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组分中药应重视制剂学方面的研究
来源:阅读:8583次发布时间:2012/12/30

 

[摘要]  限于古代科学技术发展水平,传统中药复方只能以丸、散、膏、丹等传统剂型形式表现;当前多组分中药的研究已成为中医药发展的主要方向之一,但其制剂成药性的研究往往被忽视。该文在提出了多组分中药研究应注意与中医药理论融合及其成药性评价2个关键难点问题的基础上,提出了组分中药理化性质的表征及其与成型工艺相关性,基于方--剂对应思想的调释微丸制备技术,基于集合数学模型的调释微丸组分释放评价技术等多组分中药制剂学研究可采用的研究方法与技术。

[关键词]  组分中药;制剂;调释微丸;释放评价

 

  中药复方是中医临床用药的特色和主体,其多组分、多重效应的特点决定了中医药在临床上的治疗优势。中药君、臣、佐、使的组方原则和相须、相使、相畏、相杀的配伍变化,使有限之药成为无限之方。复方的疗效在适应复杂病情的同时,克服了单味中药的偏性,继而减少不良反应、提高临床疗效。药有个性之专长,方有合群之妙用的功效可以通过发挥得淋漓尽致,使制成的制剂在最大程度上满足治疗的需要。限于古代科学技术发展水平,传统中药复方只能以丸、散、膏、丹等传统剂型形式表现,在一定程度上,限制了复方中多种不同性质的药效组分通过不同作用途径和靶点发挥更大的临床治疗作用,且传统制剂由于服用量、服用方便程度等临床依从性以及生产工艺的可控性等问题成为了中药复方制剂从生产向现代制造业快速发展、发挥中医治疗特色为更多患者服务的瓶颈。

1  多组分中药的研究已成为中医药发展的主要方向之一

  随着提取分离及成分分析技术的不断发展与进步,从中药众多复杂的组分中获得效应组分已不是难事。因此,组分中药也必将逐步成为开发新型中药新药的趋势和必然。

  从十一五开始到今后一段时期,科技推动中医药现代化发展的基本任务是继承、发展、创新、国际化[l]中药是我国最有希望取得国际竞争优势的产业,是我国最具知识产权优势的产业[2]。而组分中药是以中医药理论为基础,遵循中药方剂的配伍理论与原则,由有效成分或有效部位配伍而成的现代中药,具有有效物质更明确、作用机制更清楚、临床适应病症更确切等特点;并且组分中药能够以专利保护知识产权,易于融入全球法典,将促进中药向国际化发展,是开发中药创新制剂的一条有效的途径。2012418次香山科学会议组分中药研讨会上,就组分中药研究的进展、关键技术、研究策略、注册管理等问题展开了深入研讨。

  付建华等[3]2006年提出了组分中药学假说的构想。“973计划《方剂配伍规律研究》项目在组分中药关键技术研究等领域有突出进展,明确了复方丹参方组分配伍的组效关系,研究了组分配伍对心肌梗死的时间效应关系,建立了组分配伍活性评价技术平台[4]。邱玲玲等[5]以双黄连注射液为研究模型,采用响应曲面设计对抑制流感病毒神经氨酸酶活性的中药组分进行筛选,获得了满意的结果。

  随着研究的深入,组分中药相关的研究方法及思路不断涌现。许海玉等[6]提出了基于代谢组学的中药组效关系研究思路与策略;雷蕾等[7]从临床治疗肺癌的方剂出发,使用关联规则挖掘算法,找到方剂中化学组分之间的强关联关系,认为关联规则挖掘在肺癌组分中药发现中有着广阔的应用前景。张继稳等[8]提出多组分中药化合物组释放/溶出动力学理论,并建立了相应的研究方法。苗明三等[9]组分中药配比适宜的研究方法进行了综述,包括基线等比增减设计法、药对协同效应设计、正交设计、均匀设计、组分剔除法、聚类分析法等。

2  多组分中药成药性评价应包含制剂成药性的评价

  组分中药是在中医临床有效复方的基础上,以临床有效性作为基本保证的条件下,经现代提取分离技术得到的多组分药效物质,其成药性评价首先应该考虑多组分化学物质的组方合理性及重组后组方的临床有效性和安全性。但同时也还应重视多组分中药制剂的成药性评价,即确保这些多组分化学物质,通过采用合理的制剂手段及技术制成能充分发挥临床疗效的,适宜于临床应用的制剂。

