第四课中药指纹图谱质控技术的意义和作用

第四课、中药指纹图谱质控技术的意义和作用中药业发展到今天，中成药指纹图谱质控技术已是牵动行业全面进步的关键技术。其应用研究，对保证中成药功效，提高中药工业整体水平，带动中药农业现代化，推进中药走向世界，具有非常重要的现实意义。一、采用指纹图谱质控技术是保证中成药功效实现中药现代化的必需自晋代葛洪在肘后备急要方)首次提出“成药”概念以来，中成药已有一千七百年历史。受科学技术条件的限制，中成药在成品内在质量的控制上缺乏检验的方法手段，可谓“丸散膏丹，神仙难辨”。中成药功效，主要依靠原料药材的地道性和药工制作的经验性予以保证。同仁堂“炮制虽繁，必不敢省人力；品味虽贵，必不敢减物力”的古训，集中反映了传统中成药生产保证质量的基点。虽然这种缺乏事后内在质量检验方法的状况，直到二十世纪六十年代徐国钧先生提出显微鉴别方法才发生变化。但由于传统中成药蜜丸、水丸、散剂等主要剂型都以药材饮片粉末为制剂主料，又是小生产状态，所以中药材的地道性、老药工的经验性，基本尚可保证成药功效。从二十世纪五十年代中叶起到现在，中成药从剂型工艺到生产方式发生了根本的变化。片剂、颗粒剂、口服液等现代剂型已取代“丸、散、膏、丹”占主体地位。制剂主料也由提取物取代原料粉。已有上百个中成药工业企业规模化、机械化，年产亿元以上，前三名达十亿元以上。与此同时，从一九五八年起，各地为解决需求供应短缺，广泛引种药材，许多药材地道性显著淡化。所有这些巨大变化都表明中成药生产质量稳定性的传统基础基本已不适应。中成药业和世界上一切产业发展过程一样，在由手工业小生产向工业大生产过渡的同时，其产品质量也必须实现由凭过程经验控制到事后检验控制的过渡。时至今日，中成药功效的稳定性，已到必须建立在现代化成品内在质量标准的基础上，予以检验控制的时候。随着三十多年来现代化学分析技术的不断进步，中药材和中成药内在化学成分的研究手段和方法越来越多，越来越好。将研究知晓的内在成分及其测定方法用于质量控制，制定相应检验标准，在近二十年来，有了很大进展。如中国药典一九六三年版收载的中药材只有基源与外观状鉴别，中成药则仅有处方和制法，没有任何检验项目。14年之后颁布的七七年版药典大量采用了显微鉴别。从八五版药典开始，色谱、光谱技术在中药质量控制上被采用，应用的具体方法、技术、测定的成分和被要求的品种，都不断增长，最新二OOO年版药典，收载含量测定的品种已达308种。把已知的主要成分或有药效作用的成分，作为指标成分予以检测控制，这比之过去，是很大的突破和进步。但是从中医药的观点看，指标成分的控制，难以真正控制中药功效。中医辩证施治用的是药味而非某个化学成分。麻黄素和麻黄、甘草酸和甘草、人参皂甙和人参等等在中医来看是两回事。中药的“补气”、“活血”、“温里”、“发表”、“滋阴”、“健脾”等等诸如此类的中医药功效，是药材饮片或成药方剂内含物质群的整体作用结果。此物质群的整体情况，包括所含的物质数、物质量及组成比例差异，都会对功效发生影响。中医传统上有“传方不传量”之说，意即方剂功效不仅取决于构成方剂药味，还取决于药昧的绝对量及配伍比例。所以方子的组成药味可告之，但各味药的用量是技术核心秘密，不可外传。如张仲景伤寒论中的发表剂“桂枝汤”由桂枝、芍药、生姜、炙甘草、大枣等五味药组成。仅仅把其中芍药用量加倍再加上饴糖，即成为补虚散寒，温建中脏(脾胃)的补益剂“小建中汤”。所以要控制中药功效，不能只针对某一、二个化学成分，必须对方剂物质群整体予以控制。中药内含物：质群是个很复杂的问题。人参是化学成分究时间最长，研究资料积累最多的一个品种。其文献记载可追溯到1854年Sarriquex.s在AnnChemPharm杂志上关于人参喹酮的报导。一百多年来，特别是近三十年来，不断有新的成分被发现，现在已知的内含皂甙有三十多种，挥发油二十九种，氨基酸十五种，矿物质二十九种，糖类十六种，有机酸十一种以及酯类、生物碱、维生素、甾醇和多种酶等物质。