利用UPLC/Q-TOFMSE进行中药化学组成的快速分析

摘要

中医药是中国传统文化的瑰宝。中医药以其确切的临床疗效为中华民族的繁衍和发展做出了突出贡献。确切的临床疗效是中医药生存和发展的基本条件，疗效的基础必然有相应的药效物质通过一定途径、环节、靶标对疾病和机体进行干预、调整。揭示中药药效物质基础及其作用机制是中药现代化最为关键的环节，将对中药质量控制、中药创新药物的研制、以及中药产业化与国际化的进程将产生巨大影响。所以建立健全中药物质基础研究的技术体系是中药现代化研究中的一个重要科学问题。中药及其复方是一个非常复杂的物质体系，对其进行化学成分的研究是一个困难和繁琐的课题。传统的研究主要是利用常规的分离纯化手段对其进行化学成分的分离纯化和结构鉴定。分离鉴定工作需要一定规模的样品，这样的工作不仅费时耗力，需要付出较多的精力和资金，而且往往做了很多重复工作，浪费了大量的人力和物力。LC-MS技术是近期发展起来的一项新技术。现在，LC-MS联用技术成为天然药物复杂体系中活性成分的快速分离和鉴定的有力手段。液相提供可靠的分离平台，MS提供分子量及结构的信息，两者结合可以提供更多的化学成分的信息。从而快速进行中药及其复方的化学成分研究。UPLC/Q-TOF MSE是将UPLC和Q-TOF MS串联起来的一个更高效率研究中药及其复方物质基础的技术平台。UPLC是一个集高分辨率、高灵敏度和高速度于一身的现代分离技术；TOF是可以得到精确分子量的质量分析器，MSE 实验是在一次色谱进样中，TOF MS在两个扫描功能（预设定的低碰撞能扫描和高碰撞能扫描）之间快速切换从而同时完成两个扫描功能的数据采集。这样在一针进样中，在低能量的扫描下得到相关分子离子峰及其加合峰的信息，在高能量的扫描中得到相关碎片峰的信息，两者再通过保留时间进行关联，从而提供较多的化合物结构信息。本课题组首次应用UPLC/Q-TOF MSE技术对中药重楼、知母、麦冬、胡芦巴、黄精、三七等药材和芪苈强心胶囊、连花清瘟胶囊、参麦注射液和地奥心血康胶囊等中成药进行了快速分析和成分鉴定，并对三七和连花清瘟胶囊的指纹图谱和质量控制进行了研究，也进行了不同产地和不同炮制方法的知母中化学成分差异性分析和其中主要化学成分的定量研究。从重楼中快速鉴定了98化合物的结构，其中可能的新化合物有40种，首次从重楼中发现的化合物9个；从芪苈强心胶囊中快速鉴定了40个化合物，从参麦注射液中快速鉴定了36个化合物，从连花清瘟胶囊中快速鉴定了26个化合物，并对12批次的胶囊进行了质量一致性分析等。在以上工作的基础上，我们形成了利用UPLC/Q-TOF MSE 进行中药及其复方研究的技术平台。首先利用已知文献对研究对象中已报道的化学成分进行分析总结；然后再利用其中的一些具有代表性结构的化合物作为对照品进行其质谱裂解行为的研究，得到其最佳的质谱实验参数；接下来进行研究对象的色谱条件优化，并利用对照品进行不同结构特点化合物色谱行为的研究；最后综合利用得到的质谱和色谱信息进行化合物的结构鉴定，通过正、负准分子离子峰的精确分子质量确定化合物的可能分子式，再通过高能量扫描时产生的碎片离子的信息，得到化合物中可能的结构片段，再参考对照品的质谱和色谱行为并结合总结的已知文献的信息，推测色谱峰可能的结构，其中可以利用ChemSpider和SciFinder 等数据库进行辅助结构鉴定。对一些可能为新结构的化合物需要进行分离鉴定来确证推测的化合物结构。从传统的植化研究来说，此技术也可以提高新化合物分离鉴定的几率，从而提高植化研究的效率和意义。当然，化合物结构非常相似，尤其是存在立体异构体时，质谱的裂解规律相同，如我们又没有相关色谱行为的认识时，这些化合物很难确切鉴定其结构，可能需要对照品或借助核磁研究确认。UPLC/Q-TOF MSE 技术可以快速、方便、有效地对中药及其复方进行指纹图谱表征和结构快速分析鉴定，在中药药效物质基础和质控研究中具有良好的应用潜力。