将含多组分中药制成单次服用的制剂,必定不能完全参照化学药物制剂的研发模式,即中药制剂应该有符合多组分中药制剂特点的处方前研究及制剂成形技术的研究。在这种背景下,冯怡、杨明教授等[10-11]提出了构建多组分现代中药制剂的研究思路。多组分现代中药制剂以释药单元为子系统,释药单元中可包含有适宜组分中药特性的可调释部分和非调释部分,其概念为:在中医药理论指导下,以治疗法则为核心,以中药有效组分为配伍形式或重组中药效应组分,应用现代制剂技术,通过多种释药单元的有机联合,制备既充分体现中药多途径、多环节、多靶点的整体治疗理念,又具有安全、有效、稳定、质量可控等特征的多组分现代中药制剂。

3. 多组分中药制剂成药性研究的难点与要点 

  化学药物复方多元释药系统因其药物组成简单、物质基础明确,其开发研究相对容易,而组分中药所含成分复杂、组分的理化性质表征困难,也难以根据药物体内过程设计制剂处方及选择给药途径或剂型,因此,其成药性研究存在诸多困惑和难点[10-11]

3.1  中医药理论与多组分现代中药制剂理论的融合问题    

多组分现代中药制剂的研究必须坚持以中医药理论为指导,因此所研究的多元释药系统是否能够更好的体现出中医药特色是该新型多组分中药制剂开发的关键问题。多组分现代中药制剂如何与中医药的整体观念和辨证施治、中药配伍理论、中药药性理论等中医药理论相融合,使中医基础理论同现代制剂技术、生物技术等无缝衔接并进一步发展是开发多组分中药制剂的难点。

3.2 多组分现代中药制剂的成药性评价问题    

目前,中药制剂的处方前研究主要着眼于如何从药材中最大效益地得到药效组分,而对于所得到的组分究竟有怎样的理化性质;如何保证多种成分在同1个制剂中没有配伍禁忌;如何与相适宜的辅料,采用相适宜的制剂技术制成安全有效的多组分中药制剂;如何保障多组分制剂在同样条件下的胃肠道环境中同步且不受相互制约影响的释放出来;从制剂中多组分能达到同步释放的评价技术是什么,等等。与其制剂成药性同样密切相关的问题却往往被忽视或轻视。事实上,这些问题的正确回答对于合理应用制剂手段及技术制成能够发挥临床疗效的多组分现代中药制剂是至关重要的。对应的解决办法包括但不限于组分理化性质的测定可采用常规方法进行;制剂中的配伍禁忌可通过设计多单元制剂加以解决;辅料与中药多组分的相容性可通过稳定性加速实验加以了解;多组分中药制剂的安全有效可通过适宜制剂技术来控制组分间的相互存在形式及释放行为而加以实现;以溶蚀或渗透压为主的释药机制有望实现性质差异较大的多组分中药在胃肠环境中的稳定同步释放,而基于集合数学模型的多组分释放评价技术则是判别制剂中多组分能否达到同步释放的可能适宜方法之一。

3.3  多组分现代中药制剂的质量评价问题    

多组分现代中药制剂需包含有2种或2种以上释药单元,每种释药单元所包含的效应组分、释药行为、作用部位等可能存在差异,因此,其评价方法必然不同于常规制剂及一般的缓控释制剂,如何建立合理有效的质量评价体系是研究开发多组分现代中药制剂面临的一项难题。完整的质量评价体系应包括以下多个方面的内容: 制剂学常规项目的检查; 化学指标成分评价,包括指标成分的定性分析、定量分析等; 体外多组分释放度评价; 体内包括组分动力学和药效学评价; 体内外相关性评价; 安全性评价等。

4  多组分中药制剂学研究可采用的研究方法与技术

    多组分中药制剂学研究主要解决问题的是:不同理化特性组分如何在同一个剂型中共存且没有配伍禁忌;如何保障多组分制剂在同样条件下的胃肠道环境中不受相互制约影响的释放出来;从制剂中多组分能达到同步释放的评价技术是什么,等等。经多年研究表明,若从中药中获得性质差异较大的不同组分时,可以考虑采用制成不同类型的微丸,形成各个组分的释药单元并进一步制成临床适用的固体制剂,如片剂、胶囊等。因此,多组分中药的制剂学可以从以下几个方面着手进行。

