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1、大孔吸附树脂在中药新药研发和生产中的应用 屠鹏飞 北京大学药学院 目录 概述第一章大孔吸附树脂研究与应用进展第二章大孔吸附树脂的预处理方法研究第三章大孔吸附树脂有机残留物的检测方法研究第四章大孔吸附树脂对中药化学成分的吸附性能研究第五章大孔吸附树脂的再生方法研究 概述 中药有效成分的不断阐明中药现代化的要求当前用于中药纯化的主要技术 溶剂法 沉淀法 色谱法 大孔吸附树脂 离子交换树脂 聚酰胺 葡聚糖凝胶等超临界流体萃取法 结晶法 分子蒸馏 超滤法 膜分离 第一章大孔吸附树脂的研究与应用进展 一 大孔吸附树脂简介 1 大孔吸附树脂的合成与基本骨架 2 国产树脂的主要类型 骨架结构 苯乙烯 丙烯酸
2、酯 丙烯腈 异丁烯等交联剂 二乙烯苯等致孔剂 甲苯 石蜡 汽油 煤油 碳醇 聚乙烯醇等分散剂 明胶等 3 三菱化成的大孔吸附树脂 聚苯乙烯系列合成树脂 Diaion HP20 HP21Sepabeads SP825 SP850Sepabeads SP70 SP700修饰的聚苯乙烯系列合成树脂 Sepabeads SP207异丁烯系列合成树脂 Diaion HP2MG 3 主要理化性质大孔吸附树脂是一种具有大孔网状结构的高分子吸附剂 性状 白色 乳白色至微黄色颗粒粒度 20 60目 稳定性 不溶于水 酸 碱及有机溶剂 加热不溶 可在150 以下使用 含水量 40 75 4 大孔吸附树脂的主要特点
3、 1 对有机物的选择性良好 无机盐存在非但不干扰吸附反而有利于吸附 2 吸附剂的物理 化学稳定性高 机械强度好 经久耐用 3 再生容易 一般用水 稀酸 稀碱加低碳醇 酮等有机溶剂洗脱即可 4 根据不同要求 选择不同树脂品种 可适用多种化合物 5 一般系小球状 液体阻力较小 使用方便 6 树脂脱色能力强 效果接近活性炭 5 国产大孔吸附树脂的主要型号及生产企业 6 大孔吸附树脂对有机成分的分离 纯化原理 分离原理 主要为吸附作用 其次为分子筛作用 不同极性 不同孔径的树脂对不同种类的化合物的选择性不同对于分子量相似的化合物 极性越小 吸附能力越强 则越难洗脱下来 极性越大 吸附能力越弱 则越易洗
4、脱下来 对于极性相似的化合物 分子量越大 越易洗脱下来 7 当前国产树脂存在的主要问题 1 商品树脂的有机残留物高 预处理难度大 2 树脂强度差 使用过程中破碎严重 使用寿命短 3 树脂粒径分布广 分离效果差 4 同一生产企业生产的同一型号树脂 各批之间比表面积和功能基团含量差别大 在中药成分纯化中重现性差 二 大孔吸附树脂的预处理 再生及有机残留物的检测 1 树脂的预处理预处理的方法 回流法 渗漉法和水蒸气蒸馏法等预处理溶剂 乙醇 甲醇 丙酮 异丙醇及稀酸 稀碱溶液 传统渗漉法 有机溶剂浸泡12小时 洗脱2 3倍柱体积 BV 浸泡3 5小时 洗脱 浸泡 洗脱 加2 5 盐酸浸泡 洗脱 水洗至
5、PH值中性 加2 5 氢氧化钠浸泡 洗脱 水洗至PH值中性 缺点 溶剂用量大 20 30BV树脂预处理时间长 2 3天环境污染较大 2 大孔吸附树脂的再生 简单再生 用不同浓度的溶剂按极性从大到小梯度洗脱 再用2 3BV的稀酸和稀碱溶液浸泡洗脱 水洗至pH值中性即可使用 强化再生 先用不同浓度的有机溶剂洗脱后 再反复用大体积稀酸 稀碱溶液交替强化洗脱后水洗至pH值中性 即可使用 3 大孔吸附树脂有机残留物的检测 检测方法 GC UV限量标准 SDA规定苯乙烯骨架型大孔吸附树脂残留物检查项目暂定为 苯不得超过2ppm 甲苯 二甲苯 苯乙烯 烷烃类 二乙基苯类 二乙烯基 等不得超过20ppm 三
