中药制药生物技术

　 摘 要 文章分析了生物技术在现代中药生产中的应用。

　 关键词 生物;技术

　中医药学是我国在自然科学领域最有特色的学科之一，中药现代化就是将传统中医药的优势和特色与现代科学技术相结合，把中药推向国际化。

　生物技术作为一种综合了生命科学与多种现代科学理论与研究手段的高技术，在现代中药生产中有产广泛的应用。

1。中药材资源可持续利用技术

　生产具有国际竞争力的现代中药，其前提是有高质量的中药原料。

　现代中药必须严格保证所用的药材原料无污染，农药残留和重金属含量在十分安全的范围内，药效物质基础的含量稳定、可靠并有严格的质量标准。

　我国中药资源达1。2万余种，这些中药材中部分涉及到珍稀濒危物种，因此对珍稀濒危中药材的挽救、保护与合理利用迫在眉睫。

　迁移珍稀濒危动、植物至饲养地和植物园是保存物种的重要方法，建立相应的基因库用于保存动植物的基因，考察物种的变异具有重要意义。

　就中药材栽培而言，GAP的实施已成为业内共识。

　基因技术在这方面正在逐渐发挥重要作用，如中药材优良品种选育、道地性药材遗传特征分析、抗性基因的转基因药用植物等。

　应用RAPD技术对南北苍术间的差异进行了分析，认为苍术的道地性是在遗传和生态两因素长期复杂作用下形成的遗传和化学成分有稳定差异的居群;李萍等将5sRNA基因间区序列的变异用于对金银花药材道地性的分析。

　有报道用转基因植物可生产外源基因编码的产物（如a栝蒌素、干扰素等），随着表达效率的提高和受体植物范围的不断扩大，将有可能在传统中药材中加入有用的新遗传特性，增加植物的抗病能力等，这将为中药材的绿色栽培奠定良好的基础。

　 2。细胞工程技术

　作为中药和天然药物发挥药效活性的物质基础，天然活性成分往往含量很低，而天然野生资源随着药物的开发利用储存量不断下降，其原料来源能否满足批量化生产的需求，是所有天然创新药物开发所面临的重大难题，也是高水平中药能否广泛应用并走向世界的瓶颈。

　因此，针对特定有效成分或组分生产的中药人工资源开发生产技术引起了研究者的极大关注。

　为合理利用其资源，可利用生物技术的方法和手段进行一些珍稀濒危品种的快速繁殖，研究其在自然或人工控制条件下个体更新的速率及规律等，如石斛试管苗的快速繁殖。

　发酵工程利用生物细胞在人工条件下的快速增殖与次生代谢产物的产生，为人工资源的生产提供了技术平台。

　目前，以冬虫夏草菌发酵生产的菌丝体及产物已形成产业化规模，并有相应的下游产品畅销。

　以微生物、植物、动物细胞为反应器，进行天然活性物质的生产和加工，也已引起研究者的极大兴趣，以此推动的天然产物的生物转化和生物合成研究与开发，在国内中药研究和开发中的作用正为更多的研究和生产部门所重视。

　许建峰等利用高山红景天培养细胞生物转化外源酪醇生产红景天苷。

　紫杉醇作为一种作用机理独特的天然抗癌药物，自发现以来受到了人们的广泛重视，但其在植物红豆杉中的含量极低，而红豆杉生长缓慢，资源匮乏，因此严重限制了紫杉醇的进一步开发应用。

　为此，近年来各国科学家在寻找及扩大紫杉醇的药源途径上进行了大量的工作。

　甘烦远等对紫杉醇的研究进行了综述，通过两篇综述所反映出的研究内容可以看出为解决紫杉醇的资源问题。

　全世界的科学家分别从筛选高产红豆杉栽培品种、微生物生物合成、化学合成、生物合成途径探索、生物合成关键酶的发现及其基因表达等多途径进行资源研究，而这些研究中生物合成与生物转化技术起着极为重要的作用。

　 3。酶工程

　就疗效确切的单一天然活性成分而言，能够通过工业化生产获得天然结构复杂的单一产物是人们追求的目标，但天然化合物结构复杂，常有多个不对称碳原子，合成难度较大或合成条件苛刻;而酶工程为这类成分的获得提供了新的途径。

