馮曉川,徐延昭,張靜,張蕊*
1.北京積水潭醫(yī)院 中藥房,北京 100035;
2.中國食品藥品檢定研究院,北京 100050
恒古骨傷愈合劑由杜仲、三七、人參、紅花、陳皮、黃芪、洋金花、鉆地風(fēng)和鱉甲加工而成,具有活血益氣、補(bǔ)肝腎、接骨續(xù)筋、消腫止痛、促進(jìn)骨折愈合的臨床功效,主要用于新鮮骨折及陳舊骨折、股骨頭壞死、骨關(guān)節(jié)病、腰椎間盤突出癥,現(xiàn)收載于《中華人民共和國藥典》2020 年版(一部)[1]。其中僅對(duì)陳皮所含成分橙皮苷進(jìn)行了定量控制,也僅檢索到對(duì)該制劑所含藥味進(jìn)行薄層鑒別或1~2 個(gè)成分進(jìn)行含量測(cè)定的相關(guān)報(bào)道[2-3]。中藥及其復(fù)方制劑是多組分協(xié)同發(fā)揮療效的,但現(xiàn)有質(zhì)量控制手段不能涵蓋多組分檢測(cè),更不能有效保證其療效。近年來,高效液相色譜-一測(cè)多評(píng)法(HPLCQAMS)越來越多地運(yùn)用到中藥及其復(fù)方制劑質(zhì)量控制研究中,該方法通過選取質(zhì)穩(wěn)價(jià)廉的1 個(gè)成分作為內(nèi)參物,建立其與其他成分的相對(duì)校正因子(RCF),在一定程度上降低了檢驗(yàn)成本,為多成分質(zhì)量控制方法的應(yīng)用與普及提供了便利條件[4-5]。同時(shí),化學(xué)計(jì)量學(xué)方法通過對(duì)多批樣品中多個(gè)成分含量數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和降維分析,挖掘繁雜數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)系,找出可能對(duì)質(zhì)量控制有顯著貢獻(xiàn)的主要成分[6-7]。本研究選取恒古骨傷愈合劑中君藥紅花和三七、臣藥人參和杜仲、佐藥陳皮為研究對(duì)象,分析研究其所含成分,最終以紅花的主要成分羥基紅花黃色素A 和紅花黃色素A,三七和人參所含主要共有成分三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1,杜仲所含主要有效成分京尼平苷酸、京尼平苷和松脂醇二葡萄糖苷,陳皮所含主要藥效成分蕓香柚皮苷、橙皮苷和川陳皮素為指標(biāo),同時(shí)以出峰時(shí)間居中、質(zhì)量穩(wěn)定的羥基紅花黃色素A 作為內(nèi)參物,采用HPLC-QAMS 對(duì)上述11 個(gè)成分含量進(jìn)行同步測(cè)定,同時(shí)通過化學(xué)計(jì)量學(xué)方法挖掘多指標(biāo)成分含量數(shù)據(jù)間潛在關(guān)系,為提升恒古骨傷愈合劑的質(zhì)量控制水平提供參考。
LC-20AT 型高效液相色譜儀[島津儀器(中國)有限公司];e2695型高效液相色譜儀(美國Waters公司);XS205型電子分析天平(Mettler-Toledo公司)。
對(duì)照品京尼平苷酸(批號(hào):111828-201805,純度:98.1%)、京尼平苷(批號(hào):110749-201919,純度:97.1%)、松脂醇二葡萄糖苷(批號(hào):111537-202107,純度:93.4%)、三七皂苷R1(批號(hào):110745-201921,純度:90.4%)、人參皂苷Rg1(批號(hào):110703-202034,純度:94.0%)、人參皂苷Rb1(批號(hào):110704-202129,純度:94.3%)、羥基紅花黃色素A(批號(hào):111637-202111,純度:96.8%)、橙皮苷(批號(hào):110721-202019,純度:95.3%)、川陳皮素(批號(hào):112055-202102,純度:99.7%)均購于中國食品藥品檢定研究院;紅花黃色素A(批號(hào):PRF8101143,純度:98.5%)、蕓香柚皮苷(批號(hào):PRF9062802,純度:99.8%)均購于成都普瑞法科技開發(fā)有限公司;乙腈和磷酸為色譜純;水為純凈水;其余試劑均為分析純。
恒古骨傷愈合劑(規(guī)格:每瓶25 mL)來源于賽靈藥業(yè)科技集團(tuán)股份有限公司,批號(hào)分別為20210519、20210521、20210522、20210621、20210622、20210707、20210714、20210909、20210911、20210926、20211119、20211124、20211126、20211127、20211219,編號(hào)分別為S1~S15。
