CN109678986A - 一种芦丁螯合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芦丁螯合物HA‑RT的制备方法,其将HA水溶液与EDC水溶液混合均匀后,加入溶有芦丁的DMF溶液并于常温下反应18―25h,反应结束后反应液经透析、冷冻干燥即得;所述HA、EDC和芦丁的摩尔比为1:1―2:1―2。本发明通过化学合成修饰改造得到水溶性极好的HA‑RT,并经试验发现:HA‑RT在抗氧化、抗菌等方面性能得到了极大的提高。
Description
技术领域
本申请属于生物制药技术领域,具体涉及一种芦丁螯合物及其制备方法和在抗菌和抗氧化方面的应用。
背景技术
芦丁(Rutin,RT)是一种从植物中提取的黄酮类化合物,具有抗炎、抗氧化、抗菌、抗癌和降血压等作用。芦丁被广泛应用于医药、保健食品和化妆品中,具有很高的开发和利用价值。我国芦丁的生产主要从槐米中提取,含量最高可达30%,槐米为豆科植物槐的干燥花蕾及花,在我国各地均有分布。作为药食两用的植物,因其价格低廉,无毒无害,分布及应用相当广泛。但由于RT单体水溶性差,严重影响了其在抗菌和抗氧化等方面的进一步发展。
透明质酸 (hyaluronic acid,HA) 是一种天然的带负电的由两个双糖单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的大分子链状黏多糖,广泛存在于动物和人体的不同组织中;其具有高度的亲水性、良好的生物相容性、生物可降解性、低致敏性、高粘弹性以及与细胞表面特异受体专一性结合的能力,因此可以作为药物载体。
近年来,为提高水溶性,RT多以配合物、成盐的形式存在,并在固体分散体、β-环糊精包合物等剂型中得到了一定的发展。然而,将HA与RT合成HA-RT而达到提高RT水溶性的方法却鲜有报道。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术缺陷,提供一种芦丁螯合物及其制备方法和在抗菌和抗氧化方面的应用。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种芦丁螯合物(HA-RT)的制备方法,其在EDC和DMF存在下,通过酯化反应合成了HA-RT,合成路线如图1所示;具体步骤为:将HA水溶液与EDC水溶液混合均匀后,加入溶有芦丁的DMF溶液并于常温下反应18―25h,反应结束后反应液经透析、冷冻干燥即得;
所述HA、EDC和芦丁的摩尔比为1:1―2:1―2。
上述芦丁螯合物的制备方法中,透析用透析袋的截留分子量为2000―3500。
进一步优选的,所述芦丁可以经下述方法提取获得:向粉碎过的槐米中加入槐米重量5―10倍的水,调pH至8―9,然后加入槐米重量2―3%的四硼酸钠,于50―60℃水浴中提取20―30min;提取结束后,过滤,滤液调节pH至2―3,静置,过滤,即得粗芦丁。
具体的,获得粗芦丁后可按照下述步骤进一步纯化:粗芦丁加入适量水,用石灰水调pH为至8―9,加入槐米重量3%的四硼酸钠,加热溶解,趁热过滤,滤液用1mol/L的盐酸调节pH至2―3,静置过夜,过滤,烘干,即得精制芦丁。
本发明提供了采用上述方法制备得到的芦丁螯合物。
本发明还提供了上述芦丁螯合物在制备抗菌药物方面的应用。
本发明还提供了上述芦丁螯合物在制备抗氧化药物方面的应用。
和现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1)本发明将槐米以碱提酸沉法提取分离纯化得到纯度较高的RT,并通过化学合成得到水溶性极好的HA-RT。本发明的主要目的是通过修饰改造RT以提高其水溶性,并在抗炎、抗氧化、抗菌、抗癌和降血压等方面得到更好的发展;
2)本发明在对HA-RT合成的研究报道中,首次发现将HA与RT合成HA-RT能够极大的提高RT的水溶性。此外,本发明还研究了HA-RT的抗菌,抗氧化能力。在抗菌实验中,采用试管法测得HA、RT和HA-RT对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的最低抑菌浓度(MIC)、最低杀菌浓度(MBC)。在抗氧化实验中,采用清除DPPH自由基法,清除ABTS+自由基法,清除超氧阴离子自由基(O2-)法测得RT、HA-RT和Vc的抗氧化能力。本发明经研究发现:HA-RT在抗菌,抗氧化能力方面得到了极大的提高。
