田明鑫,倪昌榮,周洪亮,余江毅*
(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院,江蘇 南京 210029; 2.南京中醫(yī)藥大學(xué),江蘇 南京 210029)
糖尿病腎病是糖尿病導(dǎo)致終末期腎臟病、心血管死亡的主要原因之一[1-2],本病發(fā)病初期較隱匿,至中后期出現(xiàn)大量蛋白尿、腎功能衰竭等[3-4]。昆葵保腎方為江蘇省名中醫(yī)余江毅教授臨床經(jīng)驗(yàn)方,由黃蜀葵花、火把花根、黃芪、酒萸肉組成,具有減輕蛋白尿、保護(hù)腎功能、逆轉(zhuǎn)糖尿病腎病等作用,但本方還停留在臨床應(yīng)用階段,無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn),故將其開(kāi)發(fā)成醫(yī)療機(jī)構(gòu)制劑。
目前,中藥提取工藝研究以選擇指標(biāo)成分含量較高的工藝參數(shù)為主,并未與臨床湯劑進(jìn)行比較,后者經(jīng)多年臨床應(yīng)用證實(shí)了其安全性、有效性,但一味地追求某一含量較高的工藝參數(shù)則忽略了中藥多成分之間的協(xié)同作用,并且往往采用砂鍋、陶罐進(jìn)行煎煮,其工藝參數(shù)無(wú)法直接應(yīng)用于多功能提取罐等工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備,故實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代提取工藝與傳統(tǒng)制法的質(zhì)量一致性是中藥制劑開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵[5-8]。本實(shí)驗(yàn)采用Box-Behnken 響應(yīng)面法優(yōu)化昆葵保腎顆粒提取工藝,以期為該制劑研發(fā)提供參考依據(jù)、技術(shù)支持。
1.1 儀器 Agilent 1100 高效液相色譜儀(美國(guó)Agilent 公司); BP-211D 電子分析天平 (德國(guó)賽多利斯公司);SK6200H 超聲儀(上??茖?dǎo)超聲儀器有限公司); HH-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州國(guó)華儀器制造有限公司)。
1.2 試劑與藥物 所有對(duì)照品均購(gòu)于南京聚康醫(yī)藥化工有限公司,純度均≥98%,其中金絲桃苷批號(hào)220522,異槲皮苷批號(hào)220317,棉花皮素-8-O-葡萄糖醛酸苷批號(hào)220421,表兒茶素批號(hào)220421,毛蕊異黃酮批號(hào)220405,毛蕊異黃酮葡萄糖苷批號(hào)220509,芒柄花苷批號(hào)220314,芒柄花黃素批號(hào)220314,莫諾苷批號(hào)220510,馬錢苷批號(hào)220412。黃蜀葵花 (批號(hào)220805,產(chǎn)地安徽)、酒萸肉(批號(hào)220801,產(chǎn)地河南)均購(gòu)于馬鞍山井泉中藥飲片有限公司,火把花根(批號(hào)20220901-01,產(chǎn)地云南)、黃芪(批號(hào)20220801-01,產(chǎn)地甘肅)均購(gòu)于貴州同德藥業(yè)股份有限公司,經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院主任中藥師劉志輝鑒定為正品,符合2020 年版《中國(guó)藥典》 及地方標(biāo)準(zhǔn)要求。乙腈為色譜純(美國(guó)Tedia 公司); 其余試劑均為分析純; 水為超純水。
2.1 臨床湯劑制備 依據(jù)《醫(yī)療機(jī)構(gòu)中藥煎藥室管理規(guī)范》[9]及江蘇省中醫(yī)院草藥煎服須知,按處方比例稱取黃蜀葵花30 g、火把花根15 g、黃芪30 g、酒萸肉10 g,第一煎加水超過(guò)液面3~5 cm,浸泡30 min,煮沸后小火煎煮30 min; 第二煎加水至藥面,煮沸后小火煎煮20 min,紗布趁熱過(guò)濾,合并2 次煎液,混勻,即得。
2.2 指標(biāo)成分含量測(cè)定 采用HPLC 法。
