第A12版:闽闻
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提取青蒿素 走捷径也得1个月
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2015年10月15日 放大 缩小 默认        
上世纪六十年代,我国专家要提取青蒿素,宛如大海捞针;即便是如今,这个过程也没那么简单,在福建中医药大学,海都记者亲见了提取实验全过程——
提取青蒿素 走捷径也得1个月

光分离这一步骤,就需要反复萃取,费时费力
提取青蒿素的黄花蒿,有股清香
用石油醚提取青蒿素
萃取液放入旋转蒸发器
 

N海都记者 陈燕燕/文 黄启鹏 实习生 徐鹰/图

海都讯 10月,提取青蒿素的新闻,由于获得诺奖而进入大众视野。不少人挺纳闷,屠呦呦不过是从一种草药中提取了有效成分,为什么能获得如此大奖?

大众传媒中,考虑到读者的接受能力,一般都把提取的过程简化了,那么,实际上青蒿素是怎样提取的?10月12日,海都记者抱着重现整个提取过程的初衷,找到福建中医药大学的生物医药研发中心,开始了一个简化版的实验,希望借助比当年先进得多的仪器设备,把青蒿素的晶体提取出来。

福建中医药大学药学院副院长徐伟说,目前,在实验方案明确的前提下,专业的团队做这个实验,需要

一个月以上。如果没有专业而昂贵的设备,民间的化学爱好者可能要花三四个月,才可能得到几毫克的有效成分,但实验是不是成功,提取物有没药效,仍是一个未知数。

徐伟用了一个比喻,他说,此次重现实验,相当于在茫茫大海中,寻找一个小岛。即使有了航线图、有了卫星实时定位和导航,再花一个月时间出航,仍不确定能不能成功。而屠呦呦那个时代,在那么多的原料中做着排除法,犹如面对茫茫的大海,没有航行方向,没有卫星定位,甚至连指南针都没有。要完成这样的任务,需要极其聪明的头脑、丰富的经验、极大的毅力、超强的乐观主义、笑对无数次失败的超高逆商,最后,还需要中彩票一样的运气。

第一步:取材 黄花蒿100克3元

由于错过了生长盛期,研究人员只能就近到一家药店买了一公斤晒干的黄花蒿,每100克仅3元。尽管被切成了小段,依稀能看出叶片、根茎、花蕾的样子,闻起来有一股清香。

黄花蒿取材容易,价钱也不高,但当年提取青蒿素,徐伟说“堪比大海捞针”。上个世纪60年代,全国收集了上万种抗疟中草药和验方,广筛提取物5000多种才找到青蒿素。其中,仅青蒿就有几百个品种,经过反复实验,科学家才发现,能提取青蒿素的只有黄花蒿。

“入秋后,黄花蒿逐渐凋零”,福建中医药大学药学院的高级实验师范世明说,在福建地区,有不少野生的黄花蒿,6、7月长得最旺,8月—11月开花结果后,枝叶逐渐凋零,目前野外只能找到零星的黄花蒿。

据专家考察,我国黄花蒿分布很广,不同产地的青蒿含量大不同,除重庆东部、福建、广西、海南部分地区外,世界大多地区的青蒿中青蒿素含量都很低,无利用价值。青蒿作为药材,通常要求有叶、有花蕾,但提取结晶的主要部位在叶子。采摘的时间也很讲究,最好在生长盛期至花蕾期之前,挑选晴天的12时及16时采集,再自然晒干,此时青蒿素含量最高。

第二步:提取石油醚代替乙醚

实验首先是提取,这个过程哪怕没有磁力搅拌器,也可以顺利完成。但前提是,专家已获得了青蒿素,知道其性状后,才能够做到。当年,科学家们经历了无数次失败,该用哪种有机溶剂,是他们最纠结的。

此次实验,研究人员参考了天津大学何玉娟老师的提取方案,用30℃~60℃沸程的石油醚代替了乙醚。在锥形瓶中,倒入切碎的黄花蒿,按160的比例兑入石油醚,在50℃恒温下磁力搅拌2小时。

“如今,提取青蒿素已不算难事”。徐伟副院长说,黄花蒿作为一种中药,含有几百种化学成分。多年研究证实,石油醚对青蒿素有很好的溶解性,把黄花蒿浸泡其中,在恒温中搅拌,提取的效率最高,胜过当年用乙醚提取。为此,专家们列出了完整的流程图,只要有点化学基础的人,都可以学着操作。

但当年很长一段时间里,青蒿并不被关注,直到有一天,屠呦呦翻阅古籍《肘后备急方》,看到“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”,才得到了灵感。青蒿素怕高温,提取时温度应控制在60℃以下,她决定用沸点只有35℃的乙醚代替水或酒精来提取青蒿,这才抓住了问题的关键。徐伟说,“这是一个非常有价值的灵感。”

第三步:分离一次次反复萃取

提取时,蜡状物质或多或少被提取,可能影响青蒿素的纯度、质量和产率。为此,研究人员趁热滤掉药渣,将提取液倒入茄形烧瓶进行浓缩。此时,石油醚被回收了,只留下黑色的黏性浸膏。

然后,他们将浸膏倒入分液漏斗,加入浓度为70%的稀乙醇,用量是浸膏的12倍,静置24小时,保证青蒿素能尽可能多地从浸膏中转入稀乙醇溶液,从而除去杂质,实现脱蜡。

乙醇萃取液加入了含苯20%的石油醚,放入旋转蒸发器,在室温下,旋转一定时间后,倒入分液漏斗,静置分层,萃取层呈黄绿色。反复萃取3次,将大多青蒿素转移,利于后面的溶剂蒸发和结晶操作,还初步分离了里面的杂质。

在萃取液中加入活性炭,进行脱色,而后,在抽滤瓶里抽滤,除去少量水分和活性炭颗粒。用旋转蒸发器,进行溶剂回收,得到青蒿素的浓缩液,冷却、结晶、抽滤,即得到青蒿素的粗品。

第四步:纯化粗结晶大变身

提取到“青蒿素粗结晶”,还得进一步纯化,才能得到“精品”。

他们将青蒿素粗品溶解于乙腈溶液中,采用现代的半制备高效液相色谱技术,将粗品纯化,得到了纯度为96.3%的青蒿素精品。

第五步:鉴定仪器可轻松识别

最后,研究人员用超高效液相色谱质谱联用仪、核磁共振仪等现代仪器,能较快地解析出青蒿素的结构。其分子量为CHO,即每个青蒿素分子中含有15个碳原子、22个氢原子和5个氧原子。青蒿素结构独特,是一个罕见的含过氧桥的倍半萜内酯。

他们说,当年,屠呦呦等科学家的实验室很简陋,专家们只能不断地尝试,甚至猜测、想象原子的结构,难度堪比奥数题。

提取不简单一步错步步错

实验中,生物医药研发中心的助理研究员叶淼介绍说,多年来,众多学者专家不断优化青蒿素的提取工艺,现在已有较成熟的工艺可以借鉴。但在上个世纪六七十年代,科学家们即使提取了青蒿素结晶,还远远未完成,得进行动物药理、毒性试验、临床试验等。那是一个漫长的过程,只要稍有差池,都可能空手而归。有时,哪怕已进入动物药理试验的阶段,如果效果不佳,科学家们就得从零开始,重新扎向茫茫大海,继续寻找海中的那一座孤岛。

 
 
 
   
   
   
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