附图说明
图1为芦丁螯合物HA-RT的合成路线图;
图2为芦丁RT的核磁图谱;
图3为透明质酸HA的核磁图谱;
图4为芦丁螯合物HA-RT的核磁图谱;
图5为RT、HA-RT和Vc对DPPH自由基清除能力;
图6为RT、HA-RT和Vc对ABTS+自由基清除能力;
图7为RT、HA-RT和Vc对超氧阴离子自由基(O2-)清除能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍,但本发明的保护范围并不局限于此。
本发明中,如无特殊说明,常温指20―30℃。下述实施例中,透明质酸(HA,MW:8000)购自华熙福瑞达生物医药有限公司;N- (3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)购自北京百灵威科技有限公司。
实施例1、芦丁(RT)的提取
槐米粉碎,加入槐米重量10倍的水,用石灰水调pH为8-9,然后加入槐米重量3%的四硼酸钠,于60℃水浴中提取30min;提取结束后,过滤。提取三次。合并滤液并用1mol/L盐酸调节pH为2-3,静置过夜,过滤,即得粗芦丁。粗芦丁加入适量水,用石灰水调pH为8-9,加入槐米重量3%的四硼酸钠,加热溶解,趁热过滤,滤液用1mol/L的盐酸调节pH为2-3,静置过夜,过滤,烘干,即得精制芦丁(RT)。产率为10.5%。芦丁结构式及核磁图谱见图2。
产物精制芦丁(RT)为淡黄色固体,1H NMR (300 MHz,DMSO-d6) δ 12.6 (1H,-OH), δ 10.85 (1H,-OH), δ 9.65 (1H,-OH), δ 9.20 (1H,-OH), δ 7.55 (2H,15-H,19-H), δ 6.85 ( 18-H),δ 6.35 (1H,2-H),δ 6.20 (1H,6-H),δ 5.4 (2H,32-H,42-H),δ5.05 ( 2H,31-H,43-H),δ 4.38 (4H,23-H,24-H,34-H,36-H),δ 3.1-4.0 (7H,26-H,28-H,30-H,38-H,39-H,40-H,41-H), δ 3.05 (2H,27-H,35’-H),δ 1.0 (3H,25-H)。
实施例2、芦丁螯合物(HA-RT)的合成
首先称取500mg(1.32mmol)的透明质酸HA置于圆底烧瓶中,用6ml蒸馏水使之溶解获得HA水溶液。后将304mg(1.584mmol)的EDC用1ml蒸馏水溶解获得EDC水溶液,并将EDC水溶液逐滴加入HA水溶液中,冰浴搅拌1h。然后将1.2g(1.98mmol)的RT完全溶解于4ml DMF并加入上述反应体系(即EDC和HA的混合溶液)中,常温搅拌反应24h。反应结束后将所得溶液转移至透析袋中(截留分子量3500)透析8h,冷冻干燥即得HA-RT。
产物为亮黄色固体,可溶于水,且水溶性好于RT的水溶性。图3和图4分别为HA、HA-RT的核磁图谱。通过比较HA,芦丁(RT),和HA-RT的核磁图谱可知,在HA-RT的核磁图谱中,化学位移在2.15 ppm的峰是透明质酸中乙酰氨基-OCCH3基团上的CH3,2.7-4 ppm为透明质酸糖环结构中CH上的H的化学位移,而化学位移7.80ppm、7.55ppm、6.8ppm、6.35ppm、6.20ppm处新出现的吸收峰归属于RT的芳香环上的H,这就证明RT被成功地接枝到了透明质酸上。通过比较RT苯环上的H(7.80 ppm)的积分与HA上H(2.15 ppm)的积分得出,HA上RT的接枝率为50%。
应用试验
介绍具体应用例之前,对本发明所用到的主要实验试剂及仪器设备简要介绍如下。
主要试剂、药品及样品:
槐米购自毫州市中正中药材饮片有限公司;
透明质酸(HA,MW:8000)购自华熙福瑞达生物医药有限公司;
N- (3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)购自北京百灵威科技有限公司;
酵母浸粉、蛋白胨、营养琼脂购自北京奥博星生物技术有限责任公司;
