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活性炭在中药制剂中的应用

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       品质好的药用活性炭多应用在一些医药领域当中,其主要就是在制药的过程中快速吸附当中的一些杂质以及金属物质等等,这种新型活性炭物质的应用为很多药物的生产提供了便利优势,如今其已经被更加广泛的应用在制药领域当中。那么活性炭在中药制剂中的应用,下面就这个问题做详细阐述。
作用一:快速脱色
       药用活性炭顾名思义主要就是在制药领域当中有所应用的,尤其是对于一些特殊药物的生产过程需要进行脱色处理的话药用活性炭则是更好的选择,由于其经过了高温碳化的处理且表面的缝隙比较多,故而在使用时就可以很好的将一些色素分子进行吸附从而达到快速脱色的目标。此外在制药的过程中往往会存在很多的小分子重金属等对人体有害的物质,为了使这些物质尽快的被清除也会使用到药用活性炭。
作用二:吸附杂质
       药用活性炭还可以直接作用于人体当中,特别是在一些疾病的治疗当中,例如说肠道类疾病、肾脏类疾病等等,通过药用活性炭能够直接进入到人体当中,帮助人体当中一些毒素的快速吸附。尤其是肠道当中的一些有害物质,通过药用活性炭的吸附之后,可以极大的降低肾脏排毒的负担,同时还可以有效的预防一些肾脏类疾病的发生,可以说喂很多疾病的治疗都提供了辅助作用。
       总之效率高药用活性炭在医药领域当中得到了日渐普遍的使用,在未来药用活性炭也有望被更多的应用在其它的领域当中。为了使其达到更加好的效果,在选择药用活性炭时要注重对品质的考量,优质的产品不管是吸附的能力还是脱色的能力都会有更好的表现。
        活性炭在制药业的应用相当广泛,无论是化学合成药、生物制剂、维生素、激素还是针剂、大输液等都可找到它的存在,而且活性炭还渗透到医疗制品或直接用于医疗药品。
一、维生素
1.维生素A
利用活性炭能吸附胡萝卜素的性质,可将维生素A从胡萝卜素中分离出来,也可利用活性炭将维生素A和维生素D分离,将从鱼肝油制得的浓缩物溶解在庚烷里,并通过活性炭吸附柱过滤,然后,以新鲜庚烷洗提吸附物,则维生素D首先被洗脱,其次为维生素A。
2.维生素B1(硫胺素)
维生素B1对维持人体正常的糖代谢具有重要的作用,也是抗神经炎的因素。将酵母用水抽提,加入中性乙酸铅使一些杂质沉淀,过滤后滤液用氢氧化钡处理使胶质沉淀出来,过量的氢氧化钡用硫酸除去,溶液中的其他杂质用硫酸汞除去,并将活性炭加入滤液吸附硫胺素,zui后用0.1mol/L盐酸的50%乙醇溶液来洗涤硫胺素。近年来也合成了结构和维生素B1相似的呋喃硫胺,又称“新B1”。
3.维生素B3
维生素B3,也称为烟酸或维生素PP,是人体必需的13种维生素之一,对于维持神经系统健康和脑机能的正常运作有着重要的作用。活性炭对维生素B3有着较强的吸附能力,吸附量可达100mg/g;同时也具备良好的缓释性能,在较长的时间内药物缓释平稳,从而实现长效的治疗目的。
4.维生素C
