中药丹参三倍体新品种选育及推广
丹参是我国传统医药学中应用最早,最广泛的药物之一,在临床上被广泛用于治疗冠心病,心绞痛,缺血性中风等疾病.目前我国以丹参为原料生产的中成药有100多种,其中复方丹参滴丸已进入16个国家的主流医药市场,2005年丹参多酚酸盐及其注射用丹参多酚酸盐作为国家新中成药已经投放市埸.这些药品的开发不仅充分发掘了丹参的药用价值,也扩大了丹参的市场需求造成丹参供应的短缺.然而,我国丹参药材产量,自上世纪七十年代以来就供不应求,而栽培丹参至今全国还没有一个统一的品种.培育丹参新品种已是当务之急,因此,本项目提供的三倍体丹参新品种有重要应用价值.
南开大学建立了我国第一个丹参三倍化育种新体系,建立了我国主要丹参产区栽培和野生丹参种质资源圃,并从形态学,细胞学和分子生物学水平对丹参进行了研究,培育了一系列丹参基因组多倍化新种质和新品种,具体研究工作有:
创造了17个株系白花丹参同源四倍体,现已有四倍体M2代约400株种群,可以满足三倍体丹参的培育需要;
对180个株系三倍体丹参F1代优势率进行了分折,三倍体丹参根部药材产量单株最高达1150克/株,株间优势率100%;
已将我国12个省,市地区的丹参改造为三倍体,并选育出七个地区的12个三倍体丹参新品种,为在全国推广三倍体丹参新种质做好了准备;
建立了三倍体丹参自然杂交制种法,为大面积三倍体杂交制种奠定了基础.
2007年11月在天津蓟县试验基地召开的"丹参基因组多倍化新品种选育"现场验收会,对三倍体丹参根部生长状况和根部药材产量进行了现场考查,验收,在测定的42株三倍体丹参中,根部药材单株平均产量达416.5克/株,比二倍体对照增加3.3倍.
丹参在我国广泛分布,耐土壤脊薄,各种土壤类型均能生长,是新农村建设,农民致富的好帮手.
南开大学培育的新品种具有以下特点:
三倍体丹参杂种优势可以保持10年以上,三倍体丹参抗病性,抗逆性增强,适应性强,全国各地均可种植.通过三倍体新品种产生的杂种优势,可以大幅度提高栽培丹参药材产量.
栽培丹参一般亩产600-1000斤,本项目推广的三倍体丹参新品种亩产可达2000斤以上,效益显著增加.
本项目的基础研究"药用植物丹参种质资源的遗传改良与种质创新研究"得到国家自然科学基金资助,丹参三倍体的培育方法已申请发明专利,专利(申请)号:200710061227.7.
抗癌药物紫杉醇生产新技术
紫杉醇(Taxol)是一种广谱天然抗癌新药,存在于红豆杉(Taxussp.)树皮中,1992年上市以来,紫杉醇及其衍生物多西紫杉醇一直是销售量最大的抗癌药物,年销售额约为20-30亿美元,并且需求量不断增长.除抗肿瘤外,临床还不断发现紫杉醇的新用途,例如,抗类风湿性关节炎,抗疟疾的作用,对中风,早老性痴呆和先天性多囊肾病也有疗效,进一步扩大了市场.紫杉醇已经是通用名药制剂产品,知识产权保护方面的壁垒业已解除.
现有工业生产技术
以美国最大制药公司之一的Bristol-Myers-Squibb为代表的全球紫杉醇生产厂家,均从红豆杉的树皮中提取纯化紫杉醇,由于它含量极低,加上原料红豆杉资源的匮乏和严禁砍伐,全球的总产量远远不能满足市场需求,因此紫杉醇价格昂贵.各厂家都大量种植红豆杉以解决原料短缺,我国也有数十家小规模的厂家依靠种植红豆杉来生产紫杉醇.
化学合成法于1994年由美国的两家实验室完成,但是紫杉醇结构复杂,合成效率低,成本高,至今无法应用于工业生产.红豆杉的细胞培养技术虽经过十余年的不遗余力的努力,由于无法解决放大问题(红豆杉细胞放大即死亡),应用的可能性难以预测.
生产新技术
南开大学拥有自主知识产权的紫杉醇生产新技术,即真菌大规模发酵生产紫杉醇,拥有高产菌株,技术水平处于国际领先,已经达到工业化生产的经济性要求.
研究基础
本项目得到十一五"863"重点项目支持(项目号:2007AA021501),已完成最佳条件小试实验,投资成本和制备成本较低.
