仿生提取法從思維上看源淵于仿生學(xué)原理。具體方法是模擬口服藥經(jīng)胃腸道環(huán)境轉(zhuǎn)運原理而設(shè)計,目的是盡可能地保留原藥中的有效成分(包括在體內(nèi)有效的代謝物、水解物、鰲合物或新的化合物)。打破了以往只提取單一有效成分的西醫(yī)西藥模式,符合中醫(yī)藥傳統(tǒng)哲學(xué)的整體現(xiàn)、系統(tǒng)觀,體現(xiàn)了中醫(yī)藥多種成分復(fù)合作用的特點。以下我們就仿生提取法的淵源、原理、內(nèi)容和意義等逐層分析。1 仿生學(xué)與藥學(xué)研究1.1 仿生學(xué)的概念
1960年J.E Steele首先提出“Bionics”(仿生學(xué)),是一門集生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)為一體的精密邊緣科學(xué)。目的是為了學(xué)習(xí)生物的各種各樣能力,研究它們的機制,作為進(jìn)行技術(shù)設(shè)計的一條途徑以改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造新型的工藝過程、儀器設(shè)備、機械系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)等。仿生學(xué)包括很廣:化學(xué)仿生、醫(yī)學(xué)仿生、力學(xué)仿生、信息仿生、控制仿生等。從仿生學(xué)中得以啟示,應(yīng)用于藥學(xué)研究中的內(nèi)容豐富多彩。1.2 醫(yī)學(xué)仿生與藥學(xué)
醫(yī)學(xué)仿生著重研究人工臟器,人工調(diào)節(jié)以及從仿生學(xué)中引申開發(fā)新藥。從某種生物所具有的特異功能得以啟示,開發(fā)新藥的例子比比皆是。例如,有叫雙鯊的魚,從不得癌癥,人們發(fā)現(xiàn)它所分泌的一種化合物能阻止癌細(xì)胞的生長,并使癌變過程逆轉(zhuǎn)以至消失,藥學(xué)工作者已從分泌物中提取出抗癌藥物。從人類本身生理現(xiàn)象中獲得啟示以開發(fā)新藥的例子也不少,例如,在男性胎體內(nèi)有一種苗勒抑制素的蛋白質(zhì)能阻止女性生殖器官在男胎體內(nèi)生長(在妊娠前半期,胎兒具有形成男、女兩性生殖器官的同樣能力),由此想象它可能阻止成年婦女生殖器官的癌細(xì)胞生長。現(xiàn)已成功地制造出大量的人體苗勒抑制素。1.3 化學(xué)仿生與藥學(xué)
化學(xué)仿生主要是研究酶學(xué)仿生,模擬生物膜和模擬能量轉(zhuǎn)換等工作。其應(yīng)用于藥學(xué)研究中的例子也很多。在消化法中用各種酶水解而提取有效成分早年就有,如;用限制性胃蛋白酶消化,分步鹽析法從人胎盤中提?、裥秃廷笮湍z原。但僅僅是酶水解;利用了酶的催化效能高,節(jié)約了能量,提高了提取效率,但并未模擬人體胃腸道環(huán)境。近年有模擬人體胃腸道環(huán)境,體外消化食物后測定元素的報道,認(rèn)為如此測得的結(jié)果接近吸收時的真實情況。在分析食物中的元素時使用了胃液和腸液制備樣品,并顯示成功:2 半仿生提取法
