微透析液相色谱化学发光联用微透析技术应用于中药药动学研究张群林课件.ppt
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- 透析 色谱 化学 发光 联用 技术 应用于 中药 药动学 研究 张群林 课件
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1、微透析液相色谱化学微透析液相色谱化学发光联用微透析技术发光联用微透析技术应用于中药药动学研应用于中药药动学研究张群林究张群林个人简历个人简历1992.9-1996.6 沈阳药科大学中药系沈阳药科大学中药系1996.7-2000.8 安徽省药物研究所中药新药研发安徽省药物研究所中药新药研发2000.9-2005.6 中国科学技术大学获分析化学博士学位中国科学技术大学获分析化学博士学位 (导师:崔华教授)(导师:崔华教授)2005.7 “安徽医科大学引进人才安徽医科大学引进人才”2005.7现在现在 药学院药物分析教研室药学院药物分析教研室 2006.8 任副教授、硕士生导师、中青年学术带头人任副
2、教授、硕士生导师、中青年学术带头人 2009.7 任教研室主任任教研室主任 化学发光化学发光1作为一种自然现象很早就为人类所注意作为一种自然现象很早就为人类所注意 18771877年,年,Radziszewski2 证实在乙醇证实在乙醇KOH溶液中洛粉溶液中洛粉碱碱(Lophine,2,4,5-2,4,5-三苯基咪唑三苯基咪唑)被被H2O2等氧化发出绿等氧化发出绿光光 十九世纪末期,德国科学家十九世纪末期,德国科学家Wiedemann3首次解释了化首次解释了化学发光的机制学发光的机制1 B.T.P.Whitehead,L.J.Kricka,et.al.Clin.Chem.25(1979)153
3、1.2 B.Radziszewski,Chem.Ber.10(1877)70.3 E.Wiedemann,Ann.Phys.Chem.34(1888)446.化学发光现象是一种相对简单的有机反应过程化学发光现象是一种相对简单的有机反应过程 化学发光化学发光(Chemiluminescence,CL)4 R.Dubois,Acad.Sci.132(1901)431.5 K.van Dyke,F.McCapra,I.Behesti,Bioluminescnece and Chemiluminescence,Instruments and Applications.Vol 1.FL:CRC Pres
4、s,1985.6 K.Gleu,Z.Petsch.Angew.Chem.48(1935)57.1901年,法国生物学家年,法国生物学家Dubois4引入了荧光素引入了荧光素(Luciferin)和荧光素酶和荧光素酶(Luciferase)的概念的概念 19021902年,年,Schmitz合成发光试剂鲁米诺合成发光试剂鲁米诺(Luminol),它曾被它曾被广泛用于血迹鉴定;广泛用于血迹鉴定;1928年年,Albrecht 观察到鲁米诺在碱观察到鲁米诺在碱性介质中的化学发光行为性介质中的化学发光行为5 1935年年,Gleu和和Petsch6报道了光泽精报道了光泽精(Lucigenin)与与H2
5、O2反反应产生化学发光应产生化学发光 这些发光试剂的合成,对于化学发光发展为分这些发光试剂的合成,对于化学发光发展为分析化学的一种重要手段起到了非常重要的作用析化学的一种重要手段起到了非常重要的作用 化学发光化学发光(CL)的发展历史的发展历史 由于大多数化学发光非常微弱,且稍纵即逝,早期的化学由于大多数化学发光非常微弱,且稍纵即逝,早期的化学发光研究主要集中在对化学发光反应现象的观察和反应机发光研究主要集中在对化学发光反应现象的观察和反应机理的探讨上,其发展一直比较缓慢。理的探讨上,其发展一直比较缓慢。19451945年出现了光电倍增管,年出现了光电倍增管,19501950年出现了商品化的化
6、学发年出现了商品化的化学发光检测装置光检测装置 到了八十年代,随着生命科学、环境科学和材料科学的兴到了八十年代,随着生命科学、环境科学和材料科学的兴起,化学发光才被真正应用于分析化学并迅速得到了发展起,化学发光才被真正应用于分析化学并迅速得到了发展目前,化学发光分析的研究和应用已成为当前目前,化学发光分析的研究和应用已成为当前微量和痕量分析领域一个十分重要的研究方法微量和痕量分析领域一个十分重要的研究方法 化学发光化学发光(CL)的发展历史的发展历史化学发光化学发光(CL)的优点的优点1.1.灵敏度极灵敏度极高高 荧光素酶和磷酸三腺甙荧光素酶和磷酸三腺甙(ATP)的化学发光分析,可的化学发光分
