磁性衍生法应用于代表性生物碱分离过程的关键问题初探

As one of important basic nature of substance, magnetism has shown great application potential in pharmaceutical research. However, it urgently needs to be applied in the field of natural medicinal chemistry and new thinking is being expected. In view of this status, the study is based on the characters of common natural products and selects representative isoquinoline alkaloids as template molecules according to earlier research, which will be derivatized through simple procedure to be magnetic. The main properties and behaviors closely related with separation will be investigated in detail firstly. On the basis of the comprehensive comparison between magnetic alkaloids and contrast between them and prototype alkaloids, it will be explored and mastered about the key relationship between their structures and properties. According to the basic rules and fundamental data obtained from above studies, their magnetism will be applied in potential extraction and separation process, and magnetic responsiveness and separation trend of target alkaloids together with their bioactive fraction will be explored in various statuses and conditions. Then important influencing factors and mechanism in efficient separation mode are planned to be investigated through validation and comparison with conventional techniques. Finally, the related nuclear theories and guidance principles will be summarized from all the results and findings for the foundation of optimal, efficient and mature methodology in future. The study is aimed to propel the efficient combination of natural medicinal chemistry and related subjects, and provide necessary elementary exploration for the development of mature and perfect magnetic separation method, which is also hoped to inject new vitality into the present study of natural medicines as helpful supplement of current approaches.

作为一种重要的物质基本属性，磁性在药物研究领域已体现出巨大的应用潜力，而在天然药物化学方向亟待新思路进行开发。本课题以磁性和天然活性成分的结合为切入点，基于前期所建立的磁性衍生化方法，选择异喹啉类代表性生物碱单体作为模式分子，首先针对其磁性衍生物与分离密切相关的主要性质进行重点研究，并通过和原型分子以及彼此之间的详细对比掌握核心的结构-性质关系；进而在此基础上考察不同状态和分离模式下目标磁性生物碱单体及总碱部位受外磁场这一特殊环境影响所体现出的响应行为和分离趋势，探索有效的磁分离途径及其中关键因素的影响规律和内在机制，并同常规技术手段进行比较、验证；最后根据全部研究结果凝练具有系统性和实用性的基本理论及指导原则。本研究旨在促进天然药物化学和多个学科的结合，为建立成熟完善的磁分离方法完成必要的前期实验探索，通过丰富和补充既有研究手段为目前天然药物研究注入新的动力与活力。

磁性作为一种重要的物质基本属性，已在靶向给药等领域已体现出巨大的应用潜力，而在天然药物化学方向亟待新思路进行开发，同时磁场和磁分离技术也急需引入现有研究中。本课题以磁性和天然活性成分的结合为切入点，以建立代表性生物碱的一系列提取分离新方法为主要内容；在掌握磁性衍生物制备技术的基础上，项目首先针对其与分离密切相关的主要性质进行重点研究，并通过和原型分子以及彼此之间的详细对比掌握核心的结构-性质关系；进而以此为内因探究了不同状态和分离模式下目标磁性生物碱单体及总碱部位受外磁场这一特殊环境影响所体现出的响应行为和分离趋势，提取分离的目的性和针对性就此得到明显增强。通过系统探索，不仅掌握了外加磁场强度的梯度变化、磁场的直线作用距离、有机相-水相系统/双水相系统的组成和其它主要外部条件对分离效果的影响，初步探明对象分子的基本响应规律及适宜的磁场作用方式，还进一步明确了有效的磁分离途径及其中关键因素的影响规律和内在机制，对于不同药材所建立的提取-衍生-磁分离耦合技术、磁性介质提取/吸附、磁性双水相及液膜分离方法均与常规手段进行了系统比较、验证；最后为新方法的推广应用凝练出具有系统性和实用性的基本理论及指导原则。全部实验结果充分证明了申请书中提出的假说，即与磁性含氮离子液体结构及性质类似的生物碱衍生物完全可以通过科学设计和简单步骤获得，而且磁场和磁分离技术也可以在不同的应用体系及环境（固相、液相、固-液、液-液、双水相、乳状液膜等）中发挥重要作用，并能启发创建更多针对生物碱的高效、绿色提取分离途径。这不仅有利于更新活性成分的现有制备手段，同时还拓展了它们的存在形式并赋予了其新的研究开发价值。本项目结题时已发表一系列SCI检索期刊及会议论文（含结题报告中的10篇代表作及1次会议报告）；申请中国发明专利1项，授权1项；培养硕、博士研究生4名。本项目的开展实现了绿色化学与天然药物化学的有机结合，既延伸了前者的应用途径，又丰富了后者的研究手段，故对两个学科的发展均产生了良性促进作用，还可为药剂学、药物分析、药物化学、制药工程等相关研究提供有益启示。