李進， 邵大釗， 張釗華， 尹華滔， 趙焱

(云南師范大學 化學化工學院，云南 昆明 650092)

萜類(Terpenes)化合物是廣泛存在于自然界中的天然烴類化合物，它是一類骨架龐雜、結構多變、種類繁多、數量巨大且具有廣泛生物活性的天然藥物化學成分，結構特點為：碳骨架是由異戊二烯分子聚合衍生而成，符合通式(C5H8)n.根據分子中所含異戊二烯的多少，可以把萜類化合物分為單萜、倍半萜、二萜和三萜等[1].由于萜類化合物都是由異戊二烯結構單元構成，導致萜類化合物的水溶性差、生物利用度低，限制了具有較高生物活性的萜類化合物的進一步應用.

環(huán)糊精(Cyclodextrins)，是一類環(huán)狀低聚糖[2].環(huán)糊精及其衍生物具有內疏水、外親水的結構空腔，在水溶液中能與多種疏水化合物結合形成主/客體或超分子包合物，使疏水化合物的水溶性得到提高[3-6].在眾多的環(huán)糊精與疏水物質的包合物研究中，對具有特殊生物活性的藥物客體分子的研究無疑具有廣闊的應用前景.環(huán)糊精與藥物分子形成包合物之后，能改變藥物分子的理化和生物特性[7]，如增加水溶性、穩(wěn)定性，降低刺激性、毒性和副作用等.同時環(huán)糊精及其衍生物無毒的特性，也使其成為一類廣泛應用的藥物賦形劑及藥物分子載體，能有效提高難溶或不穩(wěn)定藥物的生物利用度[8].因此，將萜類藥物分子利用環(huán)糊精進行包合，改善其理化和生物活性，為其得到更廣泛的臨床應用提供了可能.

下面分別以倍半萜類、二萜類和三萜類中具有代表性的化合物與環(huán)糊精形成的包合物的研究進行綜述.

1 倍半萜類化合物

青蒿素(Artemisinin)是一種含過氧基團的倍半萜內酯化合物，最早由我國科學家屠呦呦等[9]于1971年從菊科植物黃蒿葉中提取分離得到.青蒿素具有顯著的抗瘧、抗白血病和免疫調節(jié)功能.研究者在青蒿素的基礎上合成了多種新型衍生物，如蒿甲醚、蒿乙醚、雙氫青蒿素和青蒿琥酯等，它們統(tǒng)稱為青蒿素類藥物.青蒿素類藥物毒性低、抗瘧性強，被認為是治療瘧疾的首選藥物[10]，但由于青蒿素的水溶性差，影響了其應用.

Wong等[11]利用混合攪拌法制備了青蒿素-β-CD包合物，并利用紅外光譜和薄層色譜對包合物進行了鑒定.試驗證明青蒿素的疏水基團進入了β-CD的空腔內部，形成了青蒿素-β-CD包合物.由于β-CD的外部具有親水性羥基，因此青蒿素在水中的溶解度得到了提高.Usuda等[12]對環(huán)糊精與青蒿素形成的包合物的表觀穩(wěn)定常數進行了研究，結果顯示主體環(huán)糊精包合能力由大到小的順序為：γ-CD>β-CD>α-CD.林軍等[13]利用HP-β-CD對蒿甲醚進行了包合研究，并通過高效液相色譜、核磁共振光譜、X-射線衍射等方法對包合物進行了表征，探討了主體HP-β-CD對藥物的影響，結果顯示藥物的生物利用度提高了1.81倍；同時對包合物進行了熱力學分析，討論了溫度對包合物形成的影響，計算了包合行為的熵變、焓變及自由能變等.Wyandt等[14]制備了環(huán)糊精與青蒿素、雙氫青蒿素、去氧青蒿素和蒿乙醚的包合物，利用分子模擬推測了環(huán)糊精與青蒿素的可能包合模式，認為青蒿素類化合物的過氧橋部分更易鍵合在環(huán)糊精空腔的外部.

2 二萜類化合物

二萜類化合物包括多種類型的化合物，其中紫杉醇類、丹參酮類、維生素A類、冬凌草素類、雷公藤內酯類和穿心蓮內酯類等都是具有較高生物活性的化合物.這些化合物具有不同功能的生物活性，但也都存在水溶性差、生物利用度低等不足.