7、析,可 测定测定2 10-17 mol/L的的ATP,即可检测出一个细菌中,即可检测出一个细菌中 的的ATP含量含量2.2.线性范围宽线性范围宽 至少二个数量级以上至少二个数量级以上3.3.仪器设备简单仪器设备简单 不需要光源、单色器和背景校正不需要光源、单色器和背景校正4.4.分析速度快分析速度快 多数化学发光反应是快速反应,在瞬间或几秒即多数化学发光反应是快速反应,在瞬间或几秒即 可完成可完成,100 samples h-15.5.易于自动化易于自动化 适合与适合与HPLC和和HPCE等其它的分离技术联用,作等其它的分离技术联用,作 为其高灵敏度的检测器为其高灵敏度的检测器 化学发光化学发
8、光(CL)的基本原理的基本原理 化学反应释放出的化学能激发产物分子或体系共存的其它化学反应释放出的化学能激发产物分子或体系共存的其它分子,这些分子分子,这些分子由激发态回到基态时产生光辐射的现象。由激发态回到基态时产生光辐射的现象。一一.化学反应必须释放出足够的能量可以使某种反应产化学反应必须释放出足够的能量可以使某种反应产物或中间体到达激发态;物或中间体到达激发态;二二.反应历程必须有利于形成激发态产物;反应历程必须有利于形成激发态产物;三三.这种激发态物质必须具有一定的发光量子效率,或这种激发态物质必须具有一定的发光量子效率,或者能够将其能量转移给共存的某种荧光物质,产生者能够将其能量转移
9、给共存的某种荧光物质,产生光辐射。光辐射。化学发光化学发光(CL)的必须条件的必须条件化学发光化学发光(CL)的基本类型的基本类型q直接化学发光直接化学发光q间接化学发光间接化学发光 化学发光化学发光(CL)的定量原理的定量原理定量原理定量原理:在化学发光分析中,被分析物相在化学发光分析中,被分析物相对于发光试剂小得多,对于发光试剂小得多,对于一级对于一级动力学反应:动力学反应:dc/dt=Kc定量依据:定量依据:(1 1)在一定条件下,峰值光强度与被测物浓度成线性)在一定条件下,峰值光强度与被测物浓度成线性(2)在一定条件下,在一定条件下,曲线下面积为发光总强度曲线下面积为发光总强度(S),
10、其,其与与 被测物浓度成线性被测物浓度成线性 cttcttIAttcl0cl0cldddd 化学发光化学发光(CL)的常见反应体系的常见反应体系&鲁米诺及其衍生物发光体系鲁米诺及其衍生物发光体系&吖啶类发光体系吖啶类发光体系&四价铈发光体系四价铈发光体系&其它发光体系其它发光体系&复杂体系中低含量物质的检测复杂体系中低含量物质的检测分析化学挑战之一分析化学挑战之一&高选择性和高灵敏度的分析技术高选择性和高灵敏度的分析技术&化学发光是高灵敏分析技术,灵敏度可与质谱媲美化学发光是高灵敏分析技术,灵敏度可与质谱媲美&分布广泛、疗效确切的黄酮,易于发生氧化还原反应分布广泛、疗效确切的黄酮,易于发生氧化
11、还原反应前期工作基础前期工作基础液相色谱液相色谱化学发光(化学发光(HPLC-CL)联用技术)联用技术分析中药黄酮成分分析中药黄酮成分ChemiluminescenceProducing light with chemicals 化学发光化学发光(Chemiluminescence)技术技术液相色谱液相色谱-化学化学发光联用技术发光联用技术 发光新体系发光新体系 规律和机理规律和机理中药材中药材指纹图谱指纹图谱(复方)制剂(复方)制剂中药药动学中药药动学 葛根素注射液中葛根素含量的测定葛根素注射液中葛根素含量的测定OOOHHOOOHHOHOHOPuerarin首次报道化学发首次报道化学发光法测
12、定葛根素光法测定葛根素Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2004,36(3):587592 草豆蔻中豆蔻明含量的测定草豆蔻中豆蔻明含量的测定OHOHOOCH3Cardarmonin首次报道化首次报道化学发光法测定学发光法测定豆蔻明豆蔻明Phytochemical Analysis,2005,16(1-2):440-445.中药沙棘制剂中的三种黄酮含量的测定中药沙棘制剂中的三种黄酮含量的测定 沙棘沙棘(Hippophae rhamnoides L.)是胡颓子科沙棘属的植物,主要是胡颓子科沙棘属的植物,主要种植于中国的北方和西南地区