精密稱取對(duì)照品京尼平苷酸、京尼平苷、松脂醇二葡萄糖苷、三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、羥基紅花黃色素A、紅花黃色素A、蕓香柚皮苷、橙皮苷、川陳皮素并用50%甲醇制成質(zhì)量濃度分別為0.178、0.192、0.234、0.950、0.378、0.336、0.442、0.270、0.418、1.310、0.116 mg·mL-1的混合對(duì)照品儲(chǔ)備液,再進(jìn)一步用50%甲醇稀釋20 倍得質(zhì)量濃度分別為8.90、9.60、11.70、47.50、18.90、16.80、22.10、13.50、20.90、65.50、5.80μg·mL-1的混合對(duì)照品溶液。
精密量取恒古骨傷愈合劑5 mL,用50%甲醇定容至25 mL,搖勻,即得恒古骨傷愈合劑供試品溶液。取按處方比例及工藝制備的缺杜仲、缺三七和人參、缺紅花、缺陳皮的陰性樣品,按前述方法制得陰性樣品溶液。
色譜柱:Alltima C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);柱溫為30 ℃;以0.1%磷酸-乙腈(B)為流動(dòng)相,梯度洗脫(0~11 min,10%B;11~21 min,10%~24%B;21~36 min,24%~30%B;36~47 min,30%~50%B;47~62 min,50%~64%B;62~70 min,64%~10%B);流速為1.0 mL·min-1;檢測(cè)波長分別為235 nm[8-10](0~21 min 檢測(cè)京尼平苷酸、京尼平苷和松脂醇二葡萄糖苷)、203 nm[11-15](21~36 min 檢測(cè)三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1)、403 nm[16-18](36~47 min 檢測(cè)羥基紅花黃色素A 和紅花黃色素A)和283 nm[19-22](47~70 min 檢測(cè)蕓香柚皮苷、橙皮苷和川陳皮素);進(jìn)樣量體積為10 μL。在上述色譜條件下進(jìn)樣混合對(duì)照品溶液及供試品溶液,記錄色譜圖(圖1)。結(jié)果顯示,恒古骨傷愈合劑供試品溶液中11 個(gè)成分與相鄰色譜峰分離良好,陰性供試品無干擾。
圖1 混合對(duì)照品和恒古骨傷愈合劑供試品HPLC圖
2.4.1 線性關(guān)系考察 精密吸取混合對(duì)照品儲(chǔ)備液0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mL,分別用50%甲醇稀釋200、100、40、20、10、4倍,得6個(gè)系列質(zhì)量濃度的混合對(duì)照品溶液1~6,依次按2.3 項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣,以峰面積為縱坐標(biāo)(Y)、質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X)進(jìn)行線性回歸(表1)。結(jié)果表明,對(duì)照品在各自質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系具有良好線性關(guān)系。
表1 恒古骨傷愈合劑中11個(gè)成分的線性關(guān)系
2.4.2 精密度試驗(yàn) 按2.3 項(xiàng)下色譜條件重復(fù)進(jìn)樣恒古骨傷愈合劑(S1)同一份供試品溶液6次,11個(gè)成分峰面積的RSD為0.76%~1.41%,表明儀器精密度良好。
2.4.3 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取一份恒古骨傷愈合劑(S1)供試品溶液,于0、2、4、7、12、24、36 h 按2.3項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣檢測(cè),得11 個(gè)成分峰面積的RSD為0.74%~1.39%,表明恒古骨傷愈合劑供試品溶液在36 h內(nèi)穩(wěn)定。
2.4.4 重復(fù)性試驗(yàn) 按2.2 項(xiàng)下方法制備6 份恒古骨傷愈合劑(S1)供試品溶液,按2.3 項(xiàng)下色譜條件檢測(cè)分析,用外標(biāo)法計(jì)算含量,得11 個(gè)成分含量的RSD為1.01%~1.89%,表明方法重復(fù)性良好。