2.1 紫杉醇類化合物

紫杉醇(Taxol)是從紅豆杉的樹皮中分離得到的結構新穎的二萜化合物，是新一代紫杉烷類抗癌藥物[1,15].紫杉醇幾乎不溶于水[16]，為解決這一難題，科學家致力對紫杉醇的前體藥物進行合成，以期得到水溶性好的前體藥物[17].環(huán)糊精作為主體分子可以通過其疏水性空腔對空間尺寸匹配的客體分子(如紫杉醇)進行包合，以增大其水溶性.

Fresta等[18]研究了紫杉醇與β-環(huán)糊精、DM-β-環(huán)糊精和TM-β-環(huán)糊精在液相和固相中形成包合物的結構，對包合物的性能進行了試驗分析，結果表明在形成包合物后，包合物比紫杉醇的抗癌活性有所提高.Hamada等[19]報道了11種修飾環(huán)糊精與紫杉醇形成的包合物，研究表明制備的包合物有效地增強了紫杉醇的水溶性及其生物活性，2，6-二甲基-β-環(huán)糊精對紫杉醇的水溶性提高最為顯著.Stephen等[20]用HP-γ-環(huán)糊精和HP-β-環(huán)糊精對紫杉醇進行包合，發(fā)現紫杉醇被以上兩種修飾環(huán)糊精包合后，在相同pH值的條件下，在緩沖液中有更好的穩(wěn)定性，且被HP-β-環(huán)糊精包合后溶解性較好.Bouquet等[21]利用冷凍干燥法制備了RAME-β-CD和紫杉醇的包合物，結果顯示包合物提高了紫杉醇的穩(wěn)定性.張學農等[22]研究了HP-β-環(huán)糊精對紫杉醇的增溶作用，發(fā)現HP-β-環(huán)糊精對紫杉醇的增溶作用明顯優(yōu)于β-環(huán)糊精，增溶作用隨環(huán)糊精比例的增加而增大，表明HP-β-環(huán)糊精能夠有效地提高紫杉醇的溶解性.劉育等[23]制備了橋連環(huán)糊精和紫杉醇的包合物，結果顯示主體和客體之間形成了1∶1和1∶2的包合物，極大地提高了紫杉醇的水溶性，并對包合物的抗癌活性及構效關系進行了研究.

2.2 丹參酮類化合物

丹參酮Ⅱ(TanshinoneⅡ)是一種二萜醌類化合物，是丹參根莖主要有效成分總丹參酮中的一種，具有較強的抑菌作用，然而其難溶于水，使丹參酮Ⅱ藥效的發(fā)揮及使用受到了限制[1].

郭睿等[24]利用共沉淀法制備得到了β-環(huán)糊精和丹參酮ⅡA的包合物，試驗表明制成包合物后，丹參酮ⅡA的溶解性提高了157倍，極大地改善了其水溶性.閆金紅等[25]通過相溶解度法研究了丹參酮ⅡA在不同pH和不同HP-β-環(huán)糊精濃度下，其在水溶液中的溶解度及主客體之間的包合常數；通過改變溶液的pH值，發(fā)現包合常數與pH值之間呈負相關，可能因為隨著OH-濃度的增大，丹參酮ⅡA水解速度顯著加快，導致包合物穩(wěn)定性降低；同時試驗表明，包合物大大提高了丹參酮ⅡA的水溶性.樊麗等[26]利用熒光光譜法分別研究了在pH值為7.5的水溶液中丹參酮ⅡA與β-環(huán)糊精和γ-環(huán)糊精的包合穩(wěn)定常數，發(fā)現對客體的包合能力β-環(huán)糊精大于γ-環(huán)糊精，包合物中主客體之間的包合比為1∶1，包合物的穩(wěn)定常數隨著溫度的升高而降低，表明包合過程為放熱過程.

2.3 維生素A類化合物

維生素A(Vitamin A)為單環(huán)二萜類化合物，它對維持正常視覺反應、上皮組織的正常形態(tài)與功能和正常的骨骼發(fā)育有著非常重要的作用.缺乏維生素A，會導致上皮細胞的功能減退及視覺障礙.而維生素A難溶于水，遇光易分解，影響了其進一步的應用[1].