6、大孔树脂在医药领域中的应用 食品工业 番茄红素 紫草色素 甜菊糖等抗生素类生产 内酰胺类 大环内酯类 林可霉素类 氨基糖苷类 肽类 博莱霉素类 含氮杂环类及其它新抗生素的分离 提纯中药新药研发 丹参总酚酸 红花总黄色素 管花肉苁蓉总苯乙醇苷等中药和天然药物生产 人参总皂苷 三七总皂苷 银杏叶总黄酮 喜树碱 苦参碱等 第二章大孔吸附树脂的预处理方法研究 一 九种大孔吸附树脂有机残留物的定性分析 1 大孔吸附树脂型号 D101 D201 D301 HPD100 HPD400 HPD500 HPD600 AB 8 NKA 92 实验方法 树脂装柱 95 乙醇洗脱 洗脱液GC MS分析3 分析结果 D
7、101 甲苯 二乙苯 萘 二乙烯苯D201 二乙苯 萘D301 二乙苯 萘HPD100 甲苯 二乙苯 萘 二甲苯 苯乙烯 二乙烯苯HPD400 甲苯 二乙苯 萘 二甲苯 二乙烯苯HPD500 甲苯 二乙苯 萘 二甲苯HPD600 甲苯 二乙苯 萘 癸烷 十一烷 二甲苯 苯乙烯 二乙烯苯 三甲苯 三乙苯 十七烷等AB 8 甲苯 二乙苯 萘 癸烷 十一烷 十二烷 二甲苯 苯乙烯 二乙烯苯 三甲苯 三乙苯及大量烷烃NKA 9 甲苯 二乙苯 萘 癸烷 十一烷 十二烷 二甲苯 苯乙烯 二乙烯苯 三甲苯 三乙苯及大量烷烃 二 树脂预处理工艺研究 1 不同有机溶剂对树脂D101的洗脱效果 2 酸碱洗脱后乙醇
8、对树脂D101的洗脱效果比较 3 用碱洗脱和未用碱洗脱乙醇对D101树脂的洗脱效果比较 4 回流法对树脂D101的预处理效果 1 回流提取液2 3 4 5 为树脂连续回流10小时后乙醇洗脱液的最大紫外吸收值 说明还残留有较大量的有机残留物 6 7 8 9 10 碱洗脱液的最大紫外吸收值11 酸洗脱液的最大紫外吸收值 表明经长时间连续回流后 树脂中仍然残留有大量的有机残留物 但经碱液和酸液洗脱后树脂中的有机残留物可基本除去 5 温浸渗漉法预处理大孔吸附树脂 表正交设计因子 水平表 最佳工艺确定 溶剂和温度是显著因子 洗脱流速对洗脱效果有一定影响 乙醇浸泡时间作用不明显 因此 根据实验结果选定的最
9、佳洗脱条件是A1B1C3D1 实际生产中树脂的预处理方法 溶剂为乙醇 洗脱温度为60 洗脱流速为1 0ml 分钟 浸泡时间为1小时 新型大孔吸附树脂色谱柱 树脂装柱 碱洗液用酸中和 2 NaOH浸泡 洗脱 水洗至pH值中性 有机溶剂浸泡 洗脱 药用树脂 气相或紫外检测 加热 药用树脂预处理工艺流程图 三 树脂有机残留物检查中GC与UV的相关性考察 D 101 1BV3 5BV D 201 1BV2BV HPD 100 1BV4BV HPD400 1BV3BV HPD 500 1BV3 5BV 第三章大孔吸附树脂有机残留物的检测方法研究 一 检测方法的建立 1 气相色谱柱和溶剂的选择及色谱条件优
10、化色谱柱的考察 HP 1 HP 5 DB WAX DB 624进样方法的考察 分别比较了顶空进样法和溶剂法溶剂的考察 分别考察了丙酮 氯仿 二氯甲烷 110 120 140 150 甲苯 二乙苯 萘 不同温度顶空进样考察色谱图 优选色谱条件 色谱柱 DB 624弹性石英毛细管柱 30m 0 32mm 1 8 m 进样口 温度220 不分流 程序升温 40 以14 分钟升温至190 保持1分钟 载气 氮气 99 999 流量 2 5mL 分钟 检测器 氢火焰离子化检测器 FID 温度 250 氢气30mL 分钟 空气300mL 分钟 尾吹30mL 分钟 进样方式 溶液直接进样 进样量 1 L 混
11、合对照品色谱图 苯 甲苯 二甲苯 苯乙烯 癸烷 二乙苯 十一烷 二乙烯苯 十二烷 萘 2 方法学考察 1 标准曲线与线性范围考察 苯 1 5ppm r 0 9979 Y 26 96X 1 94甲苯 2 15ppm r 0 9990 Y 23 91X 3 43二甲苯 2 15ppm r 0 9983 Y 13 82X 3 39苯乙烯 2 15ppm r 0 9980 Y 30 51X 8 63二乙苯 2 15ppm r 0 9965 Y 14 70X 5 28二乙烯苯 2 15ppm r 0 9946 Y 5 57X 1 17萘 2 15ppm r 0 9931 Y 23 97X 14 19十烷