2.4.5 加樣回收率試驗(yàn) 精密吸取恒古骨傷愈合劑(S1)9 份,每份2.5 mL,均分成3 組,精密加混合對(duì)照品溶液(京尼平苷酸、京尼平苷、松脂醇二葡萄糖苷、三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、羥基紅花黃色素A、紅花黃色素A、蕓香柚皮苷、橙皮苷、川陳皮素質(zhì)量濃度分別為0.147、0.178、0.209、0.704、0.326、0.283、0.395、0.232、0.351、0.896、0.104 mg·mL-1)0.8、1.0、1.2 mL,每個(gè)質(zhì)量濃度3份,再按2.2項(xiàng)下方法制備供試品溶液,依法檢測(cè),得回收率及RSD 分別為96.81%(0.60%)、98.33%(1.43%)、98.72%(1.17%)、100.12%(0.77%)、98.69%(1.25%)、98.47%(1.25%)、99.13%(0.92%)、96.83%(0.78%)、97.87%(1.63%)、100.21%(0.71%)、98.35%(1.18%)。
2.5.1 RCF 計(jì)算 本研究以羥基紅花黃色素A 為內(nèi)參物計(jì)算京尼平苷酸、京尼平苷、松脂醇二葡萄糖苷、三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、紅花黃色素A、蕓香柚皮苷、橙皮苷、川陳皮素的RCF。取線性關(guān)系考察中的6 個(gè)對(duì)照品溶液進(jìn)樣,按公式(1)計(jì)算各成分RCF(表2)。
表2 恒古骨傷愈合劑中各成分的RCF
式中?為RCF、W為質(zhì)量濃度、A為峰面積、k為內(nèi)參物、s為其他待測(cè)成分。
2.5.2 儀器與色譜柱對(duì)RCF影響的考察 本研究考察了2 個(gè)品牌的色譜儀(LC-20AT 型、e2695 型)及3種色譜柱(Alltima C18、Nucleosil C18和Aquasil C18,規(guī)格均為250 mm×4.6 mm,5 μm)對(duì)RCF 的影響。在2.3 項(xiàng)下色譜條件下進(jìn)樣混合對(duì)照品溶液,結(jié)果測(cè)得各成分RCF 的RSD 為0.70%~1.55%(表3),說明儀器與色譜柱對(duì)RCF無影響。
表3 不同HPLC儀及色譜柱對(duì)恒古骨傷愈合劑各成分RCF的影響
2.5.3 流速對(duì)RCF 影響的考察 其他色譜條件不變,流速分別為0.8、1.0、1.2 mL·min-1時(shí),進(jìn)樣對(duì)照品溶液,結(jié)果測(cè)得各成分RCF 的RSD 為0.37%~1.62%(表4),說明流速對(duì)RCF無影響。
表4 流速對(duì)恒古骨傷愈合劑各成分RCF的影響
2.5.4 柱溫對(duì)RCF 影響的考察 其他色譜條件不變,采用柱溫為25、30、35 ℃條件下,進(jìn)樣對(duì)照品溶液,結(jié)果測(cè)得各成分RCF 的RSD 在0.37%~1.69%(表5),說明柱溫對(duì)RCF無影響。
表5 柱溫對(duì)恒古骨傷愈合劑RCF的影響
2.5.5 色譜峰定位的考察 本研究為對(duì)待測(cè)成分色譜峰進(jìn)行定位,考察了色譜儀(LC-20AT 型、e2695 型)及色譜柱(Alltima C18、Nucleosil C18和Aquasil C18)對(duì)相對(duì)保留時(shí)間值(RRT)的影響。在2.3 項(xiàng)下色譜條件下,進(jìn)樣對(duì)照品溶液,結(jié)果測(cè)得京尼平苷酸、京尼平苷、松脂醇二葡萄糖苷、三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、紅花黃色素A、蕓香柚皮苷、橙皮苷、川陳皮素和羥基紅花黃色素相對(duì)保留時(shí)間的RSD 為0.57%~1.61%(表6),表明該法可以對(duì)待測(cè)成分色譜峰進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
表6 儀器及色譜柱對(duì)恒古骨傷愈合劑各成分RRT的影響
取15 批恒古骨傷愈合劑(S1~S15),根據(jù)2.2項(xiàng)下方法制備恒古骨傷愈合劑供試品溶液,按2.3項(xiàng)下色譜條件下進(jìn)樣分析,分別運(yùn)用ESM 和HPLCQAMS 計(jì)算恒古骨傷愈合劑中11 個(gè)成分的含量。結(jié)果說明2 種方法差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表7),表明HPLC-QAMS 可用于恒古骨傷愈合劑中11 個(gè)成分的含量測(cè)定。
表7 QAMS與ESM對(duì)恒古骨傷愈合劑中11個(gè)成分含量的測(cè)定結(jié)果(n=3) mg·g-1
將15 批恒古骨傷愈合劑中11 個(gè)成分QAMS 所得數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行CA(歐氏距離的組間聯(lián)接),見圖2。結(jié)果顯示,當(dāng)間距為15 時(shí),15 批樣品聚為3 類,S4、S7、S2、S5、S3、S6、S1共7 批樣品聚為一類,S8~S10 共3 批樣品聚為一類,S11~S15共5批樣品聚為一類。
圖2 15批恒古骨傷愈合劑樣品聚類樹狀圖
