黄酮类化合物共晶研究进展*

陆祥， 蒋成君

(1.浙江省桐庐县中医院药剂科，桐庐 311500；2.浙江科技学院生物与化学工程学院，杭州 310023)

黄酮类化合物是一类重要的广泛存在于自然界的天然有机化合物。这类含有氧杂环的化合物多存在于高等植物及羊齿类植物中，其中豆科、唇形科和菊科植物所含的黄酮类化合物较丰富。黄酮是一类广泛存在于各种中药和天然药物中的成分[1]。黄酮类化合物是母核结构为2-苯基色原酮的多酚类化合物，分子中通常含有多个酚羟基，虽然酚羟基为亲水基，但是分子中的苯环为疏水基团，分子中的两个苯环决定其在水中溶解度不高，限制黄酮类化合物作为口服制剂、注射剂等方面的应用。而药物共晶技术可以在不破坏其自身性质的同时改善药物活性分子的理化性质。其原理是形成共晶后，药物原有的晶格堆积和分子排列方式发生变化，药物溶解时与溶剂之间的相互作用随之发生改变，故形成共晶后药物溶解度可能得到改善。溶解度的改善直接影响药物在体内的吸收和生物利用度。当前，药物共晶技术的研究热点主要集中在难溶性化学药物。周新波等[2]综述了各类中药难溶性有效成分共晶对其理化性质和生物学性质的影响。有关黄酮类化合物的共晶研究报道笔者较少见到，本文概括了黄酮类化合物的共晶研究进展以及共晶对其理化性质、生物利用度等方面的影响，以期为黄酮类化合物的应用提供参考与借鉴。

1 黄酮类化合物共晶

黄酮类化合物的分子结构大多含有多个酚羟基，既可以作为质子受体，又可以作为质子给体，能与共晶形成物形成各种分子间氢键。文献报道的能形成共晶的黄酮类化合物结构分别为黄酮类的木犀草素(luteolin)、黄芩素(baicalein)和白杨素(chrysin)；异黄酮类染料木黄酮(genistein)；二氢黄酮类的柚皮素(naringenin)和橙皮素(hesperetin)；黄酮醇类的槲皮素(quercetin)、杨梅黄酮(myricetin)、漆黄素(fisetin)以及黄烷-3-醇类的(-)-儿茶素酸酯(epigallocatechin-3-gallate)。

1.1木犀草素及其共晶 木犀草素存在于多种蔬菜和药用植物中，具有多种药理学作用，包括抗氧化、抗炎、抗肿瘤、保护神经系统等。但由于木犀草素难溶于水，在生物体内生物利用度低，且难以成药，将木犀草素制备成药物共晶有利于提高其生物利用度。张羽男等[3]利用溶液挥发法合成了木犀草素-4，4'-联吡啶药物共晶，其中木犀草素和4，4'-联吡啶以1：3的物质量比混合后溶于7.0 mL丙酮溶剂，25 ℃下搅拌3 h后，室温下挥发，5 d后得到的黄褐色粉末状晶体是最佳共晶，其物理化学性质有待进一步研究。HE等[4]详细研究了D/L-脯氨酸与黄酮类化合物的两性离子共晶，木犀草素-D/L-脯氨酸共晶既可以通过缓慢溶剂挥发的方法制备，也可以通过悬浮结晶的方法制备。HE等[4]给出了D/L-脯氨酸与黄酮类化合物的超分子结构。图1。

R为H或OH

图1D/L-脯氨酸与黄酮类化合物的超分子结构

R=H or OH

Fig.1SupramolecularheterosynthonofD/L-prolineandavonoids

在共晶结构中，脯氨酸呈现两性离子特征。HE等[4]发现，离子型L-脯氨酸分子连接在一起形成了双列状结构。

1.2黄芩素及其共晶 黄芩素是黄芩中含量最高的黄酮类化合物之一。有解热、镇痛、抗炎、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、清除氧自由基、抗氧化、保护心脑血管及神经元、保肝、预防或治疗糖尿病及其并发症等作用。ZHU等[5]制备了黄芩素与异烟肼、异烟酰胺、咖啡因和茶碱的共晶。测定了共晶合物在pH 值2.0盐酸缓冲液和pH值4.5 磷酸缓冲液中的溶解度，并进行了药动学研究。见图2。

