第3章中药新药研究与开发.ppt

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1、,第3章 中药新药的前处理、提取纯化和中试,中药分析教研室 刘 丽 芳,中药、天然药物原料的前处理技术指导原则中药、天然药物提取纯化工艺研究的技术指导原则中药前处理技术的新进展中药、天然药物中试研究的技术指导原则,主要内容,一、中药、天然药物原料的前处理技术指导原则,鉴定与检验炮制与加工,原料的前处理,原料的鉴定与检验的依据为法定标准。无法定标准的原料，应按照自行制定的质量标准进行鉴定与检验。药材和中药饮片的法定标准为国家药品标准和地方标准或炮制规范；提取物和有效成分的法定标准仅为国家药品标准。标准如有修订，应执行修订后的标准。,（一）鉴定与检验,多来源的药材除必须符合质量标准的要求外，一般应

2、固定品种。对品种不同而质量差异较大的药材，必须固定品种，并提供品种选用的依据。药材质量随产地不同而有较大变化时，应固定产地；药材质量随采收期不同而明显变化时，应注意采收期。,原料质量标准若过于简单，难以满足新药研究的要求时，应自行完善标准。如药材标准未收载制剂中所测成分的含量测定项时，应建立含量测定方法，并制定含量限度，但要注意所定限度应尽量符合原料的实际情况。完善后的标准可作为企业的内控标准。,炮制和制剂的关系密切，大部分药材需经过炮制才能用于制剂的生产。在完成药材的鉴定与检验之后，应根据处方对药材的要求以及药材质地、特性的不同和提取方法的需要，对药材进行必要的炮制与加工，即净制、切制、炮炙

3、、粉碎等。,（二）炮制与加工,即净选加工，是药材的初步加工过程。药材中有时会含有泥沙、灰屑、非药用部位等杂质，甚至会混有霉烂品、虫蛀品，必须通过净制除去，以符合药用要求。净制后的药材称为“净药材”。常用的方法有挑选、风选、水选、筛选、剪、切、刮、削、剔除、刷、擦、碾、撞、抽、压榨等。,1、净制,2、切制,是指将净药材切成适于生产的片、段、块等，其类型和规格应综合考虑药材质地、炮炙加工方法、制剂提取工艺等。除少数药材鲜切、干切外，一般需经过软化处理，使药材利于切制。软化时，需控制时间、吸水量、温度等影响因素，以避免有效成分损失或破坏。,3、炮炙,是指将净制、切制后的药材进行火制、水制或水火共制等

4、。常用的方 法有炒、炙、煨、煅、蒸、煮、烫、炖、制、水飞等。炮炙方法应符合国家标准或各省、直辖市、自治区制定的炮制规范。如炮炙方法不为上述标准或规范所收载，应自行制定炮炙方法和炮炙品的规格标准，提供相应的研究资料。制定的炮炙方法应具有科学性和可行性。,4、粉碎,是指将药材加工成一定粒度的粉粒，其粒度大小应根据制剂生产需求确定。对质地坚硬、不易切制的药材，一般应粉碎后提取；一些贵重药材常粉碎成细粉直接入药，以避免损失；另有一些药材粉碎成细粉后参与制剂成型，兼具赋形剂的作用。经粉碎的药材应说明粉碎粒度及依据，并注意出粉率。含挥发性成分的药材应注意粉碎温度；含糖或胶质较多且质地柔软的药材应注意粉碎方

5、法；毒性药材应单独粉碎。,二.中药、天然药物提取纯化工艺研究的技术指导原则,中药、天然药物提取纯化工艺研究是指根据临床用药和制剂要求，用适宜溶剂和方法从净药材中富集有效物质、除去杂质的过程。中药、天然药物成分复杂，为了提高疗效、减小剂量、便于制剂，药材一般需要经过提取、纯化处理。这是中药、天然药物制剂特有的工艺步骤，提取、纯化工艺的合理、技术的正确运用直接关系到药材的充分利用和制剂疗效的充分发挥。在提取、纯化及其后续的制剂过程中，浓缩、干燥也是必要的工艺环节，亦属本技术指导原则的内容。,由于提取纯化工艺的方法与技术繁多，以及新方法与新技术的不断涌现，致使应用不同方法与技术所应考虑的重点、研究的

