疏水色譜膜分離純化植物源藥物的研究.pdf

1、植物源藥物在疾病治療方面發(fā)揮著越來越重要的作用，并且有著來源廣泛、副作用小和成本低的優(yōu)勢。目前，植物源藥物活性成分的分離純化主要基于柱色譜技術，該技術存在運行壓力高、耗時長、分離過程常使用大量有機溶劑等問題。這些問題的存在，不利于植物源藥物的進一步開發(fā)利用。膜色譜是一項將膜分離技術和液相色譜技術相結合的新型分離技術，其分離過程主要依賴液相中不同溶質與分離膜之間相互作用強度的差異。因膜色譜分離方法具有運行壓力低、分離速度快、易規(guī)模化等優(yōu)點

2、而備受關注。目前膜色譜技術主要應用于生物大分子，如蛋白、DNA和抗體的分離純化，而在植物源藥物成分純化方面鮮有報道。
　　本研究將膜色譜分離方法應用于植物源藥物的分離純化。與生物大分子不同，植物源藥物一般分子量小、分子所帶電荷少，與分離膜之間靜電相互作用、疏水相互作用力等都較弱，這些特點使得藥物分子不容易被分離膜吸附，難以實現色譜分離過程。因此強化膜對植物源藥物提取液中不同成分的相互作用并維持這種相互作用的差異性是膜色譜技術應用于

3、植物源藥物分離純化需要解決的關鍵問題。氧化石墨烯(GO)具有獨特的二維平面結構、巨大的表面積、離域大π鍵結構，這些特點使其成為理想的吸附材料。迄今已有諸多研究報道將功能化GO用作低水溶性癌癥治療藥物的載體，為解決此類藥物給藥難題提供了新的思路。在GO負載抗癌藥物時，藥物分子與GO之間通過疏水相互作用和π-π共軛作用(Hydrophobic interaction andπ-πinteraction)形成強有力的物理結合，從而實現高載藥量

4、和緩釋功能。受此啟發(fā)，本研究將GO偶聯到膜基材上作為疏水相互作用位點，強化分離膜對植物源藥物提取液中相關成分的吸附性能，為色譜分離創(chuàng)造先決條件。為此，制備了GO改性的棉纖維(GO-CF)，將其制成疏水相互作用分離膜，研究該分離膜的性能并應用于多酚、鞣花酸(EA)和丹參素(DSS)等植物源藥物色譜分離純化，從而為植物源藥物的分離純化建立一種運行壓力低、快速，而且不使用有機溶劑、安全環(huán)保的疏水相互作用膜色譜(HIMC)方法。
　　主要

5、內容如下:
　　1.氧化石墨烯改性棉纖維分離膜的制備與表征
　　以棉纖維(CF)為基材，將GO以共價鍵的方式接枝到棉纖維上，提供強疏水吸附位點，將GO改性棉纖維制成片狀分離膜。SEM、Raman、FT-IR和XPS測試表明，GO通過環(huán)氧開環(huán)反應接枝到CF上。以石榴皮粗提液中多酚的純化為考察對象，研究了膜的基本性能。所得結果表明，跨膜壓降會隨著流速的增加而增加，但其膜壓降(40～160kPa，0.5～5.0ml·min-1)顯

6、著低于經典的商用色譜柱，表明本研究的色譜膜運行過程更節(jié)能;經多次吸附-脫附循環(huán)，跨膜壓降未發(fā)生顯著變化，說明分離膜具有良好的可重復使用性。對于石榴皮多酚的純化，純水和0.04MNaOH水溶液分別適宜作為吸附階段和洗脫階段的流動相。多酚主要通過疏水相互作用吸附到膜上，增強流動相溶液的堿性，導致多酚分子中的酚羥基解離、水合作用增強，減弱了多酚分子與膜之間的疏水相互作用，從而實現脫附?；诜迕娣e比(Elution peak/flow-thro

7、ugh peak)計算結果，GO改性棉纖維膜對多酚的吸附量約是未改性棉纖維膜的140倍，證實了GO改性對提升棉纖維基色譜膜性能的顯著效果。經過一次吸附-脫附循環(huán)，可除去石榴皮提取液中約72.5％的多糖和幾乎所有的蛋白，而多酚含量從48.0％提高到約76.1％，多酚回收率達73.0％左右。
　　2.藥物在膜色譜中相對保留時間估算方法的建立
　　由于生物大分子和小分子藥物在分子量、分子結構、電荷密度等方面的顯著差異，現有描述生物

8、大分子與色譜膜之間疏水相互作用的理論無法有效預測藥物分子在疏水色譜膜上的保留行為。針對這一問題，本研究選擇親疏水性有顯著差異的一系列藥物作為模型化合物，研究其在反相高效液相色譜(HPLC)模式下的相對保留時間(tRR)與模型化合物親水基團比率(HGR)之間的關系，建立了經驗模型(tRR=1.06-0.52HGR-1.16(HGR)2，R2=0.96，水/乙腈流動相)。并且，考查了洗脫梯度和有機溶劑的種類對tRR的影響。結果表明，tRR與

9、洗脫梯度陡度無關而與流動相有機溶劑的種類有關，極性大的有機溶劑對應更長的相對保留時間。根據目標藥物的結構計算其HGR，可判斷目標藥物的相對親疏水性，并計算其tRR，據此推斷其在HIMC的相對保留時間順序，從而快速確定收集目標藥物成分的適宜時機，并為設計色譜膜分離運行方案提供指導。
　　3.疏水相互作用膜色譜提純鞣花酸和丹參素
　　為克服目前用于鞣花酸和丹參素分離純化的柱色譜法所存在的運行壓力高、分離速度慢和使用大量有機溶劑的

10、缺點，本研究采用所制備的GO-CF疏水色譜膜對EA粗品和DSS粗品進行純化，考察了適宜的HIMC運行模式和運行條件?；趯ο鄬ΡＡ魰r間tRR的估算，對于疏水性較強的EA，提出并實施了為吸附-脫附(Binding-elution mode)運行模式，即:雜質透過分離膜，而在洗脫階段收集目標組分;對于親水性的DSS，采用直接透過(Flow through)運行模式，即在吸附階段收集目標組分，而雜質在洗脫階段排出膜組件。系統(tǒng)考察了流動相溶液組

11、成、pH、流速等因素對藥物純化效果的影響，所得結果表明:5mM Na2CO3溶液和0.04M～0.06MNaOH溶液分別適宜作為EA粗品分離純化的吸附相溶液和洗脫相溶液，對于GO接枝量為0.4wt.％的改性棉纖維膜，經一次吸附-脫附循環(huán)，EA純度從7.5％(原始提取液)提高到75.0～80.0％，該分離膜對EA的吸附量達到397.8μg·ml-1(根據膜體積)，換算成GO的吸附量為GO吸附了自身質量27.5％的EA，與文獻報道的功能化G

12、O作為藥物載體時對藥物的吸附載藥量相近。綜合考慮DSS的穩(wěn)定性和經濟性，5mMpH6的磷酸鈉緩沖溶液和0.04M NaOH溶液分別適合作為DSS粗品純化的吸附相溶液和洗脫相溶液。通過一次吸附-脫附循環(huán)，DSS的純度由24.8％(原始提取液)提高到70.0～75.0％，此純度高于文獻報道的吸附樹脂柱色譜法(57.3％)和離子交換樹脂柱色譜法(71.1％)，而且DSS的回收率可達96.0％。對于DSS粗品的純化是通過分離膜吸附雜質實現目標成