2.2.1 色譜條件 Agilent Poroshell 120 EC-C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,4 μm); 流動(dòng)相乙腈(A)-0.1%磷酸(B),梯度洗脫(0~5 min,7%A; 5 ~22 min,7% ~17%A; 22 ~40 min,17% A; 40 ~55 min,17% ~60% A; 55 ~60 min,60% ~80%A; 60~70 min,80%A); 體積流量1.0 mL/min;柱溫30 ℃; 檢測(cè)波長(zhǎng)240 nm; 進(jìn)樣量10 μL。
2.2.2 對(duì)照品溶液制備 精密稱取各對(duì)照品適量,置于25 mL 量瓶中,甲醇定容,得到金絲桃苷、異槲皮苷、棉花皮素-8-O-葡萄糖醛酸苷、表兒茶素、毛蕊異黃酮、毛蕊異黃酮葡萄糖苷、芒柄花苷、芒柄花黃素、莫諾苷、馬錢苷對(duì)照品質(zhì)量濃度分別為0.404、0.400、0.350、0.396、0.411、0.354、0.406、0.407、0.400、0.405 mg/mL 的貯備液,分別精密吸取適量,置于同一10 mL 量瓶中,甲醇定容,即得 (各成分質(zhì)量濃度分別為27.742、15.520、34.645、6.178、0.122、2.195、0.811、0.070、15.185、8.347 μg/mL)。
2.2.3 供試品溶液制備 取臨床湯劑、各試驗(yàn)號(hào)樣品各1 mL,置于10 mL 量瓶中,甲醇溶解定容至刻度,過(guò)0.22 μm 微孔濾膜,即得。
2.2.4 系統(tǒng)適用性試驗(yàn) 取供試品、對(duì)照品溶液適量,在“2.2.1” 項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)圖1。由此可知,對(duì)照品、供試品溶液在同一保留時(shí)間內(nèi)有對(duì)應(yīng)成分色譜峰,并且與相鄰峰之間的分離度較好(均大于1.5),表明該方法系統(tǒng)適用性良好。
圖1 各成分HPLC 色譜圖
2.2.5 線性關(guān)系考察 取“2.2.2” 項(xiàng)下對(duì)照品溶液適量,甲醇依次稀釋成6 個(gè)質(zhì)量濃度,在“2.2.1” 項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定。以對(duì)照品質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X),峰面積為縱坐標(biāo)(Y)進(jìn)行回歸,結(jié)果見(jiàn)表1,可知各成分在各自范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。
表1 各成分線性關(guān)系
2.2.6 精密度試驗(yàn) 取“2.2.3” 項(xiàng)下臨床湯劑適量,在“2.1.1” 項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定6 次,測(cè)得莫諾苷、馬錢苷、表兒茶素、毛蕊異黃酮葡萄糖苷、金絲桃苷、異槲皮苷、棉花皮素-8-O-葡萄糖醛酸苷、芒柄花苷、毛蕊異黃酮、芒柄花黃素峰面積RSD 分別為1.40%、0.37%、1.94%、0.96%、0.36%、0.37%、0.30%、1.16%、2.02%、2.34%,表明儀器精密度良好。
2.2.7 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取“2.2.3” 項(xiàng)下臨床湯劑適量,于0、2、4、8、12、24 h 在“2.1.1” 項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定,測(cè)得莫諾苷、馬錢苷、表兒茶素、毛蕊異黃酮葡萄糖苷、金絲桃苷、異槲皮苷、棉花皮素-8-O-葡萄糖醛酸苷、芒柄花苷、毛蕊異黃酮、芒柄花黃素峰面積RSD 分別為
2.15%、1.06%、2.03%、0.67%、0.84%、1.65%、1.09%、1.02%、2.81%、2.52%,表明溶液在24 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好。2.2.8 重復(fù)性試驗(yàn) 按“2.2.3” 項(xiàng)下方法平行制備6 份供試品溶液,在“2.2.1” 項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定,測(cè)得莫諾苷、馬錢苷、表兒茶素、毛蕊異黃酮葡萄糖苷、金絲桃苷、異槲皮苷、棉花皮素-8-O-葡萄糖醛酸苷、芒柄花苷、毛蕊異黃酮、芒柄花黃素峰面積RSD 分別為2.17%、1.13%、1.83%、1.33%、0.93%、1.77%、1.58%、1.29%、2.11%、2.36%,表明該方法重復(fù)性良好。
