徐飛，陳娟，吳啟南（南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南京市210046）

中藥是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的重要組成部分，但我國中藥出口僅占世界天然藥物貿(mào)易的3%左右，且大部分為原料藥和保健藥。其原因在于缺乏現(xiàn)代科學(xué)分析手段對中藥的物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行深入細(xì)致的系統(tǒng)研究，使得原藥質(zhì)量檢驗、有效成分提取、制劑質(zhì)量監(jiān)控、藥效病理毒理研究等方面均落后于發(fā)達(dá)國家。電化學(xué)分析是根據(jù)物質(zhì)在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)及其變化建立的一類分析方法，以電導(dǎo)、電位、電流和電量等電參數(shù)與被測物含量的關(guān)系作為計量的基礎(chǔ)。其靈敏度及準(zhǔn)確度都很高，因具有選擇性好、操作方便、分析速度快、適用面廣等特點，已成為中藥物質(zhì)基礎(chǔ)研究的常用手段。本文綜述近年來電化學(xué)分析技術(shù)在中藥物質(zhì)基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用，以期隨著傳統(tǒng)中藥研究的進(jìn)一步深入，各種電化學(xué)分析手段將發(fā)揮更大的作用。

1 電化學(xué)分析技術(shù)在中藥有效成分研究方面的應(yīng)用

中藥的有效成分大致可分為糖和苷類、醌類、苯丙素類、黃酮類、萜類、生物堿等幾大類。這些物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上大都帶有電化學(xué)活性基團(tuán)（如碳碳共軛雙鍵、碳鹵鍵、羰基、硝基、亞硝基、偶氮基等）。從原理上講，凡含有這些電化學(xué)活性基團(tuán)的中藥有效成分均可用某一合適的電化學(xué)技術(shù)予以研究。

1.1 生物堿

生物堿指來源于生物界（主要指植物界）的一類含氮有機(jī)化合物，多具有顯著生物活性。大多數(shù)有較復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，氮原子結(jié)合在環(huán)內(nèi)。以玻碳電極為工作電極時，秋水仙堿[1]、小檗堿[2]、荷葉堿[3]、槐定堿[4]發(fā)生完全不可逆的氧化過程，荷葉堿的氧化產(chǎn)物在電極上有弱吸附，槐定堿的氧化峰是兩電子、兩質(zhì)子的不可逆擴(kuò)散氧化波。羥喜樹堿[5]發(fā)生受吸附控制的準(zhǔn)可逆兩電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)。苦參堿類生物堿[6]中苦參堿和槐定堿會產(chǎn)生一個不可逆氧化峰，而相同條件下氧化苦參堿和氧化槐定堿均無氧化峰出現(xiàn)。在不同陽離子膠束體系中槐定堿和苦參堿的氧化峰電流均有所降低，氧化峰電位均發(fā)生正移[7]。碳納米管修飾電極對胡椒堿的還原反應(yīng)具有明顯的催化作用[8]。多壁碳納米管修飾玻碳電極對苦參堿的電化學(xué)氧化具有良好的催化作用[9]。長春新堿[10]在β-環(huán)糊精修飾電極表面上發(fā)生受吸附控制的不可逆還原過程，在中性介質(zhì)和較低溫度下，該修飾電極對長春新堿的電活性起催化作用。

1.2 苯丙素類化合物

苯丙素類化合物是中藥中常見的芳香族化合物，包括簡單苯丙素類、香豆素類、木脂素類。巖白菜素[11]在玻碳電極上發(fā)生不可逆的氧化反應(yīng)，為兩電子、兩質(zhì)子過程。和厚樸酚[12]在汞電極上的吸附具有中性分子吸附的特征，產(chǎn)生2個還原峰，分別對應(yīng)于分子中酚羥基鄰位上和對位上的碳碳雙鍵的還原?；罨Ｌ茧姌O對丁香酚的氧化還原有催化作用[13]。

