丹參是我國傳統醫藥學中應用最早,最廣泛的藥物之壹,在臨床上被廣泛用於治療冠心病,心絞痛,缺血性中風等疾病.目前我國以丹參為原料生產的中成藥有100多種,其中復方丹參滴丸已進入16個國家的主流醫藥市場,2005年丹參多酚酸鹽及其註射用丹參多酚酸鹽作為國家新中成藥已經投放市埸.這些藥品的開發不僅充分發掘了丹參的藥用價值,也擴大了丹參的市場需求造成丹參供應的短缺.然而,我國丹參藥材產量,自上世紀七十年代以來就供不應求,而栽培丹參至今全國還沒有壹個統壹的品種.培育丹參新品種已是當務之急,因此,本項目提供的三倍體丹參新品種有重要應用價值.
南開大學建立了我國第壹個丹參三倍化育種新體系,建立了我國主要丹參產區栽培和野生丹參種質資源圃,並從形態學,細胞學和分子生物學水平對丹參進行了研究,培育了壹系列丹參基因組多倍化新種質和新品種,具體研究工作有:
創造了17個株系白花丹參同源四倍體,現已有四倍體M2代約400株種群,可以滿足三倍體丹參的培育需要;
對180個株系三倍體丹參F1代優勢率進行了分折,三倍體丹參根部藥材產量單株最高達1150克/株,株間優勢率100%;
已將我國12個省,市地區的丹參改造為三倍體,並選育出七個地區的12個三倍體丹參新品種,為在全國推廣三倍體丹參新種質做好了準備;
建立了三倍體丹參自然雜交制種法,為大面積三倍體雜交制種奠定了基礎.
2007年11月在天津薊縣試驗基地召開的"丹參基因組多倍化新品種選育"現場驗收會,對三倍體丹參根部生長狀況和根部藥材產量進行了現場考查,驗收,在測定的42株三倍體丹參中,根部藥材單株平均產量達416.5克/株,比二倍體對照增加3.3倍.
丹參在我國廣泛分布,耐土壤脊薄,各種土壤類型均能生長,是新農村建設,農民致富的好幫手.
南開大學培育的新品種具有以下特點:
三倍體丹參雜種優勢可以保持10年以上,三倍體丹參抗病性,抗逆性增強,適應性強,全國各地均可種植.通過三倍體新品種產生的雜種優勢,可以大幅度提高栽培丹參藥材產量.
栽培丹參壹般畝產600-1000斤,本項目推廣的三倍體丹參新品種畝產可達2000斤以上,效益顯著增加.
本項目的基礎研究"藥用植物丹參種質資源的遺傳改良與種質創新研究"得到國家自然科學基金資助,丹參三倍體的培育方法已申請發明專利,專利(申請)號:200710061227.7.
抗癌藥物紫杉醇生產新技術
紫杉醇(Taxol)是壹種廣譜天然抗癌新藥,存在於紅豆杉(Taxus sp.)樹皮中, 1992年上市以來,紫杉醇及其衍生物多西紫杉醇壹直是銷售量最大的抗癌藥物,年銷售額約為20-30億美元,並且需求量不斷增長.除抗腫瘤外,臨床還不斷發現紫杉醇的新用途,例如,抗類風濕性關節炎,抗瘧疾的作用,對中風,早老性癡呆和先天性多囊腎病也有療效,進壹步擴大了市場.紫杉醇已經是通用名藥制劑產品,知識產權保護方面的壁壘業已解除.
現有工業生產技術
以美國最大制藥公司之壹的Bristol-Myers- Squibb為代表的全球紫杉醇生產廠家,均從紅豆杉的樹皮中提取純化紫杉醇,由於它含量極低,加上原料紅豆杉資源的匱乏和嚴禁砍伐,全球的總產量遠遠不能滿足市場需求,因此紫杉醇價格昂貴.各廠家都大量種植紅豆杉以解決原料短缺,我國也有數十家小規模的廠家依靠種植紅豆杉來生產紫杉醇.
化學合成法於1994年由美國的兩家實驗室完成,但是紫杉醇結構復雜,合成效率低,成本高,至今無法應用於工業生產.紅豆杉的細胞培養技術雖經過十余年的不遺余力的努力,由於無法解決放大問題(紅豆杉細胞放大即死亡),應用的可能性難以預測.
生產新技術
南開大學擁有自主知識產權的紫杉醇生產新技術,即真菌大規模發酵生產紫杉醇,擁有高產菌株,技術水平處於國際領先,已經達到工業化生產的經濟性要求.
研究基礎
本項目得到十壹五"863"重點項目支持(項目號:2007AA021501), 已完成最佳條件小試實驗,投資成本和制備成本較低.
