本书整理了作者多年来在紫杉醇绿色提取及高效递送系统领域的研究工作，详尽地阐述了相关技术的研究内容及成果，共4篇。第一篇概述了紫杉醇来源、药理特性及制备工艺。第二篇介绍了紫杉醇绿色提取技术，研究了超高压提取工艺，以及超高压辅助胶束溶液提取纯化紫杉醇的工艺，探究了超高压辅助胶束溶液提取紫杉醇的机理。第三篇和第四篇分别介绍了口服型紫杉醇递送体系构建、注射型肿瘤靶向紫杉醇递送体系构建，探究了纳米药物的安全性、生物相容性及肿瘤治疗药效性，为实现红豆杉资源的开发与应用一体化提供技术支撑。 本书可作为从事紫杉醇及相关研究的科研人员、教师和研究生的参考书，也可供相关制药企业的技术人员和管理人员参考使用。

**篇 紫杉醇来源、药理特性及制备工艺概述
　　第1章 绪论
　　红豆杉由于富含生物碱、黄酮、糖苷、甾醇和酚类化合物，成为当今被人类认识和开发利用的珍贵树种。红豆杉有较高的药用价值，在我国传统医药领域中对消炎、利尿以及通经络等方面有明显疗效。红豆杉中分离出的活性化合物紫杉醇（paclitaxel），在抗肿瘤方面具有显著的功效，尤其是对乳腺癌、卵巢癌有一定的治愈率。紫杉醇主要存在于红豆杉的树皮、果实和叶片中， 1992年被美国食品药品监督管理局（ FAD）批准应用于临床。然而红豆杉中低含量的紫杉醇无法满足市场需求，且传统的提取工艺一般采用有机溶剂长时间浸渍，既耗时，又不环保，而且杂质比重大，为后续的纯化工作带来众多困难，因此迫切需要开发一种高效、省时、环保的提取技术以提高紫杉醇的利用率。
　　我国红豆杉有 4种 1变种，即东北红豆杉（Taxus cuspidata）、云南红豆杉（T. yunnanensis）、西藏红豆杉（ T. wallichiana）、中国红豆杉（ T. chinensis）及中国红豆杉的变种南方红豆杉（T. chinensis var. mairei），分布于我国西南、东北、东南及台湾等地。
　　1.1 红豆杉的起源
　　红豆杉属植物属于第四纪冰期孑遗的古老物种，曾经分布于白垩世、始新世时期的北温带等区域。经历过冰川时期的考验，红豆杉植物已消失了大半，但在森林上层的建群种依然存在红豆杉的身影。红豆杉生长速度缓慢，在同一海拔区域内易被其他物种所替代，但红豆杉的萌生能力强，可在次生林分中有大量分布，使物种得到有效的保存。
　　1.2 红豆杉生物学特性
　　1.2.1 生长特性
　　红豆杉属植物为常绿乔木或灌木、雌雄异株的异花授粉植物，属阴性树种，为典型的浅根植物，主根不明显，侧根发达。球花小，单生于叶腋，雄球花具柄，基部有鳞片，呈头状；雌球花胚珠顶生，基部有珠托，呈盘状，下部有苞片，数枚；种子坚果状，球形，生于杯状肉质的假种皮中，成熟时肉质假种皮红色。红豆杉对气候的变化比较敏感，特别是对温度、光照和湿度的要求较高。红豆杉喜好偏酸性、排水良好、松散、湿润、肥沃的土壤环境。幼苗喜好阴凉、忌晒，育苗及移植**年需遮阴护理。成熟林常见于乔木林下第二、三层，多为散生，极少有大面积天然纯林存在。红豆杉萌发力强，耐修剪，耐寒。其天然更新方式有两种：种子繁殖和无性萌芽繁殖。红豆杉长势缓慢，寿命较长，树龄在 100年以上时，其胸径仅达到 40 cm。
　　1.2.2 生态适应性
　　红豆杉属植物对土壤的适应能力较强，适宜在湿润、排水良好的土壤上生存。红豆杉抗寒能力强，可以耐–25℃的极端低温，耐干旱，不耐涝。红豆杉是典型的阴性树种，散生，极少团块状分布，常处林冠乔木的第二或第三层。冠层郁闭度在 0.5～0.6的幼树和成树生长状态良好，郁闭度增大则生长趋势逐渐减弱。幼龄期植株经强光照射会萎蔫死亡，在散射光下生长良好。红豆杉的地势分布坡向性不明显，多分布在阳坡、半阳坡、阴坡、半阴坡等，阴坡、半阴坡的坡中位和坡下位分布较集中，在坡上位水湿条件较好的夷平地带分布较少。
