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手性药物是指药物分子具有手性中心,形成对映异构体,这些对映异构体在生物体内的药理活性、药物代谢及毒性等方面存在显著的差异[1]。有文献[2]对各国药典进行了研究统计,发现欧洲药典对所有手性药物都须明确左旋、右旋手性化合物的有效性;日本药典对大多数手性药物有明确手性构型要求;中国药典未明确要求特定构型的手性药物占比较多,这说明我国手性药物分析和检测仍需完善。二氢吡啶类(DHP)药物是一类常见的钙通道阻滞药,多用于治疗心脑血管疾病。《中华人民共和国药典》(2020年版)收载的DHP类药物中,除硝苯地平外,其他药物母核的C-4位为手性中心;但这些药物中仅左旋氨氯地平被药典收载,药典对其他DHP类药物构型并未作出明确要求。临床上DHP类药物大多以消旋体形式给药,其对映体的药理活性则差别很大。因此对DHP类药物的手性分析及体内过程的探讨,有助于该类药物进一步确认构型要求,降低用药安全隐患。
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目前,手性药物的分析方法主要为高效液相色谱法(HPLC)和毛细管电泳法(CE),这些方法因其分析手性药物具有快速、分离效果好、检测灵敏度高、可选模式多等特点,应用较广,同时也为生物样品中手性药物的分析提供了技术支撑。
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HPLC进行手性拆分的方法主要分为3种,包括手性固定相法(CSP)、手性流动相添加剂法(CMPA)和手性衍生化试剂法(CDR)。CSP是通过物理吸附或者化学键合的方法把手性化合物键合到固定相载体上,具有简单、快速、高效的特点。CMPA是在流动相中添加某种手性试剂,该手性试剂与对映体溶质之间通过氢键、离子键、配位键或者空穴的包含作用等相互作用,形成非对映异构体,然后根据非对映异构体自身的稳定性及其在固定相和流动相之间的分配系数不同,从而实现对映体的拆分[3]。该方法的成本低,无需昂贵的手性柱,且分离效果好。CDR是利用手性衍生化试剂与样品反应形成非对映异构体,然后在非手性柱上进行分离。该方法柱效高、价格便宜,但耗时且操作复杂,对手性试剂的纯度、反应过程中的稳定性等要求较高,目前国内外暂无用于拆分DHP类药物的文献报道。
Kang等[4]采用万古霉素手性固定相分离人血浆中的贝尼地平对映体。流动相为甲醇-乙酸-三乙胺(100∶0.01∶0.000 1),柱温45 ℃,流速1 ml/min。血浆中贝尼地平在碱性条件下用乙醚液液萃取后进样分析,(–)-α-和(+)-α-贝尼地平异构体分别在2.4 min和3.4 min洗脱,浓度在0.05~10.00 ng/ml范围内线性关系良好,检测限均为0.05 ng/ml。
Yu等[5]首次采用多糖衍生物手性固定相Chiralcel OD-RH、Chiralpak IB和Chiralpak IC柱对尼莫地平、西尼地平、尼卡地平、尼索地平、非洛地平和乐卡地平等6种DHP类药物进行对映体分离比较。其中,键合型手性柱溶剂相容性强、色谱分离效率高、重现性好、手性识别能力更广泛,分离效果好于涂布型手性柱。在Chiralpak IC柱上,流动相为正己烷-异丙醇(90∶10)时,尼莫地平、西尼地平、尼卡地平和尼索地平分离度分别为10.25、6.49、2.20和1.71;只有非洛地平和乐卡尼地平未分离,效果远好于Chiralpak IB柱,说明Chiralpak IC柱中氯代苯基产生的偶极作用增大了手性拆分的几率,适合用于DHP类药物的拆分。
Sun等[6]在前人研究的基础上使用Chiralpak IC柱在标准正相洗脱模式、非标准洗脱模式和反相洗脱模式下对17种DHP结构类似物进行了对映体分离,并考察了醇改性剂、添加剂及温度的影响,发现标准正相洗脱模式对DHP对映体分离的整体效果较好,反相洗脱模式可以作为互补,分离正向模式下不能分离的化合物,证明了Chiralpak IC柱在DHP对映体分离中的广泛溶剂通用性,将不同洗脱模式组合可以针对多种类似物达到更好的分离效果。另外结合对映体分离结果和热力学研究发现,氢键、π-π相互作用、偶极-偶极相互作用、改性剂的浓度、极性在对映体分离中起了重要作用,而碱性添加剂的微小变化对对映体分离没有影响。
Deng等[7]制备了一系列壳聚糖2-硫脲衍生物作为手性固定相,通过比较不同对映体的分离结果,发现其对DHP类钙离子拮抗剂表现出独特的手性识别特性。为进一步探究其机制,将壳聚糖衍生物(Thio-1c, 1e)与尼索地平、尼莫地平、西尼地平外消旋体进行了分子对接,发现壳聚糖硫脲衍生物的2-[3-(甲硫基)丙基硫脲]取代基是分离DHP类钙离子拮抗剂的关键因素。
