青蒿素及其提取课件

,单击此处编辑母版标题样式,2018-5-30,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,青蒿素及其提取,青蒿素及其提取,1,研究的意义和必要性,1,青蒿素简介,2,现状及前景展望,3,主要成分的提取分离流程,4,分析方法,内容,5,市场调研及经济技术分析,6,研究的意义和必要性1青蒿素简介2现状及前景展望3主要成分的提,2,疟疾,1.,研究的意义和必要性,多传染性疾病,新的,药物,?,禽流感等,可能治疗方法,艾滋病,青蒿素,庞 诚 青蒿素,书写,21,世纪的传奇 科学前沿,赖强 贺彩丽 青蒿素,2007,之变医药经济报,/2007,年,/5,月,/23,日,/,第,001,版,疟疾 1.研究的意义和必要性多传染性疾病新的,3,疟疾的典型症状,疟疾是由疟原虫引起的寄生虫病，于夏秋季发病较多。在热带及亚热带地区一年四季都可以发病，并且容易流行。经疟蚊叮咬或输入带疟原虫者的血液而感染。不同的疟原虫分别引起间日疟、三日疟、恶性疟及卵圆疟。本病主要表现为周期性规律发作，全身发冷、发热、多汗，长期多次发作后，可引起贫血和脾肿大。,典型的疟疾多呈周期性发作，表现为间歇性寒热发作。一般在发作时先有明显的寒战，全身发抖，面色苍白，口唇发绀，寒战持续约,10,分钟至,2,小时，接着体温迅速上升，常达,40,或更高，面色潮红，皮肤干热，烦躁不安，高热持续约,2,6,小时后，全身大汗淋漓，大汗后体温降至正常或正常以下。经过一段间歇期后，又开始重复上述间歇性定时寒战、高热发作。,疟疾的典型症状 疟疾是由疟原虫引起的寄生虫病，于夏秋季发病较,4,青蒿素是一种非常有前途的药物，,被,WTO,称为,“,世界上目前唯一有效的疟疾治疗药物,”,。它的抗疟机理特殊，对抗氯哇的恶性疟和脑型疟具有：,1,高效、低毒、速效,2,有效干扰疟原虫的表膜,线粒体功能,3,阻断了以宿主红细胞浆为营养的供给，直接杀伤疟原虫,4,调节或抑制体液免疫功能,郑全芳，青蒿素及其衍生物药理作用研究进展，中国兽药杂志，,2006,40(1):40,44,青蒿素是一种非常有前途的药物，被WTO称为“世界上目前唯一有,5,伊斯坦布尔第十届国际化疗会议上名各国医坛专家公认青蒿素为治疗疟疾的中国神药，是世界医药史上的创举，是对人类的重大贡献。因而对青蒿素的研究很快成为全球性的热门课题。,6,2.1,青蒿素的分子结构,青蒿素,(Artemisinin,）是从复合花序植物黄花蒿中提取得到的一种无色针状晶体，分子式为,C,15,H,22,O,5,，是一个含过氧基团的新型倍半萜内酯。具有过氧键和,内酯环，有一包括过氧化物在内的,1,，,2,，,4-,三呃烷结构单元，青蒿素这在自然中是十分罕见的。,2.,青蒿素,简介,邢华斌 青蒿素的超临界流体吸附基础研究 浙江大学硕士论文,2003,2.1青蒿素的分子结构2.青蒿素简介邢华斌 青蒿素的超临,7,2.2,青蒿素的理化性质,青蒿素为无色针状晶体，熔点为,156157,，易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙醋和苯，可溶于乙醇、乙醚、热石油醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水。由于其具有特殊的过氧基团，对热不稳定，在,150,以上分解。