磁性微球在天然藥物化學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展*

張 鵬，王 蒙，丁彩桐，王知斌，匡海學(xué)

（黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 教育部北藥基礎(chǔ)與應(yīng)用研究重點實驗室黑龍江省中藥及天然藥物藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040）

磁性微球是指利用物理或化學(xué)方法將具磁性粒子與有機(jī)材料或無機(jī)材料復(fù)合形成的一種新型具磁性載體[1]。根據(jù)原料形成時的方式不同，磁性微球可分為3 類：核殼型（又可細(xì)分為磁性核型和磁性殼型）、混合型和多層型[2]。由于其具有生物相容性好、磁響應(yīng)性強(qiáng)、表面易功能化以及比表面積大等多種優(yōu)點，因此，在生物醫(yī)藥與化工分離等領(lǐng)域，磁性微球具有較好的應(yīng)用前景[3]。隨著現(xiàn)階段對磁性微球的深入研究，其在醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍與深度也在不斷得到提升。本文綜述了磁性微球在天然藥物化學(xué)中的應(yīng)用，并詳細(xì)闡述了磁性微球在提取分離、活性篩選、化學(xué)分析和藥物制劑等方面的應(yīng)用與發(fā)展。

1 磁性微球在提取分離過程中的應(yīng)用

磁性分離技術(shù)是指以超順磁性顆粒作為吸附劑，借助外加磁場在復(fù)雜混合物溶液中高效分離的技術(shù)[4]。其突出的特點是將復(fù)雜混合物高效而快速地進(jìn)行分離，并且不會殘留有機(jī)溶劑。隨著學(xué)科之間的交叉越來越深入，其在天然藥物化學(xué)成分提取分離中的應(yīng)用也日益廣泛。

丹參為天然藥物中常用的活血調(diào)經(jīng)中藥，其主要的活性成分為丹參酮，具有抗菌、抗炎、抗腫瘤和抗氧化等多種藥理作用，此外，丹參酮對神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)具有較強(qiáng)的藥理活性。徐秋生等通過分散聚合法制備磁性PHEMA 微球，并確定該種磁性微球的最佳制備條件，然后對分離時間與提取效率進(jìn)行分析，結(jié)果表明：磁性微球提取純化法對3 種丹參酮的提取率從5h 的0.179%、0.093%和0.452%分別上升到0.5h 的0.279%、0.176%和0.575%，分離時間縮短，提取效率顯著提高，顯示出磁性微球在中藥有效成分研究過程中具有較好的應(yīng)用前景[5]。李玉慧利用改良微乳液聚合法制備表面含羧基的磁性微球，將該種磁性微球作為載體分散于藥物提取液，利用高效液相色譜檢識，對黃連和茶葉中的生物堿類成分進(jìn)行提取，結(jié)果表明，磁性微球?qū)π￠迚A的飽和吸附量可高達(dá)121.4mg·g-1，合成的磁性粒子穩(wěn)定性強(qiáng)，可重復(fù)利用并能夠保持萃取效率穩(wěn)定[6]。此外，王娟強(qiáng)利用磁固相萃取的樣品前處理技術(shù)對黃酮類物質(zhì)和聚合物添加劑進(jìn)行分離，實現(xiàn)對天然植物薇甘菊的成分提取分離研究[7]。

