黃酮類化合物共晶研究進展*

陸祥， 蔣成君

(1.浙江省桐廬縣中醫院藥劑科，桐廬 311500；2.浙江科技學院生物與化學工程學院，杭州 310023)

黃酮類化合物是一類重要的廣泛存在于自然界的天然有機化合物。這類含有氧雜環的化合物多存在于高等植物及羊齒類植物中，其中豆科、唇形科和菊科植物所含的黃酮類化合物較豐富。黃酮是一類廣泛存在于各種中藥和天然藥物中的成分[1]。黃酮類化合物是母核結構為2-苯基色原酮的多酚類化合物，分子中通常含有多個酚羥基，雖然酚羥基為親水基，但是分子中的苯環為疏水基團，分子中的兩個苯環決定其在水中溶解度不高，限制黃酮類化合物作為口服制劑、注射劑等方面的應用。而藥物共晶技術可以在不破壞其自身性質的同時改善藥物活性分子的理化性質。其原理是形成共晶后，藥物原有的晶格堆積和分子排列方式發生變化，藥物溶解時與溶劑之間的相互作用隨之發生改變，故形成共晶后藥物溶解度可能得到改善。溶解度的改善直接影響藥物在體內的吸收和生物利用度。當前，藥物共晶技術的研究熱點主要集中在難溶性化學藥物。周新波等[2]綜述了各類中藥難溶性有效成分共晶對其理化性質和生物學性質的影響。有關黃酮類化合物的共晶研究報道筆者較少見到，本文概括了黃酮類化合物的共晶研究進展以及共晶對其理化性質、生物利用度等方面的影響，以期為黃酮類化合物的應用提供參考與借鑒。

1 黃酮類化合物共晶

黃酮類化合物的分子結構大多含有多個酚羥基，既可以作為質子受體，又可以作為質子給體，能與共晶形成物形成各種分子間氫鍵。文獻報道的能形成共晶的黃酮類化合物結構分別為黃酮類的木犀草素(luteolin)、黃芩素(baicalein)和白楊素(chrysin)；異黃酮類染料木黃酮(genistein)；二氫黃酮類的柚皮素(naringenin)和橙皮素(hesperetin)；黃酮醇類的槲皮素(quercetin)、楊梅黃酮(myricetin)、漆黃素(fisetin)以及黃烷-3-醇類的(-)-兒茶素酸酯(epigallocatechin-3-gallate)。

1.1木犀草素及其共晶 木犀草素存在于多種蔬菜和藥用植物中，具有多種藥理學作用，包括抗氧化、抗炎、抗腫瘤、保護神經系統等。但由于木犀草素難溶于水，在生物體內生物利用度低，且難以成藥，將木犀草素制備成藥物共晶有利于提高其生物利用度。張羽男等[3]利用溶液揮發法合成了木犀草素-4，4'-聯吡啶藥物共晶，其中木犀草素和4，4'-聯吡啶以1：3的物質量比混合后溶于7.0 mL丙酮溶劑，25 ℃下攪拌3 h后，室溫下揮發，5 d后得到的黃褐色粉末狀晶體是最佳共晶，其物理化學性質有待進一步研究。HE等[4]詳細研究了D/L-脯氨酸與黃酮類化合物的兩性離子共晶，木犀草素-D/L-脯氨酸共晶既可以通過緩慢溶劑揮發的方法制備，也可以通過懸浮結晶的方法制備。HE等[4]給出了D/L-脯氨酸與黃酮類化合物的超分子結構。圖1。

R為H或OH

圖1D/L-脯氨酸與黃酮類化合物的超分子結構

R=H or OH

Fig.1SupramolecularheterosynthonofD/L-prolineandavonoids

在共晶結構中，脯氨酸呈現兩性離子特征。HE等[4]發現，離子型L-脯氨酸分子連接在一起形成了雙列狀結構。

1.2黃芩素及其共晶 黃芩素是黃芩中含量最高的黃酮類化合物之一。有解熱、鎮痛、抗炎、抗腫瘤、抗菌、抗病毒、清除氧自由基、抗氧化、保護心腦血管及神經元、保肝、預防或治療糖尿病及其并發癥等作用。ZHU等[5]制備了黃芩素與異煙肼、異煙酰胺、咖啡因和茶堿的共晶。測定了共晶合物在pH 值2.0鹽酸緩沖液和pH值4.5 磷酸緩沖液中的溶解度，并進行了藥動學研究。見圖2。