許清清等[27]通過飽和水溶液法制得了維生素A1與β-環(huán)糊精包合物.經薄層色譜及紅外光譜表征，顯示維生素A1-β-環(huán)糊精包和物已形成，并且包合物明顯提高了維生素A1的穩(wěn)定性.Richard等[28]制備了用卟啉修飾的橋連環(huán)糊精與維生素A1的包合物，通過對其熒光研究發(fā)現，包合物的熒光發(fā)生了猝滅，表明維生素A1進入了環(huán)糊精的疏水性空腔，形成了包合物，且包合物明顯提高了維生素A1的水溶性.

2.4 冬凌草素類化合物

冬凌草素(Oridonin)是從冬凌草中分離得到的一種四環(huán)二萜類化合物，包括冬凌草甲素和冬凌草乙素等.其中冬凌草甲素對食道癌、肝癌和乳腺癌均有一定療效，且其活性強于延命素，而其較差的水溶性，影響了在臨床上的應用[1].

張雁冰等[29-30]通過沉淀法制備了冬凌草甲素-β-環(huán)糊精包合物和冬凌草乙素-β-環(huán)糊精包合物，并利用差示掃描量熱、薄層層析及比旋光度等手段對包合物進行了表征，表明形成了包合物，且包合比為1∶1.包合后冬凌草甲素的水溶性增大10.5倍，冬凌草乙素的增大8.4倍.劉培麗等[31]采用相溶解度法制備了HP-β-環(huán)糊精和冬凌草二萜類成分的包合物.發(fā)現在水溶液中，冬凌草甲素的濃度隨HP-β-環(huán)糊精濃度的增加而線性增加，為典型的AL型相溶解度圖，試驗表明HP-β-環(huán)糊精能顯著提高冬凌草甲素的溶解性；同時對影響包合物表觀穩(wěn)定常數的因素，如pH值、溫度和離子強度等進行了探索，并對包合過程中的熱力學參數進行了計算，表明包合過程為吸熱過程并能自發(fā)進行.

2.5 雷公藤內酯類化合物

雷公藤內酯醇(Triptolide)是一種三環(huán)二萜類的含氧衍生物，它是從衛(wèi)矛科植物雷公藤中分離提純得到的，其具有細胞毒的生物活性，可開發(fā)成抗癌藥物[32].雷公藤內酯醇有很強的抗移植排斥作用，但具有較強的局部刺激作用[33].

林雯等[34]通過超聲震蕩法獲得了減毒制劑雷公藤內酯醇-β-環(huán)糊精包合物.試驗發(fā)現雷公藤內酯醇包合物的粒徑分布為100 nm～2 μm，藥物包合率高達94.64%.在小鼠耳廓腫脹和大鼠足跖腫脹實驗中發(fā)現，雷公藤內酯醇包合物液組的腫脹率顯著小于雷公藤內酯醇液組(P<0.01)，表明雷公藤內酯醇包合物制備方法可行，藥物利用率高，所得制劑可明顯減輕局部刺激作用.

2.6 穿心蓮內酯類化合物

穿心蓮內酯(Andrographolide)是從爵床科穿心蓮屬植物穿心蓮中經提取制得的中藥植物單體，屬雙環(huán)二萜類化合物，具有清熱解毒和抗菌消炎的生物活性，然而其味苦，常溫放置穩(wěn)定性差，且難溶于水[1].

張春濱等[35]利用HP-β-環(huán)糊精衍生物對穿心蓮內酯進行了包合.得到的水溶性制劑，既未改變穿心蓮內酯的結構，又確保了其中藥制劑的藥理活性，且藥物和環(huán)糊精投料比為1∶10時，藥物的包合率高達97%以上.韓光等[36]利用超聲法制備了穿心蓮內酯-β-環(huán)糊精包合物，選擇了最佳包合工藝條件，并通過紅外光譜和核磁共振對包合物進行了表征.Zhou等[37]通過理論計算模擬了穿心蓮內酯與三種天然環(huán)糊精的包合比，結果顯示主客體摩爾比為1∶1時形成的包合物最穩(wěn)定，試驗結果與計算結果一致.任科等[38]采用冷凍干燥法制備了穿心蓮內酯-HP-β-環(huán)糊精包合物，通過差示掃描量熱法、X射線衍射和紅外光譜法對包合物進行了表征，相溶解度圖為AL型，表明包合比為1∶1，且結果顯示包合物中穿心蓮內酯的溶解性顯著提高，穩(wěn)定性也得到增強.