制备获得的黄芩素咖啡因共晶在溶解度和药动学方面具有最好的性能。在pH值2.0缓冲液中共晶溶解度约为黄芩素的2.5倍，在pH值4.5的缓冲液中约为1.5倍。小鼠体内药动学实验表明，黄芩素-咖啡因共晶血药达峰浓度(Cmax)和血药浓度-时间曲线下面积(AUC0-24 h)分别是黄芩素的3.3和4.1倍，HUANG 等[6]制备了黄芩素与烟酰胺的共晶，黄芩素-烟酰胺共晶血药达峰浓度和血药浓度-时间曲线下面积分别是黄芩素的2.49和2.80倍。证明了制备的黄芩素-咖啡因、黄芩素烟酰胺共晶能够显著提高黄芩素的生物利用度。黄芩素与脯氨酸形成共晶后，其溶解度能提高50%[4]。

图2 黄芩素共晶形成物

1.3白杨素及其共晶 白杨素是从紫葳科植物木蝴蝶中提取的一种具有广泛药理活性的黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抑制芳香酶活性、放疗增敏、防治心脑血管疾病等多种药理作用。CHADHA等[7]用碾磨法制备类白杨素与胞嘧啶以及维生素B1的共晶。并对其溶解度、药动学、抗氧化活性、抗溶血剂活性等进行了研究。白杨素在pH值6.8磷酸缓冲液中的浓度为6.1 μg·mL-1，而白杨素胞嘧啶、白杨素维生素B1共晶的溶解度分别为13.7和24.8 μg·mL-1。两者相对生物活性分别是1.392 和1.440。共晶合物的氧化活性、抗溶血剂活性均优于白杨素。白杨素与脯氨酸形成共晶后，其溶解度能提高70%[4]。见图3。

图3 白杨素共晶形成物

1.4染料木黄酮及其共晶 染料木黄酮是豆类中含量较多的异黄酮类物质，也是主要的植物类雌激素之一，具有广泛的生物学活性。近年来研究发现，染料木黄酮有较强的抗癌作用。将染料木黄酮分别与异烟碱和咖啡因制成共晶后考察其溶解度[8-9]，发现染料木黄酮-咖啡因共晶在水-乙醇溶液(1：1)的溶解度是染料木黄酮的1.5 倍，且该共晶在水-乙醇溶液(1：1)中24 h内能保持稳定。

1.5橙皮素及其共晶 橙皮素是芸香科柑橘属植物果实的主要药效成分，有健胃、祛痰、镇咳、驱风、利尿、抗病毒、抗菌、止逆和止胃痛功效。VASISHT等[10]通过溶剂辅助碾磨法制备了橙皮素与吡啶-2-甲酸、烟酰胺和咖啡因的共晶。测定了溶解度，并进行了清除DPPH自由基活性、抗溶血剂活性、药动学试验、抗炎活性的研究。

4 h溶出曲线数据表明，橙皮素-烟酰胺、橙皮素-咖啡因、橙皮素-吡啶-2-甲酸在纯水中溶解度约为橙皮素溶解度(23.78 μg·mL-1)的4倍。橙皮素-咖啡因抗氧化活性可以提高50%，橙皮素-烟酰胺为30%，橙皮素-吡啶-2-甲酸为20%(表1)。

1.6柚皮素及其共晶 柚皮素是柚皮苷的糖苷，属二氢黄酮类化合物，存在于蔷薇科植物如樱花、梅等花蕾与柑橘等中。具有非常广泛的药理作用，表现为降血脂、抗肿瘤、抗菌、抗炎、止咳祛痰、解痉和利胆、清除自由基、抗氧化、预防和治疗肝病、抑制血小板凝结、抗动脉粥样硬化等作用。 然而柚皮素几乎不溶于水(46±6 μg·mL-1，298 K)，口服生物利用度低 (5.81%)[11]，临床应用受到限制。梁淑君等[12]采用混悬液结晶法制备柚皮素-异烟酰胺共晶，在水中的溶出曲线表明共晶的溶出行为较柚皮素及其物理混合物具有显著优势。称取柚皮素 1.5 g 与异烟酰胺 1.345 g (摩尔比为 1：2) 于 4 个 50 mL 烧杯中，分别加入 甲醇、乙醇、异丙醇和乙酸乙酯30 mL，薄膜密封后于 298 K 水浴中搅拌3 h，抽滤所得固体产物于室温下减压干燥12 h，即得柚皮素-异烟酰胺共晶。在水中的溶出曲线表明共晶的溶出行为较柚皮素及其物理混合物具有显著优势。