而且还再不断有新的发现。一味药材尚且如此，复方成药的物质群就更复杂了。就此而言，要把质量控制建立在研究清楚每个内含成分的基础上，很不现实。这就要求，在尚不清楚全体化学成分的情况下，实现对物质群整体的控制。而现代色谱、光谱、波谱、质谱等仪器分析所得物质群指纹图谱，展现了这种可能性。几个物质群在相同仪器、相同试验条件、相同操作方法下所得的指纹图谱相同性，即可反映这些物质群的同属性。虽然对图谱中每个特定峰的成分并不了解，也即对物质群的化学成分并不全知晓，但这并不影响对物质群一致性的判断。不仅可以定性鉴别，还可以半定量分析。实际上，从分析化学学科自身发展看，纯品分析现已基本无特殊困难，而对复杂有机混合物体系给出快速定性定量分析，则在环境科学等各个领域都提出了要求。分析手段的仪器化和化学体系的复杂化已成为现代分析化学学科的两大重要特征。与其同时，化学计量学也迅速发展起来。从现代化学计量学的观点看，仪器分析数据的传统处理方法“如对光谱、波谱只取其峰值，对色谱只计算其面积等，这样做的后果只能造成大量有用信息的浪费。面对形形色色的多组份体系，在充分利用化学量测仪器所产生的化学信号特点的基础上，化学计量学运用统计学和应用数学及计算机，最大限度地从中抽取不同特性样本中的定性、定量化学信息。在这方面我国学者梁逸曾先生按对被分析的多组分体系的定性组成事先知悉程度，提出了白色、灰色和黑色多组分体系三种分析体系。现代分析化学学科，特别是化学计量学的发展，为中成药指纹图谱用于定性定量分析，提供了现代科学技术基础。我们正处于千年之交。历史发展的交汇，使我们既面临中药业发展到今天，必须要解决好控制内在质量，保证中药药效这样的历史命题；同时也使我们面临化学分析学科发展到今天，到了应该且可以解决好复杂多组分定性定量分析的历史阶段。历史的挑战导机遇并存；我们责无旁贷，充分利用时代的条件，去解决时代的问题。开创打破“神仙难辨气——”，逐步实现中药定性定量分析的新历史。二、指纹图谱技术是当前带动中药工业现代化的关键技术中药工业生产虽在一千多年前宋代就有官办的惠民和剂药局，之后明清又有诸多民间中成药名店。晚清同仁堂、胡庆余堂、雷允上等已有跨地区分号。但直到一九五六年一些中药店合并，前店后场的生产点也合并，才正式开始出现中成药厂，如“武汉中联制药厂”就是当时把武汉市中药店铺加工力量集中起来组建成的。可是这些中药厂基本上还是手工业作坊式。一九七三年在周恩来总理的关怀下，在李先念副总理主持下，针对由对日出口中药卫生标准存在问题，责成有关部门组织了专题调查，并就此下达了第一个专门关于中成药工业的国务院文件，即国发121号文件，明确提出了中成药工业要实现机械化生产的任务。从一九七四年起国家计委、财政部拨专款，石油化工部、商业部专门组织了中成药生产成套机械的研究、鉴定和推广，并把一些化机厂、机械厂改造为中药机械厂；把重点工业的中成药厂和商办中成药厂的技术改造列入国家计划，拨款对厂区厂房、生产设施进行技术改造，推行机械化生产和制剂车间空气净化文明生产。一九七八年国家医药管理总局成立后，八一、八六年先后在苏州、衡阳召开了两次全国重点中成药厂长会议。以企业生产推行品种工艺规程、岗位操作规程的制定实施为中心，推进中成药业从手工小生产的过程经验性管理向机械化工业生产的规范管理过渡。围绕GMP理念，制定了企业适用的(中成药生产管理若干规定)(即GMP推行规范)、(中成药工艺技术管理办法)、(中成药质量管理办法)、（中成药设备管理办法)等。在此基础上，八十年代中药工业新技术、新工艺、新设备的应用全面展开。北京、上海、天津、杭州等地中药厂率先采用空气净化技术，药品染菌率明显下降。武汉中联药厂采用程控混浆包衣新工艺，消除了包衣粉尘；广西玉林药厂、上海中药二厂采用流化一步制粒工艺和设备，将混合制粒、干燥、整粒等工序合在一台设备中完成，减少污染，缩短工时，提高卫生质量；河南安阳三厂采用逆流罐组提取，提高收率，降低物耗，减轻浓缩加热负荷；常州健民药厂采用恒温强制循环渗漉工艺设施，药酒生产周期明显缩短，澄明度明显提高。