3 三萜類化合物

三萜類化合物包括多種類型的化合物，如印楝素類、齊墩果酸類和澤瀉醇類等，這些化合物雖然具有突出的生物活性，但其水溶性及生物利用度較差.

3.1 印楝素類化合物

印楝素(Azadirachtin)是一種四環(huán)三萜類化合物，主要包含印楝素A、印楝素B及檸檬賓等.其富含于印楝的種子、葉、樹皮和枝條等部位，具有廣譜高效的殺蟲活性，但穩(wěn)定性差且在酸堿及光照條件下易分解失效[39].

劉育等[40]制備了天然環(huán)糊精和甲基化環(huán)糊精對印楝素A的包合物，利用紫外光譜、X-射線衍射和核磁共振光譜等手段對包合物進行了表征；對環(huán)糊精與印楝素A的包合比和包合能力的大小進行了比較，給出了β-環(huán)糊精和HP-β-環(huán)糊精與印楝素A的可能包合模式，并對包合物的水溶性和穩(wěn)定性進行了研究.環(huán)糊精對印楝素具有較強的包合能力，改善了印楝素A的水溶性及穩(wěn)定性，降低了其毒性并提高了其生物利用度.林軍等[41-42]制備了修飾環(huán)糊精與印楝素B的包合物，采用分子模擬及二維核磁共振光譜推測了包合物的兩種可能包合模式；同時對包合物水溶性的研究表明，包合物使印楝素B的水溶性增加了100倍.楊麗娟等[43]制備了β-環(huán)糊精及其衍生物和檸檬賓的包合物，通過紫外光譜、X-射線衍射和核磁共振光譜等對包合行為和包合能力進行了研究，并對包合物進行了表征；結果顯示β-環(huán)糊精及其衍生物能顯著增加檸檬賓的水溶性及熱力學穩(wěn)定性.

3.2 齊墩果酸類化合物

齊墩果酸(Oleanolic Acid)和熊果酸(Ursolic Acid)是在植物中廣泛存在的五環(huán)三萜類同分異構體，有肝保護和化療輔助等多種藥理活性，但低水溶性限制了其在臨床上的應用[44].

顏耀東等[45]采用正交設計試驗探討了齊墩果酸-β-環(huán)糊精包合物的制備工藝，并通過X-射線衍射、紫外光譜等對包合物進行了表征，表明形成了包合物；同時比較了包合前后的溶解度及溶出率，顯示齊墩果酸的溶解度及生物利用度都有提高.王釗等[46-47]研究了甲基環(huán)-β-環(huán)糊精及磺丁基-β-環(huán)糊精對齊墩果酸的包合常數及熱力學穩(wěn)定性；結果顯示相溶解度圖為AL型，包合比為1∶1，形成的包合物對藥物的增溶效果明顯，在包合物形成過程中，分別為熵驅動和焓驅動.

4 展 望

綜上所述，環(huán)糊精與多種萜類化合物能形成包合物.萜類化合物被環(huán)糊精包合后，理化性質得到了很大的改善，特別在溶解性和穩(wěn)定性方面得到了較大的提高，同時它們的生物活性未受環(huán)糊精的影響或得到了增強.通過利用萜類和環(huán)糊精形成包合物的方法，為萜類化合物提供了廣闊的應用前景.

參 考 文 獻:

[1] 陳業(yè)高.植物化學成分[M].北京：化學工業(yè)出版社,2004.

[2] CRAM D J.Cavitands organic host with enforced cavities[J].Science,1983,219(4589):1177-1183.

[3] SZEJTLI J.Introduction and general overview of cyclodextrin chemistry[J].Chem.Rev.,1998,98(5):1743-1754.

[4] SAENGER W.Cyclodextrin inclusion compounds in research and industry[J].Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,1980,19(5):344-362.