维生素C,即抗坏血酸,易被氧化成为去氢抗坏血酸,是一种强还原剂。工业上由山梨醇为原料制造,但粗品要经活性炭脱色后再结晶。维生素C粗液的脱色是一个很重要的程序,说它重要是因为维生素C太容易被氧化转化成去氢抗坏血酸,降低成品的品质。而这一转化程度又往往与炭的类型关系密切,所以对炭的选择就显得特别关键,因活性炭本身是促使转化的催化剂,例如含氮元素的炭具有很强的氧化能力,而只有含氧官能团的炭才具有还原性。另外,脱色时介质的氛围也很关键,在溶液中脱色时充氮或使用硫化钠、硫代硫酸钠浸渍活性炭也可减弱抗坏血酸的氧化。也有将活性炭制成湿炭使用,因活性炭浸水后可以将炭孔隙中的空气排走。但是还是需要选择一种称为“抗氧化活性炭”的制品。除了炭的性能外,炭中含有的杂质也很关键,特别是含铁要很低,是100mg/kg以下。近年在开发使用颗粒活性炭装填吸附塔进行连续脱色。
5.维生素D
维生素D,为类固醇类衍生物,有五种化合物,存在于部分天然食物中,具有抗佝偻病的作用。利用活性炭(椰売活性炭)将维生素D从自溶酵母中吸附出,然后再用乙酸将维生素D洗涤出来。
6.维生素E
维生素E,是一种脂溶性维生素,溶于脂肪和乙醇等有机溶剂中,能够改善血液循环、促进性激素分泌。维生素E存在于芝麻油中,在用活性发胶麻油进行脱色处理的时候,会吸附部分维生素E。采用活性炭处理芝麻油时,维生素E的损失小,损失量约为5%。
7.维生素G
维生素G,又叫核黄素,是体内黄酶类辅基的组成部分,缺乏时会影响机体生物氧化和新陈代谢。应用吸附剂从乳清中制备维生素G的浓缩物。乳清中的维生素,先在低温下用白土吸附,然后用热水洗涤出来。洗涤液中的维生素用活性炭吸附聚集,然后用乙醇-苯混合液解吸,之后蒸去乙醇和苯而得到维生素G。
8.维生素H
维生素H,是水溶性的维生素,是脂肪和蛋白质正常代谢不可缺少的物质,维持人体生长、发育和健康。利用活性炭从米糠中获得增浓60~90倍的维生素H(后来证明其为维生素B6和维生素B5的混合物)。这个过程之所以获得成功,是依赖于预先的几个步骤。经酸化的米糠提取液用白土来吸附维生素B1,滤液经中和后加以蒸干,进而用无水乙醇来萃取此固体干物质,萃取物利用水稀释后使用活性炭来吸附其中的维生素H。再用正丁醇或其他适当的溶剂将活性炭上的维生素H洗涤出来。
二、抗生素
1.青霉素
青霉素是抗生素的一种,具有抗菌杀菌的作用。早期提取青霉素的方法主要是采用活性炭吸附,然后使用有机溶剂洗提。
将青霉素菌种接种在灭菌的适当肉汁培养基内,在无菌条件下经70~80h的发酵,当发酵完成后将肉汁过滤,此肉汁中含青霉素百万分之三十左右,冷却到可操作的zui低温度,以防止青霉素被破坏。然后加入足量的活性炭来吸附青霉素。此混合料搅拌10min后过滤,炭滤饼用适当的溶剂洗涤青霉素。洗涤时,应先将炭滤饼从滤机上取下,然后与溶剂混合搅拌20min过滤,这样效果好些。可用真空蒸馏法将丙酮分离,所得之青霉素浓缩液冷却至0℃并酸化至PH=2,再溶于某些有机溶剂中,例如乙酸乙酯、醇、醚、戊酸乙酯、环己烷、三氯甲烷等。将含有青霉素的有机溶剂与稀碳酸氢钠溶液混合,形成的青霉素钠盐溶于水相,经与有机溶剂分离后,在冷却和高真空下去水。
活性炭也用于青霉素生产中的过滤环节。使用活性炭过滤,能够保证青霉素的透过率在50%以上,满足生产要求。在生产过程中,活性炭粒度越小,过滤速度越慢,透光率越好;反之,透光率越差。研究表明,200目以上的活性炭,青霉素过滤后透光率>50%,同时为了保证滤速,200~280自的的活炭为适宜。
2.链霉素
