Literature
首页药品天地专业药学中药大全中药指纹图谱

中药色谱指纹图谱鉴别的概念、属性、技术与应用

来源:广州市药品检验所 谢培山
摘要:中药产业现代化的瓶颈是质量不可控、安全不可靠,后者是指重金属、农药、微生物、化学物质的污染,前者虽然有以中国药典的质量标准模式和指标,与国外的植物药药典一样,均是模仿化学药品的质量控制模式,选定一、二个有效成分、活性成分或指标成分进行鉴别和含量测定。但是这种以单一化学成分分析的观点,导致人们力求把......

点击显示 收起

中药产业现代化的瓶颈是质量不可控、安全不可靠,后者是指重金属、农药、微生物、化学物质的污染,前者虽然有以中国药典的质量标准模式和指标,与国外的植物药药典一样,均是模仿化学药品的质量控制模式,选定一、二个有效成分、活性成分或指标成分进行鉴别和含量测定。但是这种以单一化学成分分析的观点,导致人们力求把中药(天然药物)这一综合的复杂的“整体”分解成便于观察和研究的简单“单元”或“分子”,以便于清楚明确的研究。分析工作者沿着这条思路力求运用各种分析检测手段测定某种有效成分或某一活性成分含量的多少来判断某种药材的质量,对复方制剂也以同样的观点和方法制订其质量标准。实际上对于中医理论指导下的中药,尤其是复方制剂,任何一种活性成分均不能反映中医用药所体现的整体疗效,这是中药与化学合成药品质量标准的根本区别。所以宏观地综合分析成为必然的发展趋势,事实上这也是在人类进入系统科学时代以后,人们的科学认识观念更新,综合分析与整体分析成为分析化学发展的必然的反映。在寻求综合评价中药质量的过程中,值得注意的趋势是色谱指纹图(chromatographic fingerprint)的应用。因为它提供的有关质量的综合信息比单一成分的含量要丰富和有用的多[1],近来此类研究和文章也日益增多。 指纹分析与色谱指纹图谱(图像)分析的概念 中药是依靠其所含的多种化学成份发挥综合的医疗作用,这是与化学合成药最根本的区别,现在已逐渐得到人们的认同。因此凭借某一种化学成份定性和定量的传统中药质量评价方法的有效性和专属性渐渐受到质疑。因为任何单一的活性成份或指标成份都难以有效地评价中药的真伪优劣。尤其如果所检测的指标成份(活性成份)是多种中药的共性成份如熊果酸、齐墩果酸、大黄酸、槲皮素等,则更降低了鉴别的准确和专属。随着客观需要和现代认识论的影响,分析工作者逐渐考虑利用现代先进分析技术分析不同药材的整体特征以提高鉴别的准确性,近年来重新受到关注的色谱指纹图谱分析(chromatographic fingerprint analysis)的概念即植根于此。人的“指纹(fingerprint)”鉴定是开始于19世纪末20世纪初的犯罪学(criminology)和法医学。人的指纹有拱形、环形和螺纹形三种基本模式,这是共性,但每一个人的指纹在细微处却绝对不同,从而形成了指纹的“绝对唯一性(absolute uniqueness)”。由于基因学的发展,近代将指纹分析的概念结合生物技术延伸到DNA指纹图谱分析,而且应用范围从犯罪学扩大到医学和生命科学的领域。生物样品的DNA指纹图谱分析根据目的不同既强调个体的“唯一性”,也可侧重于整个物种的“唯一性”,忽略个体之间的差异。而利用色谱技术进行指纹图谱分析的中药材鉴别所依据的化学成分是后天的代谢产物,它对生长环境的依赖性很强,即对抗拒或适应环境的变化远比先天性遗传特征要脆弱的多。因而同种植物药材所含代谢产物的组成因生长年限、生长环境的变化而可能产生个体间的较为明显的差异,但是生物的代谢既然也具有遗传性,个体之间就必然有群体共有的相似性(similarity)。这种具有物种唯一性和个体相似性的色谱(图像)具有指纹意义。它借用了法医学的指纹鉴定的概念,但不是概念的重复;色谱指纹图谱(图像)不强调个体的绝对唯一性,而强调同一药材群体的相似性,即物种群体内的唯一性。相似性是通过色谱的整体性和模糊性来体现,这是中药色谱指纹图谱(图像)分析的最基本的属性。分析色谱指纹图谱强调的是“准确的辨认(accurate recognition)”而不是“精密的计算(precise calculation)”;比较图谱强调的是相似(similarity)而不是“相同(identical)”。