4.1  组分中药理化特性的表征   

中医通过观察人的宏观物理表征,司外揣内,将其抽象为的中医辨证思维,给了我们这样的启示:在目前无法搞清其化学组成与结构的情况下,可以通过表征制剂原料宏观物理性质,改变影响中药制剂质量的不良物理性质或其他不利因素,使中药制剂质量达到基于微观化学指标成分之上的系统控制和改良,从而达到解决制约中药制剂质量瓶颈问题的最终目的。因此,应该首先对各个组分的理化性质,特别是物理性质有所了解并加以表征,这对接下来的制剂成形工艺有着重要的指导意义。如各组分固体粉末的溶解溶散性能,粒子大小及粒度分布,真密度,流动性,制成软材的硬度、粘附性,弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等,这些理化性质将直接影响组分在体内的释放以及制剂成形的难易程度,制剂质量以及临床疗效。如何量化表征组分的理化特性,可以借鉴各种研究领域的表征方法,如可采用物性测试仪的质构曲线解析法,测定软材的硬度、粘附性、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等物理特性参数。

4.2  原料物理特性与成型工艺相关性研究    

获得制剂原料的硬度、粘附性、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等物理特性参数后,可以考虑这些参数是否与多组分中药制剂的成形工艺及其质量密切相关。可采用主成分分析法,筛选出与后续制剂成形工艺相关的特性物理性质参数,并获得该特征参数在理想的制剂成型过程中的参数范围。

4.3  基于方--剂对应思想的调释微丸制备技术研究   

中药方剂配伍的主要作用按照其功能来分可以分为增效型、减毒型、改向型、综合型。在多组分中药制剂成形性研究中,对于用于治疗复杂疾病需依据表里兼治、标本同治、寒热兼施、气血互生等治疗法则,方剂具有动静开合、上下结合、峻缓并达、刚柔相济的作用特点,而且方剂中不同组分性质、功能等差异较大,则根据具体情况将方剂设计成不同类型的释药单元,分为按比例设计不同的释药单元,按组分性质(效应组合、性质组合、时间组合、空间组合、时间-空间组合)设计不同的释药单元[10-11]

例如,在芍药甘草复方释药系统的研究中,各单元的设计思想为:芍药甘草方除在不同靶点上共奏柔肝舒筋、缓急止痛之功效外,也可通过相互影响体内过程而起到延长生物效应的作用;药物的生物学效应不仅与药物的起效时间、效应强度有关,还与效应的持续时间有关。因此,采用调释微丸制备技术,根据各效应组分的作用特点,制成具有缓释、速释特性的微丸,并组合成兼有快速释放及延缓释放的中药复方释药系统,以期延长药效作用时间。研究中,在明确芍药甘草复方效应组分的最佳配比基础上,以挤出滚圆法、流化床上药法、流化床包衣法等调释微丸技术制备了不同释药速度的微丸;以药效为指导,以时-效曲线下面积表征药效强度,采用直接试验设计法,通过不同释药单元组合后的含药血清对Ach所致大鼠胃底环行肌条收缩影响的研究,通过释药单元组合对延长解痉生物效应的相关性分析,获得包含有含芍药苷效应组分缓释微丸、含甘草酸效应组分缓释微丸、含甘草总黄酮效应组分速释微丸的芍药甘草复方释药系统,其属时间组合型。对该释药系统的体外释药评价结果显示,速释微丸中的效应组分在规定时间内释药可达所需要求;缓释微丸释药行为符合Higuchi方程和Peppas方程,是以药物扩散为主兼有骨架溶蚀的non-Fickian扩散过程。药效学评价显示,释药系统含药血清能抑制Ach所致大鼠胃底环行肌条收缩,其Tmax8 hEmax最大抑制率为29.32%,对照制剂芍药甘草汤的Tmax4 hEmax最大抑制率为31.70%,比对照制剂的Tmax延长了4 h,优于原方;释药系统能降低痛经模型大鼠血浆PGE2含量,与模型组相比,也具有显著性差异(P<0.05)。

4.4  基于集合数学模型的调释微丸组分释放评价技术研究   

对于多组分中药在各释药单元中动态的释药过程如何表征,直接关系到多组分中药制剂制备技术的合理应用。多组分中药制剂的药物组成来源于临床,由于中药复方中每味中药含有多种类型的成分,其理化性质存在明显的差异,可能导致各组分释放动力学与传统剂型或原剂型(汤剂、丸剂、散剂等)不同步,这种差异性直接影响着药物疗效。因此定量表征中药多组分释放行为的同步性是开展多组分中药释放动力学研究和质量控制亟需解决的瓶颈问题之一。多组分中药释放同步性是中药固体制剂质量控制和中药新型给药系统设计中需要跨越的方法学门槛。