1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2’-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)购自上海源叶生物科技有限公司;
Vc购自北京索莱宝科技有限公司;
抗菌实验所用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌均为河南大学药学院吴强副教授实验室提供;
其余未说明试剂、药品等均为实验室常用分析纯类制品,此处不再赘述。
主要仪器设备:
冷冻干燥机(型号:LGJ-18B),为北京四环科学仪器厂有限公司产品;
超净工作台(型号:SW-CJ-2FT),购自苏州金燕净化设备有限公司;
立式压力蒸汽灭菌器(型号:LDZX-50KBS),购自上海申安医疗器械厂;
全恒温振荡培养箱(型号:THZ-412),购自上海精宏实验设备有限公司;
涡旋混合器(型号:QL-861),购自广州永程实验仪器有限公司;
恒温恒湿培养箱(型号:HWS-250)、电热鼓风干燥箱(型号:101-3AB),购自北京中兴伟业仪器有限公司;
Multiskan GO全波长酶标仪(型号:1510-03445),购自美国赛默飞世尔科技公司。
应用例1
为对比RT与HA-RT的抑菌性能,进行了抗菌实验,相关过程介绍如下。
1)平板计数法计算菌落总数
培养细菌后,按照大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌分为三组,各取灭菌小试管6支,按照1~6编号,按无菌操作,分别加入灭菌过的蒸馏水0.9 mL。用移液枪吸取菌液0.1mL放入第1管内,涡旋至菌液在水中均匀分布,从第1管吸取0.1mL放入第2管,同样涡旋至菌液在水中均匀分布后吸出0.1mL放入第3管,依此法逐管进行稀释至第6管。将所有试管放置37℃的摇床上恒温摇动24h,然后从各管中吸取0.1ml转接种于营养琼脂平板,用涂布棒涂抹均匀,翻转平板,在37℃恒温恒湿培养箱下培养24h,取出,计算平板内菌落数目,乘以稀释倍数,即得每毫升菌液中所含菌落总数。
2)采用试管法测最低抑菌浓度 (MIC)、最低杀菌浓度(MBC)
按照平板计数法选取大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌适宜浓度的菌液待用。以大肠杆菌组为例,分为HA、RT、HA-RT(HA-RT中芦丁的含量与芦丁单体的含量相同)三组,各取灭菌小试管6支,按照1~6编号,按无菌操作,分别加入0.9ml不同浓度的HA、RT、HA-RT,第6管加入0.9ml灭菌过的蒸馏水作为阳性对照管。各管均加入菌液0.1mL,将所有试管放置37℃的摇床上恒温摇动24h,然后从各管中吸取0.1ml转接种于营养琼脂平板,用涂布棒涂抹均匀,翻转平板,在37℃恒温恒湿培养箱下培养24h,取出,观察生长情况。每组实验平行三次。以细菌不生长的最低浓度作为药液对细菌的MIC;未见细菌生长的最低药物浓度即为最低杀菌浓度(MBC)。
表1 HA MIC的测定结果
表2 RT MIC的测定结果
表3 HA-RTMIC的测定结果
注:表中数据为3次重复实验的平均值。(“+”表示有菌生长;“++”表示细菌生长较茂盛;“+++”表示细菌生长茂盛;“-”表示无菌生长。)
结果如表1、2、3所示。由表1可知:以高浓度的HA作用于细菌,大肠埃希氏杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌三种细菌依旧生长茂盛,与空白对照组相差无几,可判定HA无抑菌能力。由表2可知:RT以20%无水乙醇溶解,相较于20%无水乙醇对照组,RT组的生长茂盛程度明显削弱,由此说明RT具有一定的杀菌能力。由表3可知:HA-RT对大肠埃希氏杆菌的MIC为0.08mg/mL,MBC为0.11mg/mL;对金黄色葡萄球菌的MIC为0.11mg/mL,MBC为0.13mg/mL;对白色念珠菌的MIC为0.07mg/mL,MBC为0.09mg/mL。
综上可以看出:相较于RT,HA-RT对大肠埃希氏杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌三种供试菌的抑制作用更为显著。
