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科研进展
研究进展
时间:2020-08-20 来源: 作者: 最后编辑:博达实施

1.新型色谱分离材料技术开发

面向中药、天然药物、生物医药等研发和生产过程中的活性物质发现、质量研究和分离纯化,构建新型色谱分离材料的技术体系,发展了硅胶基质、有机聚合物基质和琼脂糖基质等全系列的新型色谱分离材料。突破了硅胶基质分离材料的化学稳定性问题,通过超高密度键合和封尾技术,将硅胶基质分离材料耐受pH范围从常规的2-8拓展到1-12,成功应用于高pH条件下生物碱分离、胰岛素纯化;针对中药样品的复杂性,通过新型键合相结构的设计和制备,发展了涵盖50多种键合相的正交性分离材料体系,为中药活性化合物的发现提供了有力的支撑;突破了有机聚合物材料的溶胀性问题和琼脂糖材料的机械强度问题,并设计制备了新型混合模式材料,成功实现了中药鞣质及色素脱除、中药化合物族分离、蛋白药物纯化等应用。

2.多维高效制备色谱技术开发

针对中药复杂物质体系的分离难题,基于自主研发的正交分离材料,重点针对生物碱类中药,发展了三维高效制备色谱方法,突破了原有制备技术的局限性,从中药中制备出大量新化合物,极大地拓展了中药物质基础研究的覆盖度。以北豆根为例,通过柱系统选择和方法开发,构建了一个三维的正交制备体系。目前已制备出185个化合物(据文献报道,92年的时间,北豆根中仅被分离出80个化合物),发现了大量的新化合物,充分显示了多维制备色谱的分离能力和对中药化合物的探测深度,为本草物质科学研究中化合物的全面获取奠定重要基础。

3.多维多通道分离纯化装置关键装备与部件研发技术

开展了高效分离柱系统、高精度输液泵、多流路控制系统、分流检测系统等多维多通道分离纯化装置关键装备与部件设计研发。完成了多种规格型号行星滚柱丝杠驱动的动态轴向压缩柱设计,可实现活塞运行速度、装柱压力的数字化精密控制,实现了300mm-1000mm不同内径动态轴向压缩柱的定制加工。设计开发了高精度伺服推杆驱动的高压输液泵,可以实现两根柱塞的任意比例输液,输液精度小于0.2%,脉动可控制在0.1MPa以内。基于高精密度系统稳压阀和微流控分流技术,开发了10通道的平行输液系统,实现了对10根制备色谱柱分离纯化过程的同时控制。

4.组成结构分析技术

针对中药物质组成结构类型差异大,极性分布广等特点,发展了系列组成结构分析技术,包括在线二维液相色谱串联质谱技术、亲水指纹图谱串联质谱技术、基于通用型检测器的绝对及相对定量技术等。例如,针对中药广西莪术,建立了一种新型的在线二维液相色谱串联高分辨质谱的分离表征方法。通过引入新型苯基/四唑硫醚(PTAS)固定相,成功构建RPLC×RPLC二维体系,正交性高达93.2%。通过与高分辨质谱串联,鉴定了32个成分,发现了73个新化合物和264个未知化合物,为中药复杂体系中化学成分的分离和表征提供有效的分析技术和手段。

5.中药质量标准化研究技术

针对中药材/饮片,通过系统优化,发展了标准化的统一方法体系,建立了100种药材/饮片/配方颗粒的定性定量特征(指纹)图谱库,快速实现药材/饮片/配方颗粒的横向和纵向智能甄别,有效区分药材/饮片不同品种、相同品种不同基源、相同基源不同产地、不同采收季节等,基于标准化技术体系,同时构建了复方中组方药材的智能解析技术,快速表征复方组成及相对含量差异。

6.中药靶点通路整合药理学分析技术

瞄准中药功能研究的需求,构建了一套符合中药特征的药理学技术研究体系,为临床中药的分子作用机理研究提供了有效手段。聚焦中药治疗的重大慢性疾病,目前形成自主构建靶点模型的能力,完成50多种GPCR模型的构建,筛选近5万次靶点通路活性,发现系列活性组分/化合物,深入探究其靶点通路整合机理,为中药多成分多靶点的分子机理解析提供了最系统的研究模式,也为新药开发提供了源头创新的先导化合物。相关成果发表在在J. Med. Chem.,J. Chromatogr. A、Pharmacol. Res.及Biomed.Pharmacother.等领域专业期刊。

7.药物靶蛋白的发现及信号通路阐释

针对中药作用机理不明确这一国际难题,以发现药物作用靶蛋白和阐释药物对信号通路的影响为目的,基于研究团队筛选出的高活性中药活性化合物,建立了基于光亲和探针的正交生物化学法,结合高准确性的定量蛋白组学,实现了高通量和深度覆盖的中药活性化合物药物靶蛋白发现。蛋白质的磷酸化和糖基化修饰与药物靶点的生物功能和信号网络密切相关,为阐释药物对信号通路的影响,我们建立了基于动态共价化学精确捕获唾液酸糖链的新策略,发展了基于异质纳米聚合物的低丰度糖肽富集技术,提出了基于多氢键的智能聚合物材料高效、可调控富集的磷酸化肽的新方法,这些技术和方法为研究中药的作用机制奠定了方法学基础。

8.病毒侵染机制研究

很多病毒的入侵机制都与糖结合相关,例如流感病毒、轮状病毒、诺如病毒以及冠状病毒。糖类物质结构复杂,难于获取,从天然产物和人源性样品中分离获得单体糖,通过糖芯片技术高通量的筛选和发现病毒的糖受体是常用的研究方法,其在流感病毒和轮状病毒引发的传染病的防治中发挥了重要的作用。本研究组发展了从复杂体系(例如天然产物、母乳)中提取分离活性单体的多维液相色谱方法及结构表征的质谱方法,系统地构建了包括糖探针的制备、芯片的点样到蛋白结合的糖芯片技术,并成功制备了母乳低聚糖、神经节苷脂、N-glycan、HNK-1等系列糖芯片,部分工作发表在J. Am. Chem. Soc.(2019, 141, 19351)上。目前,针对新冠病毒所制备的肝素芯片在与病毒的结合中展现了较好的结合效果,为研究病毒侵入机制、致病机制和药物开发提供了较好的工具。

9.生物大数据整合分析技术

构建了从方剂病症、饮片、化合物、活性靶点、通路到现代医学症状表型的多层映射模型,并对其中各层次相关成分的影响进行了定量比较,形成了以方剂、药材、成分网络构建为基础,以化合物、靶点关系网络为桥梁,实现方剂靶点网络构建、分析和功能富集,从而阐明阐述方剂有效性。目前,生物大数据整合分析技术已经成功应用到抗新冠肺炎的清肺排毒汤的机理研究中。

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