6、难点和技术参数，有可能不同。因此，中药、天然药物的提取、纯化、浓缩、干燥等工艺的研究，既要遵循药品研究的一般规律，注重对其个性特征的研究，又要根据用药理论与经验，在分析处方组成和复方中各药味之间的关系，参考各药味所含成分的理化性质和药理作用的研究基础上，结合制剂工艺和大生产的实际、环境保护的要求，采用合理的试验设计和评价指标，确定工艺路线，优选工艺条件。,（一）工艺路线,中药、天然药物提取纯化的工艺路线是中药、天然药物生产工艺科学性、合理性和可行性的基础和核心。工艺路线的设计应以保证其安全性和有效性为前提，一般应考虑处方的特点和药材的性质，制剂的类型和临床用药要求，大生产的可行性和生产成本，以

7、及环境保护的要求。在此基础上，还要充分注意工艺的科学性和先进性。,中药、天然药物的提取应尽可能多地提取出有效成分，或根据某一成分或某类成分的性质提取目的物。提取溶剂选择应尽量避免使用一、二类有机溶剂。,中药、天然药物的纯化应依据中药传统用药经验或根据提取物中已确认的一些有效成分的存在状态、极性、溶解性等特性设计科学、合理、稳定、可行的工艺，采用一系列纯化技术尽可能多地富集有效成分，除去无效成分。,浓缩、干燥工艺应主要依据物料的理化性质、制剂的要求，影响浓缩、干燥效果的因素，选择相应工艺路线，使所得物达到要求的相对密度或含水量，以便于制剂成型。对含有热不稳定成分、易熔化物料的浓缩与干燥，尤其需要

8、注意方法的选择，以保障浓缩物或干燥物的质量。,2、浓缩与干燥工艺,（二）工艺条件,工艺路线初步确定后，对采用的工艺方法，应进行科学、合理的试验设计，对工艺条件进行优化。工艺的优选应采用准确、简便、具有代表性、可量化的综合性评价指标与合理的方法，对多因素、多水平同时进行考察。鼓励新技术新方法的应用，但应进行方法的可行性、安全性研究。为了保证工艺的稳定应固定工艺流程及相应设备。,1、提取与纯化工艺条件的优化,采用的提取方法不同，影响提取效果的因素有别，因此应根据所采用的提取方法与设备，考虑影响因素的选择和工艺参数的确定。一般需对溶媒、工艺条件进行选择、优化。,一般应考虑：拟制成的剂型与服用量、有效

9、成分与去除成分的性质、后续制剂成型工艺的需要、生产的可行性、环保问题等。并通过有针对性的试验，考察各步骤有关指标的情况，以评价各步骤工艺的合理性，选择可行的工艺条件，确定适宜的工艺参数，从而确保生产工艺和药品质量的稳定。,2、浓缩与干燥工艺条件的优化,浓缩与干燥的方法和程度、设备和工艺参数等因素都直接影响着物料中成分的稳定。在物料浓缩与干燥工艺过程中应结合制剂的要求对工艺条件进行研究和优化。,（三）评价指标,工艺研究过程中，对试验结果作出合理判断的评价指标应该是科学、客观、可量化的。在具体评价指标的选择上，应结合中药、天然药物的特点，从化学成分、生物学指标以及环保、工艺成本等多方面综合考虑。,

10、有效成分提取、纯化的评价指标主要是得率、纯度。有效部位提取、纯化的评价指标除得率、含量等外，还应关注有效部位主要成分组成的基本稳定。单方或复方提取纯化的评价指标应考虑其多成分作用的特点，既要重视传统用药经验、组方理论，充分考虑药物作用的物质基础不清楚的现状；又要尽量改善制剂状况，以满足临床用药要求。在评价指标的选择上，应结合品种的具体情况，探讨能够对其安全、有效、质量可控作出合理判断的综合评价指标，必要时可采用生物学指标等。在提取纯化研究过程中，有可能引起安全性隐患的成分应纳入评价指标。,1、提取与纯化工艺评价指标,2、浓缩与干燥工艺评价指标,应根据具体品种的情况，结合工艺、设备等特点，选择相

11、应的评价指标。对含有有效成分为挥发性、热敏性成分的物料在浓缩、干燥时还应考察挥发性、热敏性成分的保留情况。,工艺研究过程中，工艺条件的筛选和确定，可采用的具体实验方法有多种，如单因素实验设计法、多因素实验设计法等。在工艺的优化过程中尽可能地引入数理实验设计的思想和方法，积极采用先进科学合理的设计方法以及数据的统计分析方法等。由于工艺的多元性、复杂性以及研究中的实验误差，工艺优化的结果应通过重复和放大试验加以验证。,（四）实验设计方法,三.中药前处理技术的新进展,中药材的粉碎是前处理的必要环节。利用超细粉碎技术对原生药材进行细胞级粉碎，能将原生药材粉碎成粒径510微米以下的超细粉体，细胞破壁率9

