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方向三:天然化学品分离、化学改性及构性关系研究

来源:生物工程与环境科学系

  天然化学品是自然界长期进化的物质实体,是生物活性物质和实用药物发现的重要源泉。然而,具有良好生理活性的天然化学品往往存在于某些特殊的植物、动物和微生物载体中,不仅含量稀少,而且某些生物载体往往本身就是稀缺资源。因此,对天然化学品的活性成分进行有效的分离和化学改性,研究其组分-结构-活性之间的构效关系,是提高天然化学品利用效率、保护珍稀生物资源的必然选择。天然化学品的化学合成是有机化学研究中最活跃、最具挑战性的研究领域,历史上许多重要的有机化学理论、化学反应和试剂都是从复杂有机化合物的合成研究中诞生和发展的。例如,2015年的诺贝尔生理医学奖颁给了我国药学家屠呦呦,以表彰她在青蒿素单体分离、化学结构改性以及在抗虐疾研究中的突出贡献。湖南省是我国生物医药业发展的重要省份,建有国家级生物产业基地— — 浏阳生物医药园,2015年实现医药工业产值400亿元,且以30.8%的年增速增长。开展天然化学品分离、化学改性及构性关系研究,符合我省生物医药产业规划,对促进我省生物资源合理开发利用、获得重要经济价值的天然化学品具有重要意义。

  然而,目前天然化学品研究的关键问题是复杂化学体系中各种化合物的快速分离效率低下且生物活性有待进一步提高。针对上述问题,本方向重点开展了以下两个方面的工作。(1)天然活性化合物分离筛选方法研究。采用现代分析技术和化学计量学方法,开展了中药活性部位提取分离筛选方法研究。通过对中药提取物色谱分离全谱与活性研究,建立了谱效关系模型,揭示了活性与化合物结构的相关关系,并成功应用于葛根异黄酮抗氧化活性研究和活性成分筛选。该研究获得国家自然科学基金项目3项、湖南省自然科学基金项目1项,湖南省教育厅重点项目1项,获授权国家发明专利1项,指导学生开展国家大学生创新创业训练计划项目1项,相关论文发表在Chem. Eng.J.(IF=4.321)和Colloid Interf. Sci.(IF=3.368)等国际著名期刊上。(2)医药中间体合成新工艺研究。采用绿色高效的合成方法和工艺技术,对特定活性分子进行结构修饰,提高其生理活性和改善物理化学性能。目前已对喹啉类衍生物在有机电致光材料及其应用、天然产物有效成分红景天苷的绿色全合成技术方面进行了广泛研究,红景天苷合成新工艺已进入中试化生产,为进一步产业化奠定了基础; 采用超分子插层组装方法制备药物缓释胶囊如萘普生缓释胶囊与萘普生柱撑水滑石等,研究其结构与缓释性能的相关性。本研究获湖南省科技计划项目1项、长沙市科技计划项目2项、指导学生开展湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目1项。本研究方向突出了服务我省生物医药产业,满足我省对香料、医药中间体和药物载体的重大需求的特色。

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