基于超分子“印迹模板”理论的甘草增助溶特征研究

基于超分子“印迹模板”理论的甘草增助溶特征研究
探讨不同“印迹模板”中药成分群对甘草超分子增助溶能力的影响，为解释中药成分群间的增助溶现象奠定理论基础。

基于超分子“印迹模板”自主作用规律，用分子连接性指数（MCI）、油水分配系数（logP）表征中药成分“印迹模板”的亲水亲油能力，以浸膏得率表征甘草对单味中药或复方的增助溶作用，经MCI，logP，浸膏得率分析得出甘草对不同分子社会增助溶能力的影响。

结果表明，单味中药材加甘草前后的MCI与logP的相关系数分别为0942，0916；加甘草后，大部分中药的浸膏得率增大，且单味中药材加甘草前后浸膏得率的变化值与logP 的变化值、MCI的变化值的相关系数分别为0837，0405；8个复方的MCI与logP 相关系数为0937，且甘草对除防己黄芪汤外的其他7个复方中药均具有增助溶作用。

这说明甘草的增助溶作用主要是通过“印迹模板”自主作用形成超分子而改变被增助溶成分的亲水亲油能力；中药成分的MCI与logP有高度的正相关性，可作为表征中药成分“印迹模板”特征的重要参数，用超分子“印迹模板”理论来探究中药增助溶作用切实可行，这将为单味药剂型改革奠定基础。

标签：甘草；中药复方；油水分配系数；分子连接性指数；超分子；印迹模板；胶束；单味药剂型改革
[Abstract]To investigate the effect of the ingredient group of traditional Chinese medicine （TCM）with different “imprinted template” on the supramolecular solubilization ability of licorice，in order to lay a theoretical foundation for explaining the solubilization phenomenon of the components of TCM. Based on the independent supramolecular “imprinted template” rules，molecular connectivity index （MCI）and the correlation of noctanolwater partition coefficient （logP）were used to indicate hydrophilic lipophilic capacity of TCM，and the extractum rate was used to indicate the solubilization effect of licoriceon single TCM herbs or compounds. The solubilization ability of licorice was evaluated based on MCI，logP and the extractum rate. According to the results，the correlation coefficient between MCI and logP for single herbs was 0942，and that for single herb adding licorice was 0916. The extractum rate of most herbs was increased after adding licorice. The correlation coefficient among the extractum rate as well as MCI and logP change values before and after adding licorice were respectively 0837，0405. The correlation coefficient between MCI and logP for eight compounds was 0937. Meanwhile，licorice had a solubilization effect on the remaining 7 compound except for Huangqi decoction. Therefore，licorice shows the solubilization effect through the independent supramolecular “imprinted template”，so as to improve the hydrophilic lipophilic ability. There was a high positive correlation between the MCI and logP in ingredients for TCM，which could be used as important parameters to indicate the “imprinted template” feature for components of TCM. The study on the solubilizing effect of TCM with the supramolecular “imprinted template” theory was feasible，and will lay a foundation for the reform of singleherb dosage form.
[Key words]licorice；traditional Chinese medicine compound；noctanolwater partition coeffieient；molecular connectivity index；supramolecular；imprinted template；micelle；reform of single dosage formdoi：10.4268/cjcmm20161014
中药材是一个巨复生物超分子体系[1]。

根据超分子化学理论，中药材由客体模板分子（中药成分）与主体印迹聚合物（药渣）构成。

主体印迹聚合物是在许多客体分子“印迹模板”基础上，由功能单体（氨基酸、单糖、脂肪酸、核苷酸）按自组织、自组装、自识别，经生物合成而形成的保留了客体“印迹模板”空间孔穴通道的高分子物质；客体模板分子则通过氢键、范德华力、分子间静电作用等非共价作用力嵌入主体印迹聚合物的空间孔穴通道中形成超分子体。