自1995年以來國內(nèi)已報道了“半仿生提取法”(簡稱SBE法)。是一種將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結(jié)合,從生物藥劑學(xué)的角度,模擬口服給藥及藥物經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運的原理,為經(jīng)消化道給藥的中藥制劑設(shè)計了一種新的提取工藝。具體是將提取液的酸堿度加以生理模仿,分別用近似胃和腸道的酸堿水溶液煎煮2~3次的新的中藥提取法。即考慮到活性混合成分,又以單體成指標(biāo),不僅充分發(fā)揮混合物的綜合作用,又能利用單體成分控制制劑質(zhì)量,已對多復(fù)方進(jìn)行了研究,結(jié)果證明了SBE法。但其缺點是高溫煎煮,對有效成分有破壞。1998年有人提出“半仿生提取”的進(jìn)一步仿生化構(gòu)想,認(rèn)為應(yīng)加酶。3 仿生提取法3.1 原理
在以往實踐與構(gòu)想的基礎(chǔ)上,明確提高到建立一種中藥的仿生提取方法,即綜合運用了化學(xué)仿生(人工胃、人工腸)與醫(yī)學(xué)仿生(酶的應(yīng)用)的原理,又將整體藥物研究(仿生提取法所得提取物更接近藥物在體內(nèi)達(dá)到平衡后的有效成分群)與分子藥物研究法(以某一單體為指標(biāo))相結(jié)合。是將生物技術(shù)手段應(yīng)用到中藥研究的嘗試,集中體現(xiàn)了中醫(yī)藥基本理論的整體觀、系統(tǒng)觀。恰與的生物學(xué)家貝培朗菲的定律“整體作用大于各孤立部分作用的總和”相吻合。3.2 方法
仿生提取法是以人工胃、人工腸為基礎(chǔ),依據(jù)正交試驗法或均勻設(shè)計法、比例分割法,優(yōu)選條件(例如:pH、溫度、時間、酶/底物濃度等),并加以攪拌設(shè)備(模擬胃腸道懦動)。具體應(yīng)用到生物藥和植物藥可根據(jù)具體情況改換某個因素。例如,對于生物藥,由于酸性中胃蛋白酶水解后存在大量H+、給以后的工藝帶來麻煩:有腥味,制成的藥物口感也不好。胃蛋白酶的水解不是一個必要步驟,可將胃蛋白酶改為木瓜酶,既可免除胃蛋白酶的腥味,又因木瓜酶為非專一性酶,可水解成更多的氨基酸、小分子肽。對于植物藥可以纖維素酶代胃蛋白酶,對水解植物纖維更有利。食物中蛋白質(zhì)數(shù)最終水解為氨基酸才吸收,水解的二肽、三肽還有另外的吸收途徑;此外,還可能有另外的水解產(chǎn)物。3.3 意義
仿生提取法主要是針對口服給藥的提取。將原料藥經(jīng)模擬人體胃腸道環(huán)境,克服了半仿生提取法的高溫煎煮易破壞有效成分的缺點,又增加了酶解的優(yōu)勢。多數(shù)藥物是弱有機酸或弱有機堿,在體液中有分子型和離子型。根據(jù)人體消化道的生理特點,消化管與血管間的生物膜是類脂質(zhì)膜,允許脂溶性物質(zhì)通過,分子型藥物更容易吸收。
小腸是藥物被吸收的主要部位,增加藥物的溶解度是最重要的。這與藥物的酸堿提取法有本質(zhì)的不同,酸堿法僅是增加某個有效單體的溶解度,而仿生提取法則是增加整個有效群體的溶解度。藥物在經(jīng)過模擬胃、腸液以后,經(jīng)過酸(堿)性條件下的酶解,藥物已水解成易于吸收的相對小分子群,而又保留了有效成分群:克服了以往提取以單體成分為依據(jù)的“唯成分論”,而是體現(xiàn)了中藥以單體成分(或適宜的藥效指標(biāo))作指標(biāo),混合成分的復(fù)合作用的統(tǒng)一,符合中醫(yī)臨床用藥的綜合作用的特點。進(jìn)一步精制分離可以結(jié)合藥效指標(biāo)追蹤得到藥效更集中的小群體。21世紀(jì)為多糖時代,許多水溶性活性多糖成分也避免了傳統(tǒng)西醫(yī)西藥模式經(jīng)常用脂類溶劑提取而丟失或破壞。
3.4 前景
