萜类化合物与环糊精包合物的研究进展*

李进， 邵大钊， 张钊华， 尹华滔， 赵焱

(云南师范大学 化学化工学院，云南 昆明 650092)

萜类(Terpenes)化合物是广泛存在于自然界中的天然烃类化合物，它是一类骨架庞杂、结构多变、种类繁多、数量巨大且具有广泛生物活性的天然药物化学成分，结构特点为：碳骨架是由异戊二烯分子聚合衍生而成，符合通式(C5H8)n.根据分子中所含异戊二烯的多少，可以把萜类化合物分为单萜、倍半萜、二萜和三萜等[1].由于萜类化合物都是由异戊二烯结构单元构成，导致萜类化合物的水溶性差、生物利用度低，限制了具有较高生物活性的萜类化合物的进一步应用.

环糊精(Cyclodextrins)，是一类环状低聚糖[2].环糊精及其衍生物具有内疏水、外亲水的结构空腔，在水溶液中能与多种疏水化合物结合形成主/客体或超分子包合物，使疏水化合物的水溶性得到提高[3-6].在众多的环糊精与疏水物质的包合物研究中，对具有特殊生物活性的药物客体分子的研究无疑具有广阔的应用前景.环糊精与药物分子形成包合物之后，能改变药物分子的理化和生物特性[7]，如增加水溶性、稳定性，降低刺激性、毒性和副作用等.同时环糊精及其衍生物无毒的特性，也使其成为一类广泛应用的药物赋形剂及药物分子载体，能有效提高难溶或不稳定药物的生物利用度[8].因此，将萜类药物分子利用环糊精进行包合，改善其理化和生物活性，为其得到更广泛的临床应用提供了可能.

下面分别以倍半萜类、二萜类和三萜类中具有代表性的化合物与环糊精形成的包合物的研究进行综述.

1 倍半萜类化合物

青蒿素(Artemisinin)是一种含过氧基团的倍半萜内酯化合物，最早由我国科学家屠呦呦等[9]于1971年从菊科植物黄蒿叶中提取分离得到.青蒿素具有显著的抗疟、抗白血病和免疫调节功能.研究者在青蒿素的基础上合成了多种新型衍生物，如蒿甲醚、蒿乙醚、双氢青蒿素和青蒿琥酯等，它们统称为青蒿素类药物.青蒿素类药物毒性低、抗疟性强，被认为是治疗疟疾的首选药物[10]，但由于青蒿素的水溶性差，影响了其应用.

Wong等[11]利用混合搅拌法制备了青蒿素-β-CD包合物，并利用红外光谱和薄层色谱对包合物进行了鉴定.试验证明青蒿素的疏水基团进入了β-CD的空腔内部，形成了青蒿素-β-CD包合物.由于β-CD的外部具有亲水性羟基，因此青蒿素在水中的溶解度得到了提高.Usuda等[12]对环糊精与青蒿素形成的包合物的表观稳定常数进行了研究，结果显示主体环糊精包合能力由大到小的顺序为：γ-CD>β-CD>α-CD.林军等[13]利用HP-β-CD对蒿甲醚进行了包合研究，并通过高效液相色谱、核磁共振光谱、X-射线衍射等方法对包合物进行了表征，探讨了主体HP-β-CD对药物的影响，结果显示药物的生物利用度提高了1.81倍；同时对包合物进行了热力学分析，讨论了温度对包合物形成的影响，计算了包合行为的熵变、焓变及自由能变等.Wyandt等[14]制备了环糊精与青蒿素、双氢青蒿素、去氧青蒿素和蒿乙醚的包合物，利用分子模拟推测了环糊精与青蒿素的可能包合模式，认为青蒿素类化合物的过氧桥部分更易键合在环糊精空腔的外部.

2 二萜类化合物

二萜类化合物包括多种类型的化合物，其中紫杉醇类、丹参酮类、维生素A类、冬凌草素类、雷公藤内酯类和穿心莲内酯类等都是具有较高生物活性的化合物.这些化合物具有不同功能的生物活性，但也都存在水溶性差、生物利用度低等不足.

2.1 紫杉醇类化合物

紫杉醇(Taxol)是从红豆杉的树皮中分离得到的结构新颖的二萜化合物，是新一代紫杉烷类抗癌药物[1,15].紫杉醇几乎不溶于水[16]，为解决这一难题，科学家致力对紫杉醇的前体药物进行合成，以期得到水溶性好的前体药物[17].环糊精作为主体分子可以通过其疏水性空腔对空间尺寸匹配的客体分子(如紫杉醇)进行包合，以增大其水溶性.