制備獲得的黃芩素咖啡因共晶在溶解度和藥動學方面具有最好的性能。在pH值2.0緩沖液中共晶溶解度約為黃芩素的2.5倍，在pH值4.5的緩沖液中約為1.5倍。小鼠體內藥動學實驗表明，黃芩素-咖啡因共晶血藥達峰濃度(Cmax)和血藥濃度-時間曲線下面積(AUC0-24 h)分別是黃芩素的3.3和4.1倍，HUANG 等[6]制備了黃芩素與煙酰胺的共晶，黃芩素-煙酰胺共晶血藥達峰濃度和血藥濃度-時間曲線下面積分別是黃芩素的2.49和2.80倍。證明了制備的黃芩素-咖啡因、黃芩素煙酰胺共晶能夠顯著提高黃芩素的生物利用度。黃芩素與脯氨酸形成共晶后，其溶解度能提高50%[4]。

圖2 黃芩素共晶形成物

1.3白楊素及其共晶 白楊素是從紫葳科植物木蝴蝶中提取的一種具有廣泛藥理活性的黃酮類化合物，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抑制芳香酶活性、放療增敏、防治心腦血管疾病等多種藥理作用。CHADHA等[7]用碾磨法制備類白楊素與胞嘧啶以及維生素B1的共晶。并對其溶解度、藥動學、抗氧化活性、抗溶血劑活性等進行了研究。白楊素在pH值6.8磷酸緩沖液中的濃度為6.1 μg·mL-1，而白楊素胞嘧啶、白楊素維生素B1共晶的溶解度分別為13.7和24.8 μg·mL-1。兩者相對生物活性分別是1.392 和1.440。共晶合物的氧化活性、抗溶血劑活性均優于白楊素。白楊素與脯氨酸形成共晶后，其溶解度能提高70%[4]。見圖3。

圖3 白楊素共晶形成物

1.4染料木黃酮及其共晶 染料木黃酮是豆類中含量較多的異黃酮類物質，也是主要的植物類雌激素之一，具有廣泛的生物學活性。近年來研究發現，染料木黃酮有較強的抗癌作用。將染料木黃酮分別與異煙堿和咖啡因制成共晶后考察其溶解度[8-9]，發現染料木黃酮-咖啡因共晶在水-乙醇溶液(1：1)的溶解度是染料木黃酮的1.5 倍，且該共晶在水-乙醇溶液(1：1)中24 h內能保持穩定。

1.5橙皮素及其共晶 橙皮素是蕓香科柑橘屬植物果實的主要藥效成分，有健胃、祛痰、鎮咳、驅風、利尿、抗病毒、抗菌、止逆和止胃痛功效。VASISHT等[10]通過溶劑輔助碾磨法制備了橙皮素與吡啶-2-甲酸、煙酰胺和咖啡因的共晶。測定了溶解度，并進行了清除DPPH自由基活性、抗溶血劑活性、藥動學試驗、抗炎活性的研究。

4 h溶出曲線數據表明，橙皮素-煙酰胺、橙皮素-咖啡因、橙皮素-吡啶-2-甲酸在純水中溶解度約為橙皮素溶解度(23.78 μg·mL-1)的4倍。橙皮素-咖啡因抗氧化活性可以提高50%，橙皮素-煙酰胺為30%，橙皮素-吡啶-2-甲酸為20%(表1)。

1.6柚皮素及其共晶 柚皮素是柚皮苷的糖苷，屬二氫黃酮類化合物，存在于薔薇科植物如櫻花、梅等花蕾與柑橘等中。具有非常廣泛的藥理作用，表現為降血脂、抗腫瘤、抗菌、抗炎、止咳祛痰、解痙和利膽、清除自由基、抗氧化、預防和治療肝病、抑制血小板凝結、抗動脈粥樣硬化等作用。 然而柚皮素幾乎不溶于水(46±6 μg·mL-1，298 K)，口服生物利用度低 (5.81%)[11]，臨床應用受到限制。梁淑君等[12]采用混懸液結晶法制備柚皮素-異煙酰胺共晶，在水中的溶出曲線表明共晶的溶出行為較柚皮素及其物理混合物具有顯著優勢。稱取柚皮素 1.5 g 與異煙酰胺 1.345 g (摩爾比為 1：2) 于 4 個 50 mL 燒杯中，分別加入 甲醇、乙醇、異丙醇和乙酸乙酯30 mL，薄膜密封后于 298 K 水浴中攪拌3 h，抽濾所得固體產物于室溫下減壓干燥12 h，即得柚皮素-異煙酰胺共晶。在水中的溶出曲線表明共晶的溶出行為較柚皮素及其物理混合物具有顯著優勢。