　　1.3 东北红豆杉概况
　　1.3.1 植物学研究
　　东北红豆杉（ Taxus cuspidata）属裸子植物亚门（ Gymnospermae）松杉纲（Coniferopsida）红豆杉目（ Taxales）红豆杉科（ Taxaceae）红豆杉属（ Taxus），别名紫杉、米树、宽叶紫杉等（图 1.1）。东北红豆杉是针叶类乔木或灌木，属于第三世纪古老的植物物种，树高可达 20 m，胸径可达 40 cm，树皮为红褐色伴有裂纹状；大枝为平展或斜展，小枝为宿存芽鳞，当年生枝为绿色，秋后生枝为红褐色；二年枝为红褐色；冬芽为浅褐色，芽鳞前端渐尖，面有纵脊。叶排成” V”字不规则展开，呈线形或镰状，叶长 1.5～2.5cm，叶宽 1.5～2cm，叶面深绿色，伴有光泽感，叶底面有两条黄褐色气孔线。雄球花含有雄蕊 9～14枚，含 5～8个花药；种子呈椭圆形，深褐色，上部具有 2或 3条钝纵棱脊， 6mm长，顶端含有小钝尖头，开口假种皮覆于外层，成熟时为鲜红色。花期 5～6个月，种子于 9～10月成熟。东北红豆杉耐寒，属耐阴树种，生长于土壤肥沃、潮湿、排水系统好的棕色森林土，沼泽地、岩石地则不宜生长。东北红豆杉在中国分布于黑龙江地区、松花江流域以南及吉林长白山等地带。
　　图 1.1东北红豆杉
　　1.3.2
　　资源分布
　　东北红豆杉分布于中国东北地区，生长于海拔 600～1200m处以白桦、红松、紫椴、山杨等为主的针阔混交林。在吉林省长白山区具体分布于安图、抚松、汪清、浑江、通化、长白地区，向南至辽宁省东山区的凤城、宽甸等，向北延伸至黑龙江省小兴安岭南部的东宁、鸡西和宁安等地。东北红豆杉自然分布地域极窄，年净生长量低，资源储备不足，其树皮、枝叶的采收量有限。
　　1.3.3
　　资源价值
　　具有 250万年以上进化历史的东北红豆杉，*引人注目的是其医药价值，树皮、茎和枝叶均可入药。东北红豆杉植株体内含有有效抗癌化学成分紫杉醇，被世人称为“绿色黄金”和“征服癌症的希望之树”（Shen et al.，2000）；中医认为东北红豆杉具有利尿和通经络的功效。此外，东北红豆杉全年常青，树形美观，花黄果红，可作为观赏盆景。其木材纹路美观，颜色为赤褐色，材质不含松脂且具有坚韧性，是雕刻装饰品、家具木器的珍贵材料。
　　1.4 红豆杉化学成分研究
　　东北红豆杉中的主要成分大致可以分为以下几类：紫杉烷类、黄酮类、生物碱类、甾体类、糖苷类、多糖类、有机酸类、挥发油等（杨星星等， 2016；Morikawa et al.，2010；Kobayashi and Shigemori，2002）。
　　1.4.1 紫杉烷类化合物
　　研究表明，从东北红豆杉的各部位可以提取百余种紫杉烷类二萜化合物，这些化合物的结构中常含有双键、羰基、羟基、木糖基、肉桂酰基、乙酰氧基等功能基团。具有代表性的紫杉烷类化合物有紫杉醇、 7-表紫杉醇、 7-表-10-脱乙酰基紫杉醇、三尖杉宁碱、巴卡丁 Ⅲ、10-脱乙酰基巴卡丁 Ⅲ等（图 1.2）。部分紫杉烷类化合物的分子结构如图 1.2所示（ Wang et al.，2019；王楷婷等，2017；华芳等， 2013）。
　　图 1.2东北红豆杉中部分紫杉烷类化合物的分子结构
　　1.4.2 黄酮类化合物
　　东北红豆杉叶中的黄酮类化合物主要以槲皮素苷类化合物为主，伴随有少量游离的黄酮类化合物。目前，从东北红豆杉中分离出来的重要黄酮类化合物有槲皮素、山柰酚、金松双黄酮、银杏素等。部分黄酮类化合物的分子结构如图 1.3所示（卫强和杨俊杰， 2019）。
