复杂体系中成药的X射线付里叶

1复杂体系中成药的X射线付里叶指纹图谱分析方法项目完成单位：国家药物及代谢分析产物研究中心项目完成人：吕扬摘要本项目选择了16种不同的中成药品种：柏子养心丸、全天麻胶囊、牛黄解毒片、活血通脉片、普乐安片、冠脉宁片、牛黄解毒丸、安神补心胶囊、益脑胶囊、参芪降糖胶囊、金水宝胶囊、六味地黄丸、杞菊地黄丸、龙胆泻肝（水丸，颗粒，片剂）、脑得生（颗粒、胶囊）、双黄连（胶囊，片剂）等复杂体系作为研究对象。通过对不同种类中成药、相同种类不同生产厂家样品、相同品种的同一厂家生产不同批号样品、相同种类不同剂型（片剂、颗粒、胶囊、水丸、丸剂等）的样品、组方相似中成药等中成药共计104个样品进行了系统的研究。完成了全部样品的X射线衍射实验、计算和分析，分别获得了每种中成药和不同剂型的对照X射线的指纹图谱。并建立了中成药对照X射线Fourier指纹图谱数据库系统。一、研究背景中成药是中医药学宝库中的重要组成部分，发展历史悠久，种类繁多并已从传统剂型丸、散、膏、丹发展至今逾35种剂型近万个品种，对于人类防病治病起到了重要作用。所谓中成药是指以中医药理论为指导，以中药材为原料，按规定的处方和工艺加工成一定的剂型，供医生临床辨证使用的一类制剂。中成药的历史可以追溯到夏商时代，大约公元前就有了药酒的记载。实际上，自晋代葛洪在《肘后备急要方》中首次提出“成药”概念以来，中成药也有一千七百多年的历史了。对于中成药的质量控制，在我国现存最早的药学著作《神农本草经》中即有“新陈真伪”的记载。尤其是在南宋时期由国家政府颁布了我国第一部中成药制剂规范《太平惠民和剂局方》，所载质量对照的项目虽只是药品性状、气味之类的鉴别但至今仍是中成药质量初步考察时不可缺少的检查项目。此后历代药典、医药典籍都对中成药的质量进行考察并对质量对照进行补充，但由于受科学技术条件的限制，中成药的内在质量控制上缺乏科学检验方法，造成“丸散膏丹，神仙难辨”的局面。中成药是由多味中药材配伍而成的复方，其化学成分复杂，有效成分不清楚使其质量鉴别和含量测定存在许多困难。有关中成药有效成分及质量鉴别的研究日益为人们所关注。2上世纪八十年代未，我国开始将X射线衍射法用于中药材的鉴别。近年来，随着仪器分析技术及计算机信息处理技术的迅猛发展，中药指纹图谱技术应运而生，采用适当的处理程序获取某种中药提取物特征，用光谱指纹图谱或色谱指纹图谱表征其组成与结构，经宏观综合分析，达到鉴别真伪优劣的目的。但这些指纹图谱仅表征了中药材或中成药部分提取物中所含有的化学组分，故不能对中药的整体质量进行全面而综合的评价。中成药的质量控制从无到有，从不完善到逐步完善，至今已经有了很大的提高，但还存在许多问题，如中成药是多味中药材配伍而成的复方，药效为协同作用，其有效成分还不十分清楚，真正有效的物质可能是中成药中含量较多的物质，也可能是含量少的物质，亦或是复方中单味中药的协同影响，或是复方中多种化学成分的协同作用。另外，中成药有效成分与无效成分的概念是相对的，某种成分在防治某一疾病是有效成分，在防治另一疾病是则可能是无效成分。如含有人参的中成药，人参中具有药理活性的组分不只是人参皂苷，炔醇类有抗癌活性，多糖类有降血糖活性，三七素有抗凝血活性等。这些都是人参的临床使用的依据。因此仅仅根据人参皂苷的含量并不能完全评价人参质量的优劣。因此目前中成药质量对照中只是对一种或少数几种成分进行定性定量分析，不能真正反映中成药的内在质量。中成药质量对照化学定性检测方法缺乏专属性，化学定性鉴别反应一般是一类化学成分共有的反应，特异性不强，如三氯化铁的显色反应只能说明是酚类或酚酸类等成分。类似的定性规定对投料中出现的混淆品，代用品，缺用品，或含有与规定中药材同类成分的混淆品，就不能进行有效的鉴别。这样就影响了中成药质量评价的客观性和准确性。综上所述，可以看到随着科学技术的发展和各种新技术的应用，中成药的质量控制与真伪鉴别已跃上一个新阶段，但如何评价中成药的整体质量还是一个远未解决的问题。