1.7槲皮素及其共晶 槲皮素具有較好的祛痰、止咳作用，同時也具有一定的平喘作用，并有降低血壓、提高毛細血管抵抗力、減少毛細血管脆性、降血脂、擴張冠狀動脈、增加冠狀動脈血流量的藥理活性。但該化合物含有多個酚羥基，親脂性弱，同時由于酚羥基易于在分子間形成氫鍵，晶格能較高，親水性較差(槲皮素在水中溶解度為7 mg·L-1)，導致其生物利用度極低。SMITH等[13]制備了4種槲皮素共晶，分別為槲皮素咖啡因、槲皮素咖啡因·甲醇、槲皮素異煙酰胺、槲皮素可可堿二水合物。研究發現這些共晶合物表現出的藥動學特性大大優于槲皮素。共晶克服了槲皮素難溶于水的缺點，4種共晶合物的溶解度均有一定程度的提高。槲皮素咖啡因、槲皮素咖啡因·甲醇中槲皮素的溶解度是槲皮素二水合物的14～18倍。溶解度的提高進一步改善了共晶合物在生物體內的吸收。藥動學研究表明，共晶合物生物利用度提高了近10倍。

張建軍等[14]將槲皮素和咖啡因制備成槲皮素-咖啡因共晶，其在50%乙醇溶液中的溶解度為3.627 mg·mL-1，為槲皮素溶解度的13.58 倍(槲皮素在該溶劑中的溶解度為0.267 mg·mL-1)，說明將槲皮素制備成槲皮素-咖啡因共晶能夠顯著提高其溶解度。

VEVERKA等[15]通過溶劑輔助碾磨制備了20種共晶，共晶形成物的結構如圖4所示。主要有可可堿、苯甲酸及其衍生物、3，4，5-三羥基苯甲酰胺以及一些藥物如氯苯胺丁酸、二氟尼柳、左旋肉堿、5-磺基水楊酸、氮烯唑胺、別嘌醇、雙嘧達莫等。并在不同濕度下考察共晶穩定性。其中槲皮素吡唑-1-甲脒單鹽酸鹽(1：1)、槲皮素二甲基咪唑啉酮(1：1)、槲皮素氯苯氨丁酸能在20～40 ℃保持3個月穩定性。并對體外抗氧化活性、細胞毒性和絲氨酸蛋白酶抑制活性進行了測試。槲皮素N-乙酰胞嘧啶、左旋肉堿和曲菌酸共晶具有較好的蛋白酶抑制活性，這些共晶可以作為凝血酶最有潛力的抑制劑。槲皮素曲菌酸共晶(2：1)對人結腸癌細胞(Caco-2)和宮頸癌細胞(HeLa) 的抑制活性是純槲皮素的2倍。

1.8楊梅黃酮及其共晶 楊梅黃酮是楊梅提取物發揮藥理作用的主要化學成分，又稱楊梅樹皮素、楊梅酮。楊梅黃酮具有抗腫瘤、神經保護、降血糖、拮抗血小板活化因子、影響免疫系統和保護肝臟等作用。楊梅黃酮能與多種共晶形成物(圖5)形成共晶。楊梅素在水中溶解度極低(<1.5 μg·mL-1，25 ℃)[16]，這使其藥理作用大幅降低。許姣姣等[17]將楊梅素 800 mg和咖啡因 488 mg( 摩爾比為1：1) 加入乙醇 40 mL 中，密封，25 ℃ 下攪拌約 12 h，將所得混懸液過濾，所得產物置于 25 ℃真空干燥箱中干燥 12 h，得到楊梅素-咖啡因共晶，與純楊梅素相比其溶出速率提高了約17倍。

