李進(jìn)， 邵大釗， 張釗華， 尹華滔， 趙焱

(云南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)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(jié)構(gòu)多變、種類繁多、數(shù)量巨大且具有廣泛生物活性的天然藥物化學(xué)成分，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jù)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(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，導(dǎo)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(jìn)一步應(yīng)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(nèi)疏水、外親水的結(jié)構(gòu)空腔，在水溶液中能與多種疏水化合物結(jié)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(zhì)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(yīng)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(yīng)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(jìn)行包合，改善其理化和生物活性，為其得到更廣泛的臨床應(yīng)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(jìn)行綜述.

1 倍半萜類化合物

青蒿素(Artemisinin)是一種含過氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯化合物，最早由我國科學(xué)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(diào)節(jié)功能.研究者在青蒿素的基礎(chǔ)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(qiáng)，被認(rèn)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(yīng)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(jìn)行了鑒定.試驗(yàn)證明青蒿素的疏水基團(tuán)進(jìn)入了β-CD的空腔內(nèi)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(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示主體環(huán)糊精包合能力由大到小的順序?yàn)椋害?CD>β-CD>α-CD.林軍等[13]利用HP-β-CD對蒿甲醚進(jìn)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(jìn)行了表征，探討了主體HP-β-CD對藥物的影響，結(jié)果顯示藥物的生物利用度提高了1.81倍；同時對包合物進(jìn)行了熱力學(xué)分析，討論了溫度對包合物形成的影響，計(jì)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(rèn)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(nèi)酯類和穿心蓮內(nèi)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(jié)構(gòu)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(xué)家致力對紫杉醇的前體藥物進(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)，對包合物的性能進(jìn)行了試驗(yàn)分析，結(jié)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(bào)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(qiáng)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(jìn)行包合，發(fā)現(xiàn)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(jié)果顯示包合物提高了紫杉醇的穩(wěn)定性.張學(xué)農(nóng)等[22]研究了HP-β-環(huán)糊精對紫杉醇的增溶作用，發(fā)現(xiàn)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(jié)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(gòu)效關(guān)系進(jìn)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(qiáng)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(yàn)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(shù)；通過改變?nèi)芤旱膒H值，發(fā)現(xiàn)包合常數(shù)與pH值之間呈負(fù)相關(guān)，可能因?yàn)殡S著OH-濃度的增大，丹參酮ⅡA水解速度顯著加快，導(dǎo)致包合物穩(wěn)定性降低；同時試驗(yàn)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(shù)，發(fā)現(xiàn)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(shù)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(yīng)、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(dǎo)致上皮細(xì)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(jìn)一步的應(yīng)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(jīng)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(xiàn)，包合物的熒光發(fā)生了猝滅，表明維生素A1進(jìn)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(qiáng)于延命素，而其較差的水溶性，影響了在臨床上的應(yīng)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(jìn)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(xiàn)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(yàn)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(shù)的因素，如pH值、溫度和離子強(qiáng)度等進(jìn)行了探索，并對包合過程中的熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，表明包合過程為吸熱過程并能自發(fā)進(jìn)行.

2.5 雷公藤內(nèi)酯類化合物

雷公藤內(nèi)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(xì)胞毒的生物活性，可開發(fā)成抗癌藥物[32].雷公藤內(nèi)酯醇有很強(qiáng)的抗移植排斥作用，但具有較強(qiáng)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(nèi)酯醇-β-環(huán)糊精包合物.試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)雷公藤內(nèi)酯醇包合物的粒徑分布為100 nm～2 μm，藥物包合率高達(dá)94.64%.在小鼠耳廓腫脹和大鼠足跖腫脹實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雷公藤內(nèi)酯醇包合物液組的腫脹率顯著小于雷公藤內(nèi)酯醇液組(P<0.01)，表明雷公藤內(nèi)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(nèi)酯類化合物

穿心蓮內(nèi)酯(Andrographolide)是從爵床科穿心蓮屬植物穿心蓮中經(jīng)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(nèi)酯進(jìn)行了包合.得到的水溶性制劑，既未改變穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)，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(dá)97%以上.韓光等[36]利用超聲法制備了穿心蓮內(nèi)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(jìn)行了表征.Zhou等[37]通過理論計(jì)算模擬了穿心蓮內(nèi)酯與三種天然環(huán)糊精的包合比，結(jié)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(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果一致.任科等[38]采用冷凍干燥法制備了穿心蓮內(nèi)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(jìn)行了表征，相溶解度圖為AL型，表明包合比為1∶1，且結(jié)果顯示包合物中穿心蓮內(nèi)酯的溶解性顯著提高，穩(wěn)定性也得到增強(qiáng).

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(jìn)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(jìn)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(jìn)行了研究.環(huán)糊精對印楝素具有較強(qiáng)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(jìn)行了研究，并對包合物進(jìn)行了表征；結(jié)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(xué)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(gòu)體，有肝保護(hù)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(yīng)用[44].

顏耀東等[45]采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)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(jìn)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(shù)及熱力學(xué)穩(wěn)定性；結(jié)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(qū)動和焓驅(qū)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(zhì)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(qiáng).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(yīng)用前景.

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