图) 产紫杉醇真菌的对照
生物学活性检测:A.真菌产紫杉醇,B.标准样,C.溶剂对照.
高纯度汉防己单体生物碱的制备
成果与项目的背景及主要用途
防己是一种重要的中药材,具有利水消肿,祛风止痛的功效.防己中的主要成分汉防己甲素为双苄基异喹啉类生物碱,具有消炎,镇痛,降压,抗矽肺等作用.随着细胞分离技术及分子生物学研究的长足发展,药理研究已逐渐深入到细胞,亚细胞及分子水平,近期研究发现汉防己生物碱中汉防己甲素(Tetrandrine,Tet)是天然的非选择性钙通道阻滞剂,又是钙调蛋白的天然拮抗剂,影响钙离子的跨膜转运及在细胞内的分布,因此Tet具有更广泛的药理作用和临床应用前景,在抗肝细胞纤维化,缺氧性肺动脉高压的防治,特别是逆转肿瘤化疗多药耐药性方面引起了人们的高度重视.
目前市场上汉防己甲素的制剂有片剂和水针剂,均为地标升国标品种,存在质量标准低,质控方法简单的不足;另外,为保证主药的稳定,水针剂中加有大量抗氧化剂和络合剂,影响了临床用药安全.因此我们采用新的原料药提取工艺,建立高纯度的汉防己甲素质量标准;改变了传统的水针剂型,开发新的冻干粉针剂,使主药贮存更加稳定,且不含任何稳定剂,增加了临床用药的安全性.
汉防己含有汉防己碱,防己诺林碱,甲基粉防己碱,二小檗胺,轮环藤酚碱等生物碱,由于结构和性质接近,分离纯化比较困难.现有方法存在如下问题:1)提取中多数工艺需要在开放环境中大量使用强毒性的溶剂苯,氯仿等,对操作人员和环境的危害很大;2)活性炭脱色时样品损失较多;3)方法复杂,可操作性差,生产成本较高.为此,我们建立了树脂法分离纯化工艺,改变了传统合成大孔吸附树脂的方法,引入疏水作用,偶极作用,氢键作用,功能基团的化学作用等多重作用的相互协同,合成一类弱极性吸附树脂,用于汉防己中甲素和乙素生物碱的分离,制备含量高于98%的汉防己甲素原料药.
技术原理与工艺流程简介
通过改变共聚单体,致孔剂,交联剂的种类和用量,合成了一类非聚苯乙烯骨架的大孔吸附树脂,同时在聚合过程中可将所需功能基引入树脂骨架上.由于此类树脂骨架避免了苯环的引入,因此树脂与吸附质分子之间的π-π相互作用大大消弱,对汉防己甲素的吸附力较弱;另一方面,由于树脂骨架上引入了特殊的功能基,能与汉防己乙素分子中的酚羟基发生特异性相互作用,在多种吸附力的协同作用下,树脂对汉防己乙素的吸附能力大大提高,选择合适的洗脱剂即可将结合较弱的汉防己甲素从树脂柱上解析,达到甲素和乙素的分离.
技术水平及专利
详细考察吸附溶液浓度,吸附速度,洗脱液种类,洗脱速度等操作条件对分离纯化效果的影响,建立最佳提取工艺,使汉防己甲素提取物的质量稳定,含量达到99%以上.获得中国药品食品监督管理局颁发的原料药生产批件,并以此开发出冻干粉针剂.申请发明专利两项:专利(申请)号:200710056757.2,200610129355.6.
应用领域及能为产业解决的关键技术
应用领域为医药,材料行业,可提供大量的,低成本的单体生物碱样品,可进行更为深入的药理药效研究,并进行化学修饰,制备具有抗癌活性的天然药物.
解决了汉防己中两种结构相近的生物碱的分离,建立了低成本,工艺简单,环境友好的高纯度汉防己甲素原料药生产工艺.
应用前景分析
近年来的研究发现,中药汉防己中生物碱类有效成分汉防己甲素作为一种有效的天然钙拮抗剂,不仅有直接抑制肿瘤细胞的作用,更重要的是可作为一种有效的肿瘤耐药逆转剂应用于临床,这对克服肿瘤细胞多药耐药,提高抗癌药物疗效有重要的临床应用价值和广阔的应用前景.