青蒿素在近紫外区没有吸收，但其末端,(203nm),有吸收，可用于色谱定量分析。,邢华斌，青蒿素的超临界流体吸附基础研究，浙江大学硕士论文,2003,2.2 青蒿素的理化性质青蒿素为无色针状晶,8,青蒿素的照片,青蒿素的照片,9,青蒿素在抗疟中日益显出其重要性，目前青蒿素的来源有以下几种：,目前除黄花蒿外尚未发现含有青蒿素的其它天然植物资源。目前商业用的青蒿素主要来自植物黄花蒿的提取,组织培养,半合成,全合成,从植物黄花蒿中直接提取,2.3,青蒿素的来源,钱国平 黄花蒿中提取与纯化青蒿素的研究,2007,浙江大学博士论文,青蒿素在抗疟中日益显出其重要性，目前青蒿素的来源有以下几种：,10,2.4,青蒿素的历史,菊科植物,黄花蒿,即中药青蒿在我国作为抗疟药己有二千多年的历史，青蒿入药，最早见之于马王堆三号汉墓出土（公元前,168,年左右）的帛书,五十二病方,，其后在,神农本草经,、,大观本草,及,本草纲目,等均有收录。,钱国平 黄花蒿中提取和纯化青蒿素的研究 浙江大学博士论文,2007,2.4 青蒿素的历史菊科植物黄花蒿即中药青蒿在我国作为抗疟药,11,关于黄花蒿,“,黄花蒿,”,是一年生植物，大约,120,天就可供提取青蒿素。这种植物容易采集，生命力旺盛，繁殖力强，不仅自身能抵御各种病虫侵袭，而且能适应各种恶劣气候，并且还会在夏秋之交散发出浓郁的香气。,黄花蒿虽然系世界广布种，但青蒿素含量随产地不同差异极大。据迄今的研究结果，除我国重庆东部、福建、云南、广西、海南部分地区外，世界绝大多数地区生产的黄花蒿中的青蒿素含量都很低，无生产价值。因此，我国具有明显的资源优势。,关于黄花蒿“黄花蒿”是一年生植物，大约120天就可供提取青,12,植物学研究表明黄花蒿系一年生草本植物，,3,月上旬至中旬出苗，,4,7,月植株营养生长旺盛，其中,5,6,月抽苔分枝，,7,月下旬至,8,月上旬孕蕾，,8,月中旬至,9,月中旬开花，,9,月下旬至,10,月下旬结实，,11,月倒苗。黄花蒿中青蒿素含量开花前期最高，开花后迅速降低，估采摘时间应为,7,月下旬至,8,月中旬。,李子颖等，青蒿素提取技术研究进展，中药研究与信息，,2002,，,4,（,2,）,植物学研究表明黄花蒿系一年生草本植物，3月上旬至中旬出苗,13,黄花蒿的照片,黄花蒿的照片,14,15,主要功能是抗疟，对鼠疟、猴疟、人疟均有抗疟作用,1,20,世纪,80,年代初，人们研究发现，青蒿素有抗血吸虫作用,2,抗肿瘤,3,增强和调节吞噬作用,4,对免疫功能的影响,5,利胆、祛痰、镇咳、平喘、抗孕,6,2.5,青蒿素的功能作用,主要功能是抗疟，对鼠疟、猴疟、人疟均有抗疟作用120世纪80,16,3.,现状及前景展望,3.1,青蒿素的研究现状,3.1.1,中国关于青蒿素的文献有,912,篇，其中,2007,年发表的就有,85,篇。,3.1.2,21 references were found containing Extraction of Artemisinin as entered,14 references were found containing preparation of Artemisinin as entered,3.1.3,从黄花蒿中提取青蒿素方法：微波辅助提取、水蒸气蒸馏、有机溶剂提取、超临界,CO,2,提取、大孔树脂提取等,3.