　如金东史等利用酶转化方法将人参中的主要皂苷成分转化成含量只有十万分之几的人参皂苷Rh2，并达到了月产30kg的生产规模。

4。生物技术在中药品质评价中的应用

　中药材是中药研究开发的基础，基础的质量标准无法控制，以后的研究和开发均属无本之木，其质量标准的制定也就失去了意义。

　中药材的质量控制主要应包括两个方面的内容，一是品种的控制，主要是解决真伪的问题。

　其二中药材的有效物质是次生代谢产物，其积累主要与其合成关键酶的表达及表达量等有关。

　因此建立合理中药材的生产和质量评价体系将对中药现代化尤为重要。

　基因分子标记技术在中药品质评价中的应用，使中药材鉴定的方法从传统的形态表征分析推进到对生物遗传物质的分析。

　在中药的分子鉴别研究中目前主要有以下一些方面：（1）基于PCR方法的DNA分子标记技术，如RAPD、AFLP等;（2）基于分子杂交的DNA分子标记技术，如RFLP;（3）基于DNA序列分析的分子标记技术，如DNA直接测序法、PCRFLP法。

　利用这些基因鉴别方法对了解和分析药用动（植）物的遗传特性、基因与药材产地、化合物积累的相关性等均具有重要意义。

　 5。生物技术为中药新药研究中的应用

　中药新药的研发是中药现代化和国际化的关键，要研制符合国际标准规范的现代中药，应用现代先进的科学技术势在必行。

　（1）生物芯片为中药新药分子水平的机理研究提供依据：中药鉴定基因芯片，可以对中药材的产地、质量进行鉴定;可以搞清楚中药作用的分子机理，筛选出中药有效成分。

　（2）生物转化及生物组合化学为以天然活性成分为先导化合物发现新药提供了新的思路与方法：生物转化技术可以弥补化学合成的不足，1997年Khmelnitsky利用盐活化生物催化剂脂酶，成功地在有机相中进行了紫杉醇系列衍生物的生物合成。

　由此可见，生物转化技术在以天然活性成分为基础的创新药物研究与开发中具有重要的意义。

　（3）生物技术为天然微量活性成分的生产提供了新的技术平台：中药中微量高效成分的研制开发一直是困扰医药产业界的核心问题，利用定向生物转化技术可将天然药物中的高含量成分转化成微量高活性成分，因此大大提高微量成分的含量，使其达到产业化的要求。

　如研究发现多种微生物能定向地将含量较高的喜树碱转化为10羟基喜树碱。

　丁家宜等利用人参毛状根成功地实现了对羟基苯醌生物合成天然熊果苷。

　（4）物技术实现天然结构复杂活性化合物的结构修饰：天然活性成分的研发中还有一个难以解决的问题，即天然活性成分常常体内外药效学活性差异较大，其中一个重要因素是其在体内吸收不好，导致生物利用度太低。

　利用生物技术实现天然结构复杂活性化合物的结构修饰，对提高这类成分的生物利用度，进而实现产业开发具有重要意义。

　综上所述，生物技术已经深入中药研究和开发的各个领域，虽然大多数研究尚处于起步阶段，但其影响正在不断扩大，所显示出的潜在社会价值和经济效益也日益得到重视，生物技术将深入到中药新药研制的各个环节。

　正确利用现代生物技术合理地解决中医药现代科学研究和产业开发中的重要问题，必将有力地推动我国的中医药现代化和国际化进程，为加入WTO后的中国民族产业的国际竞争注入活力。

参考文献

　[1]诸葛怡，来奕刚。现代生物技术在中药现代化中的应用进展，论文网，2008，10。

　[2]郭兰萍，黄璐琦等。南北苍术的RAPD分析及其划分的初步探讨[J]。中国中药杂志，2001，32（9）

1．海洋天然活性成分的发现

要想开发海洋药物，首先要对海洋天然活性成分进行研究。海洋生物种类繁多，存在着许多特殊的次生代谢产物。然而，目前对海洋生物中活性成分的发现还处于初级阶段，经过较系统的化学成分研究的海洋生物不超过1%，还有大量海洋生物有待于进行系统的化学成分研究和活性筛选。研究重点主要集中在低等的海洋生物上。一般情况下，海洋天然活性成分具有复杂的化学结构，而且含量很低，要想建立快速、微量的提取分离和结构测定方法，以及应用多靶点的生物筛选技术发现新的生物活性成分，对科学家来说是一个不小的挑战。

