张钰婧,崔 虹,丛登立*
(吉林大学药学院,长春 130021;2.吉林人参研究院,通化 134001)
人参是五加科植物人参(Panax ginseng C.A.Mey.)的干燥根和根茎,自古以来素有“百草之王”之称,具有大补元气、复脉固脱等功效[1]。随着人参不同药用部位的开发,以人参为原料的加工产品在医药、保健品等领域的应用范围也在不断拓宽,预计未来人参产业将会处于快速发展的阶段,这就需要对有限的人参资源加以合理的利用。
人参在蒸制成红参的炮制过程中,水蒸气对人参进行熏蒸,凝结冷却而成的水溶液,常被称作蒸参水[2]。蒸参水常被视为红参加工过程中的副产物而被舍弃,红参的市场规模大,年产量高,蒸参水的随意丢弃造成资源浪费。实际上,蒸参水中有人参皂苷、人参多糖、黄酮类、挥发油等多种生物活性成分,在皮肤美白、抗衰老等方面均有贡献[3]。本文基于蒸参水中主要成分人参皂苷类的药理活性,综述及展望蒸参水中人参皂苷类成分在皮肤制剂中的使用现状和开发前景,为蒸参水在皮肤给药系统、化妆品工艺和保健品等行业中的广泛应用提供参考。
人参中含有皂苷类、多糖类、挥发油、有机酸及其酯、甾醇及其苷、黄酮类、维生素类、无机元素等成分。蒸参水是一种暗棕色、混浊且粘稠状水溶液,其化学成分复杂,具有人参皂苷(见表1)、人参多糖、挥发油、氨基酸等多种生物活性成分。
表1 蒸参水中的人参皂苷及其药理活性
人参中的皂苷类成分一般被分为达玛烷型四环三萜和齐墩果酸型两大类,其中达玛烷型四环三萜最为常见。通常情况下,根据其取代羟基的数量,将达玛烷型四环三萜进一步分成原人参二醇型四环三萜和原人参三醇型四环三萜。蒸参水中研究报道最多的生物活性成分为人参皂苷类成分,人参皂苷具有抗炎、抗衰老、提高免疫力、神经保护等药理活性[4,5]。
人参多糖淀粉含量高,成分结构复杂,根据单糖不同分为中性多糖和果胶糖两大类,人参中提取的多糖多具有增强免疫力、抗衰老等功效[32]。人参多糖水溶性较好,人参炮制过程中得到的蒸参水中含有一定量的人参多糖。姚燕等[33]通过对蒸参汤进行薄层定性检测,研究发现蒸参汤中具有多糖成分,且随着浓度增大,人参多糖收率增加。人参多糖本身毒副作用小,安全性高,但由于其结构复杂,单糖组成、糖苷键连接等情况复杂,导致其开发利用困难,目前主要在食品、保健品开发以及日化用品等方面的应用较多。
蒸参水中的活性成分还有挥发油,如石油烯、金合欢烯等人参倍半萜类化合物,具有抗炎、抑菌、增强免疫力等功效。由于挥发油多具有香气,是人参香精的主要成分,故其在日化香精等方面也有一定的应用[34]。此外,蒸参水中还有多种氨基酸、维生素等成分,能够有效增强人体免疫力[3],在保健品等方面具有开发的潜力。
透皮制剂是通过皮肤给药以达到全身治疗目的的一种给药途径,被认为是继口服给药、注射给药之后的第三大给药系统。其主要作用机制分为三个步骤,药物有效成分的释放,穿透皮肤或黏膜,吸收并产生相应作用。透皮给药作为非侵入式给药方式,能够有效避免药物首过效应,使用方便,相较于口服制剂等更安全便捷。在医药行业中,透皮制剂常用于伤口敷料的研发,抗皮肤衰老等应用。人参皂苷具有抗炎、抗菌、抗光老化等作用,能够有效促进肉芽组织形成、修复伤口及皮肤美白等[32]。蒸参水中的人参皂苷在皮肤制剂中的应用,详见图1。
透皮贴剂是通过贴在皮肤上,利用皮肤的渗透性吸收药物,进一步进入血液循环并产生药效的一种药物控释系统,一般由药物、粘合剂、增透剂、透皮吸收增强剂和支持材料等多个部分组成。透皮贴剂是皮肤给药制剂中常用剂型之一,且在透皮给药制剂的研究中,以中药透皮贴剂的研究较多。朱玉欣等[35]研制一种含有人参皂苷Rb1 的巴布贴剂,作用于穴位区皮肤,能提高微血管收缩活动振幅,具有针灸穴位治疗的可替代性。人参皂苷Rb1 能够抑制α-黑素细胞刺激激素(α-MSH)刺激B16 细胞的黑素生成,在此基础上,Wang 等[36]开发了一种含人参皂苷Rb1 胶原蛋白透皮贴剂,具有抑制黑色素生成、皮肤美白的作用。
纳米纤维支架是一种能够镶嵌药物作为递送支架的材料,其具有较高的孔隙率和良好的水蒸气渗透性,可为细胞呼吸和气体渗透提供有利的环境,并抑制微生物的繁殖[37]。Sun 等[38]设计一种装有人参皂苷Rg3 的透明质酸涂层PLGA 静电纺丝纤维支架,使其具有了缓释作用,促进伤口愈合并抑制疤痕生成;Cheng 等[39]设计具有聚多巴胺涂层的PLGA 纤维素支架,并利用碱性成纤维细胞生长因子固定人参皂苷Rg3,使载药支架具有促进兔耳创面早期伤口愈合的功能,同时人参皂苷Rg3 的释放还可以抑制后期肥厚性疤痕的形成;Xiong 等[40]利用聚氨酯和海洋多糖构建了纳米纤维材料,负载人参皂苷Rg3 后,成功验证敷料具有提升烧伤创面愈合的能力。