圖) 產紫杉醇真菌的對照
生物學活性檢測:A.真菌產紫杉醇,B.標準樣,C.溶劑對照.
高純度漢防己單體生物堿的制備
成果與項目的背景及主要用途
防己是壹種重要的中藥材,具有利水消腫,祛風止痛的功效.防己中的主要成分漢防己甲素為雙芐基異喹啉類生物堿,具有消炎,鎮痛,降壓,抗矽肺等作用.隨著細胞分離技術及分子生物學研究的長足發展,藥理研究已逐漸深入到細胞,亞細胞及分子水平,近期研究發現漢防己生物堿中漢防己甲素(Tetrandrine,Tet)是天然的非選擇性鈣通道阻滯劑,又是鈣調蛋白的天然拮抗劑,影響鈣離子的跨膜轉運及在細胞內的分布,因此Tet具有更廣泛的藥理作用和臨床應用前景,在抗肝細胞纖維化,缺氧性肺動脈高壓的防治,特別是逆轉腫瘤化療多藥耐藥性方面引起了人們的高度重視.
目前市場上漢防己甲素的制劑有片劑和水針劑,均為地標升國標品種,存在質量標準低,質控方法簡單的不足;另外,為保證主藥的穩定,水針劑中加有大量抗氧化劑和絡合劑,影響了臨床用藥安全.因此我們采用新的原料藥提取工藝,建立高純度的漢防己甲素質量標準;改變了傳統的水針劑型,開發新的凍幹粉針劑,使主藥貯存更加穩定,且不含任何穩定劑,增加了臨床用藥的安全性.
漢防己含有漢防己堿,防己諾林堿,甲基粉防己堿,二小檗胺,輪環藤酚堿等生物堿,由於結構和性質接近,分離純化比較困難.現有方法存在如下問題:1)提取中多數工藝需要在開放環境中大量使用強毒性的溶劑苯,氯仿等,對操作人員和環境的危害很大;2)活性炭脫色時樣品損失較多;3)方法復雜,可操作性差,生產成本較高.為此,我們建立了樹脂法分離純化工藝,改變了傳統合成大孔吸附樹脂的方法,引入疏水作用,偶極作用,氫鍵作用,功能基團的化學作用等多重作用的相互協同,合成壹類弱極性吸附樹脂,用於漢防己中甲素和乙素生物堿的分離,制備含量高於98%的漢防己甲素原料藥.
技術原理與工藝流程簡介
通過改變***聚單體,致孔劑,交聯劑的種類和用量,合成了壹類非聚苯乙烯骨架的大孔吸附樹脂,同時在聚合過程中可將所需功能基引入樹脂骨架上.由於此類樹脂骨架避免了苯環的引入,因此樹脂與吸附質分子之間的π-π相互作用大大消弱,對漢防己甲素的吸附力較弱;另壹方面,由於樹脂骨架上引入了特殊的功能基,能與漢防己乙素分子中的酚羥基發生特異性相互作用,在多種吸附力的協同作用下,樹脂對漢防己乙素的吸附能力大大提高,選擇合適的洗脫劑即可將結合較弱的漢防己甲素從樹脂柱上解析,達到甲素和乙素的分離.
技術水平及專利
詳細考察吸附溶液濃度,吸附速度,洗脫液種類,洗脫速度等操作條件對分離純化效果的影響,建立最佳提取工藝,使漢防己甲素提取物的質量穩定,含量達到99%以上.獲得中國藥品食品監督管理局頒發的原料藥生產批件,並以此開發出凍幹粉針劑.申請發明專利兩項:專利(申請)號:200710056757.2,200610129355.6.
應用領域及能為產業解決的關鍵技術
應用領域為醫藥,材料行業,可提供大量的,低成本的單體生物堿樣品,可進行更為深入的藥理藥效研究,並進行化學修飾,制備具有抗癌活性的天然藥物.
解決了漢防己中兩種結構相近的生物堿的分離,建立了低成本,工藝簡單,環境友好的高純度漢防己甲素原料藥生產工藝.
應用前景分析
近年來的研究發現,中藥漢防己中生物堿類有效成分漢防己甲素作為壹種有效的天然鈣拮抗劑,不僅有直接抑制腫瘤細胞的作用,更重要的是可作為壹種有效的腫瘤耐藥逆轉劑應用於臨床,這對克服腫瘤細胞多藥耐藥,提高抗癌藥物療效有重要的臨床應用價值和廣闊的應用前景.