1.7槲皮素及其共晶 槲皮素具有较好的祛痰、止咳作用，同时也具有一定的平喘作用，并有降低血压、提高毛细血管抵抗力、减少毛细血管脆性、降血脂、扩张冠状动脉、增加冠状动脉血流量的药理活性。但该化合物含有多个酚羟基，亲脂性弱，同时由于酚羟基易于在分子间形成氢键，晶格能较高，亲水性较差(槲皮素在水中溶解度为7 mg·L-1)，导致其生物利用度极低。SMITH等[13]制备了4种槲皮素共晶，分别为槲皮素咖啡因、槲皮素咖啡因·甲醇、槲皮素异烟酰胺、槲皮素可可碱二水合物。研究发现这些共晶合物表现出的药动学特性大大优于槲皮素。共晶克服了槲皮素难溶于水的缺点，4种共晶合物的溶解度均有一定程度的提高。槲皮素咖啡因、槲皮素咖啡因·甲醇中槲皮素的溶解度是槲皮素二水合物的14～18倍。溶解度的提高进一步改善了共晶合物在生物体内的吸收。药动学研究表明，共晶合物生物利用度提高了近10倍。

张建军等[14]将槲皮素和咖啡因制备成槲皮素-咖啡因共晶，其在50%乙醇溶液中的溶解度为3.627 mg·mL-1，为槲皮素溶解度的13.58 倍(槲皮素在该溶剂中的溶解度为0.267 mg·mL-1)，说明将槲皮素制备成槲皮素-咖啡因共晶能够显著提高其溶解度。

VEVERKA等[15]通过溶剂辅助碾磨制备了20种共晶，共晶形成物的结构如图4所示。主要有可可碱、苯甲酸及其衍生物、3，4，5-三羟基苯甲酰胺以及一些药物如氯苯胺丁酸、二氟尼柳、左旋肉碱、5-磺基水杨酸、氮烯唑胺、别嘌醇、双嘧达莫等。并在不同湿度下考察共晶稳定性。其中槲皮素吡唑-1-甲脒单盐酸盐(1：1)、槲皮素二甲基咪唑啉酮(1：1)、槲皮素氯苯氨丁酸能在20～40 ℃保持3个月稳定性。并对体外抗氧化活性、细胞毒性和丝氨酸蛋白酶抑制活性进行了测试。槲皮素N-乙酰胞嘧啶、左旋肉碱和曲菌酸共晶具有较好的蛋白酶抑制活性，这些共晶可以作为凝血酶最有潜力的抑制剂。槲皮素曲菌酸共晶(2：1)对人结肠癌细胞(Caco-2)和宫颈癌细胞(HeLa) 的抑制活性是纯槲皮素的2倍。

1.8杨梅黄酮及其共晶 杨梅黄酮是杨梅提取物发挥药理作用的主要化学成分，又称杨梅树皮素、杨梅酮。杨梅黄酮具有抗肿瘤、神经保护、降血糖、拮抗血小板活化因子、影响免疫系统和保护肝脏等作用。杨梅黄酮能与多种共晶形成物(图5)形成共晶。杨梅素在水中溶解度极低(<1.5 μg·mL-1，25 ℃)[16]，这使其药理作用大幅降低。许姣姣等[17]将杨梅素 800 mg和咖啡因 488 mg( 摩尔比为1：1) 加入乙醇 40 mL 中，密封，25 ℃ 下搅拌约 12 h，将所得混悬液过滤，所得产物置于 25 ℃真空干燥箱中干燥 12 h，得到杨梅素-咖啡因共晶，与纯杨梅素相比其溶出速率提高了约17倍。

