离子液体在药物研究中的应用

离子液体在药物研究中的应用
发表时间：2019-11-26T14:40:50.783Z 来源：《中国西部科技》2019年第21期作者：谭俊荣
[导读] 随着社会与经济的发展，生活水平的提高，离子液体因其高度可调性而具备优良的物理化学性质和独特的生物活性,已不再局限于作为溶剂的传统应用。

随着对其毒性与生物相容性的深入了解,由于阴阳离子组合的多样性与可设计性,离子液体已经能够弥补市售药物在溶解度、生物利用度和药物输送等方面的不足,在药物开发中潜力巨大。

本文通过对离子液体在药物合成、输送作用,以及作为药物活性成分和剂型改良方面的研究与应用进行阐述,并对
谭俊荣
广州康瑞泰药业有限公司
摘要：随着社会与经济的发展，生活水平的提高，离子液体因其高度可调性而具备优良的物理化学性质和独特的生物活性,已不再局限于作为溶剂的传统应用。

随着对其毒性与生物相容性的深入了解,由于阴阳离子组合的多样性与可设计性,离子液体已经能够弥补市售药物在溶解度、生物利用度和药物输送等方面的不足,在药物开发中潜力巨大。

本文通过对离子液体在药物合成、输送作用,以及作为药物活性成分和剂型改良方面的研究与应用进行阐述,并对离子液体药物的未来发展作出展望。

关键词：离子液体；药物研究；应用
引言
离子液体是完全由阴阳离子组成的室温下为液体的盐，因其强大的空间位阻使得室温下阴、阳离子可以自由振动、转动甚至平动，使整个有序的晶体结构遭到破坏，导致其在室温下呈现出液态的性质。

但是，整体上静电场仍占优势，阴阳离子之间存在较强的相互作用，使得离子液体与易挥发易燃的分子型液体如苯、乙醚等有机液体相比几乎无蒸汽压。

由于离子液体特殊的结构，使其具有蒸气压低、黏度范围宽、导电性好、溶解能力强及热稳定性高等优点，已被广泛应用于电化学、有机合成、催化工程等领域。

Hough等将离子液体分为三代，第一代离子液体主要应用其物理性质，制备功能性溶剂;第二代离子液体应用其化学性质，获得具有独特物理化学性质的功能性材料;第三代离子液体应用其生物活性，制备具有特殊生物活性的目标产物。

离子液体具有一定的可设计性，可以通过改变阴阳离子对调节其物理或化学性质。

许多常见离子液体的结构或组分和活性药物成分相似，因此已有部分学者对离子液体在药物合成、多功能活性药物及药物传递等方面进行了深入的研究。

1离子液体在药物研究的概述
离子液体(ionicliquids,ILs)由大体积有机阳离子与无机或有机阴离子组成,熔点低于100℃,是在室温或室温附近温度下呈液态的盐,故又称为室温离子液体(roomtemperatureionicliquids,RTILs),其阴阳离子体积很大且高度不对称,强大的空间位阻使室温下的阴阳离子自由振动、转动甚至平动,导致整个有序晶体结构被破坏而表现出液态的性质。

ILs最主要的特点就是"可调性",即通过选择不同阴阳离子而具有不同的生物活性或独特的理化性质。

ILs发展如下:第一代ILs主要根据其独特的物理性质,如可忽略的蒸气压、高(热、化学)稳定性和低挥发性等用作"绿色"溶剂;第二代ILs主要根据其可调节的理化性质,对于给定的阴离子或阳离子,合理选择相应的反荷离子制备"功能化"ILs,如高能材料、润滑剂和金属离子络合剂等;第三代和最近的ILs主要根据其可调的理化性质并使用低毒性和生物相容性的离子组合,形成具有生物活性的ILs,甚至可以作为APIs,合成特效离子液体,即API-ILs。

2离子液体在药物研究中的应用
2.1利用ILs从天然产物中提取
APIs天然产物一直是新药研发的重要源泉,但在天然产物中提取药物有效成分时需要大量使用VOCs,导致溶剂残留而污染药品,甚至对环境也会造成一定的破坏。

研究表明,ILs作为药物提取的溶剂能够较好地克服上述问题。

Cull等首次在疏水性离子液体-水双相体系(liquid? liquidextractionswithhydrophobicils,IL-LLE)中提取大环内酯类抗生素红霉素A(arythromycin-A),发现萃取效率与乙酸丁酯-水双相体系相当,因此能够代替常规有机溶剂,从而避免溶剂的毒性和可燃性所带来的经济和环境损害。

之后,Freire等采用同样的液-液萃取方法,实现对咖啡因(caffeine)和尼古丁(nicotine)两种生物碱的完全提取,萃取原理主要在于:生物碱中氮氧原子之间的相互作用;ILs中阳离子的酸性氢原子;生物碱芳环与离子液体阳离子之间的π-π相互作用;生物碱的烷基与咪唑基离子的烷基侧链之间的色散相互作用。

