大孔树脂分离技术
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大孔树脂分离技术是20世纪60年代末发展起来的继离子交换树脂后的分离技术,国外最早用于工业脱色、环境保护、药物分析、抗生素提取分离等领域。近年来,大孔树脂广泛用于天然产物的分离,为分离有机化合物尤其是水溶性化合物的有效手段,在天然产物化学成分的提纯等方面显示了独特作用。四川省中药研究所经过几十年的研究,应用于中药复方提取分离取得了较好的成绩,该技术被科技部确定为“九五重点推广项目”之一,主要特点是该技术能富集中药中的有效或主要成分,可使中药用药剂量缩小20~50倍。虽然目前尚有一些技术问题有待解决,但仍具有较好的推广应用价值。笔者试图结合自己的实验研究实例,对大孔树脂分离技术在中药制剂研究与生产中的应用作初浅探讨。
1 大孔树脂分离技术机理与特点
大孔吸附树脂为一类有机高聚吸附剂,一般为白色球形颗业剂,通常分为非极性(苯乙烯型)和中极性(2-甲基丙烯酸酯型)两类,理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂。对有机物选择性较好,不受无机盐及强离子低分子化合物存在的影响。大孔吸附树脂为吸附性和筛选性相结合的分离材料,它本身具有吸附性,是由于范德华力或产生氢键的结果。筛选性原理是由于其本身多孔性结构所决定。正是因为这些特性,使得有机化合物尤其是水溶性化合物的提纯得以大大简化。大孔吸附树脂的分型主要根据其“孔径”(微观小球之间的平均距离)和“比表面积”(微观小球表面积的总和m2/g)。应用大孔吸附树脂进行有机化合物的分离纯化,首先要知道化合物分子极性大小、体积及结构等。极性较大的化合物一般适于在中极性的树脂上分离,而极性小的化合物适于在非极性树脂上分离。在一定条件下,同一树脂对化合物体积大的吸附力强,如果树脂与化合物分子之间能发生氢键,吸附作用也将加强。大孔吸附树脂洗脱溶媒可使用甲醇、乙醇、丙酮等。对非极性树脂,洗脱剂极性越小,洗脱能力越强。对于中极性树脂和极性较大的化合物来说,则用极性较大的溶剂较为合适。
2 研究应用概况
1979年,专家首先试用大孔树脂对糖、生物碱、黄酮进行吸附,并在此基础上用于天麻、赤芍、灵芝等中药的提取分离。从实验结果看,大孔树脂是分离中药中水溶性成分的一种有效方法。应用DA201型大孔树脂分离白芍总苷取得较好效果。探讨了LD605型大孔吸附树脂纯化具有不同母核结构有效部位的特性,以含生物碱、黄酮、水溶性酚性化合物和无机矿物质4种中药有效部位的单味药材(黄连、葛根、丹参、石膏)提取液为样本,在LD605型树脂上进行动态吸附研究,以蒸馏水、50%乙醇、95%乙醇梯度洗脱,比较比上柱量(saturation ratio)、比吸附量(adsorption ratio)、比洗脱量(elution ratio)等吸附特性参数。结果表明,无机矿物类药物不能在树脂上吸附,其它几种均可不同程度地被吸附,强弱规律为生物碱>黄酮>酚性成分。实验中关于比洗脱量的结果说明乙醇是一种很好的洗脱溶剂,50%的乙醇能将所试样本中已吸附的生物碱、酚性成分完全洗脱,黄酮大部分洗脱(约85%)。应用D101型大孔吸附树脂提纯人参,应用D101型大孔吸附树脂胆取三七总皂苷,应用大孔吸附树脂法测定三七及其制剂冠心宁总皂苷,方亮等测定梅花参芪精中人参总皂苷的含量。四川泰华制药厂应用大孔树脂分离技术,成功的改造了六味地黄胶囊和藿香正气软胶囊。
3 影响因素及注意事项
1、树脂种类的选择:在详细了解药用树脂的规格和标准的基础上,根据所分离纯化化合物的结构特征和理化性质等,进行预试验或通过查找文献资料获得所应选用树脂的型号,预测树脂纯化工艺的可行性、可靠性与合理性。
2、树脂的预处理:市集树脂一般含有未聚合的单体、致孔剂、分散剂和防腐剂等,使用前应进行预处理。一般以甲醇或丙酮浸泡或回流数日,再以甲醇洗脱即可。
3、药液的上柱吸附分离:这一过程主要分为上柱吸附和洗脱分离。上柱吸附时应进行树脂用量与上柱药液量考察的试验,建立树脂吸附达饱和和终点的判定方法。需要注意的是上样药液沉淀
去除等预处理过程不可少。药液的澄清度较好时,能提高被分离成分的纯化率,亦能提高树脂的使用寿命。洗脱分离时,通过洗脱曲线与比洗脱量的测定以及总固物与精制度的考察,筛选最佳洗脱溶媒和洗脱用量。
4、树脂的再生:用后树脂的再生,以95%乙醇洗涤或浸泡过夜,如若树脂颜色变深,可用0.1~1.0mol/L的NaOH或HCl洗涤或浸泡适当时间,至树脂颜色接近原颜色为宜,继而用蒸馏水冲洗至中性。此外,应建立评价再生树脂是否符合要求的指标与方法,说明树脂经多次反复使用再生后其纯化效果的一致性。