[5] BAER A J,MACARTNEY D H.Orientational isomers of α-cyclodextrin[2]semi-rotaxanes with asymmetric dicationic threads[J].Org.Biomol.Chem.,2005,3:1448-1452.

[6]BASCUAS J,GARCIA-RIO L,LEIS J R,et al.Cyclodextrin effect on solvolysis of substituted benzoyl chlorides[J].Org.Biomol.Chem.,2004,2:1186-1193.

[7] 童林薈.環(huán)糊精化學[M].北京：科學出版社,2001.

[8] 李安良.生物利用度控制——藥物化學原理、方法和應用[M].北京：化學工業(yè)出版社,2004.

[9] TU Y Y.The inventor of new anti-malaria drugs of qinghaosu and dihydroqinghaosu[J].Chinese Journal of Integrated Traditional and Western Medici.1999,5(2):146-147.

[10]李國棟,周全,趙長文,等.青蒿素類藥物的研究現狀[J].中國藥學雜志,1998,33(7):385-389.

[11]WONG J W.Improved oral bioavailability of artemisinin through inclusion complexation with β-and γ-cyclodextrins[J].International Journal of Pharmaceutics,2001,227:177-185.

[12]USUDA M,ENDO T,NAGASE H,et al.Interaction of antimalarial agent artemisinin with cyclodextrins[J].Drug.Dev.Ind.Pharm.,2000,26:613-619.

[13]YANG B,YANG L J,LIN J,et al.Binding behaviors of scutellarin with α-,β-,γ-cyclodextrins and their derivatives[J].J.Incl.Phenom.Macrocycl.Chem.,2009,64:149-155.

[14]ILLAPAKURTHY A C,SABNIS Y A,AVERY B A,et al.Interaction of artemisinin and its related compounds with hydroxypropyl-β-cyclodextrin in solution state:Experimental and molecular-modeling studies[J].J.Pharm.Sci.2003,92:649-655.

[15]趙雪秀.再次使用紫杉醇致過敏性休克一例搶救體會[J].大理學院學報，2012，11(12)：76-77.

[16]SWINDELL C S,KRAUSS N E,HORWIZ S B,et al. Biologically active taxol analogs with deleted A-ring side chain substituents and variable C-2′ configurations[J].J.Med.Chem.,1991,34(3):1176-1184.

[17]李金亮,馮霞,劉文武,等.聚乙二醇支鏈水溶性紫杉醇衍生物的合成[J].天津大學學報,2001,34(8):808-811.

[18]ALCAROL S,VENTURA C A,PAOLINO D,et al.Preparation,characterization,molecular modeling and in vitro activity of paclitaxel-cyclodextrin complexes[J].Bioorg.Med.Chem.Lett.,2002,12:1637-1641.

[19]HAMAD H,ISHIHARA K.,MASUOKA K,et al.Enhancement of water-solubility and bioactivity of paclitaxel using modified cyclodextrins[J].Journal of Bioscience and Bioengineering,2006,102:369-371.

[20]STEPHEN K.Solubility and stability of taxol:effects of buffers and cyclodextrins[J].International Journal of Pharmaceutics,1996,133:191-201.

[21]BOUQUENT W.Paclitaxel/β-cyclodextrin complexes for hyperthermic peritoneal perfusion-Formulation and stability[J].European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics,2007,66:391-397.

[22]張學農,唐麗華,閻雪瑩,等,羥丙基-β-環(huán)糊精對紫杉醇的增溶作用及其分子包合機制研究[J].中草藥,2007,38(9):1317-1320.

[23]LIU Y,CHEN C S,CHEN Y,et al.Inclusion complexes of paclitaxel and oligo(ethylenediamino)bridged bis(β-cyclodextrin)s:solubilization and antitumor activity[J].Bioorg.Med.Chem.,2004,12:5767-5775.

[24]郭睿,張春生,姚占靜,等.水溶性丹參酮丹參酮ⅡA的制備工藝研究[J].陜西科技大學學報,2007,25(5):51-53.

[25]閆金紅,張翠萍,楊頻,等.羥丙基-β-環(huán)糊精與丹參酮ⅡA包合作用的研究[J].化學學學報,2006,64(7):652-656.

