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液质联用技术--中药现代化研究的关键一招

作者:香雪生命科学-王闯

发布时间:2024-04-16

阅读:969

 

       现代药物分析技术是综合利用各种科学技术以及各学科知识,如化学、物理学、微生物学等对药物进行化学检验、中草药有效成分定性、定量、药物稳定性、生物利用度等具体分析的技术。现代药物分析技术主要包括化学发光检测技术、光谱检测技术、色谱及其联用检测技术和DNA 扩增检测技术等。其中高效液相色谱-质谱(high performance liquid chromatography-mass spectrometry, HPLC-MS)联用技术是近年来最为常用的分离分析技术。它将高效液相色谱对复杂样品的高分离能力与具有的高选择性、高灵敏度优点的质谱结合起来,得到物质的相关信息,如相对分子质量和结构信息。与其他技术在药物分析中的应用相比,HPLC-MS技术具有专属性强、分离能力强、灵敏度高,分析速度快和效率高等优点,同时该分析技术在药物定量、定性检测分析中也具有准确性高等优势。基于HPLC-MS技术的这些优点,其在中药、临床医学、植物、环境和生物医学等多个领域得到了广泛的应用。譬如近年来液质联用技术在中药化学成分分析、质量控制以及中药药物代谢动力学方面的研究凸显出强大优势。

 

1.中药化学成分分析

 

       中药化学成分的研究是阐明中药药效物质、作用机制及临床疗效的先决条件。但由于中药成分复杂,类型多样,很多次生代谢产物的存在使得中药分离提纯的难度较高,因此需要高灵敏度和高选择性的分析技术来对中药化学成分进行分析。HPLC-MS是一种先进的分析技术,能够得到化合物保留时间、分子量及特征结构碎片等信息,在分离和鉴定中药中的复杂组分方面已得到广泛地应用。丁凯悦[1]采用液质联用技术和分子对接相结合的方法准确、快速鉴定出锦红汤中主要化学成分,并进一步发现锦红汤中活性成分主要通过参与调节免疫、细胞增殖和凋亡以及炎症的靶点相结合发挥治疗作用。吴孟雅[2]采用液质联用结合分子对接技术,通过将有效成分和5个重要炎症因子的对接实验,筛选出其中五种成分与炎症因子的靶点具有较好的亲和力,具有一定的抗炎活性。高晓晨等[3]应用液质联用和分子对接技术对黑参醇提物中寡肽类成分进行筛选和鉴定和分析。结果表明了筛选出的成分均具有潜在降血糖和抗阿尔茨海默病作用,可为其进一步开发应用提供理论依据。

 

2.中药化学成分质量控制

 

       中药的多成分、多靶点、多途径特点,使中药质量控制的研究变得困难。目前,液质联用技术已经作为中药质量控制中最为广泛的分离分析技术,具有选择性强、灵敏度高和分离效果好的优势。该技术在能对单味中药以及中药复方制剂的主要或特征性成分进行鉴别与含量测定的同时还能对部分非法添加成分进行检测。武宇佳[4]建立了一种新的检测方法,采Thermo Fisher Q-Exactive液质联用系统对通脉降糖胶囊化学信息进行采集,并进行成分鉴定,同实验数据显示,该方法结果可靠,可以被用于中药复方活性成分研究和质量控制。吴杭莎等[5]采用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱技术(UPLC-Q-TOF-MS/MS)对生续断与盐续断中化学成分进行分类鉴定并建立定性分析方法,筛选出影响续断盐制前后质量差异的主要化合物,为后续盐制续断的质量控制水平的提高及药效物质基础的研究提供了强有力依据。钱芸等[6]将HPLC-MS分析技术首次应用于建立药材番泻叶的指纹图谱上。他们建立的指纹图谱能够对不同产地的番泻叶药材进行鉴别,这为采购番泻叶药材提供了质量评价和数据支持。翟新房等[7]采用LC-MS建立了绞股蓝药材的指纹图谱,标定出9个共有峰与10个特征峰,并根据质谱信息及文献对照对其中16个色谱峰进行定性分析,并结合多变量分析区分了不同产地绞股蓝,为绞股蓝的质量控制及综合评价奠定了基础。香雪抗病毒口服液指纹图谱研究,历时3年,推出完整的研究成果,成为全国口服剂型复方中成药首个应用指纹图谱质控技术的厂家。在抗病毒口服液生产过程中,香雪制药制定出了自己的与HPLC指纹图谱质控体系相适应的制备工艺,确保生产过程中可以最大限度地保留药品有效成分,从生产工艺动中的各个环节加以控制,保证药品质量的稳定,提高临床疗效。中药指纹图谱是国际公认的控制中药质量最有效的方式之一,它不仅能够提供化学结构信息,还能定性定量中药成分,这为中药材的鉴别和质量评价提供科学依据。中药质量是中医药应用、发展和传承的重要因素,是中药发挥临床疗效的保障。目前,在国际上,图谱作为中成药、草药提取物等含有混合物质群的质量控制方法,已经成为医药界共识。

 