笔者提出了以数学集合代表中药制剂在介质中释放的所有化合物这一概念,并将其定义为释药集合,以指定剂量下原方制剂完全释药时的释药集合特征指纹图谱为标准谱,将不同释药单元组成的释药系统样本的释药集合特征指纹图谱与其比较,获得释放介质中释药集合的含量,定义了同步性和异步性、相对误差、异步系数等相关概念,根据设定的相对误差ε及异步系数k等参数以评价该释药系统样本中各组分的释放量、累积释放度、与原制剂释药的异步性因子等,对中药复方多元释药系统的释放特征进行了量化评价。

4.5  制剂成形性研究

4.5.1  以基于集合数学模型的组分释放评价技术指导释药单元的优化组合,构建多组分中药制剂    依据中药复方的起效特性,以原方制剂释药集合特征指纹图谱为标准谱,优化效应组分释药单元配伍。取原方制剂标准谱样品,稀释至一系列浓度,得不同浓度释药集合标准谱。以标准谱峰面积为横坐标,浓度为纵坐标,建立标准曲线,得回归方程。将样本谱峰面积代入回归方程中,可分别获知相当于释药集合标准谱的含量,即可获知释药集合的相对释放量Ct。得到释药集合各特征峰的相对释放量Ct后,累积释放度按Qt={[Ct×V0 ∑(Ct-1×Vi)]/M}×100%计算,获得释药曲线,进行不同释药方程的曲线拟合,推测释药机制。

  对于不同时间点释药系统样本间异步性表征,采用中药指纹图谱相似度软件对不同取样点的样本特征指纹谱信息与标准谱信息进行相似度评价,结果越趋近于1,表明同步性越好,异步性越小;对于不同时间点释药系统样本内各成分异步性表征,以样本与参比制剂之间累积释放率差值的绝对值除以标准谱的比值,即相对误差ε来表示;对于释药系统样本间异步性表征,以取样点t为横坐标,相对误差为纵坐标,获得误差曲线并进行曲线拟合,得到异步系数k,采用SPSS统计软件进行两独立样本秩和检验。根据所得参数情况,进行释药单元类型及配比的确定,最终构建成释药单元有机组合而成的多组分中药制剂。

以扶正化瘀方为例,在明确其抗肝纤维化效应物质组成的基础上,通过处方因素及制备工艺的考察,制备得到了载药量为33%的扶正化瘀水溶性部分速释微丸以及载药量约为2.5%的扶正化瘀脂溶性部分固体分散微丸;在基于数学集合的释放动力学评价方法指导下,通过指纹图谱相似度s,相对误差ε,异步系数k等参数的比较,确定并调整释药系统组成为水溶性效应组分速释微丸与脂溶性效应组分固体分散微丸在0.40.015的配比情况下,释药情况与原方制剂扶正化瘀胶囊基本保持一致,且释药机制以溶蚀为主。采用该评价方法构建的扶正化瘀复方释药系统体外释药、体内过程与原方剂型基本一致;且与等效剂量的原方制剂相比,释药系统能有效减小溃疡指数,降低提取物对胃黏膜的刺激作用。研究结果表明,基于数学集合的释放动力学评价方可行性好,灵敏性较强,既能用异步系数参数整体表征目标制剂的释放情况,又能从各特征峰信息的相对误差参数中找到释药单元剂量调整改进的方向,区别于现有多组分释药评价方法的模糊性,为多组分中药复方制剂的定量表征和评价中药多组分释放行为的同步性提供一种行之有效的评价手段,也为指导中药复方释药系统的构建奠定了一定的理论基础。

4.5.2  采用代谢组学技术对多组分中药制剂的有效性进行验证    代谢组学反应的是外源性物质(药物等)对机体产生的整体性效果,通过代谢结果的研究,同时对代谢组数据进行生物信息学分析,从系统生化谱的角度整体地研究生物体对外界应激的调节及应答机制。从中药成分的体内代谢过程确定活性效应物质,然后逆向推论到原形化合物,是发现中药活性成分和活性效应物质的策略,也是评价多组分中药制剂有效性的重要手段。

  研究可采用高效液相色谱/飞行时间质谱(HPLC/TOF-MS)技术,采集给予多组分中药制剂后不同时间的动物尿液及血浆进行分析,建立特征代谢谱,用化学计量学技术挖掘干扰相关病症代谢网络变化的潜在生物标志物,明确重要代谢通路,阐释其活性作用机制,明确活性剂量/时间依赖性,从而达到验证多组分中药制剂有效性的目的。

[参考文献]

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[11] 杨明, 冯怡, 徐德生, . 现代中药复方释药系统的构建[J]. 世界科学技术-中医药现代化, 2006, 8(5): 10.

 

冯怡 林晓 沈岚 洪燕龙

 

 

 

 

(上海中医药大学 中药现代制剂技术教育部工程研究中心,上海201203 

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