1943年,美国科学家塞尔曼·A·瓦克斯曼从链霉菌中提取获得了链霉菌。该菌是一种从灰链霉菌培养液中提取的抗生素,属于氨基糖苷碱性化合物、易溶于水,不溶于大多数有机溶剂。活性炭在链霉菌的生产过程中主要起到脱色的作用。纯净的淡灰链丝菌接种在无菌培养基上,保持无菌条件下与空到脱色的作用。纯净的淡灰链丝菌接种在无菌培养基上,保持无菌条件下与空然后加入活性炭。活性炭的添加量影响脱色过程,应该严格控制,添加量不够吸附不完全,但添加量太多则降低洗涤产量。过滤将炭与溶液分离,用乙醇洗涤炭饼,以除去吸留于炭上的杂质,然后用已经酸化过的甲醇将链霉素从炭上洗涤下来(在酸性环境活性炭无法吸附链霉素)。将此洗涤液中和后严格控制条件,采用真空蒸发得到纯度为25%~30%的粗品。然后利用活性炭在pH=2附链霉素的特性,将它分离出来,炭上的链霉素用酸度调节到pH=2.5的稀丙酮洗涤出来,经浓缩析出纯品。
三、去致热原
凡不经人和动物肠胃吸收的药物,而采用静脉灌注或皮下注射的药物,其水溶液消毒灭菌显然是ji重要的。药液中虽然不存在微生物,但仍不能用作注射液,这是由于在消毒时溶液中的细菌形成了某种副产物,某些细菌还产生耐热性的物质,这些物质总称为热原(pyrogen)。当注射液(针剂或大输液)中含有热原时,注射到动物体内在15min~8h内即发生一系列生理反应,其特征是发热、发抖又伴随着体温降低,还可能发生恶心、呕吐、头痛和蛋白尿等。
普通蒸馏水中可能存在大量的致热原,如采用蒸馏法去除致热原,则需要特殊设计的蒸馏装置。但只要在水中加入很少的粉状活性炭(如0.1%)接触数分钟就可除去致热原。要滤去活性炭要有专门的滤器,既要保证固态物完全滤去又要有灭菌要求。
当加入右旋糖等药物于经过专门制备的水中时,还能导入致热原。因此不能采用蒸馏法净化而必 须应用活性炭吸附,然而有些药物会被活性炭吸附而使有效成分降低,因此要考虑这一因素而适当加大投药量,以抵消被吸附的药物量。以抵消被吸附的药物量。很奇怪,颗粒活性炭是无效的,只有粉状活性炭才适用。对此类活性炭,除了吸附性能外,很重要的会将杂质带入注射液中。也就是在炭的生产过程对炭本身的精制很重要,否则会将杂质带入注射液中。再者,此类炭应选择以木质材料为原料,经炭化和高温水蒸气活化制取,并经仔细酸洗除杂质而成,化学法活化的活性炭产品,一是残留的化学剂不易洗净,二是由于活化温度较低,炭中残留未完全炭化的有机高聚物,一旦药物偏碱性,则该类成分溶解的可能性加大,还是慎用为佳。
四、激素
1.胰岛素
活性炭可用于胰岛素的提纯。将初步净化过的胰岛素溶液调节酸度至pH=2.5,之后用活性炭处理12h,过滤,用水洗涤活性炭滤饼。然后用含5%乙酸的60%乙醇溶液处理,洗脱去除杂质。之后,活性炭滤饼于室温下用含12%苯甲酸的60%乙醇溶液浸提数小时,以洗提其中被吸附的胰岛素。滤液中的乙醇用蒸发方法除去,再以乙醚萃取浓缩液中的苯甲酸。而溶液中尚留有的少量乙醚采用蒸发方法除去。获得胰岛素结晶体。
2.肾上腺皮质激素
在制备肾上腺皮质激素过程中,活性炭主要用于吸附该激素。用丙酮提取肾上腺并于35~45℃真空下除去丙酮后,使用氢氧化钠调节pH值至7,然后加入活性炭。为了除去活性炭上存在的其他杂质,使用稀碱液来洗涤去除含酚基杂质,乙醇洗涤去除类酯化合物,之后用盐酸来洗提肾上腺激素。
有报道显示,在动物切除掉肾上腺之后,通过喂食吸附有肾上腺皮质激素的活性炭,由于激素能够在肠胃中被洗提下来,从而可以保持动物正常的健康状况。
3.雌激素
环境雌激素由于对水生生物的生长影响重大,逐渐成为了学者关注的焦点。活性炭是去除水中环境雌激素的有效措施。采用颗粒活性炭,可以快速高 效地吸附水中的雌激素,去除率可达80%以上。但是由于活性炭选择吸附性相对较差,所以对于污水中的雌激素吸附容量会降低,疏水性是影响活性炭在液相中吸附性能重要的因素。
4.垂体后叶催产激素
