磁性微球在天然药物化学的应用

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摘要：伴随化工合成与材料学的飞速发展，磁性微球这种新型材料与天然药物化学之间的学科交叉已经逐渐深入，磁性微球成功解决了部分以往依靠传统技术手段在天然药物化学研究中无法攻克的困难。它所应用的范围现已贯穿药物开发，成分分析，质量标准和制剂工艺等重要环节。本文主要围绕其在提取分离、活性筛选、化学分析和药物制剂4个方面的应用与进展进行综述，为相关研究提供参考依据。

关键词：磁性微球；天然药物化学；化学研究；活性筛选；药物制剂

磁性微球是指利用物理或化学方法将具磁性粒子与有机材料或无机材料复合形成的一种新型具磁性载体[1]。根据原料形成时的方式不同，磁性微球可分为3类：核壳型（又可细分为磁性核型和磁性壳型）、混合型和多层型[2]。由于其具有生物相容性好、磁响应性强、表面易功能化以及比表面积大等多种优点，因此，在生物医药与化工分离等领域，磁性微球具有较好的应用前景[3]。随着现阶段对磁性微球的深入研究，其在医药工业领域的应用范围与深度也在不断得到提升。本文综述了磁性微球在天然药物化学中的应用，并详细阐述了磁性微球在提取分离、活性筛选、化学分析和药物制剂等方面的应用与发展。

1磁性微球在提取分离过程中的应用

磁性分离技术是指以超顺磁性颗粒作为吸附剂，借助外加磁场在复杂混合物溶液中高效分离的技术[4]。其突出的特点是将复杂混合物高效而快速地进行分离，并且不会残留有机溶剂。随着学科之间的交叉越来越深入，其在天然药物化学成分提取分离中的应用也日益广泛。丹参为天然药物中常用的活血调经中药，其主要的活性成分为丹参酮，具有抗菌、抗炎、抗肿瘤和抗氧化等多种药理作用，此外，丹参酮对神经系统和心血管系统具有较强的药理活性。徐秋生等通过分散聚合法制备磁性PHEMA微球，并确定该种磁性微球的最佳制备条件，然后对分离时间与提取效率进行分析，结果表明：磁性微球提取纯化法对3种丹参酮的提取率从5h的0.179%、0.093%和0.452%分别上升到0.5h的0.279%、0.176%和0.575%，分离时间缩短，提取效率显著提高，显示出磁性微球在中药有效成分研究过程中具有较好的应用前景[5]。李玉慧利用改良微乳液聚合法制备表面含羧基的磁性微球，将该种磁性微球作为载体分散于药物提取液，利用高效液相色谱检识，对黄连和茶叶中的生物碱类成分进行提取，结果表明，磁性微球对小檗碱的饱和吸附量可高达121.4mg·g-1，合成的磁性粒子稳定性强，可重复利用并能够保持萃取效率稳定[6]。此外，王娟强利用磁固相萃取的样品前处理技术对黄酮类物质和聚合物添加剂进行分离，实现对天然植物薇甘菊的成分提取分离研究[7]。

2磁性微球在活性筛选过程中的应用

中药有效成分的传统研究模式通常按照先采用化学手段进行提取分离，再通过仪器进行结构分析，最终对分离所得的化合物进行药理活性实验从而确定有效成分。然而，这种传统模式需经过繁杂的分离纯化过程才能得到单一的有效物质，所以，建立一种简便高效的研究方法成为解决上述问题的关键。细胞膜磁性微球“垂钓”技术是一种将细胞膜亲和技术与磁性微球技术联用的研究方法，该方法结合质谱分析可实现对天然药物或中药等复杂成分的快速分析，从而高效地发现其中潜在的有效成分[8]。余亚明等利用细胞膜磁性微球对黄精中的化合物进行活性筛选，同时，将该方法与传统方法进行比较，研究发现，细胞膜磁性微球用于活性筛选研究，其目标性强、分离周期短、分离过程简易，同时，其在实验过程中试剂用量和废液量产生少、经济环保，显示磁性微球对天然药物的活性筛选具有重要意义[9]。同时，特定的酶或蛋白质可吸附于磁性微球形成载体并将其用于混合物复杂体系的活性成分筛选[10]。郭嘉亮等以氨基磁性微球作为载体，制备一种新型的乙酰胆碱酯酶微反应器，然后，应用该反应器对天然药物千层塔的不同的提取部位进行酶抑制剂活性筛选，并对酶动力学和稳定性进行考察，研究发现了以石杉碱甲为代表的一系列乙酰胆碱酯酶抑制剂[11]。马瑞等利用酯酶连接的磁性微球从桑叶提取物中筛选具有降血糖作用的化合物，实验发现，中药桑叶中含有一种名为黄芪素的活性成分，同时，黄芪素是一种新型的高效脂肪酶抑制剂[12]。赵玉梅等将神经氨酸酶固定于磁性微球的表面上，对植物次生代谢产物进行广泛筛选，从中发现木犀草素7-O-β-D-葡萄糖苷、木犀草素、3,5-二-O-咖啡酰奎尼酸和3,4-二-O-咖啡酰奎尼酸等具有神经氨酸酶抑制活性[13]。