应用例2
为对比RT及HA-RT对DPPH自由基、ABTS+自由基和超氧阴离子自由基(O2-)的清除能力,进行了RT及HA-RT的抗氧化实验,相关过程介绍如下。
)清除DPPH自由基法
DPPH溶液:精密称量DPPH试剂19.7mg,用无水乙醇定容到10ml容量瓶中,然后吸取上述溶液2.5ml再次定容到10ml容量瓶中,制得浓度为0.4925mg/ml的DPPH溶液。
待测溶液样品的制备:称取RT 3.6mg,用60%甲醇溶解为1.2mg/ml的RT样品溶液;称取HA-RT 11.676mg,用60%甲醇溶解为3.892mg/ml的HA-RT样品溶液;然后分别配制0.05mg/ml、0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.8mg/ml、1.2mg/ml、1.6mg/ml不同梯度浓度的待测样品溶液(HA-RT中芦丁的含量与芦丁单体的含量相同)。
Vc标准溶液的制备:称取Vc 3.6mg,用60%甲醇溶解为1.2mg/ml的Vc样品溶液,然后分别配制0.05mg/ml、0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.8mg/ml、1.2mg/ml、1.6mg/ml不同浓度梯度的Vc标准溶液。
在96孔板中分别加入不同浓度梯度的待测样品溶液各0.1ml和配制好的DPPH溶液0.1ml,每组三次重复,小心混匀后,在37℃烘箱避光保存35min,用酶标仪检测517nm紫外波长下的吸光值,阴性对照组采用60%甲醇代替样品。
清除率(%)=(A0-A1)/A0×100%。(A0代表60%甲醇阴性对照的吸光值,A1代表待测溶液的吸光值)。
结果见图5。由图5可知:随着质量浓度的升高,RT、HA-RT和Vc对DPPH自由基清除能力逐渐增强,接近100%之后清除率大致不变;与Vc相比,低浓度时,RT、HA-RT对DPPH自由基清除能力稍弱,到一定浓度后与Vc清除率相差无几;HA-RT和RT对DPPH自由基清除能力基本相同。
)清除ABTS+自由基法
ABTS:取0.1111g ABTS,用去离子水定容至25ml制得浓度为8.1mmol/l的ABTS。
过硫酸钾:取0.0216g过硫酸钾,用去离子水定容至25ml制得浓度为3.2mmol/l的过硫酸钾溶液。
待测溶液样品的制备:称取RT 2.4mg,用60%甲醇溶解为0.8mg/ml的RT样品溶液;称取HA-RT 7.8mg,用60%甲醇溶解为2.6mg/ml的HA-RT样品溶液;然后分别配制0.025mg/ml、0.05mg/ml、0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.8mg/ml不同浓度梯度的待测样品溶液(HA-RT中芦丁的含量与芦丁单体的含量相同)。
Vc标准溶液的制备:称取Vc 2.4mg,用60%甲醇溶解为0.8mg/ml的Vc样品溶液,然后分别配制0.025mg/ml、0.05mg/ml、0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.8mg/ml不同浓度梯度的Vc标准溶液。
将上述ABTS溶液和过硫酸钾溶液各取5ml,混合后避光放置16小时,然后以60%甲醇调吸光值于0.7左右,制成ABTS+工作液。取0.4ml样品于试管中,加入3ml ABTS+工作液,混合均匀,用酶标仪检测734nm紫外波长下的吸光值,阴性对照组采用60%甲醇代替样品。
清除率(%)=(A0-A1)/A0×100%。(A0代表60%甲醇阴性对照的吸光值,A1代表待测溶液的吸光值)。
结果见图6。由图6可知:随着质量浓度的升高,RT、HA-RT和Vc对ABTS+自由基清除能力逐渐增强,接近100%之后清除率大致不变;与Vc相比,低浓度时,RT、HA-RT对ABTS+自由基清除能力稍弱,到一定浓度后与Vc清除率相差无几;与RT相比,HA-RT对ABTS+自由基清除能力稍强。
)清除超氧阴离子自由基(O2-)法
Tris(三羟甲基氨基甲烷)溶液:取Tris试剂1.21g,用蒸馏水稀释定容至100ml,制得浓度为0.1mol/L的Tris溶液。
