2023-02-14 20:55:56, 华质菌 华质泰科生物技术(北京)有限公司
青蒿入药,最早见于马王堆三号汉墓出土的帛书《五十二病方》(约成书于战国时期),其后在《神农本草经》、《本草纲目》等典籍中均有收录。
至东晋年间,葛洪所著的《肘后备急方》中记载了“青蒿治疟”的验方,“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”。
2015年,屠呦呦因发现青蒿素获得诺贝尔生理学或医学奖。据屠呦呦先生介绍,提炼出抗疟有效成分青蒿素的灵感来自于《肘后备急方》的启发,这也是传统中医药献给世界的一份重礼。青蒿素可有效降低疟疾患者的死亡率,随着研究深入,抗肿瘤等其他药理作用也逐渐被发现。
除了主要成分青蒿素 (AN),青蒿植物中还含有少量的其他有药用价值的化合物,如青蒿素 B (AB) 和青蒿酸 (AA)。这些化合物遇热不稳定,常以非极性溶剂在低温或常温条件下萃取,但因溶解度低提取效率不高。因此,开发新的青蒿素整体分析方案,简便高效地提取与定量分析活性成分,为当务之急。
众所周知,天然产物内含大量的内源性化合物,基质复杂,直接分析难度大。为此,David Chen 教授团队开发了机械化学萃取方法 (MCE),成功地应用于天然产物中的生物碱、黄酮、儿茶素和丹参酮等化合物的快速高效提取,便于后续原位质谱法的直接鉴定和定量。
在本研究中,南京师范大学 David Chen 教授、李红丽副教授课题组针对复杂基质样品,建立了一种快速、简单、高通量的天然产物分析方案——使用深共晶溶剂 (DES) 进行机械化学萃取 (MCE),结合实时直接分析质谱 (DART-MS) 用于定性和定量分析青蒿植物中的热不稳定活性物质——青蒿素 (AN)、青蒿素 B (AB) 和青蒿酸 (AA)。
图1、基于深共晶溶剂 (DES) 的机械化学萃取法和 DART-MS 高效定量分析方案的流程图。所有步骤的操作都很简单,整个过程只需几分钟就能完成。
机械化学萃取方法利用独特的陶瓷球体运动粉碎原料,室温下目标分析物几秒钟内即被释放到周围的深共晶溶剂 (DES) 中,相较于传统的炮制和有机溶剂萃提法,本方案具有提取效率更高、速度更快、操作更简便、不需加热和无污染等优势,易于保存活性物质的原始化学结构和生物学活性。
对来自五个不同产地 (安徽、重庆、云南、河南和湖南) 的青蒿植物中提取的三种主要成分 (AN、AB、AA) 进行了 DART-MS 定性和定量分析,并与 LC 方法进行了验证比对,结果一致。
机械化学萃取可省却耗时的色谱分离和预处理,避免了大量有机溶剂的使用。结合 DART-MS,分析流程简单直接,检测限低 (5-15 ng/mL),速度快、通量高 (10-20 s)。从原材料到给出定量结果,整个方法流程仅需几分钟,有望在更多领域获得广泛应用。
图2、评估不同的有机溶剂和DES-5 (50%) 溶液对青蒿植物中三种主要青蒿素类成分 AB、AN 和 AA 机械化学萃取效率的影响。DES-5 (50%) 指含有50%乙醇的 DES-5 (HBAs/HBDs=1/1, mol/mol)。
图3、(A) AB、AA、AN 和内标 AMT (1μg/mL) 混合后进样的质谱图;(B) AB、AA 和 AN 的标准曲线。响应比表示混合物中目标化合物和内标的峰面积比。质量误差均为百万分之一 (ppm)。
研究结论
本研究成功建立了一种基于深共晶溶剂 (DES)-机械化学萃取 (MCE) 结合实时直接分析质谱 (DART-MS) 的绿色、快速化学分析方法,用于植物中天然活性成分的提取和测定。
该方法高效快速、定量准确,以青蒿素类化合物为例,从原料提取到结构确认和定量,整个分析过程只需几分钟。基于 DES-MCE 和 DART-MS 的快速分析方案为热不稳定的生物活性物质的分析提供了极具前景的应用空间。
● 更多详情,请参考文献
Jiaqin Wang, Yanying Zhou, Man Wang, Wentao Bi, Hongli Li, and David Da Yong Chen. High-Throughput Analysis for Artemisinins with Deep Eutectic Solvents Mechanochemical Extraction and Direct Analysis in Real Time Mass Spectrometry. Anal. Chem. 2018, 90, 5, 3109-3117
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b04060
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