尚爾雨,馬曉乾,于新,孫爽 *,申國濤*
(1.黑龍江省森林保護研究所,黑龍江 哈爾濱 150040;2;黑龍江中醫(yī)藥大學(xué),黑龍江 哈爾濱 150040)
湯劑是中藥中最為悠久的劑型之一,可以適應(yīng)中醫(yī)辨證論治的原則,且具備易吸收、療效快、作用強等特點,在中醫(yī)的臨床應(yīng)用中也最為普遍[1-3]。中藥湯劑是一個復(fù)雜的分散體系,其有效成分以溶質(zhì)或分散相在分散介質(zhì)中形成真溶液、膠體、混懸液和乳濁液等不同分散相態(tài)[4-6]。在多種復(fù)方中藥湯劑中均觀察到直徑在幾十到幾百納米不等的納米粒子,藥液中的納米粒子可通過氫鍵等方式結(jié)合難溶性有效成分來增強其難溶性成分的溶解度,從而增強藥液的療效。對于中藥復(fù)方中納米相態(tài)等分散體系的研究開展于1970年,一方面是由于當(dāng)時還沒普及掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、馬爾文納米粒徑儀等表征技術(shù),一方面鑒于當(dāng)時中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究還不夠深入,導(dǎo)致不能精準(zhǔn)獲取膠體粒子的形態(tài)和溶解參數(shù)[7]。例如板藍根湯劑經(jīng)過離心除雜后發(fā)現(xiàn)其具有明顯的丁達爾現(xiàn)象,通過相差顯微鏡、透射電子顯微鏡(TEM)等手段觀察板藍根湯劑膠體顆粒的形態(tài)特征,發(fā)現(xiàn)板藍根湯劑膠體中存在粒徑為60~180 nm大小不等的球形和橢球形的納米顆粒組分,并且顆粒不穩(wěn)定會相互聚集成小丘狀或粘連成串[8];通過對當(dāng)歸補血湯主要成分進行分離與表征,在提取液中觀察到明顯的丁達爾現(xiàn)象,還有粒徑在50~100 nm和1 000 nm以上的質(zhì)點[9-10]。然而,有效成分,尤其是難溶性成分是如何分散到人體中并被人體吸收的,這些都值得我們?nèi)ド钊胙芯刻接憽?/p>
六君子湯出自《醫(yī)學(xué)正傳》,為四君子湯加陳皮、半夏而成。作為基礎(chǔ)方加味治療脾胃病證,應(yīng)用非常廣泛,如脾胃氣虛兼痰濕證、食少便溏、胸脘痞悶、嘔逆等?,F(xiàn)代臨床常用于慢性胃炎、胃及十二指腸潰瘍等屬脾胃氣虛者。試驗研究表明六君子湯藥理作用廣泛,可通過調(diào)整細胞因子間的網(wǎng)絡(luò)平衡,改善胃腸道的內(nèi)分泌功能,減輕胃黏膜的炎癥反應(yīng),從而發(fā)揮對胃黏膜的保護作用。但由于受條件限制,迄今為止,對六君子湯進行深入的分析和研究很少,其研究仍局限于湯劑藥理作用。因此本研究以六君子湯作為研究對象,通過對六君子湯分散體系進行各相態(tài)拆分,并對六君子湯中納米相態(tài)進行觀察研究,探討納米相態(tài)與六君子湯補氣理氣的功效之間的關(guān)系。通過研究六君子湯中分散體系的組成,采用透析與超速離心相結(jié)合的方法,對六君子湯進行了真溶液相態(tài)、納米相態(tài)和沉淀相態(tài)拆分,并采用TEM、粒徑分析等方法,對其中納米相態(tài)進行了表征,以期為后期研究奠定基礎(chǔ)。
1.1 儀器 AB265-S分析天平(瑞士Mettler公司); H-2050R超速低溫離心(湘儀離心機儀器有限公司);HZS-HA水浴恒溫振蕩器(哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司);JEM-2010HR透射電鏡(日本電子株式會社);Zetasizer Nano-ZS90馬爾文粒徑儀(英國馬爾文儀器有限公司);I1033透析袋(Biosharp生物科技有限公司);BJH-W300K電陶瓷鍋(廣東天際電器股份有限公司)。