　　

目录
**篇 紫杉醇来源、药理特性及制备工艺概述
第1章 绪论 3
1.1 红豆杉的起源 3
1.2 红豆杉生物学特性 3
1.2.1 生长特性 3
1.2.2 生态适应性 4
1.3 东北红豆杉概况 4
1.3.1 植物学研究 4
1.3.2 资源分布 5
1.3.3 资源价值 5
1.4 红豆杉化学成分研究 5
1.4.1 紫杉烷类化合物 5
1.4.2 黄酮类化合物 6
1.4.3 多糖类化合物 7
1.4.4 挥发油 7
1.5 紫杉醇研究概况 7
1.5.1 紫杉醇理化性质 8
1.5.2 紫杉醇合成途径 8
1.5.3 紫杉醇抗肿瘤作用机制 8
1.5.4 紫杉醇临床应用 8
1.6 紫杉醇的药理作用 9
1.6.1 抗肿瘤作用 9
1.6.2 抗菌抗病毒作用 10
1.6.3 抗氧化抗辐射作用 10
1.6.4 降血糖作用 10
第2章 现有提取工艺研究 11
2.1 现有绿色提取工艺研究进展 11
2.1.1 超声波提取技术及应用 11
2.1.2 微波辅助提取技术及应用 13
2.1.3 超临界流体萃取技术及应用 14
2.1.4 酶法提取技术及应用 16
2.1.5 半仿生提取法及应用 17
2.1.6 超高冷等静压法及应用 18
2.2 紫杉醇提取工艺研究 19
2.2.1 溶剂萃取法 19
2.2.2 固相萃取法 19
2.2.3 超临界萃取法 20
2.2.4 膜分离法 20
2.2.5 超声提取法 20
第3章 改善紫杉醇水溶性技术研究 22
3.1 紫杉醇注射制剂研究 22
3.1.1 紫杉醇结构修饰 22
3.1.2 紫杉醇纳米制剂 23
3.1.3 紫杉醇环糊精包合技术 23
3.1.4 紫杉醇胶束剂型 24
3.2 紫杉醇口服制剂研究 25
3.2.1 合成水溶性前药 25
3.2.2 固体分散体 25
3.2.3 纳米制剂 25
3.2.4 抑制P- 糖蛋白表达 26
第二篇.紫杉醇绿色提取技术
第4章 超高压提取工艺研究 29
4.1 工艺方法的建立 29
4.1.1 紫杉醇的标准*线 29
4.1.2 紫杉醇含量的测定 30
4.1.3 超高压提取工艺方法 30
4.1.4 溶剂种类对紫杉醇提取率的影响 31
4.1.5 紫杉醇提取工艺参数的确定 32
4.1.6 紫杉醇提取率的响应面分析及优化 39
4.1.7 验证*优提取条件 44
4.2 不同压力对原料结构的影响 45
4.3 紫杉醇的纯化 46
第5章 超高压辅助胶束溶液提取纯化紫杉醇的工艺研究 49
5.1 紫杉醇HPLC测定方法的建立 49
5.1.1 色谱条件 49
5.1.2 紫杉醇标准*线的制备 50
5.1.3 样品溶液的配制 51
5.1.4 检测限和定量限 51
5.1.5 精密度 51
5.1.6 重复性 52
5.1.7 稳定性 52
5.1.8 加样回收率 53
5.2 超高压辅助表面活性剂提取紫杉醇的工艺研究 53
5.2.1 天然表面活性剂的选择 53
5.2.2 提取工艺的单因素优化 54
5.2.3 提取工艺的响应面优化 59
5.2.4 不同方法提取东北红豆杉枝叶中紫杉醇 66
5.3 紫杉醇的分离与纯化工艺研究 67
5.3.1 紫杉醇的富集 67
5.3.2 柱层析分离紫杉醇 69
5.3.3 重结晶法纯化紫杉醇 74
5.3.4 紫杉醇的鉴定 77
第6章 超高压辅助胶束溶液提取紫杉醇的机理初探 80
6.1 高压对红豆杉叶片的作用 81
6.1.1 植物细胞基本结构分析 81