13、。种植于中国的北方和西南地区。它是一种传统的中草药,很早以它是一种传统的中草药,很早以前就被人们用于止咳、助消化、前就被人们用于止咳、助消化、促进血液循环和止痛。沙棘油还促进血液循环和止痛。沙棘油还可以治疗皮肤病和血栓可以治疗皮肤病和血栓。300510152025300.00.20.40.60.81.0QUKAISTime(min)Absorbance(a.u.)a05101520253050010001500200025003000ISKAQUTime(min)Relative CL Intensity(a.u.)b图图2 槲皮素、山萘酚和槲皮素、山萘酚和异鼠李素标准化合物的异鼠李素标准化合
14、物的DAD(a)和和CL(b)检测色检测色谱图谱图QU,IS:4.5 10-7 g mL-1 KA:2.0 10-7 g mL-1051015202530400800120016002000ISKAQUTime(min)Relative CL Intensity(a.u.)a0510152025304008001200160020002400ISKAQUTime(min)Relative CL Intensity(a.u.)b图图3 3 心达康胶囊心达康胶囊(a)和沙棘颗粒和沙棘颗粒(b)样品样品中中三种黄酮醇的三种黄酮醇的CL检测色谱图检测色谱图 Journal of Separation
15、Science,2005,28(11):1117-1256.图图4 二十种黄酮和酚类化合物的化学发光检测色谱图二十种黄酮和酚类化合物的化学发光检测色谱图首次报道能同时响应化合物首次报道能同时响应化合物种类最多的种类最多的CL检测器检测器Journal of Chromatography A 2005,1095,94-101.v 黄酮具有抗氧化、抗癌、抑制脂肪酶等显著药理作用,受到黄酮具有抗氧化、抗癌、抑制脂肪酶等显著药理作用,受到国内外医药界的广泛重视,但其药动学研究资料的缺乏,制国内外医药界的广泛重视,但其药动学研究资料的缺乏,制约了黄酮类新药的研发与体内作用机制研究约了黄酮类新药的研发与体
16、内作用机制研究v 生物样品中痕量黄酮的高通量、高灵敏分析技术是研究药动生物样品中痕量黄酮的高通量、高灵敏分析技术是研究药动学的基本前提学的基本前提v 中药药动学研究所面临的生物样本具有药物含量低(样品中中药药动学研究所面临的生物样本具有药物含量低(样品中的中药成分浓度常在的中药成分浓度常在ng/mL水平或以下)、药物浓度变化范水平或以下)、药物浓度变化范围大(需要测定的血药浓度范围为峰浓度围大(需要测定的血药浓度范围为峰浓度 Cmax 1/20 Cmax)、干扰组分多且不确定、样品不易重复获得等特点)、干扰组分多且不确定、样品不易重复获得等特点 HPLC-CL联用技术应用于黄酮药动学研究联用技
17、术应用于黄酮药动学研究液相色谱液相色谱化学发光法测定大鼠血浆中化学发光法测定大鼠血浆中山奈酚浓度及其药动学研究山奈酚浓度及其药动学研究 研究背景研究背景山奈酚的性质山奈酚的性质药理作用广泛,药动资料缺乏药理作用广泛,药动资料缺乏 仅有两篇报道:仅有两篇报道:家兔灌胃,家兔灌胃,HPLC-DAD,前处理复杂,前处理复杂 大鼠静注,大鼠静注,HPLC-UV,未报道药动学参数,未报道药动学参数OHOOOHOHHO12345678123456实验方法实验方法HPLC-CL条件的条件的优化优化1.色谱分离条件流动相不增加背景、不熄灭发光信号;不生成沉淀发光试剂混合次序发光反应试剂的浓度、试剂流速等2.发
18、光反应兼容性3.流路的优化4.发光反应条件分离度、峰形、保留时间02468107007508008509009501000105011000.00.10.20.30.40.50.60.70.80.97008009001000110012001300140015000.30.40.50.60.71440146014801500152015400.51.01.52.02.53.03.52004006008001000120014001600Relative CL Intensity(a.u.)Concentration of Rhodamine 6G(mol/l)abRelative CL Int
19、ensity(a.u.)Concentration of Cerium(IV)(mmol/l)cRelative CL Intensity(a.u.)Concentration of Sulfuric Acid(mol/l)dFlow Rate(ml/min)Relative CL Intensity(a.u.)HPLC-CL实验装置示意图实验装置示意图DADComputerInterfacePMTCellHPLC PumpInjection ValveHPLC ColumnPeristaltic Pump1.5 mLmin-1Rho 6G0.4%aqueous phosphoric acid