表1 橙皮素及其共晶的性质对比

图4 槲皮素共晶形成物

图5 杨梅黄酮共晶形成物

HONG 等[18]通过溶剂结晶法制备杨梅黄酮与咖啡因、 异烟碱、烟酰胺、4-氰基吡啶的共晶，研究了不同共晶中杨梅黄酮在0.1 mol·L-1盐酸、pH值4.5 醋酸缓冲液和pH值6.8 磷酸缓冲液中的溶出。研究表明，形成共晶后溶解度增加3～80倍，达到峰值时间减少到10～20 min。在pH 值4.5醋酸缓冲液中，杨梅黄酮的溶解度为1.5 μg·mL-1，而杨梅黄酮咖啡因、杨梅黄酮烟酰胺、杨梅黄酮异烟碱、杨梅黄酮4-氰基吡啶共晶的溶解度为11.9，10.9，9.8和 7.1 μg·mL-1。ZHU等[5]通过溶液结晶法制备类杨梅黄酮与脯氨酸的共晶(1：2)，对共晶的溶解过程进行了研究，从溶出曲线看出杨梅素脯氨酸共晶比杨梅黄酮以及杨梅素-脯氨酸的物理混合物都有较高的溶解度和较快的溶解速率。40 min内的最高溶解度为7.25 μg·mL-1，是杨梅黄酮的7.69倍，杨梅素-脯氨酸物理混合物的2.83倍。这些结果可能与晶体的堆积有关，此外，脯氨酸很容易溶于水(1300 g·L-1)，这可能是另一个原因。体内药动学研究表明，共晶中杨梅黄酮的血药浓度比纯杨梅黄酮高很多，约3.45倍，共晶中杨梅黄酮的相对生物利用度302.9%，大鼠口服吸收共晶中杨梅黄酮显著增加。HUANG等[6]制备了杨梅黄酮与4，4'-联吡啶的共晶，研究了共晶合物对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抗菌作用，结果发现共晶合物比单一的杨梅黄酮具有更广泛的抑菌活性。

1.9漆黄素及其共晶 漆黄素是广泛存在于植物中的一种类黄酮化合物，其可通过诱导肿瘤细胞凋亡、影响肿瘤细胞信号转导通路、抑制肿瘤细胞增殖、抑制肿瘤细胞迁移和侵袭等方面发挥抗肿瘤作用。SOWA等[19]通过溶剂辅助碾磨法制备了漆黄素烟酰胺、异烟酰胺和咖啡因的共晶，漆黄素烟酰胺(1：1)、漆黄素咖啡因(1：2)在晶体结构的自组装上存在差别。漆黄素烟酰胺分子通过O-H…N，O-H…O和N-H…O型形成三维氢键网络，漆黄素咖啡因分子层的分子组装仅通过O-H…N 和O-H…O形成。在50：50 (V/V)乙醇-水溶液中研究了其溶解度， 漆黄素的溶解度为2.89 mg·mL-1，漆黄素异烟酰胺、漆黄素咖啡因、漆黄素烟酰胺的溶解度分别为 4.43，5.29和7.43 mg·mL-1。

1.10(-)-儿茶素酸酯及共晶 (-)-儿茶素酸酯被广泛应用于癌症、阿尔茨海默病、肥胖、糖尿病的治疗。SMITH等[20]制备了(-)-儿茶素酸酯-异烟酰胺、异烟酸、烟酰胺、烟酸的共晶，通过大鼠口服，在8 h内测定大鼠血药浓度。研究结果表明，(-)-儿茶素酸酯共晶的药动学数据优于单一儿茶素酸酯，共晶可以作为一种更为有效的治疗剂。

2 展望

在当前的药物研发、生产和监管中，固体的活性成分是重点，固体活性成分通常被制成粉剂或片剂。但固体活性成分最终上市，溶解度是个无法绕开的问题，溶解度不好就无法被很好吸收。黄酮类化合物具有广泛的药理活性，但溶解度问题限制了其在药物中的广泛使用。利用共晶技术，在不改变黄酮类化合物成分结构的同时引入新的药学上可以接受的共晶形成物。如咖啡因、烟酸、异烟酰胺等，能有效改善黄酮类化合物理化性质，如提高溶解度、提高生物利用度等，进一步推动难溶性有效成分在药学领域的发展。但是，目前仍然存在一些问题，如杨梅黄酮共晶的研究中仅仅比较了共晶合物对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抗菌性能差异，其抗肿瘤、神经保护、降血糖的药效研究并没有开展。漆黄素异烟酰胺、漆黄素咖啡因、漆黄素烟酰胺的溶解度比漆黄素提高了两倍多，但是其最主要的功效抗肿瘤性质没有进行进一步的研究。开展通过共晶提高药物成药性的研究迫在眉睫，具有重要的意义，是黄酮类化合物二次开发和具有自主知识产权药物开发的有效快捷的新途径，将是未来研究的重点和热点。

共晶技术不仅仅能改变难溶性药物的溶解度，在复方制剂中也有应用。Novartis 公司治疗心力衰竭的药物Entresto即为缬沙坦与沙卡布曲的共晶，采用共晶技术提高了缬沙坦的生物利用度。如何将共晶应用于黄酮类化合物复方制剂的开发，得到稳定的、高纯度的黄酮类化合物共晶将是未来的另一个热点。