中国药学杂志
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物理化学在药学领域中的应用

物理化学是以物理的原理和实验技术作为基础,研究化学体系的性质和行为,发现并建立化学体系中特殊规律的一门学科。作为一门基础学科,是广大理工类学科基本理论的重要组成部分。药学领域尤其是药剂学领域更是以物理化学的基本理论为指导开展各项研究工作。

本文详细介绍了近年来药学领域内基于物理化学理论在药物提取技术研究,药用合成辅料选择、药物合成工艺优化、药物新剂型设计方面的应用成果,使学生较为全面地了解物理化学的应用情况,加深对于物理化学理论的理解,推动学生运用物理化学理论解决实际问题。

1 物理化学在药物提取技术中的应用

1.1 理化动力学和热力学理论在天然药物提取技术中的应用

由于多方面物化因素的影响,天然药物有效成分的提取相较于化学药更为复杂。研究人员常常从理化动力学和热力学理论出发设计出最佳的提取方案。

赵洋等以苦参碱、氧化苦参碱和甘草酸的转移率为指标,在控制单变量实验的基础上,采用正交试验法,探究乙醇体积分数、提取次数、时间等物理参数对药物有效成分提取的影响。

钱叶飞等利用UPLC-Q-TOF/MS 法对提取到的化学成分进行鉴定。发现苦参-甘草药在采取最佳提取条件后,苦参碱和氧化苦参碱总转移率93.92%,甘草酸转移率99.23%。证明通过对药物物化性质的研究设计出来的提取工艺具有可行性。

血脂宁(XZN)是一种传统的中药配方,含有在水中溶解度差的活性成分。

Zhang Hui-Jie 等对其进行了理化性质的研究,选取One-pot β-环糊精(β-CD)为辅助,提取活性成分。结果表明,添加β-CD显着提高了所有成分的提取率。萃取率的提高与β-CD 和化合物之间的表观形成常数呈正相关。研究还表明,在存在β-CD的情况下,活性成分的稳定性和溶出度得到了改善。这种单锅式β-环糊精辅助提取法有可能直接用于药物制剂中。

1.2 超临界流体技术(SFE)在药物提取技术中的应用

超临界流体萃取是使用超临界流体作为萃取溶剂将一种组分(萃取剂)与另一种组分(基质)分离的过程。超临界流体具有许多独特的性质,如黏度、密度、扩散系数、溶剂化能力等,其性质对温度和压力变化十分敏感。其黏度和扩散系数接近气体,而密度和溶剂化能力接近液体。在药物提取技术中应用广泛。

Chisato Oba 等运用超临界CO2选择性提取聚甲氧基黄酮。在333K 的温度和30MPa 的压力下,分别研究了使用与不使用乙醇夹带剂从柑桔皮中提取超临界CO2的方法对实验结果的影响,通过超临界流体提取物中的提取物检查CRE 介导的转录测定,发现包括诺比菌素在内的提取物随着超临界CO2中乙醇浓度的增加和提取时间的延长而增加,有助于确定高CRE 介导转录活性对应的提取物类型。

代德财等运用临界流体萃取技术对黄酮类物质进行提取时,与乙醇浸取技术进行对比。实验结果表明,采取传统的乙醇提取方式需要用超过10倍的水回流提取3次,总的提取时间超过6h。而超临界流体萃取技术利用二氧化碳作为萃取介质,保证压力值在30~35MPa,温度在30~50℃,提取时间在1~2h,可以实现对植物黄酮的更高效提取。

2 物理化学在药物制剂配伍变化研究中的应用

相平衡作为物理化学基本理论之一,被广泛的应用于药物制剂配伍变化的研究当中,为药物制剂发展提供理论基础。

在相平衡理论的基础上,药物的互相作用可以分为,药剂学相互作用、药动学相互作用、药效学相互作用以及病理性禁忌症。若按照严重程度划分,可以分为轻度药物相互作用、中度药物相互作用和重度药物相互作用。

在轻度药物相互作用中,如乙酰氨基酚在呋塞米中的应用可以减弱呋塞米的利尿作用,但并不会对其他药效作出改变和影响,对药物的临床应用改变相对较小;中度药物相互作用中,如异烟肼在与利福平合用的过程中,经过药物配伍后可以显著提高中毒性肝炎的发生率,虽然这类药物会出现异常影响,但是这种联合用药是现阶段临床中最常用的抗结核化疗方案;在重度药物相互作用中,如特非那定在与酮康唑合用后会引起致死性心律失常,因此,在进行这两种药物治疗的时候应该停止其中一种药物的应用。

3 物理化学在对药物新剂型设计方面的应用

增强药物治疗作用的同时降低毒副效应成为了科研人员研究热点。科研人员基于物理化学原理及方法研究各类制剂的性质及规律并设计新型药物传递系统以达到显著降低毒副作用的目的。