稀盐酸溶液:取质量分数为37.5%的浓盐酸0.83ml,用蒸馏水稀释定容至100ml,制得浓度为0.1mol/L的HCl溶液;取质量分数为37.5%的浓盐酸33.2ml,用蒸馏水稀释定容至50ml,制得浓度为8mol/L的HCl溶液。
邻苯三酚溶液:取邻苯三酚0.16g,用蒸馏水稀释定容至50ml,制得浓度为25mmol/L的邻苯三酚溶液。
待测溶液样品的制备:称取RT 14mg,用60%甲醇溶解制得浓度为2mg/ml的RT样品溶液;称取HA-RT 45.4mg,用60%甲醇溶解制得浓度为6.4857mg/ml的HA-RT样品溶液;然后分别配制0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.8mg/ml、1.2mg/ml、1.6mg/ml、2.0mg/ml不同浓度梯度的待测样品溶液(HA-RT中芦丁的含量与芦丁单体的含量相同)。
Vc标准溶液的制备:称取Vc 14mg,用60%甲醇溶解制得浓度为2mg/ml的Vc样品溶液,然后分别配制0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.8mg/ml、1.2mg/ml、1.6mg/ml、2.0mg/ml不同浓度梯度的Vc标准溶液。
取50ml0.1mol/L Tris溶液与22.9ml0.1mol/L HCl溶液混匀后,蒸馏稀释定容至100ml,配制成pH=8.2的Tris-HCl缓冲液,用移液器吸取4.5ml缓冲液于10ml的EP管内,25℃水浴20min,然后分别加入1ml不同浓度的样品溶液和0.4ml 25mmol/L邻苯三酚溶液,混合均匀,25℃水浴4min,然后加入0.1ml的8mol/L HCl溶液终止反应。取0.2ml混合溶液加入96孔板中,每组设三个复孔,用酶标仪检测299nm紫外波长下的吸光值,阴性对照组采用60%甲醇代替样品。
清除率(%)=(A0-A1)/A0×100%。(A0代表60%甲醇阴性对照的吸光值,A1代表待测溶液的吸光值)。
结果见图7。由图7可知:随着质量浓度的升高,RT、HA-RT和Vc对超氧阴离子自由基(O2-)的清除能力逐渐增强,RT、HA-RT超氧阴离子自由基(O2-)的清除率接近100%之后大致不变;与Vc相比,低浓度时,RT、HA-RT对超氧阴离子自由基(O2-)清除能力稍弱,到一定浓度后HA-RT与Vc清除率相差无几;RT对超氧阴离子自由基(O2-)清除能力在浓度范围内有持续上升的趋势。
Claims (7)
1.一种芦丁螯合物的制备方法,其特征在于,将HA水溶液与EDC水溶液混合均匀后,加入溶有芦丁的DMF溶液并于常温下反应18―25h,反应结束后反应液经透析、冷冻干燥即得;
所述HA、EDC和芦丁的摩尔比为1:1―2:1―2。
2.如权利要求1所述芦丁螯合物的制备方法,其特征在于,透析用透析袋的截留分子量为2000―3500。
3.如权利要求1所述芦丁螯合物的制备方法,其特征在于,所述芦丁经下述方法提取获得:向粉碎过的槐米中加入槐米重量5―10倍的水,调pH至8―9,然后加入槐米重量2―3%的四硼酸钠,于50―60℃水浴中提取20―30min;提取结束后,过滤,滤液调节pH至2―3,静置,过滤,即得粗芦丁。
4.如权利要求3所述芦丁螯合物的制备方法,其特征在于,粗芦丁加入适量水,用石灰水调pH为至8―9,加入槐米重量3%的四硼酸钠,加热溶解,趁热过滤,滤液用1mol/L的盐酸调节pH至2―3,静置过夜,过滤,烘干,即得精制芦丁。
5.采用权利要求1至4任一所述方法制备得到的芦丁螯合物。
6.权利要求5所述芦丁螯合物在制备抗菌药物方面的应用。
7.权利要求5所述芦丁螯合物在制备抗氧化药物方面的应用。
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EP1438016A1 (de) * | 2001-10-04 | 2004-07-21 | Beiersdorf AG | Ascorbinhaltige o/w-emulsionen |
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