莪术油及其制剂的现代研究与应用
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四、榄香烯的提取

2003年,癌症药物研究专家、美国中药研究中心徐任生教授在广西南宁举行的国际药物化学、新药开发学术研讨会上说:“近年来抗癌药物的筛选技术有了很大的改进,促进了植物来源抗癌新药的研究,而中国丰富的药用植物正为开发抗癌新药提供了独特的来源。从植物中探索抗癌新药已是科学家们热衷的研究方向。因为,迄今为止,也只有从天然产物中才能找到如此结构新颖和作用独特的化合物。”所以说,从温莪术中提取分离提纯榄香烯抗肿瘤活性成分,并研发植物抗肿瘤新制剂具有十分重要的意义。
榄香烯是近年来备受关注的抗癌新药,它可从多种植物中提取分离而得到。目前,研究最多的就是从温莪术的挥发油中提取分离,从温莪术中提取得到的产物以β-榄香烯为主要成分,同时含有α-榄香烯和γ-榄香烯。据《浙南本草新编》记载,20世纪70年代浙南地区的赤脚医生就发现应用莪术油蘸药棉外塞阴道治疗宫颈癌和子宫糜烂疗效显著。后由大连医药科学研究所和上海市肿瘤防治办公室等单位联合研究发现莪术油中抗肿瘤的主要成分是榄香烯。1993年12月,大连华立金港药业有限公司开发的榄香烯乳注射液获得国家二类新药批文,开始应用于临床。
经研究表明榄香烯对多种肿瘤细胞作用明显,能提高淋巴因子IL-2的水平,而IL-2又有诱导原始NK细胞的增强分化和使前体NK细胞分化成熟表现活性。因此,榄香烯除直接杀伤肿瘤细胞外,还可以通过激活机体免疫系统,使宿主特异性免疫功能增强而获得明显的免疫保护效应。榄香烯与所有化学抗癌药相比其最大的特点是具有靶向性,副作用少,不仅不会杀伤正常细胞,相反还能提高免疫力。目前临床上已应用的榄香烯乳注射液,具有很强的杀灭肿瘤细胞和抑制肿瘤生长作用。近年榄香烯的抗癌作用已引起国内外学者的高度重视,并试图在榄香烯乳注射液之后,研发出作用更强大、副作用更小、应用范围更广的新剂型。
如果以从莪术油中提取榄香烯为目标,则需对莪术油的两种提取方法(即水蒸气蒸馏法和超临界CO 2萃取法)作出重新评价。此时,传统的水蒸气蒸馏法被认为比超临界流体萃取法更有优势。虽然前者的提取率比超临界CO 2萃取法要低,但所提取的莪术油澄明度好,成分稳定,有利于下一步榄香烯的提取。而超临界CO 2萃取法提取的莪术油虽然提取率高,但同时将大量杂质成分带出,在精密分馏过程中,由于杂质多,所析出的结晶也明显增多,无法从分馏头中排出,达不到分离纯化榄香烯的目的。有人认为,超临界CO 2萃取技术适于在温郁金中提取一般极性的挥发性精油等成分,而不能用于提纯精制精油中分子量较大的极性成分,更无法有效地将与榄香烯沸点、分子量都极其近似的化合物分离出来。而如果应用超临界多元流体分步选择性提取工艺,则需经过萃取精馏→萃取结晶分离→离子膜分离→流体色谱重组等繁杂的工艺步骤,且要添加第二、第三溶剂方能实现,这导致投资巨大、工程复杂,又不利于天然成分的纯化。
目前,在以温莪术为起始原料的分离工艺中,都存在着工艺复杂、需要加入溶剂、提取量少、无法满足工业化生产要求等缺陷,这导致榄香烯生产受限,产品供不应求,价格昂贵,较大程度地阻碍了榄香烯抗肿瘤制剂的推广应用:β-榄香烯的含量过低,其他杂质过多;其制剂在使用时仍存有不少缺陷,如注射时有剧烈疼痛感,静脉给药时易患脉管炎等。为了解决从温莪术中提取高纯度榄香烯的难题,国内外很多研究机构都作出了自己的努力。可喜的是,在温莪术的道地产区温州,有一家研究机构摸索出了一种较好的办法。温州乐清市温特莪术油研究所采用水蒸气蒸馏法提出莪术油,并反复试验,对精密分馏柱的大小,填充的材料,加热器的类型、温度、真空度,接收馏分的最佳程度以及操作程序、分析仪的选择和方法等进行了深入研究,最终,确定了一条提取、分离和提纯得到纯度达85%以上榄香烯活性成分的技术路线:
第一步,提取:取温郁金根茎→粉碎→水蒸气法蒸馏→油水分离→莪术挥发油;
第二步,G-排式同步精密分馏:取莪术油→高真空加热→精密分馏→接收分馏组分→得到平均纯度在55%以上的榄香烯;
第三步,精密提纯:取55%以上的榄香烯→高真空加热→精密分馏→接收分馏组分→得到纯度在85%以上的榄香烯。
技术路线第二步方法中的G-排式同步精馏装置,由多条玻璃柱组成,柱内填充金属环(理论塔板数未计)。
此路线的关键技术是将多条玻璃柱串联,将分离系统、加热系统、真空系统、冷却水系统集为一体,构成成套的精密分馏系统装置,能有效地分离提纯榄香烯,使榄香烯在莪术油中的含量从5%~6%,分离提纯到85%~93%,且一次性投料5000ml,可得到合格榄香烯原料药200~250ml,一次性反应时间在8~10小时,提取率达到75%~90%。该装置的特点是一次性投料多,提取量大,达到工业化生产程度;设备简单,成本低,操作方便,不添加任何溶剂,在高真空状态下分离,环保,无污染。
该制备工艺还可在轻馏分的蒸馏液中和重质逆向回流液中精制提取植物天然香精、牻牛儿酮及莪术醇等。采用此法整套生产线可年产榄香烯180kg,莪术油30 000kg,莪术醇300kg,提取的产物中β-榄香烯、α-榄香烯、γ-榄香烯总和高于85%,β-榄香烯高于75%。通过该技术的实施,可综合利用莪术油中的多种植物活性成分,更大程度地提高温莪术的附加值。