綜上所述,仿生提取法是中藥口服藥制備中的重大革新,國內(nèi)外尚未見報道。不僅可解決中藥存在的粗、大、黑,因雜質(zhì)多而易吸潮、易霉變等問題;同時,由于反應(yīng)溫和,不僅大大節(jié)約了能量,而且不存在有機溶媒對環(huán)境的污染以及易燃、易爆和對生產(chǎn)環(huán)境的特殊要求,易于應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),具有較高的學(xué)術(shù)價值和推廣應(yīng)用前景。
1960年J.E Steele首先提出“Bionics”(仿生學(xué)),是一門集生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)為一體的精密邊緣科學(xué)。目的是為了學(xué)習(xí)生物的各種各樣能力,研究它們的機制,作為進(jìn)行技術(shù)設(shè)計的一條途徑以改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造新型的工藝過程、儀器設(shè)備、機械系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)等。仿生學(xué)包括很廣:化學(xué)仿生、醫(yī)學(xué)仿生、力學(xué)仿生、信息仿生、控制仿生等。從仿生學(xué)中得以啟示,應(yīng)用于藥學(xué)研究中的內(nèi)容豐富多彩。1.2 醫(yī)學(xué)仿生與藥學(xué)
醫(yī)學(xué)仿生著重研究人工臟器,人工調(diào)節(jié)以及從仿生學(xué)中引申開發(fā)新藥。從某種生物所具有的特異功能得以啟示,開發(fā)新藥的例子比比皆是。例如,有叫雙鯊的魚,從不得癌癥,人們發(fā)現(xiàn)它所分泌的一種化合物能阻止癌細(xì)胞的生長,并使癌變過程逆轉(zhuǎn)以至消失,藥學(xué)工作者已從分泌物中提取出抗癌藥物。從人類本身生理現(xiàn)象中獲得啟示以開發(fā)新藥的例子也不少,例如,在男性胎體內(nèi)有一種苗勒抑制素的蛋白質(zhì)能阻止女性生殖器官在男胎體內(nèi)生長(在妊娠前半期,胎兒具有形成男、女兩性生殖器官的同樣能力),由此想象它可能阻止成年婦女生殖器官的癌細(xì)胞生長。現(xiàn)已成功地制造出大量的人體苗勒抑制素。1.3 化學(xué)仿生與藥學(xué)
化學(xué)仿生主要是研究酶學(xué)仿生,模擬生物膜和模擬能量轉(zhuǎn)換等工作。其應(yīng)用于藥學(xué)研究中的例子也很多。在消化法中用各種酶水解而提取有效成分早年就有,如;用限制性胃蛋白酶消化,分步鹽析法從人胎盤中提?、裥秃廷笮湍z原。但僅僅是酶水解;利用了酶的催化效能高,節(jié)約了能量,提高了提取效率,但并未模擬人體胃腸道環(huán)境。近年有模擬人體胃腸道環(huán)境,體外消化食物后測定元素的報道,認(rèn)為如此測得的結(jié)果接近吸收時的真實情況。在分析食物中的元素時使用了胃液和腸液制備樣品,并顯示成功:2 半仿生提取法
自1995年以來國內(nèi)已報道了“半仿生提取法”(簡稱SBE法)。是一種將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結(jié)合,從生物藥劑學(xué)的角度,模擬口服給藥及藥物經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運的原理,為經(jīng)消化道給藥的中藥制劑設(shè)計了一種新的提取工藝。具體是將提取液的酸堿度加以生理模仿,分別用近似胃和腸道的酸堿水溶液煎煮2~3次的新的中藥提取法。即考慮到活性混合成分,又以單體成指標(biāo),不僅充分發(fā)揮混合物的綜合作用,又能利用單體成分控制制劑質(zhì)量,已對多復(fù)方進(jìn)行了研究,結(jié)果證明了SBE法。但其缺點是高溫煎煮,對有效成分有破壞。1998年有人提出“半仿生提取”的進(jìn)一步仿生化構(gòu)想,認(rèn)為應(yīng)加酶。3 仿生提取法3.1 原理
