大孔吸附樹(shù)脂參數(shù)研究及其在藥物分離中的應(yīng)用

大孔吸附樹(shù)脂參數(shù)研究及其在藥物分離中的應(yīng)用

大孔吸樹(shù)脂是一種不含交換基團(tuán)的大型吸附劑。由于其親水和氫限制的作用，其本身的過(guò)濾性能也很好。由于其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較高的比面，因此也具有篩選性能。根據(jù)其骨架材料的不同可分為極性、中性和非極性3種類型。1孔內(nèi)吸附樹(shù)脂的物理參數(shù)1.1比表面積對(duì)樹(shù)脂吸附量的影響比表面積是大孔吸附樹(shù)脂性能的重要指標(biāo),在應(yīng)用上有重要意義,從理論上講,在孔徑適宜的情況下,對(duì)具有相同孔隙率的樹(shù)脂,其吸附量隨比表面積的增大而增大。由于有機(jī)鍵的運(yùn)動(dòng)與所處條件有關(guān),所以除了高交聯(lián)剛性骨架外,數(shù)據(jù)都與預(yù)處理及具體條件方法等有關(guān)且差別很大。1.1.1吸附比表面積計(jì)算該法以氣體吸附為基礎(chǔ),根據(jù)吸附量和被吸附分子體積來(lái)計(jì)算吸附劑的表面積,需要在真空(0.13×104~0.13×106kPa)或低溫(氮、氦等沸點(diǎn)-195~-190℃)下進(jìn)行吸附,計(jì)算各種平衡點(diǎn)的吸附量,利用BET直線方程作圖,推算比表面積。該法精度較好,但需要在較高真空或低溫下進(jìn)行吸附,需要用大量的汞,而且裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測(cè)試速度比較慢,不宜進(jìn)行大量樣品的日常測(cè)試。1.1.2適用于眾多樹(shù)脂的測(cè)定方法簡(jiǎn)化BET法是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的容量氮吸附法,其采用的簡(jiǎn)化BET裝置克服了經(jīng)典BET裝置的不足,實(shí)驗(yàn)中僅采用單一氮?dú)庠?操作簡(jiǎn)單、快速,可用于測(cè)定幾百至1m2·g-1以下比表面積的樹(shù)脂,具有較好的重復(fù)性和精密度,可測(cè)定低于1m2·g-1比表面積的樣品,這是經(jīng)典法難于實(shí)現(xiàn)的。1.1.3孔結(jié)構(gòu)測(cè)定結(jié)果該法是在溶脹下對(duì)于比表面的測(cè)定方法,可以得到某一半徑以上或某一半徑區(qū)間的比表面。郭賢權(quán)等采用AutoporeⅡ9200型壓汞儀對(duì)5個(gè)樣品進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)測(cè)定分析,結(jié)果表明壓汞法測(cè)得的比表面積遠(yuǎn)大于氮吸附法測(cè)得的結(jié)果,其偏差達(dá)幾十倍,因而不能反映孔的內(nèi)表面積,主要是因?yàn)閴汗俣ù罂孜綐?shù)脂的孔結(jié)構(gòu)為“無(wú)模型”孔型,而實(shí)際大孔樹(shù)脂屬于異形孔所致,但該法測(cè)得的數(shù)據(jù)較有規(guī)律,可作為趨向性參考價(jià)值。1.1.4記錄的準(zhǔn)確性與傳統(tǒng)的BET法相比,該法不需高真空系統(tǒng),自動(dòng)得到持久保存的記錄,快速而簡(jiǎn)便,但準(zhǔn)確度較之差。國(guó)內(nèi)常用的儀器有大連儀表二廠的BC-1型和北京分析儀器廠的ST-03型比表面積測(cè)定儀等。1.2孔體積測(cè)量1.2.1測(cè)定法的測(cè)定大孔樹(shù)脂的孔容主要是通過(guò)比重瓶法測(cè)定骨架密度和表觀密度,根據(jù)公式:孔容=1/表觀密度-1/骨架密度計(jì)算。