2 磁性微球在活性篩選過程中的應(yīng)用

中藥有效成分的傳統(tǒng)研究模式通常按照先采用化學(xué)手段進(jìn)行提取分離，再通過儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，最終對分離所得的化合物進(jìn)行藥理活性實驗從而確定有效成分。然而，這種傳統(tǒng)模式需經(jīng)過繁雜的分離純化過程才能得到單一的有效物質(zhì)，所以，建立一種簡便高效的研究方法成為解決上述問題的關(guān)鍵。細(xì)胞膜磁性微球“垂釣”技術(shù)是一種將細(xì)胞膜親和技術(shù)與磁性微球技術(shù)聯(lián)用的研究方法，該方法結(jié)合質(zhì)譜分析可實現(xiàn)對天然藥物或中藥等復(fù)雜成分的快速分析，從而高效地發(fā)現(xiàn)其中潛在的有效成分[8]。余亞明等利用細(xì)胞膜磁性微球?qū)S精中的化合物進(jìn)行活性篩選，同時，將該方法與傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較，研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜磁性微球用于活性篩選研究，其目標(biāo)性強(qiáng)、分離周期短、分離過程簡易，同時，其在實驗過程中試劑用量和廢液量產(chǎn)生少、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，顯示磁性微球?qū)μ烊凰幬锏幕钚院Y選具有重要意義[9]。

同時，特定的酶或蛋白質(zhì)可吸附于磁性微球形成載體并將其用于混合物復(fù)雜體系的活性成分篩選[10]。郭嘉亮等以氨基磁性微球作為載體，制備一種新型的乙酰膽堿酯酶微反應(yīng)器，然后，應(yīng)用該反應(yīng)器對天然藥物千層塔的不同的提取部位進(jìn)行酶抑制劑活性篩選，并對酶動力學(xué)和穩(wěn)定性進(jìn)行考察，研究發(fā)現(xiàn)了以石杉堿甲為代表的一系列乙酰膽堿酯酶抑制劑[11]。馬瑞等利用酯酶連接的磁性微球從桑葉提取物中篩選具有降血糖作用的化合物，實驗發(fā)現(xiàn)，中藥桑葉中含有一種名為黃芪素的活性成分，同時，黃芪素是一種新型的高效脂肪酶抑制劑[12]。趙玉梅等將神經(jīng)氨酸酶固定于磁性微球的表面上，對植物次生代謝產(chǎn)物進(jìn)行廣泛篩選，從中發(fā)現(xiàn)木犀草素7-Oβ-D-葡萄糖苷、木犀草素、3,5-二-O-咖啡?？崴岷?,4-二-O-咖啡酰奎尼酸等具有神經(jīng)氨酸酶抑制活性[13]。

3 磁性微球在化學(xué)分析過程中的應(yīng)用

天然藥物所含成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜且種類繁多，對其化學(xué)成分的準(zhǔn)確分析是藥物研究的核心內(nèi)容之一。隨著磁性微球的研究日益深入，其在化學(xué)分析領(lǐng)域的應(yīng)用也越發(fā)重要。流式微球技術(shù)（Cytometric bead array, CBA）是一種以不同熒光強(qiáng)度的微球作為載體分析樣品中待測成分的技術(shù)，由于這種技術(shù)具有特異性強(qiáng)、操作簡便、成本低等優(yōu)點，使其被廣泛用于醫(yī)藥研發(fā)、農(nóng)藥檢測和食品安全領(lǐng)域[14]。肖昌彬等分別以聚苯乙烯微球和磁性微球為載體，利用流式微球技術(shù)檢測麥芽中的曲霉素A，然后對比兩種不同載體的檢測結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)，在分離和洗脫過程中，聚苯乙烯微球存在離心時間長、清洗次數(shù)多、易被破壞等缺點，這使得分析效率下降。而磁性微球，因其可以在外加磁場下移動，使其易于聚集、清洗和分流，因此，采用磁性微球作為載體的流式微球技術(shù)更加適用于樣品的化學(xué)分析[15]。

此外，磁性微球還可用于化學(xué)藥物的含量檢測。張博等通過水熱法與溶膠-凝膠法合成出新型功能化磁性微球，并確定其最佳制備工藝。利用該新型磁性微球建立磁固相萃取-高效液相色譜方法，用以檢測左氧氟沙星含量。實驗發(fā)現(xiàn)，血清中左氧氟沙星濃度在0.5～100μg·mL-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，線性方程為y=0.7896x-0.4121，R2=0.9995，該方法可有效降低血清樣品中基質(zhì)的干擾[16]。劉帆通過葫蘆脲對磁性微球進(jìn)行修飾并結(jié)合紫外光譜檢測，實現(xiàn)對血漿中的鹽酸可卡因的含量分析[17]。季奮等借助磁性固相萃取并聯(lián)用高效液相色譜檢測，準(zhǔn)確測定了中藥湯劑中馬兜鈴酸的含量[18]。因此，磁性微球在天然藥物化學(xué)分析中具有很好的應(yīng)用前景。