表1 橙皮素及其共晶的性質對比

圖4 槲皮素共晶形成物

圖5 楊梅黃酮共晶形成物

HONG 等[18]通過溶劑結晶法制備楊梅黃酮與咖啡因、 異煙堿、煙酰胺、4-氰基吡啶的共晶，研究了不同共晶中楊梅黃酮在0.1 mol·L-1鹽酸、pH值4.5 醋酸緩沖液和pH值6.8 磷酸緩沖液中的溶出。研究表明，形成共晶后溶解度增加3～80倍，達到峰值時間減少到10～20 min。在pH 值4.5醋酸緩沖液中，楊梅黃酮的溶解度為1.5 μg·mL-1，而楊梅黃酮咖啡因、楊梅黃酮煙酰胺、楊梅黃酮異煙堿、楊梅黃酮4-氰基吡啶共晶的溶解度為11.9，10.9，9.8和 7.1 μg·mL-1。ZHU等[5]通過溶液結晶法制備類楊梅黃酮與脯氨酸的共晶(1：2)，對共晶的溶解過程進行了研究，從溶出曲線看出楊梅素脯氨酸共晶比楊梅黃酮以及楊梅素-脯氨酸的物理混合物都有較高的溶解度和較快的溶解速率。40 min內的最高溶解度為7.25 μg·mL-1，是楊梅黃酮的7.69倍，楊梅素-脯氨酸物理混合物的2.83倍。這些結果可能與晶體的堆積有關，此外，脯氨酸很容易溶于水(1300 g·L-1)，這可能是另一個原因。體內藥動學研究表明，共晶中楊梅黃酮的血藥濃度比純楊梅黃酮高很多，約3.45倍，共晶中楊梅黃酮的相對生物利用度302.9%，大鼠口服吸收共晶中楊梅黃酮顯著增加。HUANG等[6]制備了楊梅黃酮與4，4'-聯吡啶的共晶，研究了共晶合物對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的抗菌作用，結果發現共晶合物比單一的楊梅黃酮具有更廣泛的抑菌活性。

1.9漆黃素及其共晶 漆黃素是廣泛存在于植物中的一種類黃酮化合物，其可通過誘導腫瘤細胞凋亡、影響腫瘤細胞信號轉導通路、抑制腫瘤細胞增殖、抑制腫瘤細胞遷移和侵襲等方面發揮抗腫瘤作用。SOWA等[19]通過溶劑輔助碾磨法制備了漆黃素煙酰胺、異煙酰胺和咖啡因的共晶，漆黃素煙酰胺(1：1)、漆黃素咖啡因(1：2)在晶體結構的自組裝上存在差別。漆黃素煙酰胺分子通過O-H…N，O-H…O和N-H…O型形成三維氫鍵網絡，漆黃素咖啡因分子層的分子組裝僅通過O-H…N 和O-H…O形成。在50：50 (V/V)乙醇-水溶液中研究了其溶解度， 漆黃素的溶解度為2.89 mg·mL-1，漆黃素異煙酰胺、漆黃素咖啡因、漆黃素煙酰胺的溶解度分別為 4.43，5.29和7.43 mg·mL-1。

1.10(-)-兒茶素酸酯及共晶 (-)-兒茶素酸酯被廣泛應用于癌癥、阿爾茨海默病、肥胖、糖尿病的治療。SMITH等[20]制備了(-)-兒茶素酸酯-異煙酰胺、異煙酸、煙酰胺、煙酸的共晶，通過大鼠口服，在8 h內測定大鼠血藥濃度。研究結果表明，(-)-兒茶素酸酯共晶的藥動學數據優于單一兒茶素酸酯，共晶可以作為一種更為有效的治療劑。

2 展望

在當前的藥物研發、生產和監管中，固體的活性成分是重點，固體活性成分通常被制成粉劑或片劑。但固體活性成分最終上市，溶解度是個無法繞開的問題，溶解度不好就無法被很好吸收。黃酮類化合物具有廣泛的藥理活性，但溶解度問題限制了其在藥物中的廣泛使用。利用共晶技術，在不改變黃酮類化合物成分結構的同時引入新的藥學上可以接受的共晶形成物。如咖啡因、煙酸、異煙酰胺等，能有效改善黃酮類化合物理化性質，如提高溶解度、提高生物利用度等，進一步推動難溶性有效成分在藥學領域的發展。但是，目前仍然存在一些問題，如楊梅黃酮共晶的研究中僅僅比較了共晶合物對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的抗菌性能差異，其抗腫瘤、神經保護、降血糖的藥效研究并沒有開展。漆黃素異煙酰胺、漆黃素咖啡因、漆黃素煙酰胺的溶解度比漆黃素提高了兩倍多，但是其最主要的功效抗腫瘤性質沒有進行進一步的研究。開展通過共晶提高藥物成藥性的研究迫在眉睫，具有重要的意義，是黃酮類化合物二次開發和具有自主知識產權藥物開發的有效快捷的新途徑，將是未來研究的重點和熱點。

共晶技術不僅僅能改變難溶性藥物的溶解度，在復方制劑中也有應用。Novartis 公司治療心力衰竭的藥物Entresto即為纈沙坦與沙卡布曲的共晶，采用共晶技術提高了纈沙坦的生物利用度。如何將共晶應用于黃酮類化合物復方制劑的開發，得到穩定的、高純度的黃酮類化合物共晶將是未來的另一個熱點。