第四节 大分子特性与注射剂制备
中药注射剂的安全性问题一直受到社会的广泛关注,根据前期分析,中药注射剂中微量大分子物质如蛋白质、缩合鞣质等可能是导致其安全性的重要原因。因此,去除中药注射剂中大分子物质显得尤为重要。本节主要分为三个部分:大分子特性,大分子去除原理与大分子成分注射液制备。其中,去除大分子方法主要有醇沉、超滤、沉淀与吸附,制备大分子注射液主要以糖肽和多糖类举例讲述。
一、大分子特性
大分子物质是指分子量成千上万的化合物,最典型的就是多糖和蛋白质。大分子物质具有特殊的分子作用力,决定了它的特性。多糖分子量变大了以后就不溶于水了,有机溶剂就更不容易溶解了。分子作用力除了相互作用,还是一个平衡,最后趋向于大分子间作用力强。大分子间的作用力特别强,就容易聚集在一起,溶解就困难。可以利用这一特征将中药中的大部分大分子物质去除掉。最简单的,这些大分子物质在醇里面不溶,就可以用醇沉的方式获得这些大分子物质。
在提取过程中,一些大分子物质是不容易提取的。蛋白质要反复用高压锅蒸,把它做成水解产物才能溶出来。多糖也是一样的,在溶解的基础上还有迁移的问题,运动会影响大分子物质的一些特征。
针对大分子物质,主要讲蛋白质和多糖两类:
大分子物质还有一个共同特征,就是大,分子体积大,从而存在分子内腔、分子间隙,就会形成缔合、包合、结合。多糖、淀粉也会起到助溶增溶作用。蛋白更能起到助溶增溶作用,因为蛋白本身具有亲水、疏水表面活性剂的作用,否则血液中的“油”就会析出来了。
二、大分子去除原理与方法
醇沉是中药注射剂最常用的除杂方法之一。药材先经水煎提取,其中生物碱、有机酸盐、氨基酸类等水溶性有效成分被提取出来,同时也浸提出很多水溶性杂质。醇沉法就是利用有效成分能溶于乙醇而杂质不溶于乙醇的特性,在加入乙醇后,有效成分转溶于乙醇中而杂质则被沉淀出来。醇沉的目的是为了除去杂质(如多糖和蛋白质等)而保留药物有效成分,因而醇沉单元操作工艺及其设备的适用性将密切关系着中药注射剂的安全性、稳定性和有效性。
丹参滴注液是临床最常用的中药注射剂之一,主要用于心绞痛、心肌梗死等疾病的预防和治疗,疗效显著。但由于中药注射剂成分复杂,常常引起变态反应、心血管系统、中枢神经系统及消化系统等不良反应[22]。目前认为,引起中药注射剂不良反应的成分主要为蛋白、聚合物等大分子物质,采用酶联免疫吸附剂测定法(ELISA法),以丹参蛋白为检测指标研究丹参滴注液制备工艺中去除蛋白的效果,丹参提取药液经醇沉及超滤工艺后蛋白量大大降低[23]。
超滤法其独特的特点是有效膜面积大,分离效率高,无二次污染,滤速快,不易形成表面浓度极化现象,无相变,耗能小,可在常温下进行操作,对分离热敏性、保味性的药物尤为适宜[24]。
伸筋草有祛风散寒、除湿消肿、舒筋活血等功用,还有较强的抗炎、镇痛等作用。药理实验证明,用水醇法制备的伸筋草注射液对大鼠实验性矽肺的疗效不佳,而用超滤法制备的注射液有较好的疗效,进一步的药理实验也证实了这一点。采用两步超滤法进行伸筋草注射液的中试生产研究,工艺流程简单,可除去药液中小分子杂质,且所得注射液澄明度好[25]。
蛋白质属于两性电解质,根据所处溶液pH不同,表面净电荷可正可负。研究认为,蛋白质吸附过程中的相互作用包括氢键、静电和疏水等非共价的相互作用[26]。
3种方法相互作用的本质都与静电作用相关。其中氢键的形成是由于电负性原子与氢形成的基团中,氢原子周围分布的电子少,正电荷氢核与另一电负性强的原子之间产生静电吸引,从而形成氢键。疏水相互作用又称为非极性相互作用,发生于非极性基团之间,蛋白质同时含极性和非极性的基团,当蛋白质处于水溶液中时,极性基团之间以及极性基团与水分子之间易发生静电吸引而排开非极性基团,因此疏水相互作用并非是疏水基团之间有吸引力的缘故,而是非极性基团由于避开水的需要而被迫接近。这些相互作用本身与小分子的吸附没有差别。蛋白质吸附的独特性在于吸附的是大分子,以及吸附过程蛋白质可以发生各种物理(如构象变化)和化学的变化[27]。
多糖是由糖苷键结合的糖链,至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物。多糖作为一种生物活性物质,在诸多方面有着重要作用,比如免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、降血糖等;而多糖的吸附一般采用活性炭和树脂吸附,以大孔树脂吸附除杂为例,大孔树脂主要通过色散力(类似于刷型作用力),对结构较大且具有共轭双键或芳环结构、色散力强的物质具有良好的吸附性,如三萜皂苷、黄酮、醌类、芳香酸、二萜及部分环烯醚萜苷等。
三、大分子成分注射剂制备
以人参糖肽注射液为例,取人参水提物,加水搅拌至完全溶解,通过中空纤维超滤器超滤,加水稀释,采用截留相对分子质量1000Da的透析袋,加水透析4小时,即得低相对分子质量人参糖肽[28]。
中药多糖注射剂制备流程图:
人参多糖注射液工艺流程为:
人参多糖注射剂是用乙醇回流法等提取人参多糖类成分制成的人参多糖注射液、注射用人参多糖浓缩液或注射用人参多糖无菌粉末。选取洗净的生晒参,粉碎,过10~100目筛,加10%~100%的乙醇回流提取,过滤,将醇提后得到的固体产物风干,向风干的固体物中加水回流提取,减压浓缩水提液,加40%~100%乙醇醇沉,得粗糖提取物,经水溶再加入80%~100%乙醇醇沉,得精制糖提取物,再经酶解、脱色及除蛋白,柱层脱色分离及膜分离制得人参多糖注射剂[29]。
猪苓多糖冻干粉针剂工艺流程为:
以猪苓多糖冻干粉针剂为例:取猪苓药材,粉碎,过40目筛,加水浸泡半小时,超声提取30~60min,提取3次,合并提取液,减压浓缩成浸膏。在浸膏中加入60~80℃水搅拌,静置,取上清液,减压浓缩,加乙醇至含醇量为70%~90%,静置24小时,过滤,沉淀备用,将沉淀加水溶解,搅拌滴加1%鞣酸的同时加热,煮沸后离心除去沉淀物,继续加鞣酸至不产生混浊,过聚酰胺柱,用4~8倍水洗脱,收集水洗液,用截留分子量为30 000~40 000的超滤膜超滤,滤液再用截留分子量为5000~8000的超滤膜超滤,收集未通过液,减压浓缩,干燥,加入水溶性冻干赋形剂,用葡甲胺调节pH值为7.0~8.5,用0.22μm微孔滤膜过滤,冷冻干燥,即得[30]。