在不可能将中药复杂成分都搞清楚的情况下,指纹图谱的作用主要是反映复杂成分的中药及其制剂内在质量的均一性和稳定性。 2 色谱指纹图谱(图像)分析是中药鉴别技术的循序发展和延伸 中国药典1985年版[一部]中药及中成药的鉴别除理化鉴别外,薄层色谱鉴别的使用频率很高。当时的薄层色谱鉴别全部是以化学对照品做对照,要求供试品色谱中应有与对照品一致的斑点。使用的器材比较简单,操作比较粗糙,只要供试品的色谱中出现与对照品一致的斑点即可。但由于可以得到的化学对照品品种有限,没有化学对照品无法鉴别;而只靠一种化学对照品,往往专属性不够,尤其多种药材共有的成份。因此《中国药典》1990年版修订时,尝试增加了对照药材的薄层色谱鉴别。经过实践,证明可以解决化学对照品不足,以及单靠一种化学对照品难以准确鉴别等急待解决的问题。而且对照药材的色谱给出的信息远比单一化学对照品要多得多。譬如只靠人参皂苷Rb1、Re或Rg1不能区别人参、西洋参、三七、以及它们的根或茎叶;小檗碱解决不了黄连、黄柏和三颗针之间的区别。但是各自的对照药材给出的薄层色谱图却各有特征,依此对照,足资鉴别真伪,甚至可以从完整的色谱图像中区分某些药材的种间差异,如药典收载的黄连三个品种、黄柏两个品种,它们的色谱图像既有共同的特征说明它们的近缘关系,又各有自己的特点,尤其在复方制剂中可以判断原料药材投料的情况。同时,在检验复方制剂时,对照药材的取样要求与实际样品中该药材的处方量相当,从完整的色谱还可以得到投料药材的量化信息。现在已在新药研制中被广泛应用。这种做法实际上已经有了色谱指纹图谱的雏形,只是由于供试品、试验器材、试验操作还欠规范,所以还不能称之为指纹图谱。早在70年代日本和我国部分学者尝试用薄层扫描仪得到的复方成药扫描图谱做为色谱指纹图应用于中成药分析,做了大量工作,只是当时主客观条件限制和时机不成熟,没有得到广泛的认同,但他们的思路是有前瞻性的。自1990年版中国药典薄层色谱鉴别设置对照药材以来10年广泛实践的基础上,现在提高一步,规范药材、工艺、检测,提出色谱指纹图的概念,应该是循序渐进的发展,是现行中药鉴别的延伸。而且通过色谱指纹图的研究可以较全面的提升中药种植、采收、加工、生产、分析检验质量的整体水平[2],再上一个台阶。当前色谱技术的多样化和检测水平的不断提高也为色谱指纹图谱(图像)研究和应用提供了良好的工作平台。 3 国外植物药色谱指纹图谱的应用 美国FDA允许草药保健品申报资料可以提供色谱指纹图鉴别资料[3],已为大家熟知,此外,WHO在1996年草药评价指导原则[4]中也有规定,如在“Plant preparations”及“Finished product” 的章节中都提到: “如果不可能鉴别有效成份,则鉴别一种或几种特征成份(如色谱指纹图谱)以保证制剂和产品质量的一致”[4]。欧共体在草药质量指南的注释[5]中提到“草药的质量稳定性单靠测定已知的有效成份是不够的,因为草药及其制剂是以其整体作为有效物质。因此,应该通过色谱指纹图谱显示其所含的各种成分在草药及其制剂中是稳定的,其含量比例能保持恒定。例如欧山楂(花叶)的薄层色谱指纹图谱所显示的结果”。 国外关于植物药色谱指纹图的研究论文也日渐增多,他们也认识到草药不可能用一种成分说明某草药的疗效,有些活性成分不明,鉴别很困难,所以提出了色谱指纹图鉴别,基本上都是将色谱色谱指纹图的研究和应用限定在鉴别范畴,目的是用以解决成分复杂、有效成分不明的草药如何监测和证明产品批间质量的稳定。如果成分比较简单,如银杏叶的萜类内酯主要只有4个,而且都是已知的,都有化学对照品,完全可以实现4种内酯的含量测定,所以内酯部分的色谱指纹图就没有必要了,他们的企业标准也是只做黄酮醇苷的色谱指纹图。国外生产厂家工艺要求比较严格,所以他们研究色谱指纹图主要是针对原料药材的质量,要求厂家固定品种、产地和采收季节和加工方法,此外他们的另一种做法是标化提取物,不同批次的原料在投料生产前可以“勾兑”,或者不同批次的提取物“勾兑”,使最终产品的质量基本稳定在一个水平上(±5%~10%),当然他们的检测指标是建立在药效学研究的基础上的。