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【摘要】作者针对在药物研究中超临界流体技术做了一些理论和实践的探讨，包括超临界流体萃取技术在中药和天然药物中的应用以及超临界流体技术用于微粉化，最后对超临界流体技术用于手性药物的分离进行了介绍。
【关键词】药物研究；超临界流体技术
【中图分类号】R156.3【文献标识码】B【文章编号】1005-0515(2011)12-0378-02
超临界流体萃取技术(SFC)是近年来发展的一种新型分离技术，是利用超临界状态下的流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取植物中的有效成分并进行分离的方法。超临界流体是指超临界温度和临界压力状态下的高密度流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性，其黏度与气体相似，但扩散系数比液体大得多。当气体处于超临界状态时，其性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度高于气体，却明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍，因此对物料有较强的渗透和溶解能力，能够将有效成分提取出来。可作为超临界萃取的溶剂种类很多，如CO2、乙烷、乙烯、丙烯、甲醇、乙醇和水等。目前研究较多、最常用的超临界流体的溶剂是CO2。超临界流体萃取技术在医药、化工、食品及环境等领域取得了迅速发展，特别是在天然药物有效成分的提取分离方面日益受到广泛重视[1]。
1超临界流体萃取技术在中药和天然药物中的应用
将临界CO2萃取技术应用于中药有效成分的提取、分离及其制剂提取工艺研究,结合传统剂型的工艺改革,可有效富集生物活性物质,提高收率,改变中药制剂“黑、大、粗”的面貌,是目前中药现代化研究领域的重点内容。利用超临界CO2作为溶剂对中药的提取、分离有其独特的优点:(1)SC-CO2的临界温度(31.1℃)接近室温,在温和条件下提取可防止热敏性物质的降解,使高沸点、低挥发度的物质顺利萃取出来;(2)CO2的临界压力(7.38MPa)处于中等压力,就目前工业水平其超临界状态一般易于达到;(3)CO2无毒、无味、不燃、不腐蚀,萃取产品无溶剂残留,故能满足对药物、食品等溶剂残留控制质量指标,不会对对人体健康造成危害,同时也不会污染环境;(4)萃取速度快,效率高,能耗低,且操作参数易于控制,因而能使产品质量稳定;(5)超临界CO2还具有抗氧化灭菌作用,有利于保证和提高产品质量。超临界CO2对挥发性成分、低分子质量、低极性和脂溶性成分表现出良好的溶解性能,因而采用超临界萃取技术从天然药物中提取脂溶性成分的研究比较广泛。近年运用该技术从辛夷、川芎、草莓、干姜、茶籽、辣根、金银花、橙皮、芹菜籽等天然药物中提取得到的挥发油及其他药用成分已达数十种。由于超临界CO2的极性较弱,对低分子量的脂肪烃,低极性的亲脂化合物(酯、醚、醛、内酯)有优异的溶解性能,但对强极性和高分子量物质(糖、氨基酸、淀粉、蛋白质等)很难提取,尤其对癌症和心脑血管疾病有显著疗效的多糖类、皂苷类、黄酮类的提取几乎无能为力。
2超临界流体技术用于微粉化
传统的微粉化方法往往会损伤药效成分,而基于超临界流体沉降技术的微粉化方法条件相对比较温和,因此适用于制备具热敏性、易降解的药物超细颗粒。并且该技术制得的药物颗粒中无溶剂残余,有利于药物后续处理及环境保护。其基本原理是使溶液在极短的时间内达到高度过饱和状态,从而使溶质瞬时析出形成超细颗粒。更重要的是,利用SFP制备的药物粒子粒径小、粒径分布窄、粒子均一及表面圆整,从而该技术在干粉吸入剂的制备中备受国内外研究者的青睐。目前,SFP用于制备粒径均一的超细粒子的主要方法有超临界溶液快速膨胀法、超临界抗溶剂法和气体饱和溶液法。由于SAS法对于控制超微粒子的物理形态在以上方法中占据明显优势,因此在干粉吸入剂的研究中又以SAS较为多见[2]。