本课题小组从上世纪90年代末始，探索了应用X射线Fourier指纹图谱分析方法实现对中药材的识别、鉴定与质量控制的研究。本项目的中成药X射线Fourier指纹图谱分析研究是在此基础上获取客观、全面地评价中成药整体质量问题。二、样品与仪器1、样品制备对中成药样品的处理方法：片剂(剥去糖衣)、胶囊剂(除去外壳)、颗粒剂、散剂、水丸等样品进行机械粉碎、研磨，过100目筛，制得X射线衍射实验用粉末样品。对蜜3丸可直接压制成光滑薄片后进行X射线衍射实验。2、实验仪器及条件日本理学RigakuD/max-2400型粉末衍射仪。实验条件：CuK1辐射，石墨单色器，管压40kV，管流150mA，扫描范围2θ值3～60，扫描速度8/min，发散狭缝DS=1，接收狭缝RS=0.15mm，散射狭缝SS=1。3、数据格式说明(1)以下的衍射峰值将用晶面间距d(Å)和相对强度(I/I0)表示，记为d/(I/I0)。(2)中成药的对照X射线Fourier指纹图谱编号采用本组已建立的“中成药X射线Fourier指纹图谱库系统”中的序列号。三、研究结果本项目共完成了16种中成药共计104个样品的衍射实验和分析计算研究工作。样品涵盖中成药的不同品种、相同品种不同厂家、相同厂家不同生产批号、同品种不同剂型等样品，分别获得了16种中成药及其不同剂型的对照X射线Fourier指纹图谱，具体分析结果如下：1、不同批号中成药X射线Fourier指纹图谱分析(1)柏子养心丸柏子养心丸是《中国药典》一部收载品种，由柏子仁(25g)、党参(25g)、炙黄芪(100g)、川芎(100g)、当归(100g)、茯苓(200g)、远志(制)(25g)、酸枣仁(25g)、肉桂(25g)、五味子(蒸)(25g)、半夏曲(100g)、炙甘草(10g)及朱砂(30g)等13味中药材配伍加工而成。它具有补气、养血、安神之功效，可治疗心气虚寒、心悸易惊等病症。取市售3个批号柏子养心丸，样品的编号、图号、生产厂家及批号等见下表。柏子养心丸样品的编号、图号、生产厂家及批号编号样品名称图号生产厂家批号1#柏子养心丸W1001-1同仁堂集团公司北京中药五厂90300242#柏子养心丸W1001-2同仁堂集团公司北京中药五厂90300303#柏子养心丸W1001-3同仁堂集团公司北京中药五厂90300394(a)分析比较3个柏子养心丸样品的X射线衍射图谱的几何拓扑特征完全一致，从而获得柏子养心丸的对照X射线Fourier指纹图谱，见下图所示。(b)计算3个柏子养心丸样品中共同存在的20个衍射峰，其平均值为：3.49/42，3.36/100，3.16/46，2.866/97，2.375/26，2.235/23，2.203/23，2.077/30，2.067/28，2.061/25，2.032/22，2.023/22，1.991/26，1.981/31，1.768/21，1.739/21，1.733/22，1.681/22，1.6761/20，1.584/12，以此作为柏子养心丸的特征标记峰值。由柏子养心丸的X射线衍射特征标记峰与X射线Fourier图谱的几何拓扑图形规律构成柏子养心丸的对照X射线Fourier指纹图谱。(c)在柏子养心丸的X射线衍射特征标记峰中，可以找到朱砂的衍射峰，对照国际衍射数据中心(ICDDInternationalCentreDiffractionData)，粉末衍射文件PDF06-0256，朱砂的峰值为：3.36/100-3.359/100，3.16/46-3.165/30，2.866/97-2.863/95，2.375/26-2.375/10，2.077/30-2.074/25，2.023/22-2.026/12，1.981/31-1.980/35，1.768/21-1.765/20，1.733/22-1.735/25，1.681/22-1.679/25，1.584/12-1.583/6。二者一致，符合X射线衍射数据对照偏差范围。