德国银杏叶提取物制剂是一个很突出的例子[6]。他们的固体剂型产品色谱指纹图谱的重现性十分良好,含量测定相当稳定(浮动范围±5%)。还应指出,色谱指纹图谱与药效、工艺研究相结合,才能发挥评价疗效的作用。但是指纹图谱与中医理论指导下的药效结合难以期望近期解决,因为一则中药色谱指纹图谱本身的研究还有许多问题需要花大力气逐步解决,二则目前绝大部分的药理实验还难以和中医理论挂钩,它本身还需要创新,否则同床异梦,真正的结合从何谈起? 4 中药色谱指纹图谱(图像)研究中的技术问题 中药色谱指纹图谱(图像)的实验研究难度较大是不言而喻的,涉及的技术问题较多,需要通过更多的实践和共同努力逐步解决。 4.1 药材本身质量的稳定性:中药是天然产物,如上所述,中药的活性成份都是次生的代谢产物,本身就有它内在的不稳定性。我国药材品种多,不少药材产地广而分散;加上求大于供造成的某些药材的资源破坏及内在质量下降;炮制加工的粗放造成有效成份的流失等问题的存在致使质量更不稳定,这绝对不利于色谱指纹图谱的研究和应用。尽管从足够的个体样本的色谱中归纳出可以代表物种唯一性的特征作为指纹图谱是可能的,但实现这种可能对药材本身的质量仍须有一个基本的要求,即将不稳定的因素减到最少。从这一侧面也显现了我国实施药材GAP的迫切和重要。 4.2 色谱指纹图谱的方法学问题:首先各种色谱方法是互补的,任何色谱技术不可能“统吃”所有药材的分析,选择方法应视研究对象的实际需要和可能以及按照不同色谱技术的特点和优势而定,目前存在一些误解,以为指纹图谱只能做HPLC,这种看法是片面的。就至今国内国外植物药的实际情况而言,作为鉴别,薄层色谱使用率仍然很高,外界环境对一个开放系统的色谱影响较大,但在中药分析界已经有了覆盖面很广的长期实践基础,容易普及,成本较低。它独特的优势是提供直观形象的可见光或荧光图像,即较柱色谱多了色彩这一“参数”,并可进一步数码处理数据,它的主要不足是“柱效”较低,对靠细微特征方可鉴别的指纹特征,灵敏度也嫌不够,对外部环境条件(温度、湿度)要求较高,操作要求规范熟练。高效液相色谱分辨率高,梯度洗脱加二极管陈列检测器可得到三维图谱,适用于成分比较复杂紫外光区有吸收的试验对象,ELSD检测器可以解决没有紫外吸收的物质的检测,但却失去了三维图谱的特点。需要注意梯度洗脱及色谱条件要求越严,越难以达到良好的重现性。毛细管电泳的高分辨率也有其优势,大分子物质可能更适合,但重现性需要特别注意。挥发性成分当以气相色谱为主,MS化学信息数据库很强大,人所共知,问题可能在于如何把握一个极为复杂的气相色谱图的处理。柱色谱与质谱联用可以“在线”提供指纹图谱中主要成分的化学结构信息,而且灵敏度很高,是日常检验所需的指纹图谱的有力支撑,但它目前似乎不大可能成为有些人士所企盼的“大上快上”,也不是有人想象的化学结构信息一上LC/MS即可手到擒来。所以选择方法还是要具体情况具体分析,择善而从。试验的方法学研究应有切合实际的规范要求,目的是保证色谱的可行性、重现性和实用性,因为它是终身伴随产品的日常检验标准(包含修订),不是学术研究。色谱指纹图谱(图像)的试验研究一般要经过 ① 图谱建立(development),②图谱分析 (analysis),③图谱辨认(recognition)和比较 (comparison),④图谱评价 (evaluation),⑤结果校验 (verification)。应逐渐形成规范并取得共识。 4.3 中药色谱指纹图谱属于质量标准中[鉴别]项目,由于它的复杂性和基础较为薄弱,在初期阶段,企业对此基本上是从零开始,建议在研究中不一定固定一个“模板”或“框子”(一个框框不可能“包容”千差万别的药材),给企业研究者以适当的空间和发挥主观能动性的机会,有了指纹图谱要求,研究者必然要格外小心,也有利于促进中药产业的良性竞争,管理部门持“引而不发,跃如也”态度,则善莫大焉。
作者:
医学百科App—中西医基础知识学习工具
  • 相关内容
  • 近期更新
  • 热文榜
  • 医学百科App—健康测试工具