骨架密度常選能滲入大孔樹(shù)脂孔道而不會(huì)引起骨架溶脹的溶液,如正庚烷進(jìn)行測(cè)定,此法測(cè)得的數(shù)據(jù)重復(fù)性較好。表觀密度常用汞特制的比重瓶測(cè)定,此法由于壓力和充汞時(shí)不易控制準(zhǔn)確,測(cè)得的數(shù)據(jù)重復(fù)性較差。郭賢權(quán)等采用Quantachrome掃描孔率計(jì)充汞技術(shù)測(cè)定2種大孔樹(shù)脂的表觀密度,并與比重瓶法測(cè)定結(jié)果比較,結(jié)果表明充汞法測(cè)得的數(shù)據(jù)重復(fù)性很好,且操作簡(jiǎn)便快捷,具有普遍使用的價(jià)值。1.2.2脂骨架變形引起誤差該法是通過(guò)測(cè)定壓力與孔體積的關(guān)系曲線求得大孔和微孔的孔體積,測(cè)定時(shí)需要注意壓汞時(shí)高壓會(huì)引起樹(shù)脂骨架變形而引起誤差,這些誤差主要出現(xiàn)在微孔區(qū)。使用的儀器有壓汞議和掃描孔率計(jì)等,壓汞儀不能測(cè)定孔徑小于20×10-4μm的孔容,美國(guó)的Quantachrome掃描孔率計(jì)可測(cè)定18×10-4μm以上的孔容。此外測(cè)定孔容的方法還有吸附增重法、毛細(xì)管凝聚法、堆積容積法、核磁共振法等。1.3平均徑的測(cè)量1.3.1積分曲線孔體積的測(cè)定本法通過(guò)測(cè)定孔體積的微分和積分曲線來(lái)計(jì)算平均孔徑。微分曲線的極大值為平均孔徑;由于壓力3.9×104kPa以上時(shí),樹(shù)脂骨架被壓縮,使積分曲線后部偏高,常取積分曲線孔體積一半處對(duì)應(yīng)的孔徑值為平均孔徑。用此法測(cè)定平均孔徑應(yīng)注意高壓引起樹(shù)脂骨架變形而產(chǎn)生的誤差。使用的儀器主要有Autopore壓汞儀和Quantachrome掃描孔率計(jì)等。1.3.2平均孔徑的測(cè)定大孔吸附樹(shù)脂內(nèi)部骨架和孔腔兩相之間電子密度的差別很明顯,散射角度不同,所以測(cè)出不同散射角度的散射強(qiáng)度即可得到孔半徑。裴光文等利用Dmax-3A型射線衍射儀及Kratky小角散射裝置等對(duì)干態(tài)及溶脹態(tài)樣品進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明該法可測(cè)定平均孔徑范圍在一至數(shù)百納米。此外測(cè)定平均孔徑的方法還有電子顯微鏡法、換算法、簡(jiǎn)便吸附法等。1.4為徑段的測(cè)量1.4.1孔徑分布的測(cè)定。根據(jù)壓力的影響孔徑分布的測(cè)定以壓汞法最為常用。本法是利用壓汞儀或掃描孔率計(jì)壓汞測(cè)得孔徑分布曲線,但有時(shí)由于壓力太大而造成樹(shù)脂骨架變形,使測(cè)定的微孔部分體積都偏大,需進(jìn)行校正扣除才能得到真正的孔徑分布曲線。汞接觸角對(duì)大孔樹(shù)脂的孔徑分布影響也較大,由180°取代140°,平均孔徑增大近2倍,一般選擇140°~180°為宜。1.4.2x射線色散法本法可測(cè)定尺寸位于1至數(shù)百納米的大孔樹(shù)脂的平均孔徑及分布。1.4.3毛細(xì)管聚集法本法測(cè)定的過(guò)程繁瑣,只能測(cè)定0.3~20nm的孔徑分布,使用的儀器有容量法BET及氣相色譜儀ST-03等。2有機(jī)物殘留量測(cè)定對(duì)于不揮發(fā)性有機(jī)殘留物的檢查美聯(lián)邦條例第170~199部分3卷21條(1998年修訂),以洗脫液中有機(jī)殘留物總量(重量法)為指標(biāo),進(jìn)行限量檢查。具體方法為用蒸餾水、95%乙醇、5%醋酸以350~400mL·h-1的流速依次洗脫處理,棄去1L初洗液,收集2L續(xù)洗液,揮干,于105℃干燥至恒重,稱定質(zhì)量(浸出物重),在于850℃灼燒至完全灰化且恒重后,稱定質(zhì)量(灰分質(zhì)量),此后2次質(zhì)量之差即為有機(jī)物殘留量。