将垂体后叶粉的提取液调节PH值至11,然后用白士去除杂质,之后使用活性炭吸附溶液中的活性成分,再用乙酸提取该激素,就可以实现垂体后催产激素的富集。
药用活性炭的吸附性能研究进展:
郁金霞等根据由林业部标准司主持,在南京召开《活性炭检验方法》、《活性炭型号命名法》国家标准审定会的内容,指出活性炭检验方法由原来部级标准提高为国家标准,是我国四级标准制中较高级,属强制性执行标准,应具有国际水平,这将有利于促进活性炭工业发展,提高产品质量,更能满足国际国内市场要求。对活性炭国家标准检验方法测试原理中硫酸奎宁吸附力进行了探讨。
文献指出:活性炭在生产经营活动中用于质量检测和产品性能试验是十分重要的,这就要求检测方法具有一定的可靠性和重现性。我国活性炭检测方法与发达国家相比,还有一定的差距,检测科技人员要不断收集、追踪、研究发达国家先进标准。目前应以国际先进标准为导向,向ASTM标准靠拢,开展各类活性炭对多种方法的评价研究等,逐步完善我国的活性炭检测方法。
进行了药用活性炭对硫酸奎宁吸附性能的研究。并采用Langmuir和Freundlich吸附等温线模型拟合了活性炭对硫酸奎宁的吸附行为。结果表明:硫酸奎宁吸附量随药用活性炭用量的增加呈上升趋势,但吸附效率却呈下降趋势。在所研究的条件下,活性炭对硫酸奎宁的吸附量随温度和初始浓度的升高而加大,说明Langmuir模型适用于所研究的体系。
药用活性炭的应用研究进展:
       邓先伦等进行了针剂活性炭对维生素B6溶液的脱色试验研究。介绍了中国林科院林化所南京科技开发总公司开 发的专用针剂活性炭应用在某一维生素B6生产厂,进行新工艺VB6溶液脱色实验,经过生产应用取得较理想的效果。李娟等综述了活性炭的性能及其在制药生产中的应用研究。通过了解活性炭的性能,掌握其用法和用量,以便合理地应用在制药生产中以提高制剂质量。建议在制药生产中考虑多方面的因素,采用优选工艺,活性炭才能发挥出显著的性能。
      汪震等对药用活性炭灌肠剂的制备进行了研究。通过采用L9(34)正交设计方法,考察药用活性炭灌肠剂的制备工艺,确定药用活性炭灌肠剂的较佳工艺条件。结果表明,较佳工艺条件为用0.5%羧甲基纤维素钠及2.0%羟丙基纤维素作为增稠剂,较佳工艺条件有助于增强药用活性炭的稳定性。
      王文平对针用活性炭的使用进行了探讨。文献指出:由于活性炭具有吸附热原、杂质色素及助滤作用,而被广泛运用在化工及制药工业生产。芜湖制药厂在注射剂的制备过程中,经常使用针用活性炭针剂的处方中,而该处方绝大多数都规定了用法用量。尤其在原料质量差,药液过滤不清,澄明度不好,色泽较差的情况下,使用活性炭往往效果显著。但活性炭在吸附杂质的同时也吸附一部份主药。如维生素的注射液中加0.05%活性炭可使含量下降7%,酒石酸锑钾用针用0.1%活性炭含量损失3%,生物碱类注射液用活性炭后含量更会显著下降。因此凡原料质量纯净无热原的药液,不用活性炭而能滤清者,以不用为宜。避免活性炭中可溶性杂质溶人药液,影响药物制剂的稳定性,而使药液色泽加深,析出沉淀,产生药液混浊及含量下降等现象。为了使活性炭在注射液生产中正确使用,综合芜湖制药厂的生产实践,对活性炭的作用原理、质量标准、活性炭的制造及使用和处理方法,作了探讨。
结语:
       本文综述了药用活性炭的制备方法、硫酸奎宁吸附性能、药用活性炭应用的研究,得出:在早期的研究中,氯化锌活化法较为广泛,但磷酸活化法具有更多的优点,是药用活性炭的研究方向;硫酸奎宁是评价药用活性炭吸附性能的重要指标;药用活性炭的应用应遵循一定的方法。