1.2 藥物與試劑 陳皮、人參、半夏、茯苓、白術(shù)、炙甘草,均購于哈爾濱市同仁堂大藥房,以上藥材經(jīng)黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)實訓(xùn)教研室呂邵娃教授鑒定為正品,標(biāo)本存放于黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院實驗室。EDTA (廣州市化工試劑有限公司,分析純);NaHCO3(天津市天力化學(xué)試劑有限公司,分析純);試驗用水為娃哈哈純凈水,其他試劑均為分析純。
2.1 透析袋的預(yù)處理 用剪刀將透析袋剪成恰當(dāng)長度約 20 cm。稱取0.15 g EDTA在超聲作用下溶解于500 mL蒸餾水中,得到1 mmol·L-1EDTA溶液。在超聲的作用下,用NaHCO3調(diào)節(jié)上述溶液到pH=8。將所得溶液液體分為兩份各250 mL,用于煮透析袋。將透析袋放置于1 mmol·L-1EDTA-2Na(pH=8)溶液中煮沸 10 min。從 EDTA-2Na 液體中取出透析袋,用蒸餾水洗滌干凈。將透析袋再放置于1 mmol·L-1EDTA-2Na(pH=8)溶液中煮沸 10 min。取出,用蒸餾水清洗數(shù)次,再將冷卻后的透析袋浸沒于75%乙醇溶液中,存放于4 ℃冰箱冷藏備用。用前,用蒸餾水充分清洗。
2.1.1 六君子湯的煎煮及預(yù)處理 六君子湯(Ⅰ)的煎煮工藝為藥材浸泡1.5 h,煎煮2次,每次加10倍量水,每次煎煮60 min,將藥液濃縮至生藥量為0.55 g·mL-1。將六君子湯經(jīng) 6 000 r·min-1離心 30 min,得沉淀相態(tài)(Ⅱ),所得樣品進行透析-離心處理。
2.1.2 樣品透析-超速離心處理 將六君子湯加至透析袋二分之一處,隨即將透析袋裝入加有200 mL蒸餾水的燒杯中,于水浴恒溫振蕩器 120 r·min-1震蕩30 min,取出透析袋中六君子湯樣品;于 10 000 r·min-1離心30 min,取上清液,上述透析-超速離心操作記為1 次,以此重復(fù)5次,取上清液樣品。燒杯中的液體為真溶液相態(tài)(Ⅲ),透析袋中的液體為納米相態(tài)(Ⅳ)。
2.1.3 樣品丁達爾現(xiàn)象觀察 將每次透析-離心后的六君子湯樣品分別制成原液、5倍稀釋液、10倍稀釋液3種樣品并進行丁達爾現(xiàn)象觀察,結(jié)果見表1、圖1。
表1 透析離心后樣品丁達爾現(xiàn)象
圖1 透析-離心后樣品丁達爾現(xiàn)象
根據(jù)以上試驗結(jié)果看出六君子湯樣品稀釋10倍丁達爾現(xiàn)象都較為模糊,因此不適合進行下一步試驗。而透析-離心1次的5倍稀釋液,透析-離心2次的5倍稀釋液,透析-離心3次的5倍稀釋液,透析-離心4次的原液及5倍稀釋液、透析-離心5次的原液這些樣品的丁達爾現(xiàn)象較為清晰,可以選取進行TEM觀察。
2.1.4 六君子湯納米相態(tài)TEM觀察 用滴管吸取少許制備的六君子湯納米相態(tài)滴于支持網(wǎng)(超薄碳膜)上,待干燥后,再滴一次;觀察支持網(wǎng)(超薄碳膜),若無明顯物體,再滴一滴樣品;TEM 下觀察并拍照。
2.2 試驗結(jié)果
2.2.1 透析-超速離心次數(shù)與稀釋倍數(shù)考察 不同透析-超速離心次數(shù)與稀釋倍數(shù)所得TEM結(jié)果見表2、圖2。
圖2 六君子湯納米相態(tài)不同透析-離心次數(shù)與稀釋倍數(shù)的TEM圖
表2 六君子湯樣品TEM觀察效果
試驗結(jié)果表明:由于樣品中淀粉粒較多,因此影響圖像的清晰度,導(dǎo)致圖A、B粒子邊緣不清晰,僅能觀察到模糊的球狀物質(zhì);圖C團聚物邊緣不清晰,但是可見明顯的球狀粒子;圖D團狀物聚集,粒子清晰可見;圖E可以看到團狀物聚集,粒子清晰可見;圖F只能看到團狀物,而且邊緣不清晰。由此可知,隨著透析-離心次數(shù)的增加與樣品稀釋倍數(shù)的增加,樣品里的納米粒更加清晰可見,其中透析-離心4次稀釋5倍的樣品圖像最為清晰,因此選用作為下一步試驗。