2.2.9 加樣回收率試驗(yàn) 取臨床湯劑0.5 mL,共6 份,按100%水平加入對(duì)照品,按“2.2.3” 項(xiàng)下方法制備供試品溶液,在“2.2.1” 項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定,計(jì)算回收率。結(jié)果,莫諾苷、馬錢苷、表兒茶素、毛蕊異黃酮葡萄糖苷、金絲桃苷、異槲皮苷、棉花皮素-8-O-葡萄糖醛酸苷、芒柄花苷、毛蕊異黃酮、芒柄花黃素平均加樣回收率分別為96.69%、96.18%、100.33%、99.63%、104.46%、100.79%、102.97%、100.23%、100.92%、100.10%,RSD 分別為2.42%、1.37%、2.18%、2.42%、1.49%、1.92%、2.02%、2.51%、2.29%、2.24%。
2.3 干膏率測(cè)定 取適量提取液至蒸發(fā)皿中,水浴蒸干,置于105 ℃烘箱中干燥3 h 至恒重,再放到干燥器中冷卻30 min,精密稱定質(zhì)量,計(jì)算干膏率,公式為干膏率= [(浸膏質(zhì)量×樣品總體積)/ (飲片質(zhì)量×取樣量)]×100%。
2.4 提取工藝優(yōu)化
2.4.1 單因素試驗(yàn) 影響提取效果的主要因素包括加水量、浸泡時(shí)間、提取時(shí)間、提取次數(shù)[10],其中提取次數(shù)為非連續(xù)變量,不宜作為Box-Behnken 響應(yīng)面法優(yōu)化的考察因素,故根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況固定為2 次[11]。本實(shí)驗(yàn)以加水量(6、8、10、12 倍)、浸泡時(shí)間(0、20、40、60 min)、提取時(shí)間(30、45、60、75 min)為影響因素進(jìn)行單因素試驗(yàn),測(cè)定各指標(biāo)成分含量、干膏率,計(jì)算其綜合評(píng)分,其中為第n(n=1,2,3,…,17)個(gè)試驗(yàn)樣品的i指標(biāo)(指標(biāo)成分含量、干膏率)與X實(shí)驗(yàn)組i指標(biāo)的比值,結(jié)果見(jiàn)圖2。由此可知,隨著加水量增加綜合評(píng)分呈升高趨勢(shì),10 倍后趨于平緩,故以10 倍量水為中心點(diǎn); 隨著浸泡、提取時(shí)間延長(zhǎng)綜合評(píng)分呈升高-平緩-降低的趨勢(shì),從實(shí)際生產(chǎn)中的節(jié)能省時(shí)角度出發(fā),以20 min 為浸泡時(shí)間中心點(diǎn),45 min 為提取時(shí)間中心點(diǎn)。
圖2 加水量(A)、浸泡時(shí)間(B)、提取時(shí)間(C)單因素試驗(yàn)結(jié)果
2.4.2 Box-Behnken 響應(yīng)面法 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,固定提取次數(shù)2 次,以加水量(A)、提取時(shí)間(B)、浸泡時(shí)間(C)為影響因素,綜合評(píng)分(M)為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用Design-Expert 13.0 軟件建立三因素三水平試驗(yàn)[12],因素水平見(jiàn)表2,結(jié)果見(jiàn)表3。
表2 因素水平
表3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果
將表3 數(shù)據(jù)導(dǎo)入Design-Expert 12.0 軟件進(jìn)行多元二次回歸擬合,得方程為M=1.430 0-0.049 9A-0.139 3B-0.008 4C-0.103 7AB-0.054 0AC+0.255 7BC-0.598 7A2-0.323 9B2-0.563 2C2(R2=0.985 6),方差分析見(jiàn)表4。由此可知,模型P<0.01,具有高度顯著性; 失擬項(xiàng)P>0.05,表明模型擬合度較高,誤差較小,可用于預(yù)測(cè)分析; 因素B、BC、A2、B2、C2有顯著或極顯著影響(P<0.05,P<0.01)。