3超临界流体技术用于手性药物的分离
超临界流体色谱采用超临界流体为流动相,具有检测方式和固定相种类多样的特点,在手性分离方面较好地弥补了高效液相色谱和气相色谱的不足,体现出良好的应用前景。与其他液相色谱(LC)相比,SFC不必要在对映选择性上提供优越性。但与典型的有机液体相比,超临界液体的粘度更小、扩散性更大、流速更高、柱平衡更快,从而可以实现比较快的拆分。采用手性固定相进行手性拆分时,流动相的选择是至关重要的。通常采用CO2作为流动相,但是CO2对极性化合物的溶解和洗脱能力比较弱,易造成峰形拖尾。因此实际工作中常在CO2中加入少量极性溶剂(甲醇、乙醇等)或者添加剂(酸或碱),这样既可覆盖固定相表面的活性部位,又可增加流动相的洗脱强度和选择性。在分离强极性离子型化合物时,有时即使在CO2中加入极性改性剂也不能改善洗脱时间和拖尾状况;而加入手性反离子后,离子型化合物与手性反离子形成非离子型的离子对复合物,可被CO2洗脱。离子对超临界流体色谱也可以在非手性柱上得以应用。为了达到所要求的对映选择性,柱子的固定相可从多种可能的手性固定相中选择。综合所有这些因素可以找到最佳分离条件。
4展望
超临界流体技术以其独特的优势在药学领域中得到广泛的应用,但是仍然有一些问题需要加以解决和完善,包括设备自动化程度的提高以便越来越精确地控制条件参数,规模的不断扩大以适合于工业化和产业化大生产以及应用面的不断扩展是今后该领域研究和应用的主要发展方向。
参考文献
［1］朱自强.超临界流体技术原理和应用［M］.北京:化学工业出版社,2000:3-4.
［2］金竹萍.超临界流体萃取技术的应用及研究进展［J］.山西化工,2007,27(2):42-6.
【关键词】药物研究；超临界流体技术
【中图分类号】R156.3【文献标识码】B【文章编号】1005-0515(2011)12-0378-02
超临界流体萃取技术(SFC)是近年来发展的一种新型分离技术，是利用超临界状态下的流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取植物中的有效成分并进行分离的方法。超临界流体是指超临界温度和临界压力状态下的高密度流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性，其黏度与气体相似，但扩散系数比液体大得多。当气体处于超临界状态时，其性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度高于气体，却明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍，因此对物料有较强的渗透和溶解能力，能够将有效成分提取出来。可作为超临界萃取的溶剂种类很多，如CO2、乙烷、乙烯、丙烯、甲醇、乙醇和水等。目前研究较多、最常用的超临界流体的溶剂是CO2。超临界流体萃取技术在医药、化工、食品及环境等领域取得了迅速发展，特别是在天然药物有效成分的提取分离方面日益受到广泛重视[1]。
1超临界流体萃取技术在中药和天然药物中的应用