现状及前景展望3.1 青蒿素的研究现状,17,3.1.4,关于青蒿素的专利,持续增长的趋势,3.1.4 关于青蒿素的专利持续增长的趋势,18,青蒿素及其提取课件,19,从右图可以看出，在我国青蒿素及其衍生物的相关申请大致可分为制剂、合成和提取三大主要类别，并以制剂为主。在占申请总量近,50,的药物制剂申请中，有,21,项为青蒿素及其衍生物的抗疟疾类复方制剂，其中国内申请有,19,项，占绝大多数。表明复方制剂是青蒿素类药物研究中的热点领域，其技术发展较快。,从右图可以看出，在我国青蒿素及其衍生物的相关申请大致可分为制,20,3.2,前景展望,在今后的几年里,青蒿素的研究应在以下几个方向进行深入研究,:,(1),野生青蒿资源的勘察,高产系的筛选,;,(2),具有高效抗疟活性的青蒿素衍生物开发,;,(3),青蒿素生物合成途径及关键酶的深入了解的基础上进行青蒿素合成的代谢调控,;,(4),青蒿素合成关键酶基因的克隆,以及在合适的青蒿组织培养体系和微生物中高效表达,;,(5),开发合适的青蒿组织培养生物反应器系统,进行过程的优化控制和放大,实现青蒿素大规模商业化生产。,最近,最初发现青蒿素具有抗癌作用的美国华盛顿大学正式与重庆华立控股公司和华立制药签约,研发新的青蒿素抗癌药物,这无疑使青蒿素类药物再添,光辉,3.2 前景展望在今后的几年里,青蒿素的研究应在以下几个方,21,主要成分,黄花蒿中的化学成份种类较多，目前己发现种以上，可分为挥发性成份和非挥发性成份两大类,非挥发性成份,又可分为,倍半萜,类、黄酮类、香豆素类等三大类，主要有青蒿素、青蒿甲素、青蒿乙素、青蒿丙素、青蒿丁素、青蒿戊素，此外还有青蒿酸、青蒿酸甲酯、青蒿醇、棕搁酸、香豆素、廿八烷醇、豆幽醇，二肤化合物烯炔代合物。,挥发性成分,主要含茨烯，异蒿酮，左旋樟脑，,-,丁香烯，蒿酮等,主要成分黄花蒿中的化学成份种类较多，目前己发现种以上，可分为,22,4,、青蒿素的提取方法,在从植物黄花蒿中提取青蒿素的过程中，主要存在着三个问题。,一、青蒿素在黄花蒿中的含量不高，一般在,0.1-0.6%,，而且黄花蒿的自然资源不甚丰富,二、青蒿素是细胞内产物，提取时青蒿素从细胞内释放，扩散进入提取介质比较慢，影响了提取率,增加了操作成本,三、青蒿素对热不稳定,受热易分解,4、青蒿素的提取方法在从植物黄花蒿中提取青蒿素的过程中,23,从黄花蒿中提取分离青蒿素的关键在于以下三点,如何使青蒿素提取率或利用率达到最高，充分利用宝贵的有限资源,如何强化传质缩短提取周期，从而降低生产成本，提高经济效益,如何避免或减少青蒿素受热过程，避免青蒿素受热分解。从黄花蒿中提取、精制青蒿素从所查的文献来看，主要有以下几种方法：,从黄花蒿中提取分离青蒿素的关键在于以下三点,24,青蒿素的提取方法,大孔吸附树脂,超临界,CO,2,提取,有机溶剂提取,青蒿素的提取方法大孔吸附树脂超临界CO2提取,25,大孔吸附树脂提取青蒿素,黄花蒿叶,粉碎,黄花蒿粗粉,60%,乙醇浸泡,6h,渗漉,渗漉液,活性炭脱色 抽滤,滤液,上,ADS-17,树脂柱,流速,2BV/h,吸附,树脂,90%,乙醇 流速,2BV/h,洗脱,洗脱液,60,o,C,以下减压 回收溶剂,放置，析出粗品,70%,乙醇 重结晶,青蒿素,大孔吸附树脂提取青蒿素黄花蒿叶 粉碎,26,：,1.,黄花蒿粗粉用,60%,乙醇室温浸泡,6h,后，开始渗漉。