微波辅助离子液体(microwave-assistedionicliquid,MAIL)与超声辅助离子液体(ultrasound-assistedionicliquid,UAIL)也常用于天然产物中药物的提龋其中,Du等开发的MAIL 方法是将IL作为萃取剂,在最佳萃取条件下,从延胡索中提取脱氢卡维丁(dehydrocavidine),与常规提取方法相比,该方法具有产率高、耗时短、溶剂使用量少且不使用VOCs等优点,因此常用于快速有效提取和分析药用植物中的活性成分。

Bi等利用UAIL技术,以1-烷基-3-甲基咪唑氯化物(1-alkyl-3-methylimidazoliumchloride,[Cnmim]Cl,n=2,4,6,8)为萃取剂,从抗心血管病药物丹参中成功提取出丹参酮(tanshinone)活性成分,结果表明,阳离子上烷基侧链越长,ILs与APIs相互作用越强,提取效率也就越高,最后[C8mim]Cl通过阴离子之间的复分解反应转化成疏水性1-辛基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐([C8mim]PF6)而与APIs实现分离。

2.2.黄酮类化合物的提取
黄酮类化合物主要是一种具有2-苯基色原酮的化合物，在防治及治疗老年高血压、脑溢血、糖尿病以及过敏性疾病等发挥重要的作用。

Zhang等人使用微波辅助法研究了从黄芩中提取黄酮类化合物（黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素），结果表明四种萃取物的产率分别是5.18%（30min）、8.77%（90s）、16.84%（30min）和18.58%（3h），与传统的萃取方法相比在萃取效率上有明显的提升，并且发现离子液体的中阴离子种类（Br-、Cl-、BF4-、OAc-和CF3SO3）和咪唑阳离子上取代的烷基链的长度（[C2mim]+、[C8mim]+、[C10mim]+和[C12mim]+等）也会对萃取效率产生影响，萃取产率随着烷基链的增长而减小，含Br-离子液体对萃取效率有较强的影响，其原因可能是Br-与四种萃取物发生较强的相互作用，Xie和Swatloski在研究离子液体萃取能力过程中也得到了相似的结论。

冯吉等人研究了可以用于降低血小板聚集、预防心脑血管疾病的一类多酚化合物的提取，在超声辅助条件下，以1-丁基-3-咪唑四氟硼酸盐代替有机溶剂为萃取剂提取虎杖中的虎杖苷和白藜芦醇，集提取，分离和纯化与一体，具有提取时间短、溶剂用量少、操作过程简单的特点。

张露月等人以离子液体[Bmim]BF4为萃取剂提取金钗石斛总黄酮和石斛碱，与传统的加热回流的方式相比，两组分的产率都有很大的提高，提取时间由90min降为185s，并且扫描电镜（SEM）观察后发现：发现离子液体微波协同处理后处理后的对结构的破坏更为严重，张冕[23]在采取离子液体-微波辅助方法提取女贞子中特女贞苷时，比较不同的提取方式对植物结构形貌的破坏程度也同样发现，离子液体处理后的植物细胞
破坏最为显著，表明离子液体可有效地吸收微波能量，提高微波提取效率。

2.3API-ILs的应用
传统的固体药物往往以结晶型APIs为主,固体APIs分为热力学稳定的结晶和不稳定的无定形形式,在制药或储药期间,随时都有可能发生不可预测的多晶型或假多晶型转换现象。

不同晶型的生物利用度和溶解度不同,A晶型药物所对应的有效剂量可能对于该药物的B晶型来说是有害甚至是致死量,无定型结晶药物无晶格束缚,往往比稳定的结晶药物具有更高的溶解度和更快的溶出速率,然而,因其较差的稳定性及自发性结晶等因素限制了相应药物的开发与应用。

结束语
离子液体特殊的理化性质与其阴阳离子的可设计性密不可分，研究的重点也在于如何选择有效的阴阳离子对以制备满足要求的离子液体。

离子液体作为一种环保型的溶剂为活性药物的提取提供了新的方向，不仅可以作为萃取剂，还可以作为稳定剂和分析剂等，与传统的萃取方法相比具有特殊的生物活性，可以有效地避免挥发有机溶剂的使用，并且具有用量少、可循环使用的特点，但是，因为离子液体的毒理作用未知以及生产成本的问题，在工业化的应用上未得到广泛的应用。

目前，对于药物靶向性的研究成为热点，离子液体在药物传递、制剂中也得到尝试应用，在未来，离子液体与活性药物经设计与组装有望在药物的特异性释放、缓释方面大有作为。

参考文献
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［2］郑燕升，莫倩．离子液体工业化应用及关键技术问题［J］．化工新型材料，2010，38(3):16－18．
[3]张定，王承潇，李琳，等．离子液体在制药领域的研究进展和应用前景[J]．中国医院药学杂志，2014，34（16）：1399-1403．。