高純度銀杏內酯的制備
成果與項目的背景及主要用途
在天然植物藥的開發中,銀杏葉的現代藥用研究無疑是熱點之壹.七十年代初,德國首先用溶劑萃取的方法大規模生產具有明確質量標準的銀杏葉提取物EGb761,為黃酮甙(含量在24%以上)和萜內酯(銀杏內酯和白果內酯的總和,含量在6%以上)的混合物,並以此開發成了療效顯著,穩定的治療心腦血管疾病的單方植物藥,成為歐洲最為暢銷的藥品,引起了國際醫藥界極大的關註.
目前國內外上市的銀杏制劑所用原料均符合EGb761的質量標準.但是,隨著研究的深入,大量的藥理和臨床實驗都證明了銀杏葉提取物中的主要藥效成分黃酮甙和萜內酯的藥理作用並不完全相同,因此,單壹有效成分新藥成為近十年來歐美發達國家競相開發的目標.八十年代初,法國科學家P. Braquet領導的研究小組對銀杏內酯的藥理活性進行了研究,首次發現銀杏內酯是壹類非常有效的血小板活化因子(PAF)天然拮抗劑,血小板活化因子PAF是由血小板和多種炎癥細胞產生和分泌的壹種內源性磷脂,是迄今發現的最有效的血小板聚集誘導劑,具有廣泛的生物學活性,它除導致血栓形成及參與心血管疾病的發生和發展以外,還與其它多種疾病的發生密切相關,如哮喘,休克,炎癥,器官移植時的排斥反應等,因此PAF拮抗劑的研究壹直是八十年代以來尋找上述疾病的特效和高效治療藥物的熱點.另外,近年來的研究發現,除銀杏內酯外,銀杏萜內酯還包括另壹類化合物,即白果內酯,它能有效抵抗神經末梢的衰老,對器質性神經系統疾病有明顯的療效,尤其對抑郁癥的治療極為有效,且無毒副作用.銀杏內酯口服,生物利用率很高,並能在1—2小時內迅速進入血液,這對壹般疾病的治療已不成問題,但用於急救,藥效的發揮顯得速度較慢,因此近年來國際上熱衷於銀杏內酯針劑的開發,這對於銀杏內酯的制備提出了很高的要求.
為此,我們根據黃酮和萜內酯的結構特點,設計合成了壹類兼具氫鍵,疏水,篩分多種作用的協同效應的吸附樹脂,成功地將黃酮和內酯分離,可經吸附,洗脫壹步制備含量高於90%的銀杏內酯提取物.
技術原理與工藝流程簡介
通過改變反應單體和交聯劑,使得所需的功能基團在樹脂聚合過程中即被引入到樹脂骨架上,通過含有所需功能基的反應單體投料量的變化,控制樹脂上功能基含量,使其與銀杏黃酮類化合物可發生特異性吸附.由於避免苯環的引入,樹脂的極性較大,對銀杏內酯的吸附能力大大減弱,所以銀杏內酯和黃酮得到有效分離.在此基礎上,制備壹類孔徑均勻的具有篩分能力的吸附樹脂,通過改變樹脂初始交聯度,使其在不同溶脹程度下發生後交聯反應,可制備壹系列孔徑尺寸可調的樹脂,通過吸附實驗篩選,得到適宜孔徑的樹脂,用於銀杏內酯粗提物中未知雜質的去除,使得銀杏內酯含量達到90%.
詳細考察吸附溶液濃度,吸附速度,洗脫液濃度,洗脫速度等操作條件對純化效果的影響,建立最佳提取工藝.
應用領域,技術水平及能為產業解決的關鍵技術,專利
應用領域為醫藥,材料行業,可提供低成本,高純度的銀杏內酯提取物(總內酯純度高於90%),可進壹步研究開發銀杏內酯凍幹粉針劑,用於腦梗塞(腦血栓形成,腦栓塞)中風中經絡的痰瘀阻絡癥的臨床治療.專利(申請)號:200710057753.6.
應用前景分析及效益預測
利用此種新型吸附樹脂制備銀杏內酯提取物,工藝簡單,可直接用於工業化生產,且與溶劑萃取法相比,該法生產成本大大降低,因此在價格上這種提取物本身已極具市場競爭力,由此開發出的銀杏內酯針劑,無疑應具有更強的競爭力和更廣泛的應用前景.
超高效納米高分子吸附材料及在制藥中的應用
成果與項目的背景及主要用途
本項目發展了壹種新的高分子納米粒子制備技術,研制了超高效納米球粒制備平臺,制備高分子粒子種類包括:單烯和雙烯類化合物為單體的系列高分子納米球粒材料.球粒形態有球體,囊狀,紡錘以及核殼結構.此制備平臺所得到的超高效球粒特點是不含任何表面活性劑和離子基團,納米球體在水溶液中可穩定存在,不團聚.球體粒徑可控在30-800nm,球體表面光潔,組份單壹,具有單分散性.