当药材与溶剂混合时，溶剂首先吸附于药材表面，然后通过药材的空间孔穴通道进入药材内部。

溶剂进入药材超分子空穴通道后，因客体模板分子的“印迹模板”结构特征不同，其与溶剂的结合作用强弱不同，能溶剂化且易解除原分子间“印迹模板”结合作用的客体模板分子将解吸溶出，即当溶剂与客体模板分子的结合作用大于客体模板分子与主体印迹聚合物的超分子结合作用力时，则溶剂将会把这种客体模板分子从主体印迹模板分子中带出，使其分布于溶剂体系，完成药剂学上的浸润渗透、解吸溶解、扩散溶出的全过程。

分散在溶液体系中的诸多中药成分，体现了原药材主客体“印迹模板”的特征，成分之间再按超分子“印迹模板”自主作用规律形成溶液型的超分子体，包括分子复合物、络合物、螯合物、胶束、纳米乳等。

这正是甘草发挥增助溶作用的超分子化学基础。

甘草具有增助溶作用已有诸多文献报道[28]，大部分研究表明甘草增助溶作用是基于甘草酸所形成的胶束，而对于胶束是如何对其他成分发挥增助溶作用的深入研究报道甚少，这使得像甘草一样的中药在复方中发挥增助溶作用的量化规律不明，中药复方配伍的定量溶解规律不明，阻碍了单味中药剂型改革研究。

基于此，本文在前期建立的中药超分子“印迹模板”自主作用理论的基础上，以甘草的增助溶规律研究为一例子来探究中药复方增助溶的量变规律。

1材料
CP114分析天平（1/1万，奥豪斯仪器上海有限公司）、BCD539WT冰箱（青岛海尔股份有限公司）、HH·SY11Ni电热恒温水浴锅（北京长源实验设备厂）、DZF6050型真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）、循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司）、圆底烧瓶、球形冷凝管、分液漏斗、蒸发皿黄芪（内蒙，150505）、柴胡（辽宁，201505976）、大黄（四川，150701）、甘草（宁夏，20150604）、葛根（广西，150701）、桃仁（山西，150717）、柴胡（山西，151101）、升麻（吉林，150171）、芍药（河南，150717）、黄芩（河北，150501）、黄连（四川，150501）、桂枝（广西，150402）、芒硝（湖南，201504084）、当归（甘肃，105608）、细辛（辽宁、150401）、通草（湖南，20150716）、大枣（山东，150701）、酸枣仁（河北，20150726）、知母（河北，150404）、茯苓（云南，140401）、川芎（四川，2015061605）、防己（湖南，201206212）、白术（安徽，150717）、半夏（湖南，2015060196）、干姜（湖南，201502004）、人参（吉林，201507208），上述药材经湖南中医药大学刘塔斯教授鉴定；正辛醇（长沙分路口塑料化工厂）。

2 方法
21单味药材提取与浸出物的测定取单味药材约10 g，置500 mL圆底烧瓶中，加药材10倍量的水，回流提取1 h，过滤，收集滤液，滤渣加药材10倍量的水，再回流提取1 h，收集滤液。

合并2次收集的滤液，在80 ℃水浴锅上浓缩至50 mL。

取浓缩液40 mL置水浴锅上于80 ℃下蒸干，于60 ℃真空干燥成干浸膏。

剩下的10 mL浓缩液，加正辛醇10 mL萃取，分离水层、醇层，同法制成干浸膏，称重。

22单味药材加甘草提取与浸出物的测定取单味药材约10 g，甘草约3 g，其他操作同21项。

23复方提取与浸出物的测定取全方药材1付，一分为二，半付含甘草（复方1），半付不含甘草（复方2），其他操作同21项。

24 油水分配系数的计算油水分配系数logP=log（W油/W水），W油为油相浸膏质量，W水为水相浸膏
质量[1013]。

25分子连结性指数的计算分子连接性指数（MCI）是由Kier等人根据拓扑理论，在Randic分支指数基础上提出和发展起来的一种新的拓扑学参数，它能够定量描述分子的结构信息，如大小、分支、环、不饱和度和杂原子等，并能充分反映分子图的连接信息和化学环境，是表征分子结构特征的重要参数之一[5]。