高纯度银杏内酯的制备
成果与项目的背景及主要用途
在天然植物药的开发中,银杏叶的现代药用研究无疑是热点之一.七十年代初,德国首先用溶剂萃取的方法大规模生产具有明确质量标准的银杏叶提取物EGb761,为黄酮甙(含量在24%以上)和萜内酯(银杏内酯和白果内酯的总和,含量在6%以上)的混合物,并以此开发成了疗效显著,稳定的治疗心脑血管疾病的单方植物药,成为欧洲最为畅销的药品,引起了国际医药界极大的关注.
目前国内外上市的银杏制剂所用原料均符合EGb761的质量标准.但是,随着研究的深入,大量的药理和临床实验都证明了银杏叶提取物中的主要药效成分黄酮甙和萜内酯的药理作用并不完全相同,因此,单一有效成分新药成为近十年来欧美发达国家竞相开发的目标.八十年代初,法国科学家P.Braquet领导的研究小组对银杏内酯的药理活性进行了研究,首次发现银杏内酯是一类非常有效的血小板活化因子(PAF)天然拮抗剂,血小板活化因子PAF是由血小板和多种炎症细胞产生和分泌的一种内源性磷脂,是迄今发现的最有效的血小板聚集诱导剂,具有广泛的生物学活性,它除导致血栓形成及参与心血管疾病的发生和发展以外,还与其它多种疾病的发生密切相关,如哮喘,休克,炎症,器官移植时的排斥反应等,因此PAF拮抗剂的研究一直是八十年代以来寻找上述疾病的特效和高效治疗药物的热点.另外,近年来的研究发现,除银杏内酯外,银杏萜内酯还包括另一类化合物,即白果内酯,它能有效抵抗神经末梢的衰老,对器质性神经系统疾病有明显的疗效,尤其对抑郁症的治疗极为有效,且无毒副作用.银杏内酯口服,生物利用率很高,并能在1—2小时内迅速进入血液,这对一般疾病的治疗已不成问题,但用于急救,药效的发挥显得速度较慢,因此近年来国际上热衷于银杏内酯针剂的开发,这对于银杏内酯的制备提出了很高的要求.
为此,我们根据黄酮和萜内酯的结构特点,设计合成了一类兼具氢键,疏水,筛分多种作用的协同效应的吸附树脂,成功地将黄酮和内酯分离,可经吸附,洗脱一步制备含量高于90%的银杏内酯提取物.
技术原理与工艺流程简介
通过改变反应单体和交联剂,使得所需的功能基团在树脂聚合过程中即被引入到树脂骨架上,通过含有所需功能基的反应单体投料量的变化,控制树脂上功能基含量,使其与银杏黄酮类化合物可发生特异性吸附.由于避免苯环的引入,树脂的极性较大,对银杏内酯的吸附能力大大减弱,所以银杏内酯和黄酮得到有效分离.在此基础上,制备一类孔径均匀的具有筛分能力的吸附树脂,通过改变树脂初始交联度,使其在不同溶胀程度下发生后交联反应,可制备一系列孔径尺寸可调的树脂,通过吸附实验筛选,得到适宜孔径的树脂,用于银杏内酯粗提物中未知杂质的去除,使得银杏内酯含量达到90%.
详细考察吸附溶液浓度,吸附速度,洗脱液浓度,洗脱速度等操作条件对纯化效果的影响,建立最佳提取工艺.
应用领域,技术水平及能为产业解决的关键技术,专利
应用领域为医药,材料行业,可提供低成本,高纯度的银杏内酯提取物(总内酯纯度高于90%),可进一步研究开发银杏内酯冻干粉针剂,用于脑梗塞(脑血栓形成,脑栓塞)中风中经络的痰瘀阻络症的临床治疗.专利(申请)号:200710057753.6.
应用前景分析及效益预测
利用此种新型吸附树脂制备银杏内酯提取物,工艺简单,可直接用于工业化生产,且与溶剂萃取法相比,该法生产成本大大降低,因此在价格上这种提取物本身已极具市场竞争力,由此开发出的银杏内酯针剂,无疑应具有更强的竞争力和更广泛的应用前景.
超高效纳米高分子吸附材料及在制药中的应用
成果与项目的背景及主要用途
本项目发展了一种新的高分子纳米粒子制备技术,研制了超高效纳米球粒制备平台,制备高分子粒子种类包括:单烯和双烯类化合物为单体的系列高分子纳米球粒材料.球粒形态有球体,囊状,纺锤以及核壳结构.此制备平台所得到的超高效球粒特点是不含任何表面活性剂和离子基团,纳米球体在水溶液中可稳定存在,不团聚.球体粒径可控在30-800nm,球体表面光洁,组份单一,具有单分散性.