1.3 黃酮類化合物

黃酮類化合物類型多樣，具多方面的生物活性。泛指2個苯環(huán)通過3個碳原子相互聯(lián)結(jié)而成的化合物。木犀草素[14，15]在玻碳電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)是吸附控制的準(zhǔn)可逆兩電子轉(zhuǎn)移過程，在自制修飾碳糊電極上存在一對可逆的氧化還原峰，其半波電位與酸度成線性關(guān)系，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目對酸度有依賴性[16]。蘆丁[17]在玻碳電極上發(fā)生一個受吸附控制的準(zhǔn)可逆兩電子過程，在碳糊電極上的電極過程為一受擴(kuò)散控制的兩電子、兩質(zhì)子參與的準(zhǔn)可逆過程[18]，有序介孔碳修飾熱解石墨電極對其具有良好的電催化氧化作用[19]。蘆丁修飾玻碳電極的電極反應(yīng)機(jī)制為電化學(xué)-化學(xué)-電化學(xué)偶合反應(yīng)（ECE）過程，此修飾電極對抗壞血酸有良好的催化氧化作用，而對高錳酸鉀（KMnO4）有良好的催化還原作用[20]。多壁碳納米管膜修飾電極能顯著提高燈盞花素的氧化峰電流[21]。槲皮素[22]在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電極過程為一受吸附控制的兩電子、兩質(zhì)子參與的準(zhǔn)可逆過程。花旗松素[23]在玻碳電極上出現(xiàn)一組準(zhǔn)可逆氧化還原峰，在低速掃描時受吸附控制，電子轉(zhuǎn)移數(shù)n值的變化受掃速影響很大。水飛薊賓在玻碳電極上產(chǎn)生陰極還原峰[24]。黃芩苷[25]、大豆黃素[26]在玻碳電極上均出現(xiàn)一受吸附控制的不可逆氧化峰。柚皮苷[27]在滴汞電極上發(fā)生具有吸附性的兩電子不可逆還原過程。

1.4 醌類

醌類化合物是中藥中一類具有醌式結(jié)構(gòu)的化學(xué)成分，具有抗菌、止血、抗病毒、擴(kuò)張冠狀動脈等作用。大黃素[28]在滴汞電極上進(jìn)行兩電子、兩質(zhì)子的準(zhǔn)可逆聚合反應(yīng)過程。紫草素[29]在懸汞電極上進(jìn)行可逆的擴(kuò)散過程。大黃酸[30]在酸性溶液中玻碳電極上出現(xiàn)一明顯的還原峰，峰電流與掃描速率呈線性關(guān)系，峰電位與掃描速率的對數(shù)值、一定范圍內(nèi)的pH值呈線性關(guān)系。丹參酮ⅡA[31]可在玻碳電極上進(jìn)行兩電子的可逆過程。蘆薈苷[32]在玻碳電極上的電極過程具有吸附性和不可逆性。蘆薈大黃素在鉑電極上發(fā)生準(zhǔn)可逆的雙電子轉(zhuǎn)移過程，溶劑對蘆薈大黃素的電化學(xué)性能有很大的影響。

1.5 萜類

萜類化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣，在中藥中分布廣泛，具多方面的生物活性。冬凌草甲素在懸汞電極上發(fā)生不可逆的還原過程[33]。姜黃素在玻碳電極上為單電子轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)可逆電極反應(yīng)過程，且峰電位與掃速無關(guān)。增大掃速，陽極峰發(fā)生分裂，氧化產(chǎn)物出現(xiàn)2種構(gòu)型[34，35]。隱丹參酮[36]在玻碳電極上的反應(yīng)為可逆過程。

2 電化學(xué)分析技術(shù)在中藥有效成分與生物大分子之間相互作用的應(yīng)用

在一定條件下，藥物分子與生物大分子之間可通過分子間作用力形成超分子化合物，電分析化學(xué)法具有簡單、快捷、高靈敏度和高選擇性等特點，是小分子藥物與生物大分子相互作用的重要研究方法。