将临界CO2萃取技术应用于中药有效成分的提取、分离及其制剂提取工艺研究,结合传统剂型的工艺改革,可有效富集生物活性物质,提高收率,改变中药制剂“黑、大、粗”的面貌,是目前中药现代化研究领域的重点内容。利用超临界CO2作为溶剂对中药的提取、分离有其独特的优点:(1)SC-CO2的临界温度(31.1℃)接近室温,在温和条件下提取可防止热敏性物质的降解,使高沸点、低挥发度的物质顺利萃取出来;(2)CO2的临界压力(7.38MPa)处于中等压力,就目前工业水平其超临界状态一般易于达到;(3)CO2无毒、无味、不燃、不腐蚀,萃取产品无溶剂残留,故能满足对药物、食品等溶剂残留控制质量指标,不会对对人体健康造成危害,同时也不会污染环境;(4)萃取速度快,效率高,能耗低,且操作参数易于控制,因而能使产品质量稳定;(5)超临界CO2还具有抗氧化灭菌作用,有利于保证和提高产品质量。超临界CO2对挥发性成分、低分子质量、低极性和脂溶性成分表现出良好的溶解性能,因而采用超临界萃取技术从天然药物中提取脂溶性成分的研究比较广泛。近年运用该技术从辛夷、川芎、草莓、干姜、茶籽、辣根、金银花、橙皮、芹菜籽等天然药物中提取得到的挥发油及其他药用成分已达数十种。由于超临界CO2的极性较弱,对低分子量的脂肪烃,低极性的亲脂化合物(酯、醚、醛、内酯)有优异的溶解性能,但对强极性和高分子量物质(糖、氨基酸、淀粉、蛋白质等)很难提取,尤其对癌症和心脑血管疾病有显著疗效的多糖类、皂苷类、黄酮类的提取几乎无能为力。
2超临界流体技术用于微粉化
传统的微粉化方法往往会损伤药效成分,而基于超临界流体沉降技术的微粉化方法条件相对比较温和,因此适用于制备具热敏性、易降解的药物超细颗粒。并且该技术制得的药物颗粒中无溶剂残余,有利于药物后续处理及环境保护。其基本原理是使溶液在极短的时间内达到高度过饱和状态,从而使溶质瞬时析出形成超细颗粒。更重要的是,利用SFP制备的药物粒子粒径小、粒径分布窄、粒子均一及表面圆整,从而该技术在干粉吸入剂的制备中备受国内外研究者的青睐。目前,SFP用于制备粒径均一的超细粒子的主要方法有超临界溶液快速膨胀法、超临界抗溶剂法和气体饱和溶液法。由于SAS法对于控制超微粒子的物理形态在以上方法中占据明显优势,因此在干粉吸入剂的研究中又以SAS较为多见[2]。
3超临界流体技术用于手性药物的分离
超临界流体色谱采用超临界流体为流动相,具有检测方式和固定相种类多样的特点,在手性分离方面较好地弥补了高效液相色谱和气相色谱的不足,体现出良好的应用前景。与其他液相色谱(LC)相比,SFC不必要在对映选择性上提供优越性。但与典型的有机液体相比,超临界液体的粘度更小、扩散性更大、流速更高、柱平衡更快,从而可以实现比较快的拆分。采用手性固定相进行手性拆分时,流动相的选择是至关重要的。通常采用CO2作为流动相,但是CO2对极性化合物的溶解和洗脱能力比较弱,易造成峰形拖尾。因此实际工作中常在CO2中加入少量极性溶剂(甲醇、乙醇等)或者添加剂(酸或碱),这样既可覆盖固定相表面的活性部位,又可增加流动相的洗脱强度和选择性。在分离强极性离子型化合物时,有时即使在CO2中加入极性改性剂也不能改善洗脱时间和拖尾状况;而加入手性反离子后,离子型化合物与手性反离子形成非离子型的离子对复合物,可被CO2洗脱。离子对超临界流体色谱也可以在非手性柱上得以应用。为了达到所要求的对映选择性,柱子的固定相可从多种可能的手性固定相中选择。综合所有这些因素可以找到最佳分离条件。
4展望
超临界流体技术以其独特的优势在药学领域中得到广泛的应用,但是仍然有一些问题需要加以解决和完善,包括设备自动化程度的提高以便越来越精确地控制条件参数,规模的不断扩大以适合于工业化和产业化大生产以及应用面的不断扩展是今后该领域研究和应用的主要发展方向。
参考文献
［1］朱自强.超临界流体技术原理和应用［M］.北京:化学工业出版社,2000:3-4.
［2］金竹萍.超临界流体萃取技术的应用及研究进展［J］.山西化工,2007,27(2):42-6.