3磁性微球在化学分析过程中的应用

天然药物所含成分结构复杂且种类繁多，对其化学成分的准确分析是药物研究的核心内容之一。随着磁性微球的研究日益深入，其在化学分析领域的应用也越发重要。流式微球技术（Cytometricbeadarray,CBA）是一种以不同荧光强度的微球作为载体分析样品中待测成分的技术，由于这种技术具有特异性强、操作简便、成本低等优点，使其被广泛用于医药研发、农药检测和食品安全领域[14]。肖昌彬等分别以聚苯乙烯微球和磁性微球为载体，利用流式微球技术检测麦芽中的曲霉素A，然后对比两种不同载体的检测结果，研究发现，在分离和洗脱过程中，聚苯乙烯微球存在离心时间长、清洗次数多、易被破坏等缺点，这使得分析效率下降。而磁性微球，因其可以在外加磁场下移动，使其易于聚集、清洗和分流，因此，采用磁性微球作为载体的流式微球技术更加适用于样品的化学分析[15]。此外，磁性微球还可用于化学药物的含量检测。张博等通过水热法与溶胶-凝胶法合成出新型功能化磁性微球，并确定其最佳制备工艺。利用该新型磁性微球建立磁固相萃取-高效液相色谱方法，用以检测左氧氟沙星含量。实验发现，血清中左氧氟沙星浓度在0.5~100μg·mL-1范围内线性关系良好，线性方程为y=0.7896x-0.4121，R2=0.9995，该方法可有效降低血清样品中基质的干扰[16]。刘帆通过葫芦脲对磁性微球进行修饰并结合紫外光谱检测，实现对血浆中的盐酸可卡因的含量分析[17]。季奋等借助磁性固相萃取并联用高效液相色谱检测，准确测定了中药汤剂中马兜铃酸的含量[18]。因此，磁性微球在天然药物化学分析中具有很好的应用前景。

4磁性微球在药物制剂过程的应用

丸散膏丹是经典的临床用药剂型，虽被广泛应用，但其存在靶向性差、成分不明确、用药剂量大等缺点。随着现代医药技术的发展，新型药物制剂已被研制并投放于临床用药[19]。磁性微球作为药物制剂载体，具有控释缓释、靶向给药、提高生物利用度等优点，现已被广泛应用于生物医药领域[20]。磁性靶向给药系统是一种利用磁性颗粒作为药物载体，将其富集于病灶部位，从而实现靶向治疗疾病的一种方法。这种药物制剂可有效解决传统剂型存在的生物分布差、靶向性弱和毒性大等问题[21]。韩斌采用化学沉淀法制备磁性灵芝孢子微球，并以其作为载体装载抗癌药物5-氟尿嘧啶，通过改变外加磁场，使该药物聚集在病灶部位，实验表明，磁性微球组在外加磁场诱导下5-氟尿嘧啶可富集于病灶部位，使得其在血液、心脏和肾脏组织中含量显著低于空白组，实现了药物的靶向给药[22]。因此，采用磁性微球作为新型药物制剂载体，可以提高药物的靶向性。部分药物在进入人体后会被特定的酶分解，导致药物无法在病灶部位富集，从而使得药物的生物利用度降低。以磁性微球作为载体装载药物可以控制药物释放的速度，进而控制酶对药物的降解量，减少药物损耗，提高生物利用度，从而减少给药次数[23]。陆婷婷采用一步法制备磁性微球并测定其释药速度，研究发现，体外释药的过程可分为3个阶段，第一阶段的释药量为37%，第二阶段为48%，第三阶段药物释药曲线逐渐平稳，证实磁性微球具有良好的缓释控释性能，可用于改良药物剂型[24]。高园等通过单针电喷技术制备聚已内酯磁性微球，并测定药物的释放速度，结果发现，在外部交变磁场刺激下，聚已内酯磁性微球的释药速度高于无磁场诱导时的速度[25]。通过研究发现，以磁性微球作为载体，可以研发具有不同功能的新型药物制剂。

5结语

综上所述，磁性微球在天然药物提取分离、活性筛选、化学分析和药物制剂等方面均显现出独特的优势。它不仅为天然药物的开发和质量控制提供了更为有效和可靠的手段，而且对药物制剂的发展也起到了积极的推动作用。但磁性微球还需要一个不断发展和逐步完善的过程，大量研究尚有待开展，如表面含有不同功能基团的复合磁性微球开发，不同功能磁性微球在复杂混合物中化学研究与活性筛选的探索应用，磁性微球在生物体内代谢过程分析与磁性微球可控性靶向治疗技术等。相信随着科研人员对磁性微球研究的深入，磁性微球这种新型材料在天然药物化学中的应用范围和应用深度也会得到进一步提升。

作者：张鹏 王蒙 丁彩桐 王知斌 匡海学 单位：黑龙江中医药大学 教育部北药基础与应用研究重点实验室