其计算公式[13]为：nχ=Δ（δiδjδk……）-05，式中nχ代表n阶的价分子连接性指数，δi为i原子的Delta，即为原子i相连接的其他非氢原子数目。

朱秀华等[1325]研究发现醇类、芳香化合物、烃类等多种有机化合物的油水分配系数（logP）与MCI的一阶价分子连接指数（1χ）有很好的正相关性，因此1χ是评价含有多种不同成分混合溶液的亲水亲油能力的重要参数，特别适用于中药成分群的亲水亲油能力分析。

其计算公式为：1χ=∑（δiδjδk……）-05，以2，2，3三甲基丁醇为例，见图1。

一阶分子连接性指数计算如下。

1χ=（1×3）-1/2×2+（3×4）-1/2+（4×1）-1/2×2+（4×2）-1/2+（2×5）-1/2=3113
根据西北农林科技大学生命科学院中药化学结构数据库，查出24味中药所含成分的化学结构式，然后根据上述方法可以计算得24味中药的1χ，对于2种或2种以上中药复方的分子连接性指数的计算需要考虑配方时每味中药所加的质量，以甘草3 g，黄芪10 g复方为例，假设甘草的1χ为A，黄芪的1χ为B，则甘草和黄芪复方的分子连接性指数计算公式如下。

11/2=A×313+B×1013
其中11/2表示甘草和黄芪复方的平均分子连接性指数。

3结果
31 单味中药加甘草前后logP与1χ的相关性24味中药加甘草前后的logP 与1χ数据见表1，对24味中药加甘草前后logP与1χ进行相关分析，加甘草前后的相关系数r分别为0942（P＜005），0916（P＜005），这说明这24味中药的logP与1χ存在高度的正相关性，即中药成分中亲脂性成分越多，其油水分配系数越大；从加甘草前后logP与1χ的相关均具有高度的正相关性可知，甘草的加入对24味中药的logP与1χ相关性影响不大，这说明中药配伍后，成分之间大部分发生的是分子与分子之间的各种物理作用，而分子“印迹模板”之间发生的超分子作用就是主导，同时用具有表征分子结构特征的1χ来表征中药分子的亲水亲油能力是合理的。

32甘草的加入对单味中药浸膏得率（W），logP，11/2的影响对23味中药加甘草后的浸膏得率（W），logP，11/2进行测定和计算的实验数据见表2，ΔW，ΔlogP，Δ11/2分别表示单味中药加甘草后与加甘草前的W，logP，11/2的差值，对ΔW与ΔlogP，ΔW与Δ11/2进行相关分析，结果显示ΔW与ΔlogP的相关系数r=0837（P≤005），ΔW与Δ11/2相关系数r=0405（P≤005），这说明ΔW与ΔlogP 存在高度的正相关性，而ΔW与Δ11/2存在中度的正相关性。

从这一结果可以看出中药浸膏得率的变化趋势在一定程度上可以用来评价甘草对不同中药成分群的油水分配系数的影响，即当加甘草后中药浸膏得率下降时，可以预测加甘草后中药成分群的油水分配系数可能变小；从23味中药的ΔW可以看出，甘草对大部分中药均具有不同程度的增助溶作用。