超高效納米吸附材料在制藥中具有重要應用前景,多種吸附藥物的試驗結果表明,此類納米粒子具有超常的溶脹和吸附能力.另外,對藥物結晶剩余母液有超強凈化力,可用於貴重藥物的提取,同時可用於高有毒物質的凈化.同時由於其粒徑均壹,可調,還可用於計算機芯片化學機械整平技術中的打磨劑.
技術原理與工藝流程簡介
將高分子或其單體經自組裝制備成高分子納米,納微米粒子.此工藝適應於多種高分子材料的制備,如聚苯乙烯,聚丙烯酸酯,聚吡洛烷酮以及生物可降解高分子材料等.
技術水平
粒子結構可形成囊,球體,紡錘體;粒子大小在30-800nm間且粒徑大小可調;尺度可達到高度均壹,尺度分布系數可達到1.005以內.此種粒子具有高持溶劑性能,高溶脹性能和高吸附性能.專利(授權)號:ZL200310119366.2.
應用前景分析及效益預測
超高效球粒特點是不含任何表面活性劑和離子基團,納米球體在水溶液中可穩定存在,不團聚.球體粒徑可控在30-800nm,球體表面光潔,組份單壹,具有單分散性.可制備生物相親可降解材料,在制藥中具有重要應用前景,多種藥物的試驗結果表明,此類納米粒子具有超常的溶脹和吸附能力,可適用於藥物緩釋載體;並對藥物結晶剩余母液有超強凈化力,可用於貴重藥物提取,同時可用於高有毒物質的凈化.由於其粒徑均壹,可調,可應用於計算機芯片化學機械整平技術中的打磨劑.超高效材料的特殊性能有望為所應用行業帶來可觀的經濟效益.
應用領域及能為產業解決的關鍵技術
緩釋藥物載體載藥量低的問題.
計算機芯片打磨劑粒子尺度分度不均壹,粒子直徑不可調等問題.
人參皂甙單體組分的分離
成果與項目的背景及主要用途
含有人參皂甙類有效成分的中藥材在民間傳統用藥和現代藥物開發研究中都表現出顯著的生物活性,例如人參,西洋參,三七等.人參皂甙中的藥理成分主要含有幾種結構相近的單體皂甙成分,如人參皂甙Rb1,人參皂甙Rg1,人參皂甙Re,另外三七中還含有壹種特殊的單體皂甙三七皂甙R1.壹般的,單體皂甙幾乎可以再現總皂甙的全部生物學活性,但是隨著研究的深入,人們發現有些單體皂甙具有獨特的藥理作用,甚至發現有些單體皂甙具有相反的藥理活性,因此單體皂甙的不同配比能夠實現不同的藥效,另外更為重要的是Rb1可以經過化學轉化方法對其進行化學結構的修飾改造,得到某些次生甙的純品.次生甙壹般具有明顯的藥理活性,如Rh2是壹種新近發現的抗腫瘤,抗轉移的天然植物成分,是化療增效減毒的首選藥物,具有極高藥用價值和應用前景;但是這些次生甙壹般含量甚微或者植物中不含有,只是壹種代謝產物,所以極大地限制了它的應用開發,因此若能從含量較高的人參皂甙單體通過化學結構的修飾或改造得到所需的次生甙,對於人參皂甙的藥用研究必將起到更積極的作用.
目前單體皂甙的主要來源仍然是從天然植物中提取分離,壹般是采用溶劑萃取法,反復過矽膠柱或Sephadex柱,步驟繁瑣,耗費大量的溶劑,對分離性質差別小的化合物分離度較差,且操作時間長,溶劑耗費量大.另外,用正相或者反相的HPLC可對單體皂甙進行分離,得到的產品純度較高,但是壹般得到的量比較少,僅限於分析用,且成本很高.
本項目為了解決現有技術中存在的問題,設計合成了壹種孔徑均勻,因而具有尺寸篩分能力的高選擇性吸附樹脂,並將其用於人參總皂甙,三七總皂甙提取物中單體皂甙Rb1的分離,以市售的提取物為原料,只經"吸附壹脫附"壹步簡單工藝,即可達到人參皂甙Rb1與其他單體皂甙的完全分離,同時所建立的分離工藝適於大規模的工業化生產.
技術原理與工藝流程簡介
改變傳統的大孔吸附樹脂由非良溶劑經相分離致孔的方法,采用傅氏烷基化後交聯方法合成壹種平均孔徑較小且孔徑分布均勻的新型孔結構的吸附樹脂,此類樹脂兼具篩分和吸附雙重功能,可實現總皂甙中分子尺寸較大的單體皂甙Rb1的分離.