運(yùn)用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)2.6項(xiàng)下QAMS測(cè)定結(jié)果進(jìn)行PCA,得各主成分特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率(表8)及成分矩陣(表9)。由表8 可知,特征值>1 的有2 個(gè)主成分對(duì)應(yīng)方差的貢獻(xiàn)率分別為66.169%、22.223%,累積方差貢獻(xiàn)率為88.393%,表明選取2 個(gè)主成分即可代表恒古骨傷愈合劑中11 個(gè)成分88.393%的信息,具有較好的代表性。表9 可以看出,第一主成分的信息來于京尼平苷酸、松脂醇二葡萄糖苷、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、紅花黃色素A、蕓香柚皮苷、橙皮苷和川陳皮素的綜合,第二主成分的信息來于京尼平苷、三七皂苷R1和羥基紅花黃色素A 的綜合。同時(shí)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件SIMCA 14.1 建立PCA 模型,得15 批恒古骨傷愈合劑樣品PCA 得分圖(圖3),共提取出2 個(gè)主成分,模型對(duì)X變量可解釋率(R2X)為0.884,超過0.5,所建立的模型穩(wěn)定性較高。從圖3 可以看出,S1~S7、S8~S10 及S11~S15 分別呈現(xiàn)一定關(guān)聯(lián)性。
圖3 15批恒古骨傷愈合劑樣品PCA 得分
表8 恒古骨傷愈合劑中特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率
表9 恒古骨傷愈合劑中11個(gè)成分的成分矩陣
PLS-DA通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析能夠查找出引起產(chǎn)品質(zhì)量差異的特征成分,SIMCA 14.1 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)2.6項(xiàng)下QAMS含量數(shù)據(jù)運(yùn)行PLS-DA 程序,見圖4。結(jié)果R2X為0.896,模型對(duì)Y變量可解釋率(R2Y)為0.843,預(yù)測(cè)能力參數(shù)(Q2)為0.784,理論上R2Y、Q2數(shù)值越接近1,說明模型越好,通常兩者超過50%時(shí)所建立的模型穩(wěn)定可靠、預(yù)測(cè)能力強(qiáng)。由圖4 可以看出,15 批恒古骨傷愈合劑的含量數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在95%置信區(qū)間內(nèi),根據(jù)分布可分為3 類,與CA 和PCA結(jié)果一致。
圖4 15批恒古骨傷愈合劑樣品的PLS-DA模型得分圖
對(duì)建立的PLS-DA 模型進(jìn)行200 次置換檢驗(yàn)(圖5),結(jié)果顯示,累積方差值(R2)擬合直線Y軸截距為0.092<0.3;Q2擬合直線Y軸截距為-0.274,Q2為負(fù)數(shù),且最右邊的R2和Q2值均高于左側(cè),表明所構(gòu)建的PLS-DA 模型不存在過度擬合,預(yù)測(cè)能力好,可有效判別分析15 批恒古骨傷愈合劑的質(zhì)量差異。根據(jù)變量重要性投影(VIP)值篩選影響藥物炮制前后組方恒古骨傷愈合劑化學(xué)成分差異的標(biāo)志性成分(圖6),結(jié)果VIP 值>1 的有5 個(gè)成分,即成分7(羥基紅花黃色素A,VIP 值=1.446)、成分4(三七皂苷R1,VIP值=1.351)、成分10(橙皮苷,VIP值=1.258)、成分2(京尼平苷,VIP值=1.138)、成分5(人參皂苷Rg1,VIP 值=1.067)對(duì)恒古骨傷愈合劑樣品質(zhì)量的影響較大,可能是影響恒古骨傷愈合劑產(chǎn)品質(zhì)量的主要潛在標(biāo)志物。
圖5 15批恒古骨傷愈合劑PLS-DA模型置換檢測(cè)結(jié)果
圖6 15批恒古骨傷愈合劑樣品中11個(gè)成分的VIP(, n=15)
恒古骨傷愈合劑配方中君藥包括紅花和三七,有活血化瘀的功效;人參、黃芪益氣健脾,杜仲、鱉甲補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨,4 味藥合為臣藥;陳皮理氣和中,鉆地風(fēng)舒筋活絡(luò),洋金花止痛,三者為佐藥。諸藥合用,共奏活血益氣、益肝腎、接骨續(xù)筋、消腫止痛之功效。本研究綜合考慮,以君藥紅花和三七,臣藥人參和杜仲,佐使藥陳皮為考察對(duì)象,分析其所含成分,選取主要成分、特征性成分或主要藥效成分為檢測(cè)指標(biāo)。最終本研究確定以京尼平苷酸、京尼平苷、松脂醇二葡萄糖苷、三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、羥基紅花黃色素A、紅花黃色素A、蕓香柚皮苷、橙皮苷和川陳皮素為檢測(cè)指標(biāo)。
