化學對照品純化系統,集柱層析技術、高壓液相制備色譜技術于一體,并可用計算機智能控制的全自動、高性能的中高壓制備純化系統。國產一體機造價較低,可為中藥化學對照品的制備和純化提供設備、方法技術,在性能上也能分離提純得到大于等于98%純度的化學標準品,性價比較高,能滿足國內大多數科研院校及制藥企業對中藥化學對照品的要求。制備液相色譜在我國的中藥現代化進程中無疑具有廣闊的發展與應用前景,純化系統以及化學對照品的市場巨大,加速研究與積極推廣使用無疑是科技工作者面臨的一大挑戰,艱巨是任務。

2.2中藥化學對照品標定

中藥化學對照品是單一成分或混合組分,作為用于檢驗的標準物質,可分為鑒別用和含量測定用兩種。中藥化學對照品在未進行標定前稱為候選對照品,候選對照品需要根據國家藥品標準物質研制技術要求進行研究,首先確定候選對照品的品種,一般選擇有效成分、特征性成分或指標性成分。候選對照品的研制內容有:(1)制備工藝,包括:原料選擇、制備工藝及參數等;(2)對照品標定,包括:性狀、理化常數、結構確證、純度、賦值、包裝貯藏、穩定性試驗等。對照品制備完成后,標定是關鍵。首先應進行結構確證,采用各種波譜技術,獲得各類數據,進行詳細的結構解析與推斷,并與文獻數據進行比較;第二是純度檢查,純度要求鑒別用95%以上、含量測定用98%以上,通常采用色譜法進行試驗,并需進行方法學驗證,同時還應注意不同的色譜條件與上樣量;第三是賦值,按照質量平衡法原理進行賦值,鑒別用的因不涉及量值的使用,不需要進行賦值,含量測定用的則按供色譜用或供光譜用以及不同的使用方法進行賦值;最后進行穩定性試驗,確定包裝和貯藏條件,以及有效期限。

3應用前景、目標和發展方向

據統計,我國已公布的中藥化學對照品有1000多種,中國藥典2015年版收載中藥化學對照品500多種,標準品與對照品(化學藥)1600多種,中國藥典2015年版一部收載有藥材、飲片、植物油脂、提取物、成方制劑、單方制劑等,共計2598種。大多數藥材、提取物和制劑都制訂有采用中藥化學對照品進行色譜鑒別或含量測定的方法標準,中國藥典標準中提取物一般均建立有特征圖譜,在30多個藥材標準中建立了特征圖譜。中藥化學對照品對藥品質量控制的作用不言而喻,可見中藥化學對照品應用之廣、市場之大。目前NICPBP能供應的中藥化學對照品品種僅400多種,在此情況下,很多需要中藥化學對照品作檢驗的藥品實際上是不能完成相應檢驗的,因此影響藥品生產與質控,而新藥研發與相關科研對中藥化學對照品則有更大的市場需求。現我國對照品市場化程度不高,原因是多方面的,主要是渠道少,供應不足,缺乏規范化,價格貴,研制成本高等。對比發達國家的先進理念與做法,我國存在著極大的差距,走市場化,離不開國家產業政策的支持,解決政策性因素,多元化,打破部門壟斷,建立市場機制,中藥化學對照品才可能滿足市場需求。在NICPBP標定法定中藥化學對照品的同時,建立一個國家認可,被企業廣泛接受、按市場規律經營的商業性中藥化學對照品市場體系,就像Sigma等公司一樣,利用市場機制刺激中藥化學對照品研發,提高中藥的質量標準和促進中藥質量控制的意義,遠遠超過了中藥化學對照品本身的經濟價值。因此,應該從國家利益及中藥現代化的高度來思考中藥化學對照品來源的多樣性和產業化問題。我國有豐富的天然產物資源,尤其是廣西物種資源極為豐富,目前已查明有植物物種5000多種,中草藥物種數量排全國第二,壯藥2200多種,瑤藥近1000多種,但目前壯瑤藥材標準收載品種僅600多種,應用化學對照品有200多個,其中應用于鑒別近300項,應用于含量測定約250項,可見其應用程度與數量并不高,且部分對照品專屬性不強。因此,從資源開發利用的角度出發,應充分利用廣西的資源優勢,加強中藥化學對照品研究,建立化學對照品及其質量控制技術方法,用科學細致的標準制定完整、嚴謹的分析測定方法,開發系列中藥化學對照品并制定相關標準,為中藥民族藥資源的進一步開發,提高中藥質量標準提供技術保障,將資源優勢變為產業優勢,將產品優勢變為市場優勢,推動中藥民族藥產品品質質量升級換代,為民族區域經濟乃至全國經濟的可持續健康發展做出重要貢獻。深入進行中藥化學對照品質量控制和制備方法研究,研制出具有特征性、專屬性并且符合現行中國藥典要求的中藥化學對照品,確保中藥質量的可控性。同時也使之能夠被納入西方主流的醫療思想,使傳統中藥學與現代藥學兩種思想接觸并融合在一起,這是中藥走向國際的必要過程。目前我國的中藥化學對照品數量有限,價格昂貴,中藥化學對照品市場化、產業化后,可降低其生產、銷售成本,進而直接降低藥品的生產成本。而中藥化學對照品品種的增加也讓中藥的品質質量得到多方面的控制,進一步保證中藥的安全有效。中藥的醫療保健作用強大,解決中藥化學對照品的問題,其社會效益將難以估量。中藥化學對照品研發、銷售貿易及其后期的產品認證,如果按照市場化模式運作,最終是以經濟效益來衡量。制備高純度的化學標準品,進行中草藥化學成分及質量標準規范化研究是中藥現代化發展的必由之路。綜上所述,中藥化學對照品研究應從3個方向開展研究:(1)化學成分及藥效物質基礎研究。對化學成分進行系統地提取、分離和結構鑒定以及結構修飾研究,篩選活性物質,明確有效成分,揭示藥效物質基礎、指標性成分和質量標志物;(2)對照品制備。進行對照品提取或合成、分離、純化以及工藝研究,確定其化學結構,制備具有特征性、專屬性的中藥化學對照品;(3)技術標準與分析測試方法研究。建立對照品的質量控制技術和方法,制定出符合現行國家標準并與國際接軌的、科學實用的對照品質量標準。近年來,國內研究人員成功制備出絞股藍皂苷XLIX、醋酸特利加壓素、青陽參苷甲、金花茶皂苷A、去氫駱駝蓬堿、黨參吡咯烷鎓B、金絲桃苷、鳶尾苷等多種化學對照品[3-10],廣西中藥質量標準研究重點實驗室(廣西中醫藥研究院)也根據廣西中草藥特色開展了部分中藥化學對照品的研究[11-17],,并取得了一定的成績(表1)。由于中藥組分的復雜性,中藥標準中需要建立多指標、多組分的質量評價模式,這就要求必須不斷提高質量控制技術的水平。通過知識產權保護和技術標準研究,可獲得自主知識產權的新產品、新標準物質和新技術標準,同時制定出相應的國家、行業、地方或企業技術標準,或者在地方標準或企業技術標準實施若干年后,逐步上升為行業或國家標準乃至國際標準,從而在技術標準上搶占先機,保持優勢,引領行業的健康發展,其成果并不亞于開發新藥。總之,為使我國成為天然產物化學對照品與質量標準的大國和強國,需要業內有識之士更新理念、驅動創新以及長期不懈的努力。

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作者：劉布鳴 邱宏聰 單位：廣西中醫藥研究院