[26]樊麗,閆金紅,常永龍,等.環(huán)糊精與丹參酮ⅡA包合作用的研究[J].化學研究與應用,2009,21(1):31-35.

[27]許清清,田克情,成桂田,等.維生素A1-β-環(huán)糊精包合物的制備及其穩(wěn)定性研究[J],河北化工,2009,32(8):9-11.

[28]RICHARD R A.Supramolecular enzyme model catalyzing the central cleavage of carotenoids[J].Journal of Inorganic Biochemistry,2002,88:295-304.

[29]張雁冰,寇嫻,盧建莎,等.冬凌草甲素-β-環(huán)糊精包合物的研究[J].中藥材,1999,22(4):204-205.

[30]張雁冰,薛華珍,寇嫻,等.信陽冬凌草甲素和乙素β-環(huán)糊精包合物的研究[J].中藥材,2001,24(2):131-132.

[31]劉培麗,楊琳琳,王永圣,等.羥丙基-β-環(huán)糊精對冬凌草二萜類成分的包和作用[J].沈陽藥科大學學報,2006,23(9):557-561.

[32]高小平,李伯剛,周建,等.雷公藤內酯醇體外抗腫瘤作用和誘導細胞凋亡的研究[J].天然產物研究與開發(fā),2000,12(1):18-21.

[33]林建峰,朱惠,鄭幼蘭,等.雷公藤內酯醇的局部刺激作用[J].中國臨床藥理學和治療學,2000,5(2):131-134.

[34]林雯.減毒制劑雷公藤內酯醇-β-環(huán)糊精包合物的制備[J].海峽藥學,2009,21(7):44-45.

[35]張春濱,曲光.β-環(huán)糊精衍生物包合脫水穿心蓮內酯的工藝研究[J].中醫(yī)藥信息,2002,19(5):56-57.

[36]韓光,李景華,劉蕾,等.超聲法制備穿心蓮內酯-β-環(huán)糊精包合物的研究[J].中國新藥雜志,2008,17(7):582-585.

[37]ZHOU H W,LAI W P.Computational study on the molecular inclusion of andrographlide by cyclodextrin[J].J.Comput.Aided.Mol.Des.,2009,23:153-162.

[38]任科,張志榮,鞠靜紅,等.穿心蓮內酯-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的鑒定和熱力學穩(wěn)定性研究[J].中草藥,2008,39(4):518-521.

[39]譚衛(wèi)紅,宋湛謙.天然植物殺蟲劑印楝素的研究進展[J].華南熱帶農業(yè)大學學報,2004,10(1):23-28.

[40]LIU Y,CHEN C S,CHEN Y,et al.Inclusion complexes of azadirachtin with native and methylated cyclodextrins:solubilization and binding ability[J].Bioorg.Med.Chem.,2005,13:4037-4042.

[41]YANG B,LIN J.Selective binding behaviors of β-cyclodextrin and its derivatives with azadirachtin guests by competitive inclusion method[J].Chin.J.Anal.Chem.,2009,37:1468-1472.

[42]YANG B,CHEN Y,LIN J.Inclusion complexation behaviors of 3-tigloylazadirachtol with β-cyclodextrin derivatives [J].Curr.Pharm.Anal.,2008,4:176-182.

[43]楊麗娟.環(huán)糊精/天然藥物的包合行為;氮雜稠環(huán)吲哚和芳基烯胺酮/酯的合成及生物活性研究[D].昆明:云南大學,2010.

[44]江紀武.植物藥有效成分手冊[M].北京：人民衛(wèi)生出版社,1986.

[45]顏耀東,黃曉潔.齊墩果酸-β-環(huán)糊精包合物的研究[J].中成藥,1995,17(6):2-4.

[46]王釗,王欣,楊靜,等.甲基化-β-環(huán)糊精與齊墩果酸的超分子包合常數的測定及熱力學穩(wěn)定性的研究[J].西北藥學雜志,2013,28(3):290-293.

[47]王釗,王欣,楊靜,等.磺丁基-β-環(huán)糊精與齊墩果酸的熱力學穩(wěn)定性研究[J].中國藥師,2013,16(5):635-638.