本研究在制備供試品溶液時(shí),考慮到該制劑在制備時(shí)已進(jìn)行了提取濃縮,且該制劑為液體制劑,參考相關(guān)文獻(xiàn),首先對(duì)提取溶劑進(jìn)行了篩選[9,12-14,16-17,19-22]:甲醇、70%甲醇、60%甲醇、50%甲醇和25%甲醇,并采用直接稀釋法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%甲醇提取時(shí),所測(cè)11 個(gè)成分的提取率較高。進(jìn)而采取超聲和加熱回流提取方式進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%甲醇超聲提取和直接稀釋時(shí)11 個(gè)成分的提取率相當(dāng)。綜合考慮,最終確定以50%甲醇直接稀釋為恒古骨傷愈合劑供試品溶液最佳制備方式。
化學(xué)計(jì)量學(xué)運(yùn)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科理論和方法,通過解析化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)掘多變量復(fù)雜數(shù)據(jù)中存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系,CA、PCA、非線性映射等無監(jiān)督統(tǒng)計(jì)方法和PLS、PLS-DA、正交偏最小二乘法-判別分析(OPLS-DA)等有監(jiān)督統(tǒng)計(jì)方法近年來廣泛應(yīng)用于中藥及其制劑的研究中。CA利用同類樣品彼此相似,在多維空間中彼此距離較小的原理,達(dá)到對(duì)未知樣本進(jìn)行分類的目的。本研究對(duì)QAMS 測(cè)定結(jié)果進(jìn)行CA,15 批恒古骨傷愈合劑聚為3 類,即S4、S7、S2、S5、S3、S6 和S1 聚為一類,S8~S10 聚為一類,S12~S15 聚為一類,表明恒古骨傷愈合劑具有明顯分類趨勢(shì)。PCA 將具有一定相關(guān)性的變量通過數(shù)據(jù)降維,排除眾多化學(xué)信息共存中相互重疊的信息,在保存大量信息的同時(shí)降低了變量個(gè)數(shù),對(duì)成分復(fù)雜的中藥及其制劑研究具有重要意義。本研究PCA 結(jié)果顯示,選取2 個(gè)主成分即可代表恒古骨傷愈合劑中11 個(gè)成分88.393%的信息,具有較好的代表性,同時(shí)15 批樣品分類與CA 結(jié)果一致。PLS-DA 通過模式識(shí)別發(fā)掘引起產(chǎn)品質(zhì)量差異的特征成分。本研究對(duì)11 個(gè)成分含量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行PLS-DA,將PLS-DA 模型進(jìn)行200 次置換檢驗(yàn),結(jié)果顯示,所構(gòu)建的PLS-DA 模型不存在過度擬合,預(yù)測(cè)能力好,可有效判別分析15 批恒古骨傷愈合劑的質(zhì)量差異,篩選出羥基紅花黃色素A、三七皂苷R1、橙皮苷、京尼平苷和人參皂苷Rg1為影響產(chǎn)品質(zhì)量差異的標(biāo)志性化學(xué)成分,為不斷提升恒古骨傷愈合劑的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
本研究采用HPLC-QAMS 建立了恒古骨傷愈合劑11 個(gè)指標(biāo)成分定量質(zhì)量控制模式,對(duì)市場流通的15 批樣品進(jìn)行檢測(cè),通過方法學(xué)驗(yàn)證及2 種方法的對(duì)比,結(jié)果顯示2 種方法差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;又通過化學(xué)計(jì)量學(xué)識(shí)別模式對(duì)多指標(biāo)成分含量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行提取、降維分析,發(fā)現(xiàn)羥基紅花黃色素A、三七皂苷R1、橙皮苷、京尼平苷和人參皂苷Rg1可能是影響產(chǎn)品質(zhì)量差異性的主要物質(zhì)性成分,提示藥企在生產(chǎn)該制劑時(shí)要關(guān)注相關(guān)藥材的質(zhì)量,全面保證制劑臨床療效,為提高恒古骨傷愈合劑質(zhì)量控制水平提供參考。