抗癌药物紫杉醇的天然提取与分离技术.docx

PAGE \* MERGEFORMAT6 抗癌药物紫杉醇的天然提取与分离技术 周志毅 摘要：本文简述了抗癌药物紫杉醇的发展简史，介绍了一些现当代常用的从紫杉醇树皮中提纯分离紫杉醇的技术，其中，较详细的叙述了超临界流体萃取技术在紫杉醇提纯领域的应用。 关键词：紫杉醇；提取；分离；超临界流体萃取 紫杉醇的发展简史 据历史学家研究，人类从植物中寻找有效抗癌成分的历史至少可以追溯到公元前1500年关于纸莎草的研究，但真正对天然产物进行系统的科学研究却是从上世纪 50年代才开始的。50年代，Hartwell 及其同事着重研究了抗癌制剂鬼臼毒素及其衍生物的应用。同时，一系列寻找天然抗肿瘤成分的研究导致了像长春花碱、长春新碱及秋水仙碱等一系列具有代表性的抗癌药物的产生。1971年，美国科学家Wanj及其同事从欧洲短叶红豆杉(Taxus brevifolia)中分离得到一种具有细胞毒性的新二萜类化合物，命名为紫杉醇(Taxol)，药理实验证明，它具有广谱抗癌作用，但由于其天然含量极低，故而在当时并未引起人们的注意。直到1977年，Horwit.Z博士发现其抗癌机理在于能够与动物细胞有丝分裂期间产生的微管蛋白结合，促进微管蛋白聚合装配成微管二聚体，从而抑制细胞中微管的正常生理解聚，使细胞有丝分裂停止在G2期及M期，使细胞自然凋亡，从而阻止了癌细胞的快速繁殖【1】。20多年过去了，随着技术进步，分离，富集，甚至人工生产稀有天然化合物成为可能，人们重新意识到了紫杉醇的价值，越来越重视它的研究，以期望这种化合物成为人类对抗癌症的有力武器之一。 天然紫杉醇主要存在于红豆杉属作物中，在成树树皮中含量最高。但是，总体上而言，其天然存在含量还是相当稀少的。即使是世界上紫杉醇含量最高的欧洲短叶红豆杉的树皮中，也仅有0.069%，而最少的才0.003%。这意味着38000棵红豆杉中方可提纯紫杉醇约25公斤。这么巨大的需求量对于红豆杉这种生长周期十分缓慢的常绿乔木来说是无法承受的，大规模的破坏性砍伐也是没有可持续发展的眼光的盲目做法。有机化学家们关于紫杉醇的全合成研究虽已在实验室获得成功，但从大规模生产的角度考虑仍是不可行的，因此市售紫杉醇依旧多数为从天然或栽培红豆杉的树皮或枝叶中直接提取得到，主要方法有： HYPERLINK mailto: /w/@.Z2A,i@-T沉淀法，色谱法，膜分离法，氧化铝固相萃取法，离子交换法，超临界流体萃取法，药理作用靶点法，化学反应法等【2】。 2．紫杉醇的天然提取方法 2.0紫杉醇粗提取 从天然植物的树皮、枝叶等组织中粗提取紫杉醇得到紫杉浸膏是为了接下来的精制做准备的。日本学者对紫杉醇提取的溶剂种类进行了详细的研究，结果表明：在乙酸乙酯、乙醚、丙酮、甲醇、乙烷、异丙醇、乙酸乙酯-甲醇、乙酸乙酯-二氯甲烷、乙酸乙酯-丙酮、乙酸乙酯-乙醚等溶剂中，以乙酸乙酯-丙酮（体积比1:1）混合溶剂提取效果最好，所得浸膏仅为植物干重的7.7%，紫杉醇的含量高达浸膏的0.084%，而用甲醇提取所得的浸膏为植物干重的20.98%，紫杉醇的含量为浸膏的0.027%，尚需要多次抽提才能得到紫杉醇含量较高的浸膏【3】。现在看来利用乙酸乙酯-丙酮（1:1）一次便可以使紫杉醇提取量高于以往常用溶剂所能得到的量，这就为后续分离纯化工作带来很大的方便，由于乙酸乙酯-丙酮（1:1）的价格与甲醇的价格相当，且可以回收利用，因此，这一方法是较为经济合理的。但是浸膏都是在原材料干燥粉碎后直接用有机溶剂反复浸提的，故浸膏中除了目标物质紫杉醇外，还存有大量的色素，蜡质及其有着和紫杉醇一样的碳骨架的类似物，这些杂质的存在都为后续的去杂提纯增加了相当的难度【4】。 2.1紫杉醇的精提取 2.1.1沉淀法 沉淀法（precipitation）是利用某种沉淀剂使需要提取的药物或杂质在溶液中的溶解度降低而形成雾定型固体的过程。沉淀法的优点是设备简单，成本低，原材料易得，在产物浓度越高的溶液中沉淀越有利，收率越高。沉淀一般只能达到初步纯化的目的，技术较为成熟，在大规模生产中被广泛应用。紫杉醇在己烷溶液中能产生沉淀，这个性质可以用来提取紫杉醇。可以在粗提的浸膏中添加己烷，石油醚或轻汽油等非极性溶剂将紫杉醇沉淀析出，非极性杂质则残留于母液中被除去，从而得到纯度较高的紫杉醇【5】。但是，沉淀过程中生成的沉淀非常细微，即使使用高速离心机也很难全部回收，导致了紫杉醇的较大损失【6】。 2.1.2色谱法 早期的色谱纯化紫杉醇工艺是采用多根硅胶层析柱串联的一种操作，但是因为硅胶对紫杉醇的不可逆吸附造成了巨大的损失，使得紫杉醇的回收率很低，仅为0.004%左右。近年来，随着色谱技