凌寧生等利用氣相色譜法以二乙烯苯含量為指標(biāo),從動(dòng)、靜2種狀態(tài)出發(fā),用乙醇、酸、堿處理D-101大孔吸附樹(shù)脂至無(wú)殘留物檢出為止。許興臣等以苯乙烯、二乙烯苯為指標(biāo),用氣相色譜法測(cè)定WLD-Ⅲ型大孔吸附樹(shù)脂中殘留物,結(jié)果未處理WLD-Ⅲ型大孔樹(shù)脂中苯乙烯含量為3.5×10-6g·g-1,預(yù)處理后的各樹(shù)脂樣品中均檢測(cè)不到苯乙烯和二乙烯苯。日本三菱化成公司以甲醇、異丙醇為溶劑對(duì)HP20和SP700型樹(shù)脂進(jìn)行提取,并以GC法測(cè)定了提取液中樹(shù)脂殘留物含量。3國(guó)外大孔吸附樹(shù)脂的生產(chǎn)和應(yīng)用3.1其他非織造材料美國(guó)的Kunin教授發(fā)明了大孔網(wǎng)狀聚合物吸附,并于1966年研制成功了第一個(gè)大網(wǎng)格吸附劑,此后大孔吸附樹(shù)脂材料成為一個(gè)嶄新的技術(shù)領(lǐng)域,受到歐美及日本等國(guó)的高度重視,研制開(kāi)發(fā)了一批類型不同的、性能良好的吸附樹(shù)脂,并形成了商品供應(yīng)。目前,美、英、法、德及日本等國(guó)均有專業(yè)公司研究生產(chǎn),其產(chǎn)品性能見(jiàn)表1,2。3.2附樹(shù)脂性能日本生產(chǎn)有“藥用標(biāo)準(zhǔn)”的、性能良好的樹(shù)脂產(chǎn)品,由于其使用的大孔吸附樹(shù)脂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,樹(shù)脂性能穩(wěn)定,分離純化效能高,壽命長(zhǎng)。在美國(guó),目前尚未檢索到關(guān)于大孔吸附樹(shù)脂的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),但FDA有關(guān)于離子交換樹(shù)脂的標(biāo)準(zhǔn)要求,即提取劑中二乙烯苯的含量小于50μg·L-1。4國(guó)內(nèi)大孔吸樹(shù)脂的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用4.1大孔吸附樹(shù)脂系列產(chǎn)品我國(guó)對(duì)大孔吸附樹(shù)脂的研究,從20世紀(jì)70年代由天津南開(kāi)大學(xué)何丙林教授開(kāi)始,相繼北京、上海、四川的科研單位,如中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所、上海醫(yī)工院、四川晨光化工研究院等在國(guó)內(nèi)研制并開(kāi)發(fā)了各類產(chǎn)品,分別由天津南開(kāi)大學(xué)化工廠、上海金山樹(shù)脂廠、華東理工大學(xué)華震公司、華北制藥廠樹(shù)脂分廠等推出了各種類型的大孔吸附樹(shù)脂系列產(chǎn)品,其產(chǎn)品性能見(jiàn)表3~7。4.2標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的大孔吸附樹(shù)脂在樹(shù)脂材料方面缺乏統(tǒng)一、嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于藥品生產(chǎn)而言缺乏藥用標(biāo)準(zhǔn),在生產(chǎn)應(yīng)用中缺乏規(guī)范化的技術(shù)要求。4.3應(yīng)用4.3.1黃酮吸附樹(shù)脂的制備工藝馬振山報(bào)道了大孔吸附樹(shù)脂在中藥有效成分提取分離方面的應(yīng)用,體現(xiàn)出大孔吸附樹(shù)脂簡(jiǎn)化提取工藝、減少有機(jī)溶媒的耗用、提高分離效率、提高有效成分純度等優(yōu)勢(shì)。