4 磁性微球在藥物制劑過程的應(yīng)用

丸散膏丹是經(jīng)典的臨床用藥劑型，雖被廣泛應(yīng)用，但其存在靶向性差、成分不明確、用藥劑量大等缺點。隨著現(xiàn)代醫(yī)藥技術(shù)的發(fā)展，新型藥物制劑已被研制并投放于臨床用藥[19]。磁性微球作為藥物制劑載體，具有控釋緩釋、靶向給藥、提高生物利用度等優(yōu)點，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域[20]。

磁性靶向給藥系統(tǒng)是一種利用磁性顆粒作為藥物載體，將其富集于病灶部位，從而實現(xiàn)靶向治療疾病的一種方法。這種藥物制劑可有效解決傳統(tǒng)劑型存在的生物分布差、靶向性弱和毒性大等問題[21]。韓斌采用化學(xué)沉淀法制備磁性靈芝孢子微球，并以其作為載體裝載抗癌藥物5-氟尿嘧啶，通過改變外加磁場，使該藥物聚集在病灶部位，實驗表明，磁性微球組在外加磁場誘導(dǎo)下5-氟尿嘧啶可富集于病灶部位，使得其在血液、心臟和腎臟組織中含量顯著低于空白組，實現(xiàn)了藥物的靶向給藥[22]。因此，采用磁性微球作為新型藥物制劑載體，可以提高藥物的靶向性。

部分藥物在進(jìn)入人體后會被特定的酶分解，導(dǎo)致藥物無法在病灶部位富集，從而使得藥物的生物利用度降低。以磁性微球作為載體裝載藥物可以控制藥物釋放的速度，進(jìn)而控制酶對藥物的降解量，減少藥物損耗，提高生物利用度，從而減少給藥次數(shù)[23]。陸婷婷采用一步法制備磁性微球并測定其釋藥速度，研究發(fā)現(xiàn)，體外釋藥的過程可分為3 個階段，第一階段的釋藥量為37%，第二階段為48%，第三階段藥物釋藥曲線逐漸平穩(wěn)，證實磁性微球具有良好的緩釋控釋性能，可用于改良藥物劑型[24]。高園等通過單針電噴技術(shù)制備聚已內(nèi)酯磁性微球，并測定藥物的釋放速度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在外部交變磁場刺激下，聚已內(nèi)酯磁性微球的釋藥速度高于無磁場誘導(dǎo)時的速度[25]。通過研究發(fā)現(xiàn)，以磁性微球作為載體，可以研發(fā)具有不同功能的新型藥物制劑。

5 結(jié)語

綜上所述，磁性微球在天然藥物提取分離、活性篩選、化學(xué)分析和藥物制劑等方面均顯現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。它不僅為天然藥物的開發(fā)和質(zhì)量控制提供了更為有效和可靠的手段，而且對藥物制劑的發(fā)展也起到了積極的推動作用。但磁性微球還需要一個不斷發(fā)展和逐步完善的過程，大量研究尚有待開展，如表面含有不同功能基團(tuán)的復(fù)合磁性微球開發(fā)，不同功能磁性微球在復(fù)雜混合物中化學(xué)研究與活性篩選的探索應(yīng)用，磁性微球在生物體內(nèi)代謝過程分析與磁性微球可控性靶向治療技術(shù)等。相信隨著科研人員對磁性微球研究的深入，磁性微球這種新型材料在天然藥物化學(xué)中的應(yīng)用范圍和應(yīng)用深度也會得到進(jìn)一步提升。