导此同时，中药密闭提取成套装备以及中药冲剂、片剂、微丸、胶囊、软膏、口服液等制剂导包装设备开始普遍应用。此外仅“六五”期间，引进的国外先进设备达60多台套。到八十年代末，中成药工业基本实现了机械化生产。改革开放以来的二十多年，中成药业发生了根本的变化。产业集中化、规模化显著提高，现在前一百强的销售额利已占全行业的60％和80％以上。这些企业从厂区环境到厂房建筑，从装备条件到仓储设施，从工艺管理到企业制度，从产品剂型到包装外观，呈现一派现代企业、现代产品的风貌，给人以强烈的“传统行业，新兴产业”的时代感受。但是和这些变化对照，中成药产品内在质量标准、质量管理的落后，却越显突出，直接制约了中药工业现代化的深化。中药工业发展的历程，是一个由表及里的现代化过程。从厂区、厂房变化到工艺设备的进步，直到产品包装、剂型的革新。现在已到了必须实现中成药内在质量标准现代化的时候了。从一定意义上说，一个产业的现代化，归根结底要体现在其产品的现代化上，中成药生产的现代化归根结底要体现在产品质量可控的现代化上，这种可控，首先是指质量标准本身切实可以控制药效的稳定一致；其次是捐生产全过程切实可以控制达到成品内在质量的一致。而这两点正是当前中成药生产上最为突出的问题。不仅现有质量标准本身不足以控制成品功效稳定；而且生产本身也难以保证成品的一致。所有这些又都是因为对成品的物质群差异状况本身就知晓甚少。采用指纹图谱质控技术，有望显著改善可控性，提高产品的现代化内涵，提高生产现代化程度。产品质量标准的升级必然要求并导致企业各个方面，生产各个环节的升级。采用指纹图谱必然要求企业须对原料内在质量批批测定，对原料仓储管理予以改进；必然要求对配方投料不仅仅是按处方投料，而且要针对同一味药，不同批号内在质量的差异，研究如何搭配投料以保证成品内在质量的相对一致；必然要求对工艺过程进行研究，确定严格的控制条件，以保证成品的一致性；必然要求改善生产过程、生产岗位的管理，切实保证操作一致性，达到结果的一致性；必然要求对生产过程中的内在质量予以监控，研究相应技术对策，努力保证每个程序的出料符合要求，达到最终成品的符合要求；必然要求对设备选型进行研究，改善设备保养管理，保证设备状态和使用的一致性，如此等等。中成药的GMP在这时才更体现出“软件要求重于硬件要求的真谛”。同时也正因为有了指纹图谱质控要求，生产过程中工艺的变动、设备的变动在质量上有了客观的衡量标准。可以在保证质量的前提下，大胆试验采用各种适用新工艺、新设备。而不是简单地要么就都是醇沉工艺，要么就都是大孔树脂工艺，要么一概排斥，盲目性很大。指纹图谱导生产过程关系密切，可变因素多，一方面给指纹图谱一致性带来难度，另一方面这种可变因素多，有正是可调因素多，即研究的天地宽。这一点犹如流化制粒和机械制粒，喷雾干燥与厢式干燥的区别。前者可变因素多，不易掌握。一旦掌握了，又会感到操作弹性大，回旋余地大。当然前者的操作技艺含量高。同样，中成药企业采用指纹图谱要克服许多技术和管理的障碍。但同时也就在制定新产品的指纹质控图谱中自然包含了许多技术秘密。过去中成药处方是品种的核心技术内含所在。今后处方虽可公示告之，但光有处方却做不出达到合格要求的指纹图谱来。这时，指纹图谱就是企业新产品自我保护的技术壁垒，而且这个壁垒不象专利保护，没有年限的限制。指纹图谱质控技术的采用，不仅将有力促进中成药生产过程的量化操作，提高规范管理程度，促进生产过程的数字化控制，提高仪器导计算机的应用程度，促进新工艺设备的采用，提高工艺装备的现代化程度，而且还会对中成药新产品的研究开辟筛选新天地。通过对同一处方不同工艺，所得不同物质群图谱，比较功效差异，就可以筛选优化工艺技术：指纹图谱的技术难度和深度使之在推进中成药生产集约化、规范化的过程中，必将促进产业结构更加集中化，企业更加规模化。可以预见，如同当年中成药卫生标准引发了中成药产业的全面进步，中药质控指纹图谱的研究导应用在推进中成药现代化