12、 1 5 30ppm r 0 9976 Y 29 24X 21 59十一烷 1 5 30ppm r 0 9980 Y 27 27X 16 94十二烷 1 5 30ppm r 0 9977 Y 25 55X 18 60 2 最低检测限考察 苯 0 01ppm甲苯 0 008ppm二甲苯 0 015ppm苯乙烯 0 007ppm二乙苯 0 015ppm二乙烯苯 0 03ppm萘 0 01ppm十烷 0 01ppm十一烷 0 01ppm十二烷 0 01ppm 2 精密度考察 3 树脂样品提取方法 溶剂比例试验 分别称取0 2 0 3 0 5gHPD500树脂加5ml二氯甲烷超声提取10分钟 过滤 检
13、测 4 提取时间选择考察 称取三份树脂0 2克加5ml二氯甲烷分别超声提取5min 10min 20min后过滤 检测 5 稳定性试验 6 重现性试验 分别称取五份HPD500树脂0 2g加5ml二氯甲烷 超声提取10分钟 滤过 检测 7 回收率试验 称取1克预处理的树脂NKA五份 分别加70ul500ppm甲苯和60ul500ppm萘标准溶液 加入4 9ml的二氯甲烷超声提取10min 滤过 检测 结果如下 二 大孔吸附树脂有机残留物的检测结果 1 九种树脂预处理前有机残留物检测结果 2 九种大孔吸附树脂预处理后有机残留物检测结果 HPD500 HPD400 D101 不同型号药用树脂有机残
14、留物检测结果 三 药品中大孔吸附树脂有机残留物的限量检测 苁蓉总苷胶囊 二氯甲烷溶剂对照 020716 020805 020818 020825 020907 乙肝清胶囊 030301 030302 030303 第四章大孔吸附树脂对中药化学成分的吸附性能研究 概述 树脂适用的新药类型 适用的新药类别有四种 1 中药有效成分的粗分与精制 2 单味中药有效部位的制备 3 中药复方有效部位的制备 4 中药复方制剂中除去糖 氨基酸 多肽等水溶性杂质 以降低服用剂量或吸湿性 使用大孔吸附树脂纯化中药应该注意的问题 1 中药复方中各味药所含成分性质相似 可混煎后一起纯化 2 中药复方中各味药所含成分性质
15、差别较大的 应单独提取后再分别纯化 3 单味药中含有多类有效成分 且性质差别较大的 各类成分应分别纯化 成分类型与树脂的选择 脂溶性成分包括甾体类 二萜 三萜 黄酮 木脂素 香豆素 生物碱等应选择非极性或弱极性树脂 如D101 AB 8 HPD100等 皂苷和生物碱苷类成分应选择弱极性或极性树脂 如D201 D301 HPD300 HPD600 AB 8 NKA 9等 黄酮苷 蒽醌苷 木脂素苷 香豆素苷等应选择合成原料中加有甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈的树脂 如D201 D301 HPD600 NKA 9等 环烯醚萜苷类成分在树脂上吸附能力较差 应选择极性或弱极性树脂 如HPD600 AB 8 NK
16、A 9等 一 研究方法的建立研究实例 肉苁蓉总苷的分离纯化 肉苁蓉的主要成分 苯乙醇苷类 环烯醚萜及其苷类 木脂素及其苷类 多元醇 水溶性生物碱 单糖 双糖 氨基酸等 1 树脂最大静态吸附量的考察 2 分离度与洗脱溶剂考察 3 树脂最大动态吸附量考察 8 91mg g 4 优选工艺参数的考察 正交试验 方差分析 方差分析的结果表明 因子A 上样浓度 和D 树脂柱径高比 影响显著 而因子B 上样浓度 和C 洗脱浓度 的影响不明显 优选工艺为 A3B0C0D1 二 树脂对中药成分的吸附性能研究 系统研究了大孔吸附树脂对栀子总苷及其黄色素 贯叶金丝桃总黄酮 肉苁蓉总苷 白药子总生物碱 人参总皂苷 黄芪总皂苷 丹参总酚酸 红花总黄色素 大黄总蒽醌的吸附性能 建立了利用大孔吸附树脂技术纯化栀子总苷及其黄色素 贯叶金丝桃总黄酮 肉苁蓉总苷 白药子总生物碱 人参总皂苷 黄芪总皂苷及总黄酮 丹参总酚酸 红花总黄色素 大黄总蒽醌的生产工艺 三 树脂对各类成分的吸附性能总结 第五章大孔吸附树脂的再生研究 简单再生 用不同浓度的溶剂按极性从大到小梯度洗脱 强化再生 较高的温度下 用稀碱溶液浸泡洗脱 再用乙醇