近幾年,大孔吸附樹(shù)脂在中藥單方有效成分的分離、純化方面應(yīng)用更加廣泛。張紅等研究了大孔吸附樹(shù)脂提取喜樹(shù)堿的工藝,經(jīng)過(guò)對(duì)7種樹(shù)脂的比較,優(yōu)選出AB-8樹(shù)脂是一種較為理想的吸附劑,結(jié)果表明經(jīng)AB-8樹(shù)脂提取喜樹(shù)堿的收率為2.6%~3.1%,純度90.2%~90.5%,證明了大孔吸附樹(shù)脂法從喜樹(shù)果中提取喜樹(shù)堿的可行性。麻秀萍等比較了10種大孔吸附樹(shù)脂對(duì)銀杏葉黃酮的吸附性能,篩選試驗(yàn)結(jié)果表明AB-18大孔吸附樹(shù)脂是一種對(duì)銀杏葉黃酮吸附性能優(yōu)良的吸附劑,對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)工藝,充分利用銀杏資源有重要意義。王梅等研究了用大孔吸附樹(shù)脂提取茶葉中茶多酚的方法,通過(guò)對(duì)樹(shù)脂的篩選確定了NK-S3樹(shù)脂對(duì)茶多酚吸附-解吸性能良好,其對(duì)茶多酚的吸附量可達(dá)81.57mg·g-1,洗脫率接近100%,此法提取茶多酚成本低、工藝簡(jiǎn)單且樹(shù)脂可反復(fù)使用,可完善為工業(yè)化提取方法。馬雙成等研究了川芎提取純化工藝條件,結(jié)果表明大孔吸附樹(shù)脂法提取物收率為0.6%,其中川芎嗪和阿魏酸的含量約占原藥材的25%~29%,該法操作簡(jiǎn)單,收率穩(wěn)定,適用于工業(yè)生產(chǎn)。崔九成等采用D101大孔樹(shù)脂分離純化葛根總黃酮,結(jié)果表明該法具有收率高(占藥材總黃酮的84.58%)、成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),可供大生產(chǎn)選用。姜換榮等采用大孔吸附樹(shù)脂分離赤勺總苷,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明赤勺總苷的收率為5.4%,其中芍藥苷含量75%,其方法操作簡(jiǎn)便,樹(shù)脂再生容易,得率穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,適用于工業(yè)化大生產(chǎn)。袁倚盛等采用703弱堿性大孔吸附樹(shù)脂制備大黃中總游離蒽醌,得率為2.8%~3.5%,高于化學(xué)試劑法,認(rèn)為該法可作為總游離蒽醌制備純化工藝。楊燁等優(yōu)選了大孔吸附樹(shù)脂提取分離川烏、制草烏水煎液中烏頭類總生物堿的工藝條件,實(shí)驗(yàn)證明采用AB-8型樹(shù)脂或D-101型樹(shù)脂,80%乙醇洗脫,烏頭類總生物堿的提取率為85%,水溶性雜質(zhì)去除率為82%,對(duì)提高制劑中有效成分含量,縮小服用劑量有重要意義。劉榮華等采用CDX-40大孔吸附樹(shù)脂提取豬膽汁中的膽紅素并對(duì)提取工藝進(jìn)行了篩選,結(jié)果表明采用最佳工藝條件可使膽紅素的提取率達(dá)85%以上,純度可達(dá)93%,且工藝簡(jiǎn)單,樹(shù)脂再生容易,可作為膽紅素的生產(chǎn)工藝。蔡雄等研究了D101大孔吸附樹(shù)脂富集純化人參總皂苷的工藝條件,結(jié)果表明通過(guò)大孔樹(shù)脂富集純化后的人參總皂苷洗脫率在90%以上,5%乙醇洗脫液干燥后總固物中人參總皂苷純度可達(dá)60%,證實(shí)了該技術(shù)用于生產(chǎn)的可行性。D101大孔吸附樹(shù)脂法富集純化毛冬青、三七總皂苷均有吸附量大、洗脫率高等優(yōu)點(diǎn),可適用于工業(yè)化生產(chǎn)。