宫丽等[8]在纤维素键合OJ手性柱上对尼群地平的两个对映异构体进行了拆分,选用不同比例的正己烷-无水乙醇作为流动相,通过溶质计量置换保留模型考察了置换剂无水乙醇强度对拆分的影响,并通过改变流动相中三乙胺浓度及柱温,考察对保留与拆分的影响。溶质计量置换保留模型公式为Logk’=LogI-ZLog[D],式中k’为容量因子,LogI和Z为常数,分别表征对映体分子对固定相亲合势和与固定相接触面积,[D]为流动相中置换剂的浓度,公式含义为溶质的容量因子的对数与流动相中置换剂的浓度对数之间有线性关系。通过改变流动相中无水乙醇浓度可以计算出LogI和Z值,进而便可以通过公式考察手性固定相的拆分能力、流动相体系中置换剂对拆分的影响方式和程度等,确定色谱条件。发现以正己烷-无水乙醇(90∶10)时,在0~0.25 mol/L范围内,拆分效率及各对映体的保留值均随三乙胺浓度的增高而降低;保持柱温在20℃~30℃可以改善和提高拆分效果。
除了以上的CSP外,CMPA也有应用,表1总结了DHP类药物的手性HPLC分析方法。
表 1 DHP类药物的HPLC手性分析方法
药品 方法 固定相 流动相 保留时间(t/min) 分离度 参考文献 马来酸
氨氯地平CMPA Kromasil-Cl8柱 含20 mmol/L SBE-β-CD的10 mmol/L
磷酸盐缓冲液-乙腈(75∶25)28.45,30.38 2.08 [10] 西尼地平 CSP ChiralcelOD-H
手性柱正己烷-正丁醇(92.5∶7.5) — 1.88 [11] 马尼地平 CSP ChiralcelOD-H
手性柱正已烷-异丙醇
(95∶5)— 1.58 [11] 苯磺酸
氨氯地平CMPA Agilent Eclipse XDB-C18 含20 mmol/L SBE-β-CD的10 mmol/L
磷酸二氢钾溶液-甲醇(60∶40)15.050,18.032 2.1 [12] 尼莫地平
尼群地平CSP Co-MOF-74-L-Tyr手性柱 正已烷-异丙醇
(98∶2)— 2.45
2.63[13] 注:“—”表示未提及;CMPA:手性流动相添加剂法;CSP:手性固定相法。 -
CE是近几十年迅速发展并广泛使用的一种微分离技术,以高压电场为驱动力,毛细管为分离通道,根据样品中各组分之间的淌度和分配行为上的差异而实现分离。通常在缓冲液中添加手性识别试剂之后,以毛细管区带电泳(CZE)、胶束电动毛细管电泳(MEKC)和毛细管电色谱(CEC)为主要的几种分离模式来进行分析,实现快速、高效、低耗的手性药物分析。
蔡诚等[9]采用毛细管区带电泳模式,以高磺化环糊精(HS-CD)为手性识别试剂,考察了手性试剂的类型、浓度及缓冲溶液pH值等对分离度的影响,确定了拆分尼卡地平、尼莫地平和尼群地平对映体的最佳条件为:运行缓冲溶液为50 mmol/ml三乙胺磷酸盐溶液(pH 2.5);温度:25 ℃;电压:15 kV。其中盐酸尼卡地平对映体在HS-γ-CD手性选择剂存在下获得基线分离,尼莫地平和尼群地平对映体分别在HS-β-CD和HS-α-CD手性选择剂存在下获得部分分离(图1)。对其分离机理进行了初步探讨,发现低pH值条件下叔胺类药物与高磺化环糊精之间存在一定的静电引力作用,对手性对映体的拆分起着决定性的作用。
图 1 尼卡地平、尼莫地平和尼群地平的手性对映体拆分电泳图[13]
Van Eeckhaut等[14]采用电动色谱法研究了尼莫地平、尼索地平和尼群地平的分离和同时对映体分离。以胆盐作为手性表面活性剂时可实现这些DHP衍生物的非手性分离,其中尼莫地平和尼索地平对映体能够分开但无法实现基线分离;十二烷基硫酸钠与中性环糊精混合的十二烷基胶束则无法实现对映体分离;而用羧甲基-β-环糊精在pH值为5.0的条件下则可实现尼索地平和尼莫地平的基线对映体分离。条件优化过程显示,缓冲液类型对尼索地平的手性分离影响较大;有机溶剂会降低尼莫地平对映体分离度,而甲醇或乙醇则增加了尼索地平对映体拆分;温度对尼索地平的对映体分辨率影响几乎无影响,而在较低温度下尼莫地平对映体分辨率提高,推测这可能与二者在醇中的溶解度有关,溶解度增加会导致手性识别能力降低。
聂桂珍等[15]采用甲基丙烯酸缩水甘油酯原位聚合物基质,将磺丁基醚-β-环糊精(SBE-β-CD)修饰到毛细管内壁,制备了开管电色谱柱,开管电色谱柱无须烧塞,操作与电泳同样便利。通过固定相和流动相中SBE-β-CD的协同作用,优化手性添加剂浓度、pH值、施加电压、温度及有机调节剂含量等条件,实现了10种DHP类药物对映体较好的拆分。优化的流动相组成为20 mmol/L NaH2PO4(pH 4.0),含4.0 mmol/LSBE-β-CD,乙腈的体积分数为10%~25%,施加电压15~25 kV,温度为15 ℃,电动进样2 kV×5 s,检测波长为236 nm。基于色谱分离数据探讨得知,氢键、静电、位阻和包结等多种作用对上述手性分离均有贡献。
Ma等[16]以组氨酸、2-甲基咪唑和Co2+为原料,功能化NH2-β-环糊精(NH2-β-CD)制备了一种新型的用于手性分离的开管毛细管柱。表征表明,与NH2-β-CD@capillary相比,NH2-β-CD@His-ZIF-67@毛细管包膜柱对手性分子的分辨能力显著提高。NH2-β-CD@His-ZIF-67@毛细管柱实现了氨氯地平的基线分离,分离度1.70。