2．海洋天然活性成分的结构优化

海洋生物中所含的大量活性天然成分，有的能够直接进入药品的研究开发，有的则不可以，因为其中有些成分存在着活性较低或毒性较大等问题。需要将这些活性成分作为先导化合物进一步进行结构优化，如结构修饰和结构改造，使得些成分活性更高、毒性更小，从而再进入到药品的研究开发中。

3．解决药源问题

许多海洋天然活性成分的含量较低，原料采集困难，使得该化合物进行临床研究和产业化受到了一些限制。寻找经济的、人工的、对环境无破坏的药源已势在必行。采用化学合成的方法进行化合物的全合成是解决药源问题的一个重要方法，现在已经有很多海洋活性天然产物实现了全合成。

大气中放电过程引起的脉冲电磁辐射这方面研究得最详细的过程是闪电,除此之外,还有雪暴放电、尘暴放电和电晕放电等有时还把某些人工放电过程也包括在内,其中最强的是核爆炸引起的大气放电天电的特性由瞬变电磁场的波形或振幅谱来表征,这由放电源的特性和不同频段电磁波在大气中的传播特性两个因子所决定

闪电电磁辐射 一次闪电过程在近程(几十公里)范围内引起的天电波形,在不同频段有典型的形状,主要特点为:在极低频段有一系列的阶跃,分别对应于回击和K过程（闪电先导行进过程中遇到异性电荷集中区时产生的反冲电流过程,类似于回击,但强度大约弱一个量级）阶跃之间的缓变部分,对应于闪电通道中回击后恢复性的连续电流,它持续几十毫秒,电流强度为几百安在甚低频和低频段,表现为先导对应的密集脉冲以及与回击和K过程对应的强分裂脉冲在中频、高频、甚高频和超高频段,表现为密集脉冲串,只在回击和K过程之后略有间隙

闪电电磁场的平均振幅谱,其峰值出现于5千赫左右,频率较此高的频段,谱振幅大致和频率成反比任何个别闪电的振幅谱和上述平均谱有很大差别根据闪电各阶段的电流波形和通道结构,可以计算出瞬变电磁场在各阶段的特点甚低频和低频成分主要由回击和K 过程产生；低频以上各成分由先导过程所产生；但高频以上的成分如何产生,其细节尚不清楚；极低频成分则主要由连续电流过程所产生

金属显微组织利用光金相显微镜或电显微镜等观察、鉴别析金属材料微观组织研究新材料、新工艺探讨组织与性能间关系提供依据 金属材料显微组织(金相组织、硬化层深度、晶粒、碳化物均匀度、夹杂物)析

金相显微组织测试项目：金相组织与晶粒 、碳化物均匀度 、夹杂物析 、渗层深度 参考标准： GB/T 13298-91 富士 康 华南 检 测项测试错

闪电电磁辐射一次闪电过程在近程(几十公里)范围内引起的天电波形，在不同频段有典型的形状，主要特点为:在极低频段有一系列的阶跃，分别对应于回击和K过程（闪电先导行进过程中遇到异性电荷集中区时产生的反冲电流过程，类似于回击，但强度大约弱一个量级）。阶跃之间的缓变部分，对应于闪电通道中回击后恢复性的连续电流，它持续几十毫秒，电流强度为几百安。在甚低频和低频段，表现为先导对应的密集脉冲以及与回击和K过程对应的强分裂脉冲。在中频、高频、甚高频和超高频段，表现为密集脉冲串，只在回击和K过程之后略有间隙。

闪电电磁场的平均振幅谱，其峰值出现于5千赫左右，频率较此高的频段，谱振幅大致和频率成反比。任何个别闪电的振幅谱和上述平均谱有很大差别。根据闪电各阶段的电流波形和通道结构，可以计算出瞬变电磁场在各阶段的特点。甚低频和低频成分主要由回击和K 过程产生；低频以上各成分由先导过程所产生；但高频以上的成分如何产生，其细节尚不清楚；极低频成分则主要由连续电流过程所产生。