響應(yīng)面分析見(jiàn)圖3。由此可知,沿B 軸的坡度與沿A軸的相比較陡,表明提取時(shí)間對(duì)綜合評(píng)分的影響比加水量大; 沿A 軸的坡度略陡于沿C 軸的,表明與浸泡時(shí)間相比加水量對(duì)綜合評(píng)分的影響稍大; 沿B 軸的坡度大于沿C 軸的,表明提取時(shí)間對(duì)綜合評(píng)分的影響大于浸泡時(shí)間,與方差分析結(jié)果一致。采用Design-Expert 12.0 軟件,得到最優(yōu)工藝為加水量9.96 倍,煎煮時(shí)間41.46 min,浸泡時(shí)間18.80 min,結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求,將其修正為加水量10 倍,煎煮時(shí)間40 min,浸泡時(shí)間20 min,綜合評(píng)分為1.447 分。
圖3 各因素響應(yīng)面圖
2.5 驗(yàn)證試驗(yàn) 按“2.4” 項(xiàng)下優(yōu)化工藝制備3 批樣品,進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表5。由此可知,平均綜合評(píng)分為1.452 分,與預(yù)測(cè)值(1.447 分)接近(相對(duì)誤差<1.0%),表明該工藝穩(wěn)定可靠,模型預(yù)測(cè)性良好。
表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果(n=3)
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)前期文獻(xiàn)調(diào)研及網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究,明確了昆葵保腎顆粒中10 種與糖尿病腎病密切相關(guān)的指標(biāo)成分,其中黃蜀葵花中棉花皮素-8-O-葡萄糖醛酸苷、金絲桃苷、異槲皮苷可通過(guò)抑制NADPH/ROS/ERK 信號(hào)通路來(lái)改善大鼠腎小管間質(zhì)纖維化[13-14]; 王麗娟等[15]研究表明,火把花根片可升高HGF 水平,下調(diào)TGF-β1 水平; 黃芪中毛蕊異黃酮可顯著下調(diào)DKD 小鼠腎組織中TNF-α、IL-1β 表達(dá);芒柄花黃素可增加T2DM 大鼠腎組織SIRT1 表達(dá),減輕腎臟損害[16-17]; 沈紅勝等[18-19]發(fā)現(xiàn),馬錢苷、莫諾苷可降低RAGE 蛋白表達(dá),抑制NF-κB 表達(dá)。然后,采用DAD 檢測(cè)器進(jìn)行200~400 nm 全波長(zhǎng)掃描,考察各成分色譜峰數(shù)目、峰形、分離度等參數(shù),發(fā)現(xiàn)它們?cè)?40 nm 左右均有較好吸收,并且峰形較好,故選擇240 nm 作為檢測(cè)波長(zhǎng)。
Box-Behnken 響應(yīng)面法將體系的響應(yīng)作為一個(gè)或多個(gè)因素的函數(shù),通過(guò)圖形技術(shù)顯示函數(shù)關(guān)系,可直觀選擇試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最佳條件[20-21]。目前,采用響應(yīng)面法考察中藥復(fù)方提取工藝時(shí)選取的指標(biāo)較少,難以反映中藥多成分內(nèi)在本質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)將各成分含量及干膏率共同納入綜合評(píng)分,更能反映中藥多成分相互協(xié)同發(fā)揮藥效的內(nèi)在本質(zhì)。
目前,對(duì)中藥提取工藝的研究大多采用均勻設(shè)計(jì)、正交設(shè)計(jì)等方法,對(duì)浸泡時(shí)間、提取時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行多因素、多水平分析,從而優(yōu)化指標(biāo)成分較多的工藝,雖然能增加提取效率,但難以保證臨床湯劑與制劑質(zhì)量的一致性及臨床使用的安全性、有效性。本實(shí)驗(yàn)優(yōu)化昆葵保腎顆粒提取工藝,可最大程度地與臨床湯劑昆葵保腎方保持一致,并且所用的Box-Behnken 響應(yīng)面法穩(wěn)定可行,重復(fù)性良好,可為該制劑進(jìn)一步研發(fā)提供參考依據(jù)、技術(shù)支持,也能為后續(xù)其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)中藥制劑提取工藝優(yōu)化提供思路。