超高效纳米吸附材料在制药中具有重要应用前景,多种吸附药物的试验结果表明,此类纳米粒子具有超常的溶胀和吸附能力.另外,对药物结晶剩余母液有超强净化力,可用于贵重药物的提取,同时可用于高有毒物质的净化.同时由于其粒径均一,可调,还可用于计算机芯片化学机械整平技术中的打磨剂.
技术原理与工艺流程简介
将高分子或其单体经自组装制备成高分子纳米,纳微米粒子.此工艺适应于多种高分子材料的制备,如聚苯乙烯,聚丙烯酸酯,聚吡洛烷酮以及生物可降解高分子材料等.
技术水平
粒子结构可形成囊,球体,纺锤体;粒子大小在30-800nm间且粒径大小可调;尺度可达到高度均一,尺度分布系数可达到1.005以内.此种粒子具有高持溶剂性能,高溶胀性能和高吸附性能.专利(授权)号:ZL200310119366.2.
应用前景分析及效益预测
超高效球粒特点是不含任何表面活性剂和离子基团,纳米球体在水溶液中可稳定存在,不团聚.球体粒径可控在30-800nm,球体表面光洁,组份单一,具有单分散性.可制备生物相亲可降解材料,在制药中具有重要应用前景,多种药物的试验结果表明,此类纳米粒子具有超常的溶胀和吸附能力,可适用于药物缓释载体;并对药物结晶剩余母液有超强净化力,可用于贵重药物提取,同时可用于高有毒物质的净化.由于其粒径均一,可调,可应用于计算机芯片化学机械整平技术中的打磨剂.超高效材料的特殊性能有望为所应用行业带来可观的经济效益.
应用领域及能为产业解决的关键技术
缓释药物载体载药量低的问题.
计算机芯片打磨剂粒子尺度分度不均一,粒子直径不可调等问题.
人参皂甙单体组分的分离
成果与项目的背景及主要用途
含有人参皂甙类有效成分的中药材在民间传统用药和现代药物开发研究中都表现出显著的生物活性,例如人参,西洋参,三七等.人参皂甙中的药理成分主要含有几种结构相近的单体皂甙成分,如人参皂甙Rb1,人参皂甙Rg1,人参皂甙Re,另外三七中还含有一种特殊的单体皂甙三七皂甙R1.一般的,单体皂甙几乎可以再现总皂甙的全部生物学活性,但是随着研究的深入,人们发现有些单体皂甙具有独特的药理作用,甚至发现有些单体皂甙具有相反的药理活性,因此单体皂甙的不同配比能够实现不同的药效,另外更为重要的是Rb1可以经过化学转化方法对其进行化学结构的修饰改造,得到某些次生甙的纯品.次生甙一般具有明显的药理活性,如Rh2是一种新近发现的抗肿瘤,抗转移的天然植物成分,是化疗增效减毒的首选药物,具有极高药用价值和应用前景;但是这些次生甙一般含量甚微或者植物中不含有,只是一种代谢产物,所以极大地限制了它的应用开发,因此若能从含量较高的人参皂甙单体通过化学结构的修饰或改造得到所需的次生甙,对于人参皂甙的药用研究必将起到更积极的作用.
目前单体皂甙的主要来源仍然是从天然植物中提取分离,一般是采用溶剂萃取法,反复过硅胶柱或Sephadex柱,步骤繁琐,耗费大量的溶剂,对分离性质差别小的化合物分离度较差,且操作时间长,溶剂耗费量大.另外,用正相或者反相的HPLC可对单体皂甙进行分离,得到的产品纯度较高,但是一般得到的量比较少,仅限于分析用,且成本很高.
本项目为了解决现有技术中存在的问题,设计合成了一种孔径均匀,因而具有尺寸筛分能力的高选择性吸附树脂,并将其用于人参总皂甙,三七总皂甙提取物中单体皂甙Rb1的分离,以市售的提取物为原料,只经"吸附一脱附"一步简单工艺,即可达到人参皂甙Rb1与其他单体皂甙的完全分离,同时所建立的分离工艺适于大规模的工业化生产.
技术原理与工艺流程简介
改变传统的大孔吸附树脂由非良溶剂经相分离致孔的方法,采用傅氏烷基化后交联方法合成一种平均孔径较小且孔径分布均匀的新型孔结构的吸附树脂,此类树脂兼具筛分和吸附双重功能,可实现总皂甙中分子尺寸较大的单体皂甙Rb1的分离.