,2.ADS-17,树脂为二乙烯苯氢键型吸附树脂，它具有表面吸附和氢键吸附的双重作用。树脂对青蒿素具有较大的吸附量，而且易于解吸，是较为理想的树脂。,3.,以,ADS-17,树脂上柱，吸附、解吸流速均为,2BV/h,（,BV/h,即每小时流过床层的流动相的体积为树脂床体积,Bed Volume,的倍数）,4.,用,90%,乙醇作洗脱剂，青蒿素得率和提取率分别高达到,0.3%,和,75%,以上，其含量大于,99%,。,工艺要点,工艺要点,27,有机溶剂浸提法,青蒿素易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇、乙醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水。因此可用有机溶剂提取植物中的有效成分，然后用柱层析或重结晶等方法分离精制得到青蒿素。,基本工艺是：干燥破碎浸泡、萃取（反复进行）浓缩提取液粗品精制。,具体事例：用石油醚溶剂从青蒿素原料出发提取分离青蒿素的一条可行的工艺路线，其表述如下图所示,。,有机溶剂浸提法 青蒿素易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯,28,黄花蒿的叶粉,50g,石油醚提取（,3000mL,）,石油醚提取液,2800mL,减压旋转蒸发,石油醚,浸膏物质,用,100mL70%,乙醇萃取,注入萃取装置（分液漏斗）,去除蜡质,乙醇萃取液,100mL,用,100mL,含苯的石油醚,萃取剂重复,3,次,萃取液,300mL,醇相,加,5g,活性炭脱色，过滤，回收溶,剂,浓缩液,冷却结晶,粗品,0.2104g,用,50%,的乙醇结晶,青蒿素,0.2254g,黄花蒿的叶粉50g 石油,29,赵兵等对石油醚提取青蒿素的工艺作了较系统的研究。他们研究考察了超声波用于强化石油醚萃取的功效。采用超声波强化提取主要是利用超声波破碎细胞,(,空化作用,),和强化传质,(,机械作用,),，破碎的效果不仅取决于声强，频率，而且与提取介质性质等多种因素有关。,研究表明采用,20KHz,，,90W,超声波，在,50,下，单次作用,20min,后继续搅拌至,30min,时，提取率可达,83%,，而用超声波处理,6,次，每次处理,2min,共计,12min,提取相同时间，提取率可达,81%,该研究对改进现有石油醚萃取工艺，提高产率有一定帮助。,赵兵等对石油醚提取青蒿素的工艺作了较系统的研究。他们研究考察,30,超临界,CO,2,萃取,超临界流体萃取是一种新兴的萃取分离技术。处于临界区附近的流体可以象普通流体一样作为萃取剂使用，以高压液化气体为溶剂，加压逆流和减压蒸发为主导的工艺路线,。,超临界CO 2萃取,31,流量器,青蒿素,分离器,预热器,取样,分离器,萃取器,预热器,缓冲罐,高压泵,冷冻装置,CO,2,杂质,放空,预热器,黄花蒿草经粉碎筛分后装入萃取器。从钢瓶出来的,CO,2,冷却成液态,再由高压泵压缩后进入缓冲罐,经预热器进入萃取器,与原料黄花蒿进行接触和传质。溶有溶质的超临界,CO,2,经两级预热、两级减压后,进入分离器,和分离器,。从分离器,顶部出来的,CO,2,(,压力约为,5 MPa),经流量计测量流量后放空,(,或循环使用,),。