4.3.2改制劑工藝穩(wěn)定性考察宓曉黎等將大孔吸附樹(shù)脂提取分離技術(shù)應(yīng)用于降壓膠囊的制備工藝,用非極性大孔吸附樹(shù)脂法從復(fù)方中提取有效成分,采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察了最佳吸附和解吸條件并進(jìn)行了試驗(yàn)生產(chǎn),結(jié)果表明,大孔樹(shù)脂法簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程,縮短了生產(chǎn)周期,提高了產(chǎn)物的純度,更適于工業(yè)化生產(chǎn),可替代原溶劑提取沉淀工藝。石林平等采用大孔吸附樹(shù)脂提取桔梗、遠(yuǎn)志、款冬花、甘草等的有效成分,制成復(fù)方桔梗止咳滴丸,以薄層色譜法對(duì)桔梗、遠(yuǎn)志進(jìn)行鑒別,采用HPLC對(duì)甘草酸進(jìn)行含量測(cè)定,結(jié)果表明改制劑工藝穩(wěn)定,質(zhì)量可靠,具有劑量小、起效快、服用方便等特點(diǎn)。饒品昌等采用大孔吸附樹(shù)脂精制右歸煎液,通過(guò)正交試驗(yàn)表明,影響精制的因素為右歸煎液濃度、流速和徑高比,吸附回收率83.34%(以5-羥基糠醛計(jì)),且所得干浸膏不易吸濕,貯藏方便。郭立瑋等采用大孔吸附樹(shù)脂吸附與超濾連用精制技術(shù)制備得六味地黃丸精制提取物,其質(zhì)量只有原藥材的4.6%,而98%的丹皮酚與86%的馬錢(qián)素被保留,有效的減少了服用量,保留了小分子有效成分。晏亦林等用D101大孔吸附樹(shù)脂分離精制四逆湯,并運(yùn)用化學(xué)與藥效學(xué)指標(biāo)對(duì)大孔樹(shù)脂精制物進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明四逆湯精制物能保留四逆湯的有效成分,用D101大孔樹(shù)脂精制四逆湯可行。劉中秋等以保和丸中主要藥味陳皮中的主要成分橙皮苷富集程度為考察指標(biāo),考察了大孔樹(shù)脂富集保和丸有效成分的最佳工藝條件,結(jié)果表明D101大孔吸附樹(shù)脂富集橙皮苷洗脫率在95%以上,50%乙醇洗脫液干燥后總固物約為處方量的4%,對(duì)精制物進(jìn)行多指標(biāo)藥理評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,沒(méi)有改變?cè)瓌┬偷墓π?大孔樹(shù)脂法較好的富集了保和丸中的有效成分,減小了服用劑量,在飽和丸劑改中具有推廣應(yīng)用價(jià)值。張春艷等采用大孔樹(shù)脂法精制腦康口服液,并與醇沉法制得的腦康口服液進(jìn)行了工藝質(zhì)量及薄層色譜圖譜鑒別比較,結(jié)果表明經(jīng)DA-201型大孔樹(shù)脂精制的腦康口服液澄明度明顯提高,精制后的腦康口服液質(zhì)量明顯優(yōu)于純沉法,而且縮短了生產(chǎn)周期,提高了生產(chǎn)效率,唯一不足是成本略高。5國(guó)內(nèi)大孔吸附樹(shù)脂應(yīng)用穩(wěn)定性和發(fā)展之特征大孔吸附樹(shù)脂之所以能得到廣泛應(yīng)用,主要是它能解決其他常用吸附劑難以解決的問(wèn)題,具有吸附容量大、吸附速度快、易解吸、易再生;物理與化學(xué)穩(wěn)定性高,不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑;對(duì)有機(jī)物選擇性好,不受無(wú)機(jī)鹽類及其他強(qiáng)離子、低分子存在的影響,且反而有利于吸附;品種多,不同品種可吸附多種有機(jī)化合物;流體阻力較小;脫色能力高等。但由于大孔吸附樹(shù)脂應(yīng)用時(shí)間較短,其應(yīng)用和性能