表明该方法可以识别中成药中以晶态形式存在的矿物中药，若采用内标法可发展为对中成药中矿物中药进行定量分析的方法。(d)中成药的对照X射线Fourie指纹图谱反映了中成药中所含全部化学组分的整体结构特征，因此利用柏子养心丸的对照X射线Fourier指纹图谱可以实现其鉴定和质量控制。(2)全天麻胶囊全天麻胶囊是《中国药典》一部收载品种，由中药材天麻经机械粉碎加工成细粉后制成的胶囊剂。它具有平肝，息风，止痉之功效，可治疗头痛眩晕，肢体麻木，癫痫抽搐等病症。本文应用粉末X射线衍射图谱分析方法对贵州益康药业有限公司生产的3个批号的全天麻胶囊样品进行分析计算，获得了能够表现其整体结构特征的对照X射线Fourier指纹图谱的几何拓扑图形及其特征标记峰值，并以此作为全天麻胶囊的质量鉴定对照。取市售3个批号全天麻胶囊，样品的编号、图号、生产厂家及批号等见下表。柏子养心丸对照X射线Fourier指纹图谱5全天麻胶囊样品的编号、图号、生产厂家及批号编号样品名称图号生产厂家批号1#全天麻胶囊J1014-1贵州益康药业有限公司9704022#全天麻胶囊J1014-2贵州益康药业有限公司200005043#全天麻胶囊J1014-3贵州益康药业有限公司20000505(a)分析比较3个全天麻胶囊样品的X射线衍射图谱的几何拓扑规律一致，从而获得全天麻胶囊的对照X射线Fourier指纹图谱，见下图所示。(b)计算3个全天麻胶囊样品中共同存在的34个衍射峰的平均值为：6.24/64，5.92/71，5.8/73，5.66/75，5.44/83，5.18/100，4.95/92，4.78/92，4.66/92，4.54/94，4.27/92，4.05/94，3.89/83，3.80/78，3.75/76，3.67/71，3.43/57，3.35/62，3.17/51，3.02/49，2.968/47，2.895/48，2.851/48，2.799/46，2.710/45，2.678/46，2.523/45，2.455/42，2.224/36，2.141/34，1.998/31，1.976/31，1.864/27，1.805/24，以此作为全天麻胶囊的特征标记峰值。由全天麻胶囊的X射线衍射特征标记峰与X射线Fourier图谱的几何拓扑图形规律构成全天麻胶囊的对照X射线Fourier指纹图谱。(c)在全天麻胶囊的X射线衍射特征标记峰中，发现一水草酸钙的衍射峰，这与2000年版药典记载全天麻药材粉末中含有草酸钙针晶相一致。此外还观察到有-石英的衍射峰，这可能是源于天麻为根类药材。2、不同厂家中成药X射线Fourier指纹图谱分析(1)牛黄解毒片牛黄解毒片具有清热解毒之功效，为常用中成药并远销国外。按中国药典一部(1995年版)列处方及工艺，牛黄(5g)，雄黄(50g)，石膏(200g)，大黄(200g)，黄芩(150g)，桔梗(100g)，冰片(25g)，甘草(50g)。经水煎石膏、黄芩、桔梗、甘草，并过滤去渣成膏后，加入大黄细粉、雄黄粉末制成颗粒，干燥后加入牛黄、冰片粉末混匀压制成片。若不同厂家采用相同来源药材并按药典处方比例与工艺条件控制生产，由X射线衍射实全天麻胶囊对照X射线Fourier指纹图谱6验所得牛黄解毒片的对照X射线Fourier指纹图谱的图形几何拓扑规律与特征标记峰应一致；若出现差异，则源于药材、处方、生产工艺之不同所致。取市售广西万通、广西平乐、山西华康、广西柳州、合肥生化、北京同仁堂、黑龙江龙武等7个厂家生产的各3个批号的总计21个批号牛黄解毒片样品，并经中国药品生物制品检定所依1995版中国药典方法检验，均符合规定。样品的编号、名称、来源及生产批号等见下表所示。牛黄解毒片样品的编号、图号、生产厂家及批号编号样品名称图号生产厂家批号1#牛黄解毒片P1030-1广西万通制药厂9809102#牛黄解毒片P1030-2广西万通制药厂9809123#牛黄解毒片P1030-3广西万通制药厂9809274#