青蒿素发现始末 乙醚低温萃取是必须的吗?
2017-07-03
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科学研究需要严谨,尤其是医学研究,容不得一丁点儿含糊其辞和模棱两可。2015年10月5日,中国女科学家屠呦呦凭借青蒿素的发现成为迄今为止第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家。这一事件当时迅速引起了国内外的持续关注。各类媒体的传播中均将低温萃取青蒿素当做科技创新,然而他们并未深究必须用乙醚低温萃取青蒿素的说法是否符合科学的严谨性。

是谁提出低温萃取的说法呢?

无论是2011年拉斯克奖的奖项说明或是诺奖推荐人苏新专和米勒撰文阐述屠呦呦的贡献时,均提到屠呦呦用乙醚低温提取的方法是受到葛洪《肘后备急方》的“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”的启发,认识到传统的水煮或高温提取会破坏有效成分,因而重新设计提取方法,从而显著提高了有效成分的稳定性。

她本人也在2009年和2011年分别在书和文章中提到这一发现过程。正是从传统“绞汁”的经验中考虑到改用沸点比乙醇低的乙醚提取,并将该提取物分为中性和酸性两部分,经反复实验,才于1971年10月4日分离获得青蒿素191号。从此,各种媒体开始传播“屠呦呦创新性地使用了低温萃取方法,提炼出了可以治疗疟疾的青蒿素”。

早在1972年3月8日的南京汇报会上,屠呦呦介绍说:“从本草及民间‘绞汁’服用中得到启发,使我们考虑到有效成分可能在亲脂部分,于是改用乙醚提取,这样动物效价才有了显著的提高。”当时并没有提到选择乙醚是考虑到需要低温提取,而是说有效成分在亲脂部分,用亲脂性较强的乙醚代替乙醇是一种合理的选择。

低温提取对保存其青蒿素抗疟有效成分是必须的吗?

首先应该指出的是,1972年3月,屠呦呦得到的并非有效成分,而是有效乙醚中性提取物,是含有多种未知成分的混合物,需要进一步从中分离出有效成分;其次,乙醇和乙醚都是分离提取天然化学成分常用的溶剂,只是乙醚的亲脂性更强,沸点较低,经过酸、碱处理也是一种常规提取流程,绝不是什么新发现;其三,当时对中药青蒿的有效成分一无所知,所谓对热稳定或不稳定只是一种猜测,更无从谈到“创新”与否。

此后多种青蒿素提取方法的成功,证明青蒿素必须低温提取的说法并无事实根据。如云南药物研究所用溶剂汽油(沸程88℃~120℃)常温浸取,减压回收(60℃~70℃),50%乙醇溶液重结晶;山东中医药研究所用丙酮(沸点56℃)热提或冷浸,减压回收;说明从青蒿中提取青蒿素可以采用的溶剂沸点范围比较广,减压回收溶剂,青蒿素均未见被破坏。反而中药研究所采取的乙醚提取法,由于乙醚的易燃易爆性质,无法大规模提取。

对于青蒿素不稳定的想法,只是源于科学家们经过一系列研究后证实青蒿素是一个有机过氧化合物。按照过氧化合物的特性,青蒿素应该是不稳定的,但是种种试验表明青蒿素是一个对光和热都比较稳定的化合物。

中国医学科学院药物研究所梁晓天认为,虽然青蒿素对强酸、强碱不稳定,但是青蒿素在中性非极性溶剂中保持稳定的温度至少可达150℃。1985年美国华尔特里德陆军研究院(Walter Reed Army Institute of Research)的Lin AJ,和Klayman DL等研究青蒿素分子的热重排和热分解,认为青蒿素纯品可耐受200℃高温2.5min,如超过3.5min或在190℃下保持10min则会发生变化。因此,青蒿素相较一般过氧化物而言,其热稳定性是超乎寻常的。

1972年3月,屠呦呦报告认为,必须将乙醇提取改为乙醚提取,其实关键不在乙醇,也不是必须低温提取,而是在所用的药材来源。他们所采用的北京的市售青蒿都是药材公司从当地收购的野生植物黄花蒿,而后来的研究证实,迄今为止,只有菊科植物黄花蒿(Artemisia annua L)或大头黄花蒿(Artemisia annua L f macrocephala Pamp)含有青蒿素这种抗疟活性成分。青蒿素在植物的花含苞欲放时,在叶子中的含量最高;花开后,叶子中的含量下降,花中的含量最高,超过叶子最高值。青蒿素积聚的高峰期也就1周左右。

此外,北京植物黄花蒿的青蒿素含量相对低,杂质更多,分离提取的难度比较大,而四川、海南生长的黄花蒿中有效成分含量高,杂质相对较少,分离提纯就比较容易。因此,当年中药所用北京青蒿重复用乙醚提取青蒿素屡屡失败。应该说,早期对青蒿素一无所知的情况下,屠呦呦1972年3月在会上报告试探用亲脂性较高的乙醚提取代替乙醇得到中性有效部分,证实其对鼠疟抑制有效,对以后的深入研究起到推动的作用,是应该肯定的,也是符合分离提取天然化合物的常规操作,但和葛洪的“绞汁”并无关系。后来不断强调用乙醚低温提取是发现青蒿素的关键性突破的说法也无科学根据。

经过将近40年的科研实践,终于可以确定青蒿素无需低温提取,乙醚更不是必须的溶剂,也不适用于工业化生产。但是直到2015年屠呦呦在诺贝尔奖颁奖会演讲时,还认为是由于改进了用乙醚低温提取,得到有效中性部分这个突破性发现,成为发现青蒿素的关键性一步。因技术、研究的制约而造成之前的错误说法可以被原谅,而在相关研究已证明此前的说法是谬误之后还不予以纠正则是不应该的。中国科学家尤其要注重科研的严谨性,这样才能更好地在世界舞台上展现我们的科研成果。

(环球医学编辑:石 岩)

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