Ren等[17]以第二代大环内酯类抗生素伽米霉素(Gam)作为CE中对映体分离的新型手性选择剂,系统地研究了影响对映体分离的因素,包括背景电解质(BGE)的组成、Gam的浓度、有机溶剂的种类和比例、外加电压等。在分析物中,氨氯地平对映体的分离度(Rs)高达15.65,据称这是该药在CE研究中报道的Rs最高值(除了使用分子印迹聚合物技术)。
Advances in chiral analysis and stereoselective pharmacokinetics of dihydropyridine calcium antagonists
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摘要: 手性药物与安全有效用药的关系密切,大多数二氢吡啶类药物具有手性碳原子,以消旋体入药,进入体内后产生立体选择性处置特征,可能影响用药的安全有效。该研究围绕该类药物手性拆分及药动学特点,综述了近年来该类药物的手性高效液相色谱法(HPLC)和手性毛细管电泳法(CE)方法选择规律及体内分析应用;列举并比较了该类药物间的立体选择性药动学研究情况,发现该类药物部分具有明显的立体选择性差异,体内药效和毒性也随之不同。Abstract: Chiral drugs are closely related to the safety and effectiveness of drug use. Most dihydropyridine drugs have chiral carbon atoms, which are used as racemes and produce stereoselective disposal characteristics after entering the body, and may affect the safety and effectiveness of drugs. Therefore, based on the chiral resolution and pharmacokinetic characteristics of this class of drugs, the selection rules of chiral HPLC and CE methods and in vivo analysis applications of this class of drugs in recent years were reviewed. The stereoselective pharmacokinetics of this class of drugs were listed and compared. It was found that some of these drugs had obvious differences in stereoselective pharmacokinetics, and the pharmacokinetics and toxicity in vivo were also different.
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Key words:
- Dihydropyridines /
- Chiral resolution /
- HPLC /
- CE /
- Pharmacokinetics
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图 1 尼卡地平、尼莫地平和尼群地平的手性对映体拆分电泳图[13]
A.尼卡地平;B.尼莫地平;C.尼群地平;PTS:1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐
表 1 DHP类药物的HPLC手性分析方法
药品 方法 固定相 流动相 保留时间(t/min) 分离度 参考文献 马来酸
氨氯地平CMPA Kromasil-Cl8柱 含20 mmol/L SBE-β-CD的10 mmol/L
磷酸盐缓冲液-乙腈(75∶25)28.45,30.38 2.08 [10] 西尼地平 CSP ChiralcelOD-H
手性柱正己烷-正丁醇(92.5∶7.5) — 1.88 [11] 马尼地平 CSP ChiralcelOD-H
手性柱正已烷-异丙醇
(95∶5)— 1.58 [11] 苯磺酸
氨氯地平CMPA Agilent Eclipse XDB-C18 含20 mmol/L SBE-β-CD的10 mmol/L
磷酸二氢钾溶液-甲醇(60∶40)15.050,18.032 2.1 [12] 尼莫地平
尼群地平CSP Co-MOF-74-L-Tyr手性柱 正已烷-异丙醇
(98∶2)— 2.45
2.63[13] 注:“—”表示未提及;CMPA:手性流动相添加剂法;CSP:手性固定相法。 -
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