2.2.2 室溫放置時間考察 將于室溫放置 0、8、24 h 后的透析-離心4次稀釋5倍的六君子湯納米相態(tài)樣品,按照上述制片步驟進行制片,進行TEM觀察并拍照,結(jié)果見表3、圖3。
表3 樣品放置時間與TEM觀察效果
圖3 六君子湯納米相態(tài)放置不同時間的TEM圖
試驗結(jié)果表明:圖A圓球狀粒子清晰,可見粒子外面包裹的保護層,粒子內(nèi)的物質(zhì)可清晰看清,圖像效果好;圖B可見連續(xù)的葡萄狀粒子,粒子外面包裹的保護層與粒子內(nèi)的物質(zhì)雖然能看清,但較圖A模糊;圖C可見團狀物,團狀物內(nèi)可見粒子,但是粒子較為模糊,粒子聚集。因此表明樣品室溫下放置0 h,TEM圖像最為清晰。
2.2.3 最優(yōu)方案的六君子湯納米相態(tài)TEM觀察 TEM下觀察結(jié)果表明,六君子湯樣品中存在納米顆粒,結(jié)果見圖4。
圖4 六君子湯納米相態(tài)TEM圖
2.2.4 六君子湯納米相態(tài)的粒徑分布及其電位大小 利用馬爾文粒徑儀對六君子湯納米相態(tài)的粒徑大小及其分布進行測定。在室溫條件下,取適量的六君子湯納米相態(tài)溶液,加入粒徑儀的樣品管中進行分析。試驗結(jié)果表明,粒徑主要集中在100 nm,此外,還存在少量粒徑大于100 nm的粒子。上述結(jié)果與TEM結(jié)果相互吻合,結(jié)果見圖5A。
利用馬爾文粒徑儀對六君子湯納米體系進行電位測定。在室溫條件下,取適量的六君子湯納米相態(tài)溶液,置于粒徑儀的微電泳池中進行分析,并記錄數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果表明,六君子湯納米相態(tài)的電位為-2.22~-1.97 mV,說明體系不穩(wěn)定,這可能是由于體系中出現(xiàn)不同程度的團聚造成的,結(jié)果見圖5B。
A.粒徑強度分布圖;B.Zeta電位分布圖圖5 六君子湯納米相態(tài)的表征
前期文獻研究表明,使用超薄碳膜作為支持網(wǎng)、透析袋作為拆分介質(zhì),有利于中藥湯劑中納米相態(tài)的拆分。因此,本試驗在以上兩個方法的基礎(chǔ)上,利用丁達爾現(xiàn)象初步判斷六君子湯中是否存在納米相態(tài),并對樣品透析-離心次數(shù)、稀釋倍數(shù)以及樣品放置時間進行了考察。本試驗通過對六君子湯中的相態(tài)拆分進行分離與表征,從六君子湯中發(fā)現(xiàn)了納米粒,并以分離的納米粒子的形態(tài)為評價指標(biāo),對透析-超速離心次數(shù)(1 次、2 次、3 次、4 次及 5 次),樣品稀釋倍數(shù)(0倍、5倍、10倍),樣品溶液室溫放置時間 (0、8、24 h)等方面進行考察,優(yōu)化了拆分工藝,最終確定透析與超速離心4次,樣品稀釋5倍,室溫放置0 h的拆分工藝。按照最佳拆分工藝制備六君子湯納米相態(tài)3批,考察各批次六君子湯納米相態(tài)及TEM形態(tài)。結(jié)果表明,納米相態(tài)中存在納米顆粒,TEM圖像清晰可見球狀團聚物,圖像良好,說明該拆分工藝的重現(xiàn)性良好,工藝可行。
有研究報道,中草藥水煎液中存在納米聚集體,盡管它們的藥理學(xué)性質(zhì)和生成機理仍然是未知的,但是納米聚集體的存在提示我們中藥湯劑可能是通過納米相態(tài)來實現(xiàn)增溶。從六君子湯配伍增效角度來看,難溶性成分(人參中的人參皂苷、茯苓中的茯苓酸、陳皮中的黃酮)的溶出度增大,推測白術(shù)和甘草中的植物性多糖、根莖成分中所含的無機物質(zhì)、甘草中的甘草酸(表面活性物質(zhì))在整個湯劑的形成過程中,應(yīng)該各自扮演著不同的角色,從而形成了一種天然的納米相態(tài)。但是該體系的存在及機制尚不明確,推測六君子湯中納米相態(tài)的大分子物質(zhì)形成核-殼結(jié)構(gòu),于TEM圖中觀察到類似結(jié)構(gòu),有待于今后科研工作的進一步證實。