12、5，使细胞内的活性成分等直接暴露出来，活性成分可不经过浸提，是直接通过溶解、胶溶或洗脱过程即可溶出；对于无细胞结构的药材、矿物类药材和某些难溶性中药，经超细粉碎处理，物料粒径减小比表面积增大，吸附分散性和溶解速率增加，生物利用度明显提高。超细粉碎技术结合机械粉碎和气流粉碎原理，利用物料在高速气流作用下获得的巨大动能以及高速气流对物料的剪切作用，使物料颗粒在粉室中进行高速碰撞，剧烈摩擦，从而达到粉碎物料的目的。目前利用该技术开发的中药品种有西洋参、人参、珍珠、三七、花粉等诸多品种。,1 超细粉碎技术,21 微波萃取技术 微波萃取技术是指将中药有效成分的提取过程或提取前处理过程置于微波场，利用微波

13、场的特性和优点来强化有效成分浸出的新型提取方法。微波是频率介于300 MHz300 GHz之间的电磁波，它不仅具有很强的穿透性，而且还有很高的加热效率。与传统的溶剂提取法相比，由于微波有很强的穿透性、高的加热效率和破碎植物细胞壁的能力，加快了有效物质的溶出，使许多难溶物质在微波电磁场的作用下得到较好的溶解，不仅提高了提取效率，缩短了提取时间，还能大大节约能源。另一方面微波的快速高温处理可以将细胞内某些降解有效成分的酶灭活，从而使这些有效成分在药材保存或提取时间内不会遭到破坏。采用微波辅助萃取法和水提法提取甘草黄酮，并用均匀设计考察及优化微波萃取甘草黄酮的实验条件，发现用微波萃取法得到的甘草黄酮

14、的含量(246 mgg-1)明显优于水提法(114 mgg-1）。,2 提取技术,超声波提取技术使用的是一种频率范围在1560kHz的高频机械波。利用超声波增大物质分子运动频率和运动速度，提高溶剂穿透力的特点，可以大大缩短中药材的提取时间，提高药物的溶出速率和溶出数量，这种具有类似助溶作用的提取技术，工艺操作简便，药物浸出平衡时间短，无需加热，在固体中药材的提取上具有广泛的应用。在用于药材粉末提取时，由于药物组分从细胞内扩散过程是提取的限速步骤，因此加溶剂后放置一段时间再超声提取，效果更佳。通过单因素实验及方差分析，优选出超声波提取苦参碱类成分的最佳工艺，与传统水煎煮法比较，超声波提取苦参碱类

15、成份省时、成本低、提取率高，苦参碱提取率由0.213%提高到了0.472%。,22 超声波提取技术,超临界流体技术是近年发展起来的一种新型提取分离技术，它利用超临界状态下的流体作为萃取溶剂，从液体或固体中萃取中药材的有效成分，再通过减压的方法将其分离。与传统的化学溶剂法相比，超临界流体萃取有下述优点：(1)萃取能力取决于流体的密度，容易通过调节温度和压力来控制；(2)通过等温降压或等压升温过程，被萃取物质即可与溶剂分离，没有溶剂残留；(3)可在较低温度下进行，适用于热敏性成分的提取；(4)无易燃、易爆的危险，不污染环境；(5)提取和分离一步完成，生产效率高，能实现选择性提取，省时、廉价。用二氧

16、化碳超临流体萃取厚朴，可完全避免水、碱及醇提取过程中湿、热等引起的挥发、氧化等物理化学变化。,23 超临界流体萃取技术,该技术选用适当的酶，通过酶反应，较温和地将植物组织分解而达到提取纯化的目的，是最近几年应用于中药工业的一项生物技术。利用酶的生物催化活性和专一性，选用果胶酶、木瓜蛋白酶、纤维素酶等水解酶，可将植物组织分解，加速有效成分的释放，或将非需成分或原料药中干扰提取的果胶、粗蛋白、植物纤维、淀粉、脂肪等杂质分解除去，提高制剂的纯度和澄清度；另外，结合应用结构重组工具酶对中分子物质进行结构控制，还可达到减毒增效的目的。如用纤维素酶可以破坏-D-葡萄糖链，有利于有效成分的提取。将纤维素酶用