Fresta等[18]研究了紫杉醇与β-环糊精、DM-β-环糊精和TM-β-环糊精在液相和固相中形成包合物的结构，对包合物的性能进行了试验分析，结果表明在形成包合物后，包合物比紫杉醇的抗癌活性有所提高.Hamada等[19]报道了11种修饰环糊精与紫杉醇形成的包合物，研究表明制备的包合物有效地增强了紫杉醇的水溶性及其生物活性，2，6-二甲基-β-环糊精对紫杉醇的水溶性提高最为显著.Stephen等[20]用HP-γ-环糊精和HP-β-环糊精对紫杉醇进行包合，发现紫杉醇被以上两种修饰环糊精包合后，在相同pH值的条件下，在缓冲液中有更好的稳定性，且被HP-β-环糊精包合后溶解性较好.Bouquet等[21]利用冷冻干燥法制备了RAME-β-CD和紫杉醇的包合物，结果显示包合物提高了紫杉醇的稳定性.张学农等[22]研究了HP-β-环糊精对紫杉醇的增溶作用，发现HP-β-环糊精对紫杉醇的增溶作用明显优于β-环糊精，增溶作用随环糊精比例的增加而增大，表明HP-β-环糊精能够有效地提高紫杉醇的溶解性.刘育等[23]制备了桥连环糊精和紫杉醇的包合物，结果显示主体和客体之间形成了1∶1和1∶2的包合物，极大地提高了紫杉醇的水溶性，并对包合物的抗癌活性及构效关系进行了研究.

2.2 丹参酮类化合物

丹参酮Ⅱ(TanshinoneⅡ)是一种二萜醌类化合物，是丹参根茎主要有效成分总丹参酮中的一种，具有较强的抑菌作用，然而其难溶于水，使丹参酮Ⅱ药效的发挥及使用受到了限制[1].

郭睿等[24]利用共沉淀法制备得到了β-环糊精和丹参酮ⅡA的包合物，试验表明制成包合物后，丹参酮ⅡA的溶解性提高了157倍，极大地改善了其水溶性.闫金红等[25]通过相溶解度法研究了丹参酮ⅡA在不同pH和不同HP-β-环糊精浓度下，其在水溶液中的溶解度及主客体之间的包合常数；通过改变溶液的pH值，发现包合常数与pH值之间呈负相关，可能因为随着OH-浓度的增大，丹参酮ⅡA水解速度显著加快，导致包合物稳定性降低；同时试验表明，包合物大大提高了丹参酮ⅡA的水溶性.樊丽等[26]利用荧光光谱法分别研究了在pH值为7.5的水溶液中丹参酮ⅡA与β-环糊精和γ-环糊精的包合稳定常数，发现对客体的包合能力β-环糊精大于γ-环糊精，包合物中主客体之间的包合比为1∶1，包合物的稳定常数随着温度的升高而降低，表明包合过程为放热过程.

2.3 维生素A类化合物

维生素A(Vitamin A)为单环二萜类化合物，它对维持正常视觉反应、上皮组织的正常形态与功能和正常的骨骼发育有着非常重要的作用.缺乏维生素A，会导致上皮细胞的功能减退及视觉障碍.而维生素A难溶于水，遇光易分解，影响了其进一步的应用[1].

许清清等[27]通过饱和水溶液法制得了维生素A1与β-环糊精包合物.经薄层色谱及红外光谱表征，显示维生素A1-β-环糊精包和物已形成，并且包合物明显提高了维生素A1的稳定性.Richard等[28]制备了用卟啉修饰的桥连环糊精与维生素A1的包合物，通过对其荧光研究发现，包合物的荧光发生了猝灭，表明维生素A1进入了环糊精的疏水性空腔，形成了包合物，且包合物明显提高了维生素A1的水溶性.

2.4 冬凌草素类化合物

冬凌草素(Oridonin)是从冬凌草中分离得到的一种四环二萜类化合物，包括冬凌草甲素和冬凌草乙素等.其中冬凌草甲素对食道癌、肝癌和乳腺癌均有一定疗效，且其活性强于延命素，而其较差的水溶性，影响了在临床上的应用[1].

张雁冰等[29-30]通过沉淀法制备了冬凌草甲素-β-环糊精包合物和冬凌草乙素-β-环糊精包合物，并利用差示扫描量热、薄层层析及比旋光度等手段对包合物进行了表征，表明形成了包合物，且包合比为1∶1.包合后冬凌草甲素的水溶性增大10.5倍，冬凌草乙素的增大8.4倍.刘培丽等[31]采用相溶解度法制备了HP-β-环糊精和冬凌草二萜类成分的包合物.发现在水溶液中，冬凌草甲素的浓度随HP-β-环糊精浓度的增加而线性增加，为典型的AL型相溶解度图，试验表明HP-β-环糊精能显著提高冬凌草甲素的溶解性；同时对影响包合物表观稳定常数的因素，如pH值、温度和离子强度等进行了探索，并对包合过程中的热力学参数进行了计算，表明包合过程为吸热过程并能自发进行.

2.5 雷公藤内酯类化合物

雷公藤内酯醇(Triptolide)是一种三环二萜类的含氧衍生物，它是从卫矛科植物雷公藤中分离提纯得到的，其具有细胞毒的生物活性，可开发成抗癌药物[32].雷公藤内酯醇有很强的抗移植排斥作用，但具有较强的局部刺激作用[33].