2.1 與DNA的相互作用

臨床上使用的許多抗癌、抗病毒藥物都是以DNA為作用靶點，通過與癌細(xì)胞或病毒的DNA發(fā)生相互作用破壞其結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響基因調(diào)控與表達(dá)功能，表現(xiàn)出抗癌或抗病毒性。研究小分子藥物與DNA的結(jié)合過程，對藥物開發(fā)和設(shè)計以及藥物藥效的研究都具有重要的意義。蘆丁與DNA結(jié)合生成一種非電活性的組成為1∶1的超分子化合物，結(jié)合常數(shù)β＝2.49×105mol·L-1[37]。固定在羥基磷灰石薄膜上的DNA與蘆丁之間的相互作用表明，蘆丁與DNA之間存在一定的嵌入作用[38]。姜黃素在DNA修飾玻碳電極上與DNA發(fā)生相互作用[39]，作用方式為嵌插結(jié)合，姜黃素與DNA之間形成了2種化合物：DNA-2curcumin和DNA-curcumin，二者的表觀結(jié)合常數(shù)βs分別為2.34×105L·mol-1和1.48 L·mol-1。pH為4.4時，蘆薈大黃素與DNA之間以靜電作用為主；pH為6.5和7.4時，以嵌入結(jié)合為主，且pH為7.4時，二者形成了一種具有電活性的超分子化合物[40]。木犀草素可嵌入DNA堿基對間形成非電活性的超分子化合物[41]。在中性條件下，DNA最穩(wěn)定且最容易與隱丹參酮發(fā)生相互作用形成一種新的配合物[42]。白藜蘆醇與DNA之間的相互作用不應(yīng)是嵌入式的，而可能是靜電吸引的結(jié)果[43]。

2.2 與蛋白質(zhì)的相互作用

小分子藥物進(jìn)入體內(nèi)以后，將被吸收進(jìn)入血液，并通過血液轉(zhuǎn)運到目標(biāo)器官和細(xì)胞；在轉(zhuǎn)運過程中，多數(shù)小分子藥物能與血液中的蛋白質(zhì)相結(jié)合。這種結(jié)合在某種程度上對血液中游離態(tài)小分子藥物的濃度起到調(diào)控作用，進(jìn)而影響小分子藥物的轉(zhuǎn)運效率、以及小分子藥物的毒性和代謝。因此，研究小分子藥物與蛋白的相互作用在醫(yī)藥科學(xué)中具有很重要的意義。大黃酚與牛血清白蛋白（BSA）相互作用結(jié)合生成一種非電活性的超分子化合物，BSA的存在導(dǎo)致大黃酚氧化還原峰電流降低，峰電位基本不變，峰電流的下降值同所加入的BSA濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系[44]。山柰素與人血清白蛋白（HSA）相互作用也可形成超分子復(fù)合物[45]。蘆丁對黃嘌呤氧化酶活性沒有抑制性，是由于蘆丁結(jié)構(gòu)上多一個蕓香糖，導(dǎo)致空間位阻加大，阻止了蘆丁進(jìn)入酶活性口袋[46]。低濃度（1 mmol·L-1）番茄堿對乙酰膽堿酯酶有明顯的激活作用，高濃度（10mmol·L-1）番茄堿對乙酰膽堿酯酶有明顯的抑制作用。

3 結(jié)語

電化學(xué)分析技術(shù)包羅萬象，且與其他手段相比，電化學(xué)手段具有無可比擬的高靈敏度和選擇性，使其在中藥方面的應(yīng)用日益廣泛，逐步成為不可或缺的工具，且它獨具的綠色環(huán)保的特點符合當(dāng)今發(fā)展的要求。但中藥成分復(fù)雜，且中藥成分的電化學(xué)行為經(jīng)常會受到溶液的pH值、溶劑的濃度等因素的影響，導(dǎo)致了其應(yīng)用的局限性。因此，我們要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上結(jié)合日益更新的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，密切關(guān)注技術(shù)聯(lián)用的發(fā)展動向以及學(xué)科之間的交叉聯(lián)系，從中藥的特點出發(fā)，對現(xiàn)有電化學(xué)分析方法、技術(shù)不斷加以改進(jìn)，使其能夠更全面、更深入地應(yīng)用于中藥物質(zhì)基礎(chǔ)的研究。

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