17、于穿心莲的提取，可提高穿心莲内酯的含量和提取量。,24 酶反应技术,双水相萃取是指物质在两种水溶性聚合物形成的双水相体系中的选择性分配。通过对两种聚合物的种类、结构、分子量、浓度的选择和目的产物的电荷、大小形状以及不同体系的比较分析，从 达到分离纯化的目的。目前常用的双水相体系有聚乙二醇(PEG)盐体系和聚乙二醇(PEG)葡聚糖(Dextran)体系。该技术具有操作时间短、分离步骤少、活性损失小、条件温和，不存在有机溶剂残留的问题等优点，易于放大和连续操作，尤其适用于酶、核酸、生长激素等各种活性成分的提取与纯化，在天然产物有效成分的提取方面颇有前途。如黄芩苷是黄芩中具有药用价值的主要有效成分，

18、用PEG0000-K2HP04一水的双水相系统进行分配实验可得到黄芩苷和黄芩素的纯品。,25 双水相萃取技术,半仿生提取技术是从生物药剂学的角度考虑，将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，模拟吸收给药后经胃肠道转运的原理，为消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。具体操作是将药料先用一定pH的酸水提取(胃部环境)，继以一定pH值的碱水提取(肠道环境)，提取液分别滤过浓缩制成制剂，提取水的最佳pH和其他提取条件的选择可用一种或几种有效成分结合主要药理作用为指标，采用分割、正交试验等方法来优化。采用此方法进行当归苦参丸方药和慈航软胶囊方药的提取工艺研究，均取得了良好效果。,26 半仿生提取技

19、术,31 色谱分离技术 超临界流体色谱和高速逆流色谱分离技术是两种最新的色谱分离技术。超临界流体色谱法是利用超临界流体为流动相，在临界点条件下对物质进行萃取。对中药中易挥发组分或生理活性物质的获取损失极少，易获得高质量产品。高速逆流色谱分离技术(HSCCC)是一种高效、快速的无载体液一液分配色谱技术，它利用螺旋管的方向性与高速运动相结合，产生独特的动力学现象。使两种溶剂在螺旋管中实现高效地接触、混合分配和传递。从而达到将样品中各组分进行连续有效分离的目的。,3.分离纯化技术,由于该技术分离效率高，产品纯度高，不存在载体对样品的吸附和污染，具有制备量大和溶剂消耗少等特点而尤其适用于分离制备。不仅

20、适用于非极性化合物的分离，也适用于极性化合物的分离，还可用于中药粗提物中各组分的分离或进一步精制。应用该技术纯化牛膝多糖，取得了较好的效果。,膜分离技术是现代分离技术领域中先进的技术之一，此技术以化学成分间分子量差异为基础，利用物理筛分原理，通过膜孔对物质进行选择性的截留，使溶剂与低分子物质通过，高分子物质不能通过。使用膜分离技术(包括超滤膜、微孔滤膜、半透膜、反渗透膜等)可以在原生物体系环境下实现物质分离，与其他提取方法相比具有明显的优势：(1)富积产物或滤除杂质效率高；(2)无需加热浓缩，有效成分不被破坏，能耗小；(3)有效膜面积大，滤速快。该法特别适用于中药注射剂等液体制剂。此外，膜分离

21、技术还有滤除细菌、微粒、大分子杂质(胶质、鞣质、蛋白质、多糖)及脱色等作用。,32 膜分离技术,高速离心技术是利用离心设备，通过离心机的高速运转，使药液中杂质在离心加速度的作用下沉淀并除去的一种方法。该技术：具有自动化程度高、分离效率高、有效成分收率完全、澄清度高等特点，特别适用于胶体溶液或含絮状物混悬液的分离澄 清。,33 高速离心技术,絮凝分离技术又称吸附澄清技术，是指应用絮凝剂(如明胶、鞣酸、蛋清、ZTC澄清剂、101果汁澄清剂、壳聚糖等)，以电中和及吸附方式，沉淀中药提取液或浓缩液中带负电的蛋白质、粘液质树胶、鞣质等亲水胶体粒子或混悬颗粒，通过滤过以达到分离、纯化目的的一项新技术。这种

22、新分离技术在保留有效成分、降低生产成本，缩短生产周期上有较大优势。：玉屏风口服液使用1O1果汁澄清剂澄清后，经与醇沉法比较，氨基酸、多糖、黄芪甲苷、总固体含量等指标均以澄清法为优。,34 絮凝分离技术,又称短程蒸馏，是一种在高真空度下(绝对压力0133 Pa)进行连续蒸馏的分离操作新技术。在中药的提取分离中，主要用于对高沸点、黏度大、热敏性高的天然有效成分(如香料)的分离，另外还可用于微量标准品的制备以及新药研究过程中单体成分的纯化，如运用分子蒸馏分离藿香油、玫瑰油，提高银杏中银杏内酯B的分离效果等。,35 分子蒸馏技术分子蒸馏,大孔树脂吸附分离技术是采用特殊的有机高聚物作为吸附剂，利用大孔树