6.1.2 超高压提取过程中细胞显微结构的变化 81
6.1.3 水浸处理前后物料表征 82
6.1.4 不同溶剂高压提取后物料表征 83
6.1.5 不同提取压力提取后物料表征 84
6.2 超高压对红豆杉叶片中纤维素、半纤维素、木质素含量的影响 86
6.2.1 红豆杉叶片中纤维素含量的测定 86
6.2.2 红豆杉叶片中半纤维素含量的测定 87
6.2.3 红豆杉叶片中木质素含量的测定 87
第三篇 口服型紫杉醇递送体系构建
第7章 多孔淀粉基紫杉醇口服给药体系的制备 93
7.1 多孔淀粉负载紫杉醇工艺研究 93
7.1.1 多孔淀粉直接吸附紫杉醇及工艺参数选择 93
7.1.2 多孔淀粉吸附紫杉醇纳米粒 96
7.1.3 载药量及包封率的测定 97
7.2 多孔淀粉负载紫杉醇口服给药体系理化表征 97
7.2.1 形貌观察 97
7.2.2 比表面积测定 100
7.2.3 表面化学结构测定 100
7.2.4 结晶度测试 101
7.2.5 溶剂残留 103
第8章 多孔淀粉基紫杉醇口服给药体系的体外评价 105
8.1 体外饱和溶解度 105
8.2 体外释放 106
8.2.1 人工胃肠液的配制 106
8.2.2 体外释放结果 106
8.3 体外消化稳定性 109
8.3.1 菌种的培养 109
8.3.2 人工体液的配制 110
8.3.3 体外消化模拟 110
第9章 多孔淀粉基紫杉醇口服给药体系的药代动力学研究 113
9.1 生物利用度测定 113
9.2 组织分布测定 116
第10章 紫杉醇多孔淀粉载药体系对Lewis肺癌细胞及肿瘤的抑制作用 128
10.1 体外肿瘤细胞抑制效果评价 128
10.1.1 细胞培养条件 128
10.1.2 MTT法测定LLC细胞体外抑制率 129
10.2 体内实体瘤抑制效果评价 130
10.2.1 荷瘤鼠模型的建立 130
10.2.2 体内实体瘤抑制效率 130
10.2.3 治疗后荷瘤鼠体重变化 131
10.2.4 治疗后肿瘤体积变化 131
10.2.5 治疗后肿瘤重量变化 132
第四篇 注射型肿瘤靶向紫杉醇递送体系构建
第11章 RGD-PDA-PHBV-PTX-NPs的制备、表征、安全性和释放特性评价 141
11.1 PHBV-PTX纳米粒的制备 142
11.1.1 PHBV-PTX纳米粒制备工艺优化 143
11.1.2 响应面试验设计与优化 146
11.1.3 均质压力与均质次数单因素优化 152
11.2 PDA制备载有紫杉醇的纳米粒涂层 154
11.3 RGD与PDA-PHBV-PTX纳米粒的缀合 154
11.4 RGD定量检测分析 154
11.5 纳米粒的形貌和载药量分析 155
11.6 功能化纳米粒的固态研究 158
11.6.1 FTIR检测 158
11.6.2 XRD检测 159
11.6.3 TG检测 160
11.6.4 DSC检测 160
11.7 纳米粒稳定性及溶血性考察 161
11.8 体外释放动力学研究 163
第12章 RGD-PDA-PHBV-PTX-NPs的靶向抗肿瘤功能评价 166
12.1 基于TCGA数据库的肝癌 / 癌旁组织整合素编码基因表达谱分析 167
12.2 载体对LO2细胞的毒性作用 169
12.3 体外细胞毒性试验 170
12.4 体外细胞摄取行为考察 172
12.5 异位移植瘤模型的建立 174
12.6 小鼠体内NIRF成像 175
12.7 体内抗肿瘤作用 177
12.8 体内安全性评价 179
参考文献 182