3. 中药的药物代谢动力学

 

       药物代谢是指药物进入人体后发生的一系列有机反应,又称生物转化,包括中药活性成分在体内吸收、分布、代谢和排泄的过程。药代动力学具有阐明中药治疗疾病药效物质基础及治疗机制的作用。HPLC-MS联用技术在有关生物指标方面(如药物代谢物评价等),检测和分析能够发挥出重要的作用。郝庆勋等[8]通过UPLC/Q-TOF研究肺痹汤的有效成分和该汤在大鼠体内的药代动力学。通过对比单次给药组与给药7天组各成分的药代动力学参数发现:7天给药组中T1/2明显增加,CLz/F降低,在20~1200ng·L-1范围内线性关系良好。由此推论,肺痹汤多次给药可以提高复方有效成分在体内暴露量,所以在临床上肺痹汤治疗间质性肺疾病适宜长期服用,从而增加有效成分在体内的蓄积,更好地发挥治疗作用。刘腾等[9]采用LC-MS联用技术分析小鼠注射黄芪注射液后血清中的代谢产物,发现了模型小鼠血清中21个差异代谢物。通过对差异代谢物进行分析,得出黄芪注射液升高白细胞的作用机制可能是与亚油酸代谢、苯丙氨酸的合成及代谢等通路有关,为后续黄芪注射液的临床研究打下基础。由于液质联用技术具有强选择性、高灵敏、分离性能好优势,该技术已广泛应用于中药及其复方制剂的化学成分定性定量分析、中药材质量控制、中药药代动力学等方面的研究,能够有效地解决中药成分复杂、内源性杂质多等问题,促进中药现代化的进程。

 

4.展望

 

       随着质谱技术飞速发展,液质联用设备被越来越多的科研机构和药企引入,并发挥着举足轻重的作用。其中,在生物药方面,质谱广泛用于药物鉴定分析、产品变异性分析、纯度分析、药物相互作用分析等。药物鉴定分析包括生物药分子量鉴定、N/C端测序、肽段覆盖率/肽谱图分析、蛋白质肽谱图测定等。生物药产品变异性分析包括有生物药糖谱检测、糖基化位点检测、二硫键/游离半胱氨酸检测、抗体C端K缺失比例分析等。香雪生命科学一直专注于TCR-T细胞治疗(T Cell Receptor T cell therapy)的研发。多年来,香雪生命科学蛋白质谱组成员致力于药物研究技术质谱平台的构建与完善,努力打造国内一流的药物研究质谱平台。目前已经引进了两套先进的液质联用系统,分别是Eksigent NanoLC与SCIEX Triple TOF 5600+联用、DIONEX NanoLC U3000与Thermo Q-Exactive Plus联用。这两套液质联用系统在TCR-T细胞治疗的研发过程中发挥着重要的作用。寻找合适的抗原肽,是实现TCR-T细胞精准治疗的“第一步”。香雪生命科学通过自身的质谱平台已经发现了大量的文献报导过或未报导过的肿瘤特异抗原肽,为TCR-T细胞治疗的研发提供了丰富的靶点;除了发现大量的肿瘤抗原肽外,这两套液质联用系统通过对样品进行细致而精准的分析,为TCR-T细胞治疗的研发提供了坚实的质量保障。

 

 

参考文献: [1]丁凯悦,黄嘉彧,霍晓奎,等. 基于液质联用技术研究锦红汤的化学成分及潜在靶点蛋白的预测[J]. 世界科学技术-中医药现代化,2022,24(9):3 375-3 383. [2]吴孟雅,张楠,张凯月,等. 基于液质联用和分子对接技术对薄蒴草抗炎活性成分的筛选[J]. 食品工业科技,2022,43(17):19-25. [3]高晓晨,申嘉明等. 应用液质联用与分子对接技术筛选黑参中的活性寡肽[J/OL]. 特产研究:1-5[2023-04-28]. [4]武宇佳,万浩芳,李畅,等. 基于HPLC-Q-Exactive液质联用技术与HPLC的通脉降糖胶囊成分分析及指纹图谱研究[J]. 中草药,2022, 53(21):6 686-6 697. [5]吴杭莎,吕悦,韦飞扬,等. 液质联用技术联合化学计量法分析比较续断盐制前后质量差异[J]. 中草药,2023,54(7):2 066-2 076. [6] 钱芸. 基于HPLC与质谱技术的番泻叶药材乙醇提取物成分分析[D]; 扬州:扬州大学, 2021 . [7] 翟新房,赵焕虎,杨册,等. 基于液质联用-模式识别方法分析不同产地的绞股蓝皂苷[J]. 中草药,2019,50(13): 3193-3199. [8] 郝庆勋,李国栋,韦婉,等. 基于液质联用技术的肺痹汤有效成分测定及药代动力学特征初探[J]. 环球中医药,2020,13(4):561-567. [9] 刘腾,许晋芳,卢晓林,等. 基于LC-MS代谢组学研究黄芪注射液对白细胞减少症模型小鼠的干预作用[J]. 中国药房,2020,31(21):2627-2633.

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