23、脂对多糖、生物碱、黄酮、水溶性酸性化合物等具有的不同吸附特性，通过改变洗脱条件，从中药复方煎液中有选择地吸附其中的有效成分和去除无效成分的一种分离精制新工艺。该技术具有高度富集药效成分、减小杂质和产品的吸潮性、有效去除重金属、安全性较好，再生简单等优点，生产过程可达到GMP要求。,36 大孔树脂吸附分离技术,41 喷雾干燥技术 喷雾干燥能直接将溶液、乳浊液、悬浊液干燥成粉状或颗粒状制品，它是通过雾化器将泥浆状物料或料液喷成雾滴，在与热气流的接触过程中，水分迅速气化，从而获得干粉或颗粒的干燥技术。该方法的特点是物料的受热表面积大，传热传质迅速，雾滴湿度大致等于热空气的湿球温度，一般可控在50左右

24、，故干燥的产品质量好，特别适用于热敏性物料。喷嘴形状、喷射压力、雾化类型和液体性质等都直接影响干燥效果、干燥颗粒的粒径及粒度分布。,4 浓缩干燥技术,42 冷冻干燥技术 冷冻干燥是将被干燥物料预先冻结成固体，在低温条件下利用冰的升华性质，将水分直接升华除去的干燥方法。冷冻干燥具有含水量低、外形美观、避免高热处理过程，成品疏松、呈海绵状易于溶解等特点，尤其适用于热极不稳定物料的干燥。,主要基于微波的生物效应，微生物体内的水分在微波交变电磁场的作用下引起强烈的极性振荡，导致细胞膜结构破裂或细胞分子间氢键松弛，使细胞的生存环境遭到严重破坏，以至细胞死亡。微波的非热特异性改变了医药领域传统的高温消毒灭

25、菌方式，实现了低温灭菌。由于微波干燥与微波灭菌具有诸多优点，尤其是对热敏性药物的干燥灭菌可在低温下操作，加上微波设备设计的完善，其在中药生产领域的应用越来越广。如中草药原材料的干燥、防霉、灭菌；植物浸提物的干燥；各种结晶物料、粉剂、颗粒剂、片剂、丸剂等中成药的烘干灭菌；注射和静脉滴注用的中药针剂的灭菌；口服液制剂快速低温灭菌；胶囊快速低温灭菌等。,43 微波干燥与灭菌技术,四.中药、天然药物中试研究的技术指导原则,中药、天然药物的中试研究是指在实验室完成系列工艺研究后，采用与生产基本相符的条件进行工艺放大研究的过程。中试研究是对实验室工艺合理性的验证与完善，是保证工艺达到生产稳定性、可操作性的

26、必经环节，是药物研究工作的重要内容之一，直接关系到药品的安全、有效和质量可控。,为保证质量标准的制订、稳定性考察、药理毒理和临床研究结果的可靠，所用样品都应经中试研究确定的工艺制备而成。通过中试研究，可发现工艺可行性、劳动保护、环保、生产成本等方面存在的问题，以减少药品研发的风险。,（一）中试研究的作用,中试研究设备与生产设备的技术参数应基本相符。中试样品如用于临床研究，应当在符合药品生产质量管理规范条件的车间制备。由于药品剂型不同，所用生产工艺、设备、生产车间条件、辅料、包装等有很大差异，因此在中试研究中要结合剂型，特别要考虑如何适应生产的特点开展工作，注意以下问题。,（二）中试研究的有关问

27、题,投料量、半成品率、成品率是衡量中试研究可行性、稳定性的重要指标。一般情况下，中试研究的投料量为制剂处方量(以制成1000个制剂单位计算)的10倍以上。装量大于或等于100ml的液体制剂应适当扩大中试规模；以有效成分、有效部位为原料或以全生药粉入药的制剂，可适当降低中试研究的投料量，但均要达到中试研究的目的。半成品率、成品率应相对稳定。,1、规模与批次,中试研究一般需经过多批次试验，以达到工艺稳定的目的。申报临床研究时，应提供至少1批稳定的中试研究数据，包括批号、投料量、半成品量、辅料量、成品量、成品率等。,中试研究过程中应考察各关键工序的工艺参数及相关的检测数据，注意建立中间体的内控质量标准。与样品含量测定相关的药材，应提供所用药材及中试样品含量测定数据，并计算转移率。,2、质量控制,谢谢！,