基于“计算机仿真-界面相互作用”多尺度研究方法的中药膜过程中小分子药效物质透过规律及其机理探索

The project is oriented to National Strategic Needs of modernization of traditional Chinese medicine, to reveal scientific problems on holistic view of Chinese traditional medicine and obtain key technology breakthroughs of small molecules below 1000 Da on effective substance group from Chinese herbal compound by membrane method, according to the complex relationship between Chinese herbal medicinal ingredients and the film surface interactions. Huanglian Jiedu Decoction, Mailuoning and variety of indicators of them are taken as model drugs. ①"Computer Simulation-Interface Interaction" Multi-scale Research Method are used to discover the interaction between the membrane surface and small molecules of effective substance. ② Traditional Chinese Medicine Small Molecule Substance’s "Restricted permeation Process" are analyzed by Interaction Data Coupling Membrane Process Data. ③The pretreatment and membrane strengthening method of traditional Chinese medicine extract are studied under the guidance of "theory of interaction control". Interdisciplinary research of Traditional Chinese medicine and modern separation science, computer chemistry, materials, chemical engineering and so on is carried out to constructing new growing point of fusion of chemical engineering and life science. This study would promote basic research of chemical engineering in the field of Chinese medicine to the international forefront.

本项目面向中药现代化国家战略需求，以“中药整体观”科学问题的揭示和膜法获取中药复方1000 Da以下小分子药效物质组关键技术突破为目标，针对中药成分与膜表面相互作用的复杂关系，以黄连解毒汤、脉络宁及其多种指标成分为模型药物，①针对膜表面及其污染物和小分子药效物质的相互作用进行“计算机仿真-界面相互作用”多尺度研究。②以相互作用数据耦合膜过程数据分析中药小分子药效物质“受限透过过程”并寻找透过规律。③尝试以“相互作用调控”理论为指导进行中药提取液预处理和膜强化措施研究。通过先进理念开展中医药学与现代分离科学、计算机化学、材料化学工程等多学科交叉研究，构筑化学工程与生命科学相互融合新生长点，开拓膜科学基础研究新视野，推动我国中医药领域化学工程基础研究走向国际前沿。

本项目面向中药现代化国家战略需求，以“中药整体观”科学问题的揭示和膜法获取中药复方1000 Da以下小分子药效物质组关键技术突破为目标，针对膜过程中药成分的受限透过过程开展研究、获得了如下进展；.①借助Hermia数学模型，完成淀粉、果胶、蛋白与小分子药效物质配伍的模拟溶液的污染机理分析，发现了污染机理对于小分子药效物质“受限透过”的影响。.②建立了适合于中药提取液小分子药效物质与污染层相互作用表征的方法。使用xDLVO理论，分子动力学仿真，QCM-D技术从介观、微观尺度上进行小分子与污染物之间的相互作用表征。系统总结出了小分子药效物质的透过规律，发现：膜表面污染层越致密，污染层与小分子药效物质的相互作用越强，则小分子药效成分所受限制越大，导致透过率越低。.③在真实黄连解毒汤提取液中，上述假说获得了实验检验。并以此为理论基础，通过调节污染层之间、小分子药效物质和污染物层的电荷作用和疏水作用，达到提高膜通量、提高小分子药效物质的透过率等效果，赋予了中药膜过程预处理方法的理论依据。.④使用QCM-D、分子动力学仿真等技术获得微观、介观尺度下小分子药效物质与纳滤膜表面的相互作用，并对小分子药效物质纳滤过程的传质规律进行了分析和阐述。.本项目建立了膜过程中小分子药效物质“受限透过”的理论基础，创建了中药体系分子间相互作用的表征方法，从分子层面解释了小分子药效物质的“受限透过”过程，总结了透过规律，填补了中药小分子药效物质膜过程中透过行为的研究空白。