预热器、萃取器和分离器温度均由恒温水浴控制恒定温度,.,流量器青蒿素分离器预热器取样分离器萃取器预热器缓冲罐高压,32,综合水蒸气蒸馏、有机溶剂萃取、超亚临界流体萃取、微波萃取、大孔树脂提取几种方法，,水蒸气蒸馏,工艺简单，操作容易，周期较长，成本低。但只适用于黄花蒿中挥发性成分的提取；,有机溶剂法提取,青蒿素，工艺路线成熟，易于工业化，但是需要多次萃取浓缩，能耗高，周期长，成本高，部分溶剂逃逸造成环境污染；,超临界流体萃取,，,采用,CO,2,作用溶剂，价格低，无毒，不燃，可以循环使用，生产不造成环境污染，,CO,2,萃取工艺简单，周期短，操作温度接受常温，青蒿素几乎不发生热裂解等化学反应。通过改变,CO,2,密度和操作参数可改变,CO,2,对青蒿素的溶解性。,缺点是一次性设备投资大,。,综合水蒸气蒸馏、有机溶剂萃取、超亚临界流体萃取、微波萃取,33,微波辅助溶剂萃取,是在有机溶剂萃取基础上进行的改进，较有机溶剂萃取选择性增加，溶剂消耗量大大减少，时间缩短数倍值至十倍，收率提高，成本降低。,大孔树脂提取,，,优点具有吸附容量大，选择性好，易解吸，易再生，成本低，效率高等特点，克服了其他方法消耗溶剂油多，不甚安全和严重污染环境的缺点。,李子颖等，青蒿素提取技术研究进展，中药研究与信息，,2002,，,4,（,2,）,杜小英等，青蒿素最佳提取工艺研究，河北中医药学报，,2005,，,3,（,20,）,微波辅助溶剂萃取是在有机溶剂萃取基础上进行的改进，较有机溶剂,34,5.,分析方法,定性分析,薄层色谱分析,吸取一定量青蒿素样品溶液，点样于以硅胶,G,或硅胶,-CMC-Na,制作的薄板上，采用石油醚一乙酸乙酯或苯一乙醚作展开剂，再以香草醛浓硫酸作显色剂，结果青蒿素呈鲜黄色斑点，继而又变为潮蓝色，用,110,活化的层析硅胶片点样，以石油醚一一乙醚为展开剂展开，以对二甲氨基苯甲醛溶于冰醋酸、磷酸和水的混合溶液作显色剂，,80,烘半个小时，青蒿素呈蓝紫色斑点。,显色法：即利用青蒿素化学性质中的显色反应作为检测青蒿素的方法。,5.分析方法定性分析,35,定量分析,(1),用于含量较高时的定量分析,利用青蒿素分子的过氧基进行测定，主要有碘量法和脉冲极谱法。脉冲极谱法是利用过氧桥可还原的性质，选用,0.05mol/L,硫酸氨铵为底液，青蒿素于,0V,（,vsSCE,）处出现一良好峰形，浓度在,0-16,g/mL,范围波高与浓度呈线形关系，测定下限为,2,g/mL,利用内酯在碱性条件下水解开环的特性,(2),植物提取液、低含量、复杂成份的测定方法,薄层扫描定量法,气相色谱法,红外光谱测定,还原性电化学高效液相色谱法,(HPLC-EC),高效液相色谱法,(HPLC-UV),定量分析 (1)用于含量较高时的定量分析,36,6,市场调研及经济技术分析,青蒿素是生产抗疟药品的原料；诺华预计今年青蒿素采购原料量共约,55.5,吨，只相当于目前市场库存量的,1/3,；,国内涉足青蒿素产业的企业主要有,华立控股、昆明制药,和,复星医药,3,家，先进入市场的华立控股早在,2000,年末和,2001,年,10,月先后收购了重庆武陵山制药和湖南吉首制药两个青蒿素原料提取厂，后又斥资,1.7,亿元购得青蒿素主要厂商之一的昆明制药,29%,的股权。昆明制药是目前蒿甲醚原料的主要生产与提供者，并与世界主要抗疟制剂生产商诺华签订了,20,年合约。