从上述实验结果可以推测，甘草的增助溶作用与中药成分的亲水亲油能力的改变密切相关，而中药成分的亲水亲油能力正是成分分子“印迹模板”重要特征之一。

33甘草对中药复方W，logP和Δ11/2的影响计算得到的11/2与实验测得的logP，W数据见表3，对表3中的11/2与logP进行相关分析得r=0937（P≤005），即中药复方中11/2与logP成高度的正相关性，这说明11/2不仅可以用来表征单味中药成分整体亲水亲油能力，同时也可用于表征含2味或2味以上中药复方成分整体的亲水亲油能力；对8个复方的甘草组（复方1）与不加甘草组（复方2）的W进行t检验，其中除防己黄芪汤外，其他方均P≤005，且复方1的W比复方2均大，这说明甘草对升麻葛根汤、葛根黄芩黄连汤、桃核承气汤、当归四逆汤、酸枣仁汤、半夏泻心汤、小柴胡汤均具有增助溶作用，对防己黄芪汤增助溶作用不明显。

4讨论
中药及其复方有效成分群（部位）的溶解规律研究是中药制剂研究中不可逾越的一个环节。

由于中药有效成分群（部位）为多成分复杂体系，其中有已知成分也有未知成分，而已知单一成分的溶解行为大多不同，整合后的表观溶解规律并不是其各单一成分溶解行为的简单相加[26]，这使中药及其复方制剂进行溶出特征的质量控制的难度较大，这已成为中药剂型现代化、国际化的关键瓶颈问题。

目前，多数中药制剂溶出规律的研究集中于单个或少数成分，或仅仅研究中药制
剂中某个或少数成分的溶出特征与其体内吸收动力学之间的相关性，然而单个或少数成分与其所代表的中药制剂疗效的相关性并不都明确[2729]，这种研究方式显然没有将中药及其复方制剂作为一个整体，违背了中医用药的整体观念。

因此欲从宏观上把握中药有效成分群（部位）溶解规律，探讨其在一定溶液中（主要水、乙醇）的溶解特征，就必须掌握其溶出时成分与溶剂的相互作用及其规律。

而超分子“印迹模板”自主作用理论正是探讨这种作用规律，在阐明中药多组分溶出规律中发挥重大作用。

具有相同或相似“印迹模板”特征的超分子往往能自主产生作用形成超分子体，改变原来单个分子的物理或化学性质，而分子连接性指数正可以定量表征这种“印迹模板”特征，用来解释中药提取过程的浸润渗透、溶解解吸、扩散溶出现象。

分子连接性指数（MCI）是表征分子“印迹模板”结构特征的重要参数之一，本研究用其来表征中药成分“印迹模板”特征亲水亲油能力，这是基于已有大量文献报道MCI是表征多种化学成分（如醇类、多环芳烃、烷烃、醚、醛、酮等）亲水亲油能力（在正辛醇与水中分配系数）的重要参数[925]。

实验数据表明，中药成分MCI与logP存在很好的正相关性，可以用MCI来表征中药成分的亲水亲油能力。

甘草对大部分中药均具增助溶作用，且增助溶作用主要是通过改变中药成分的亲水亲脂特征，这可能与甘草酸形成的内亲脂外亲水的超分子胶束有着很大的关系。

基于超分子“印迹模板”理论可以对甘草的增助现象进行分子层面的阐述，即甘草酸在一定条件下能够按“印迹模板”自主作用规律形成内亲脂外亲水的超分子胶束，这些胶束能够与溶液中的其他成分发生超分子作用，因成分的“印迹模板”特征不同，它们在胶束中所处的位置亦不同，溶液中亲脂性成分（如黄酮类、挥发油）包埋于其内，两亲性成分（如氨基酸、苷类）镶嵌于其中，亲水性成分（如糖类、鞣质）吸附于其外，从而改变了中药成分的亲水亲油特征，但这只是理论的推测，要从中药超分子“印迹模板”空间结构去阐明甘草的增助溶作用特征，还需要借助分子印迹技术、电镜、核磁共振等进行深入研究。

随着中药成分超分子“印迹模板”自主规律的不断揭示，中药复方配伍的药剂学配伍增助溶定量规律不断得到揭示，单味中药剂型改革、调配与体内作用规律才能得到揭示。

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