20、 Methanol Waste1.5 mL min-1Cerium(IV)Mixing Tee血浆样品的预处理方法血浆样品的预处理方法取血浆样品取血浆样品100 L,精密加入内标溶液(,精密加入内标溶液(0.2 mg mL-1 异鼠李素)异鼠李素)5.0 L,20%的磷酸溶液的磷酸溶液10 L酸化,加甲醇酸化,加甲醇200 L,涡旋混合,涡旋混合1.0 min,离心,离心(10000 r min-1)10 min后,取上清液后,取上清液10 L进样。进样。方法学考察方法学考察专属性专属性1 1线性关系和检测限线性关系和检测限2 2精密度、准确度与提取回收率精密度、准确度与提取回收率 3 3稳定
21、性稳定性4 4结结 果果专属性专属性0510152025050100150200250300350400450500KAISRelative CL Intensity(a.u.)Retention Time(min)abc123SampleBlankBlank+KA+IS结结 果果线性关系和检测限线性关系和检测限 线性范围:线性范围:2.0 10-92.0 10-6g ml-1线性方程:线性方程:y=0.8626 x+5.553(r=0.9991,n=7)检测限检测限:1.0 10-9 g mL-1。结结 果果精密度、准确度与提取回收率精密度、准确度与提取回收率 日内和日间日内和日间RSD均小
22、于均小于5.0%,回收率大于,回收率大于80.0%Added(ng mL-1)Found(ng mL-1)Precision(%RSD)Accuracy(%)Recovery(%)Intra-day20.016.2 0.63.780.889.2 3.1160.0151.3 3.02.094.697.1 1.710001001.2 32.83.3100.195.3 2.7Inter-day20.016.0 0.74.480.090.0 4.3160.0150.7 4.63.193.997.4 2.41000.01002.4 13.01.3100.295.1 2.4结结 果果4稳定性稳定性xxCo
23、ncentration(ng mL-1)0 h48 hDeviation(%)sRSD(%)sRSD(%)20.016.0 0.63.816.4 0.63.60.7160.0152.1 3.02.0146.6 2.61.81.61000.0997.2 28.92.9949.5 25.62.72.6冻融稳定性冻融稳定性Concentration(ng mL-1)Before freeze-thawingAfter freeze-thawingDeviation(%)x sRSD(%)x sRSD(%)20.016.0 0.63.815.7 0.74.30.8160.0152.1 3.02.014
24、2.2 2.61.73.41000.0997.2 28.92.9951.6 33.93.42.3药动学研究药动学研究 给药给药1250mg/kg BW随机分组随机分组2500mg/kg BW前处理前处理取血取血C-T数据数据DAS 2.0药动参数药动参数首次成功将首次成功将HPLC-CL联用技术应用于联用技术应用于中药药动学的研究中药药动学的研究多峰现象多峰现象肝肠循环肝肠循环结结 果果药动学参数药动学参数ParametersDoses(mg kg-1 BW)25001250Tmax(h)1.21 0.461.08 0.43Cmax(ng mL-1)232.90 5.14165.67 1.99
25、AUC0-(ng h mL-1)1728.41 57.31729.01 29.44MRT0-(h)13.38 3.874.77 2.06t1/2(h)9.27 1.843.30 1.05Journal of Chromatography B,2009,877(29),3595-3600.30微透析采样技术微透析采样技术微透析技术微透析技术(microdialysis,MD)时间分辨性、空间分辨性时间分辨性、空间分辨性不破坏机体完整性不破坏机体完整性提供游离态小分子化合物提供游离态小分子化合物样品可不经预处理直接用于测定样品可不经预处理直接用于测定样品量少、浓度低样品量少、浓度低微透析微透析v
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