人参皂苷具有类胆固醇的甾体母核结构,这一结构使其具有了纳米载体和自身药物作用的双功能特性。Zou 等[41]实现了八种人参皂苷(Rg1,Re,Rf,Rb1,Rc,Rb2,Rb3 和Rd)和胰岛素的纳米级颗粒制备,总皂苷自组装形成的壳层作为纳米载体,在5 min 内暂时渗透到细胞中,并迅速从细胞中排出以进行更深地渗透,同时人参皂苷引起的角质层脂质紊乱,有利于胰岛素的渗透,皮肤作为仓库,连续释放纳米颗粒,提高纳米颗粒的稳定性且避免首过效应,有利于体内持续释药。
脂质体一般是由磷脂和胆固醇构成,具有双层脂质结构的药物递送系统。传统脂质体是通过皮肤递送药物,脂质体作为药物的载体,包裹药物并增加其在皮肤上的滞留时间,实现药物的延迟释放和持续性输送。同时,脂质体与皮肤表面的角质层相似,能够与皮肤融合并改善药物的透皮吸收,常用于局部给药[42]。Jung 等[43]构建了负载人参皂苷Rg3 的大豆磷脂脂质体,此脂质体能够减轻皮肤成纤维细胞受红外线刺激,具有抗皮肤老化的作用。Huang 等[44]构建了负载人参皂苷Rg3 脂质体的微针脂质体,能够显著降低IL-17、IL-23 和TNF-α 水平,并可能通过抑制STAT3/p-STAT3 信号通路的激活来有效缓解牛皮癣。
水凝胶是亲水性质的三维网状凝胶,可作为药物的载体,还能够与皮肤形成一层保湿膜,增加皮肤的湿润程度,改善药物溶解性和稳定性的同时,促进药物在皮肤上的渗透和吸收。水凝胶在透皮制剂的研究中,因具有良好的生物相容性和生物可降解性,且柔韧性接近组织,常用作伤口敷料。Jin 等[45]通过构建PLGA1600-PEG1000-PLGA1600 水凝胶,负载人参皂苷Rg3,使其具有抗炎活性,通过激活ErK 信号通路,起到抗大鼠肛周溃疡的作用;Zheng 等[46]通过构建负载人参皂苷Rg3 的由黄原胶、透明酸钠和壳聚糖构成的夹心水凝胶,能够有效降低炎症反应,促进兔耳的伤口愈合;Peng 等[47]通过构建泊洛沙姆407 和透明质酸热敏型水凝胶,负载人参皂苷Rg3,能够调节MAPK 和NF-κB 信号通路增强自噬蛋白的表达,同时调节伤口微生物群的多样性以促进伤口修复。
蒸参水常被归为人参经炮制加工制作红参过程中的副产物,在工业生产过程中被忽视,造成资源浪费。随着对人参药用部位的持续开发,人们对生活质量的要求不断提高,人参资源的合理利用就成为了关键。蒸参水作为液体,工业生产提取量大且不易运输和保存,通过制剂工艺,将蒸参水制作成安全、有效且稳定的剂型,使其在医药行业及化妆品行业等领域发挥价值。据以往报道,蒸参水中具有多种生物活性成分,大多具有一定的美白、抗皮肤衰老的功效,尤其是蒸参水中的多种人参皂苷类成分,还具有抗菌、抗炎等生物活性。透皮制剂应用于皮肤给药,方便且安全,有效合理利用蒸参水中的活性成分,使蒸参水“变废为宝”。
在生产应用上,蒸参水资源的开发利用也是目前的难点。首先,蒸参水的有效成分虽种类丰富,但是以往研究报道中,不同的炮制工艺对蒸参水的有效成分种类及含量影响较大,导致不同批次、不同工艺条件下的蒸参水质量参差不齐,加大了开发利用的难度;其次,蒸参水的有效成分种类复杂,总多糖、总皂苷类的制剂开发难度大,关于人参皂苷的制剂多为单体成分的开发,尤其人参皂苷Rg3 相关透皮制剂产品较多,理论上,人参皂苷单体大多结构相似,且具有抗炎等生物活性,是否其他单体类皂苷也具有与其相当的开发潜力?同时,总皂苷制剂的开发是否能够起到“1+1>2”的效果?解决这些问题需要更为深入的研究。首先必须通过严格把控中药材的质量,规范红参炮制加工的流程,保证蒸参水的质量,以确保安全性和有效性;同时,关于人参皂苷在透皮制剂中的应用还需要深入挖掘,总皂苷成分在透皮制剂中的应用需要深入研究,包括制剂的载药量、药物的稳定性和透皮性等。
综上所述,蒸参水在透皮制剂的研究中显示出了巨大的潜力和优势。通过对蒸参水的有效利用,不仅可以减少废物的排放和环境污染,还能够有效利用人参加工品的资源,提高生产效益。总之,蒸参水的开发利用在透皮制剂中具有广阔的应用前景,深入解决相关问题,有望实现蒸参水的资源化利用,推动透皮制剂领域的创新发展。