在以往實踐與構(gòu)想的基礎(chǔ)上,明確提高到建立一種中藥的仿生提取方法,即綜合運用了化學(xué)仿生(人工胃、人工腸)與醫(yī)學(xué)仿生(酶的應(yīng)用)的原理,又將整體藥物研究(仿生提取法所得提取物更接近藥物在體內(nèi)達(dá)到平衡后的有效成分群)與分子藥物研究法(以某一單體為指標(biāo))相結(jié)合。是將生物技術(shù)手段應(yīng)用到中藥研究的嘗試,集中體現(xiàn)了中醫(yī)藥基本理論的整體觀、系統(tǒng)觀。恰與的生物學(xué)家貝培朗菲的定律“整體作用大于各孤立部分作用的總和”相吻合。3.2 方法
仿生提取法是以人工胃、人工腸為基礎(chǔ),依據(jù)正交試驗法或均勻設(shè)計法、比例分割法,優(yōu)選條件(例如:pH、溫度、時間、酶/底物濃度等),并加以攪拌設(shè)備(模擬胃腸道懦動)。具體應(yīng)用到生物藥和植物藥可根據(jù)具體情況改換某個因素。例如,對于生物藥,由于酸性中胃蛋白酶水解后存在大量H+、給以后的工藝帶來麻煩:有腥味,制成的藥物口感也不好。胃蛋白酶的水解不是一個必要步驟,可將胃蛋白酶改為木瓜酶,既可免除胃蛋白酶的腥味,又因木瓜酶為非專一性酶,可水解成更多的氨基酸、小分子肽。對于植物藥可以纖維素酶代胃蛋白酶,對水解植物纖維更有利。食物中蛋白質(zhì)數(shù)最終水解為氨基酸才吸收,水解的二肽、三肽還有另外的吸收途徑;此外,還可能有另外的水解產(chǎn)物。3.3 意義
仿生提取法主要是針對口服給藥的提取。將原料藥經(jīng)模擬人體胃腸道環(huán)境,克服了半仿生提取法的高溫煎煮易破壞有效成分的缺點,又增加了酶解的優(yōu)勢。多數(shù)藥物是弱有機酸或弱有機堿,在體液中有分子型和離子型。根據(jù)人體消化道的生理特點,消化管與血管間的生物膜是類脂質(zhì)膜,允許脂溶性物質(zhì)通過,分子型藥物更容易吸收。
小腸是藥物被吸收的主要部位,增加藥物的溶解度是最重要的。這與藥物的酸堿提取法有本質(zhì)的不同,酸堿法僅是增加某個有效單體的溶解度,而仿生提取法則是增加整個有效群體的溶解度。藥物在經(jīng)過模擬胃、腸液以后,經(jīng)過酸(堿)性條件下的酶解,藥物已水解成易于吸收的相對小分子群,而又保留了有效成分群:克服了以往提取以單體成分為依據(jù)的“唯成分論”,而是體現(xiàn)了中藥以單體成分(或適宜的藥效指標(biāo))作指標(biāo),混合成分的復(fù)合作用的統(tǒng)一,符合中醫(yī)臨床用藥的綜合作用的特點。進(jìn)一步精制分離可以結(jié)合藥效指標(biāo)追蹤得到藥效更集中的小群體。21世紀(jì)為多糖時代,許多水溶性活性多糖成分也避免了傳統(tǒng)西醫(yī)西藥模式經(jīng)常用脂類溶劑提取而丟失或破壞。
3.4 前景
綜上所述,仿生提取法是中藥口服藥制備中的重大革新,國內(nèi)外尚未見報道。不僅可解決中藥存在的粗、大、黑,因雜質(zhì)多而易吸潮、易霉變等問題;同時,由于反應(yīng)溫和,不僅大大節(jié)約了能量,而且不存在有機溶媒對環(huán)境的污染以及易燃、易爆和對生產(chǎn)環(huán)境的特殊要求,易于應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),具有較高的學(xué)術(shù)價值和推廣應(yīng)用前景。