复星医药是通过,2003,年底收购桂林制药而挤进青蒿素市场，复星医药桂林制药厂成为中国第一个通过,WHO,复查,GMP,（药品生产质量管理规范）车间合格的企业,；,6 市场调研及经济技术分析 青蒿素是生产抗疟,37,青蒿素价格从最高时的,8000,元,/,吨跌至现在的,1,350,元,/,吨,;,国内过剩的青蒿素库存量已达至,150,吨。,诺华中国区总裁李振福表示，,“,青蒿素产业目前目前的现状并不是因为整个行业不好，相反，很少有行业有发展这么快的速度，究其原因在于没有得到良性的发展,”,。从市场上来看，抗疟原料的需求量主要依据,WHO,的预测，由于种种因素，过去几年,WHO,的预测量一直大于实际采购量，使得市场需求处于不确定中；加之对此行业完全没有了解的新厂商为追求暴利贸然进入，使得产业最终出现泡沫,。,青蒿素价格从最高时的8000元/吨跌至现在的1,350元/,38,一边是市场的需求日益增长，一边又遭遇原料瓶颈。,WHO,指定的两家制药企业瑞士诺华和法国赛诺菲都面临着完不成市场定单的局面。于是从去年开始，主要产地重庆的青蒿价格也从每吨,2000,元人民币狂涨到今年的每吨,6000,8000,元，一些地方甚至出现了设关设卡抢货源的局面，连尚未成熟的早苗都被拔了充数。,一边是市场的需求日益增长，一边又遭遇原料瓶颈。WHO 指定的,39,制剂与规格,青蒿素片,(1)50mg(2)100mg,青蒿素栓,(1)400mg(2)600mg,青蒿素混悬注射液,(1)1ml,：,150mg(2)2ml,：,300mg,口服青蒿素的抗疟活性不及注射。栓剂亦优于口服，但采用栓剂时，如肛塞后,2h,内排便，应补给,1,次。,用法,(1),直肠给药：,1,次,0.40.6g,，,1,日,0.81.2g,。,(2),深部肌注：第,1,次,200mg,，,68,小时后再给,100mg,，第,2,，,3,日各肌注,100mg,，总剂量,500mg(,别重症第,4,天再给,100mg),。连用,3,日，每日肌注,300mg,，总量,900mg,。小儿,15mg,kg,，按上述方法,3,日内注完。,(3),口服：先服,1g,，,6,8,小时再服,0.5g,，第,2,，,3,日各服,0.5g,，疗程,3,日，总量为,2.5g,。小儿,15mg/kg,，按上述方法,3,日内服完。,制剂与规格,40,【,不良反应,】,青蒿素毒住低，使用安全，一般无明显不良反应。少数病例出现食欲减退、恶心呕吐、腹泻等胃肠道反应，但不严重。水混悬剂对注射部位有轻度刺激。个别人一过性转氨酶升高,轻度皮疹,.,少数人有恶心,呕吐,腹泻等,可自行恢复,.,青蒿素毒性低，使用安全，一般无明显不良反应。少数病例出现食欲减退、恶心、呕吐、腹泻等胃肠道反应，但不严重。水混悬剂对注射部位有轻度刺激。,【不良反应】青蒿素毒住低，使用安全，一般无明显不良反应。,41,深刻的反思,青蒿素类抗疟药既是我国的骄傲，又是我们的遗憾。在,20,世纪,70,年代，我国尚未实施药品专利法，在法律上以及认识上对药品的知识产权均缺乏保护的意识或措施。在当时历史背景下，青蒿素类抗疟药没有申请和获得专利保护，从而使青蒿素类抗疟药没有获得应有的社会效益和经济效益。,我们应当从中获得启迪，加强研制青蒿素系列产品的保护，如果无法申请化合物专利，可以申请青蒿素类抗疟药新剂型的制剂专利保护，或者相,应的制备工艺,专利,深刻的反思青蒿素类抗疟药既是我国的骄傲，又是我们的遗憾。在2,42,