粉防己是一味祛风湿的草药,富含异喹啉类生物碱。除标志性化合物汉防己甲素和防己诺林碱外,防己中的其他异喹啉类生物碱尚未进行系统研究。随着粉防己的治疗作用被越来越多地报道,有必要阐明其中的植物化学成分,以研究其有效物质和治疗机理。
由于名称和形态的相似性,粉防己中常掺入含有马兜铃酸的广防己。马兜铃酸具有肾毒性,可能导致肾衰竭、尿路上皮癌和肝癌。因此,建立一种有效、可靠的粉防己质量评价方法具有重要的实用意义。
郑州大学第一附属医院采用超高效液相串联四极杆飞行时间质谱 (UHPLC-Q-TOF-MS) 对粉防己中的异喹啉类化合物进行了综合表征和深入分析。为了克服异喹啉类物质结构相似性带来的解析难度,研究团队提出了一种基于诊断离子 (DFI) 和中性丢失 (NL) 片段的分步结构标注算法,识别了393种异喹啉化合物,覆盖到20多种异喹啉母核结构。
因植物化学成分的差异,粉防己和广防己的鉴别并非难事。然而,LC-MS 对中药样品的前处理步骤比较繁琐耗时,包括机械粉碎、萃取和分馏等,有可能引发样品的分解和改性。因此,目前对中药样品的高通量高质量分析仍然具有挑战性。
研究团队随后采用液滴萃取表面分析-高分辨质谱 (LMJ-HRMS) 技术(即 LESA-MS),对药材切片直接分析来鉴别粉防己。通过对393个异喹啉类化合物的匹配,LESA-MS 检测到的87个信号被归属为270个异喹啉化合物,包括已识别的汉防己甲素和防己诺林碱。没有在样品中检出马兜铃酸的相关质谱信号,证实了样品为粉防己。
液滴萃取表面分析(LESA-MS)是一种原位电离质谱技术,无需或仅需简单样品制备,直接在样品表面取样分析,曾用于木槿花瓣角质层的表征。该方法可以通过对药材切片中的标志性成分的快速分析来鉴别药材的来源,直接、无损、高通量、且环境友好。
图1、粉防己 (汉防己甲素和防己诺林碱,红色) 和广防己 (马兜铃酸 I、马兜铃酸 II、马兜铃内酰胺,蓝色) 的标志化合物。
图2、粉防己 (MeOH 提取物) 五种洗脱物的 UHPLC-Q-TOF-MS 基峰色谱图。a) 含5%氨水的20%甲醇水溶液;b) 含5%氨水的40%甲醇水溶液;c) 含5%氨水的60%甲醇水溶液;d) 含5%氨水的甲醇;e) 含有2%甲酸的甲醇。
LESA-HRMS 分析
LESA-HRMS 通过全自动 TriVersa NanoMate / LESA (Advion) 芯片多通道纳喷源联接 Q-Exactive 质谱进行。使用 LESA 液滴萃取表面分析功能,通过吸头以0.5 μL 溶剂在粉防己切片表面进行微萃取,将萃取液通过芯片以纳升注入质谱仪分析。TriVersa NanoMate 离子源的喷雾电压1.7 kV,气体压力0.5 psi,毛细管温度300℃。
图3、LESA-HRMS 鉴别粉防己。a):粉防己的化学成分质谱轮廓图;b) 和 c):汉防己甲素的质谱图;d) 和 e):防己诺林碱的质谱图;f):m/z 342.06083处无质谱信号,表明马兜铃酸II不存在;g):m/z 294.07608处无质谱信号,表明马兜铃酸I不存在。
研究结论
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https://doi.org/10.1016/j.jpba.2020.113225
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