林雯等[34]通过超声震荡法获得了减毒制剂雷公藤内酯醇-β-环糊精包合物.试验发现雷公藤内酯醇包合物的粒径分布为100 nm～2 μm，药物包合率高达94.64%.在小鼠耳廓肿胀和大鼠足跖肿胀实验中发现，雷公藤内酯醇包合物液组的肿胀率显著小于雷公藤内酯醇液组(P<0.01)，表明雷公藤内酯醇包合物制备方法可行，药物利用率高，所得制剂可明显减轻局部刺激作用.

2.6 穿心莲内酯类化合物

穿心莲内酯(Andrographolide)是从爵床科穿心莲属植物穿心莲中经提取制得的中药植物单体，属双环二萜类化合物，具有清热解毒和抗菌消炎的生物活性，然而其味苦，常温放置稳定性差，且难溶于水[1].

张春滨等[35]利用HP-β-环糊精衍生物对穿心莲内酯进行了包合.得到的水溶性制剂，既未改变穿心莲内酯的结构，又确保了其中药制剂的药理活性，且药物和环糊精投料比为1∶10时，药物的包合率高达97%以上.韩光等[36]利用超声法制备了穿心莲内酯-β-环糊精包合物，选择了最佳包合工艺条件，并通过红外光谱和核磁共振对包合物进行了表征.Zhou等[37]通过理论计算模拟了穿心莲内酯与三种天然环糊精的包合比，结果显示主客体摩尔比为1∶1时形成的包合物最稳定，试验结果与计算结果一致.任科等[38]采用冷冻干燥法制备了穿心莲内酯-HP-β-环糊精包合物，通过差示扫描量热法、X射线衍射和红外光谱法对包合物进行了表征，相溶解度图为AL型，表明包合比为1∶1，且结果显示包合物中穿心莲内酯的溶解性显著提高，稳定性也得到增强.

3 三萜类化合物

三萜类化合物包括多种类型的化合物，如印楝素类、齐墩果酸类和泽泻醇类等，这些化合物虽然具有突出的生物活性，但其水溶性及生物利用度较差.

3.1 印楝素类化合物

印楝素(Azadirachtin)是一种四环三萜类化合物，主要包含印楝素A、印楝素B及柠檬宾等.其富含于印楝的种子、叶、树皮和枝条等部位，具有广谱高效的杀虫活性，但稳定性差且在酸碱及光照条件下易分解失效[39].

刘育等[40]制备了天然环糊精和甲基化环糊精对印楝素A的包合物，利用紫外光谱、X-射线衍射和核磁共振光谱等手段对包合物进行了表征；对环糊精与印楝素A的包合比和包合能力的大小进行了比较，给出了β-环糊精和HP-β-环糊精与印楝素A的可能包合模式，并对包合物的水溶性和稳定性进行了研究.环糊精对印楝素具有较强的包合能力，改善了印楝素A的水溶性及稳定性，降低了其毒性并提高了其生物利用度.林军等[41-42]制备了修饰环糊精与印楝素B的包合物，采用分子模拟及二维核磁共振光谱推测了包合物的两种可能包合模式；同时对包合物水溶性的研究表明，包合物使印楝素B的水溶性增加了100倍.杨丽娟等[43]制备了β-环糊精及其衍生物和柠檬宾的包合物，通过紫外光谱、X-射线衍射和核磁共振光谱等对包合行为和包合能力进行了研究，并对包合物进行了表征；结果显示β-环糊精及其衍生物能显著增加柠檬宾的水溶性及热力学稳定性.

3.2 齐墩果酸类化合物

齐墩果酸(Oleanolic Acid)和熊果酸(Ursolic Acid)是在植物中广泛存在的五环三萜类同分异构体，有肝保护和化疗辅助等多种药理活性，但低水溶性限制了其在临床上的应用[44].

颜耀东等[45]采用正交设计试验探讨了齐墩果酸-β-环糊精包合物的制备工艺，并通过X-射线衍射、紫外光谱等对包合物进行了表征，表明形成了包合物；同时比较了包合前后的溶解度及溶出率，显示齐墩果酸的溶解度及生物利用度都有提高.王钊等[46-47]研究了甲基环-β-环糊精及磺丁基-β-环糊精对齐墩果酸的包合常数及热力学稳定性；结果显示相溶解度图为AL型，包合比为1∶1，形成的包合物对药物的增溶效果明显，在包合物形成过程中，分别为熵驱动和焓驱动.

4 展 望

综上所述，环糊精与多种萜类化合物能形成包合物.萜类化合物被环糊精包合后，理化性质得到了很大的改善，特别在溶解性和稳定性方面得到了较大的提高，同时它们的生物活性未受环糊精的影响或得到了增强.通过利用萜类和环糊精形成包合物的方法，为萜类化合物提供了广阔的应用前景.

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