第一节 产品定义、性能及应用特点
紫杉醇是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物，也是目前所了解的惟一一种可以促进微管聚合和稳定已聚合微管的药物。同位素示踪表明，紫杉醇只结合到聚合的微管上，不与未聚合的微管蛋白二聚体反应。细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管，这些微管的积累干扰了细胞的各种功能，特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期，阻断了细胞的正常分裂。通过Ⅱ-Ⅲ临床 研究 ，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。
目前抗癌药的品种很多，作用机理也各有不同，用于卵巢癌和乳腺癌的一线治疗药主要有阿霉素、顺铂和环磷酰胺等，但这些药物对难治的晚期转移性卵巢癌或乳腺癌无治疗作用。紫杉醇(Paclitaxel，Tax01)的问世填补了这一空白。紫杉醇系布迈施贵宝(BMS)公司从太平洋紫杉树皮中提取分离并开发的一种天然的抗癌新药。1992年末美国FDA首次批准它用于其它化疗药难治的转移性卵巢癌，后又批准其用于铂类药物化疗无效的晚期转移性乳腺癌。目前已在美、英、加拿大、瑞典、奥地利等40多个国家上市。初步 研究 发现紫杉醇对其它癌症如小细胞和非小细胞肺癌、恶性黑色素瘤、头颈部癌等也有一定的疗效。最新的动物试验结果表明紫杉醇可预防囊肿形成，并可防止患有多囊肾的小鼠因尿毒症死亡。紫杉醇与其它化疗药合并用药治疗食道癌、肝癌、膀胱癌、生殖细胞癌、白血病和淋巴癌的I、Ⅱ期临床试验正在进行中。
第二节 发展历程
早在1958年，美国国家癌症 研究 所(NCI)组织化学、生态、药理及临床方面的专家对35000种等植物提取物进行抗癌活性的筛选工作，于1963年，参加NCI筛选的目的ResearchTriangleInstitute的化学家MonneEWall和MCWani首次从红豆杉的树皮和木材中分离出了红豆杉的粗提物，之后开始分离活性成分。1971年，MonneEWall和MCWani才同Duck大学的化学教授AndrewTMcphail一起利用X-射线 分析 确定了该活性成分的化学结构，并命名为"紫杉醇"(taxol)。
它的化学结构新颖，抗癌作用机理独特。经过临床药理和毒理实验，Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期临床实验，证明紫杉醇对晚期卵巢癌、转移性乳腺癌、黑色素瘤都有显著疗效，是近二十年发现的最具抗癌显效的天然抗癌药物之一。它对难治性卵巢癌和转移性乳腺癌的治愈率达33.7%有效率达75％以上，对治疗前列癌、上胃肠癌、小细胞性和非小细胞性肺癌前景良好。美国国家肿瘤 研究 所（NCL）所长SamuelBroder博士预言："紫杉醇是人类发现的最有效的抗菌素癌药物之一，是今后相当长时期内使用的主要抗癌药物"，"是晚期癌症的最后一道防线"。1992年12月美国食品与药物管理局（FDA）首次正式批准了施贵宝公司生产的紫素注射液上市。1995年9月，中华人民共和国卫生部颁发了新药证书，对中国科学院药物 研究 所研制紫杉醇注液"紫素"批准生产。1995年中国医药科技十大新闻评选中，新药"紫素"被当选，并获得卫生部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
经过不断的探索，科学们发现紫杉醇药物的临床适用范围不断扩大。除对卵巢癌．乳腺癌．非小细胞肺癌有较好的疗效，对头颈癌．食管癌、胃癌、膀胱癌、恶性黑色素瘤、恶性淋巴瘤有效。对其他恶性肿瘤的临床前资料和以"泰素"（Taxanes）为基础的联合化疗也令人鼓舞。
第三节 产品技术发展现状
1、紫杉醇全合成
紫杉醇结构复杂，母核有5个手性中心，侧链有2个手性中心，因此应有2048个非对映异构体，它的合成对有机化学家是一种挑战，直至1994年才被完成：Nincolaou等运用逆合成 分析 法的战略全合成了紫杉醇。但是需要有22-25步，没有实用价值。
2、紫杉醇半合成
利用在植物中含量较大的紫杉醇杉醇前体物（PRECUTSOR）化学转化成紫杉醇。1988年DentsM从欧洲红豆杉的针叶中得到含量为0.1%的紫杉醇前体化合物：10-去乙酰白卡亭-Ⅲ，以此为原料半合成了紫杉醇以及同系物taxotere，后者的优点在于有效好的水溶性（从而提高了生物利用度且给时间大为缩短），也有广泛的体外抗癌活性，机理与紫杉醇类似。故，半合成被认为是现实的扩大紫杉醇来源的有效途径。
3、替代资源 研究 进展
前体均需要从天然物中取得。因此，寻找含量高的资源天然资源（包括栽培），和组织培养等基础 研究 成为资源 研究 的焦点。到目前为止，已进行了10种红豆杉植物细胞与组织的培养。
4、真菌发酵
真菌发酵是紫杉醇资源 研究 的新领域。安德列亚发现在附生于红豆杉树皮的真菌的培养液中含有紫杉醇，并从太平洋红豆杉的韧皮部分离得到一种真菌，它的菌体中含有紫杉醇。把真菌在红豆杉组织中进行继代培养，发现该真菌分泌紫杉醇的能力十分稳定，是一种有紫杉醇基因的新物种，并把它命名为安德列亚菌。目前，真菌培养液中只能获得纳克培养。
5、基因工程
利用基因工程方法增加红豆杉中紫杉醇的含量取决于两个条件：一、红豆杉遗传转化和再生体系的建立；二、分离红豆杉中与紫杉醇生物合成有关的酶和基因。目前，利根癌农杆菌转移基因、PCR技术可提高细胞中紫杉醇的产量!这是一条很诱人的途径，但紫杉醇生物合成的具体步骤不甚清楚，加之紫杉醇合成可能需要多个基因或一组基因参与等原因，有关基因工程的 研究 才开始。
综上所述，紫杉醇作为有潜力的抗癌药物引起各界极大的兴趣，也取得了许多可喜的成就。到目前为止，世界上还没有经济的、可供大量生产的合成工艺；资源问题虽然已取得进展，但要取得突破性的成果还需要努力。
第四节 产品工艺特点或流程
高效分离纯化紫杉醇的方法包括ａ、萃取，以红豆杉为原料获得含有紫杉醇的提取物；ｂ、去除胶质，除去提取物中的胶质杂质；ｃ、分离纯化。
紫杉醇生产工艺如下：
1、样品的预处理
紫杉醇在原材料中的含量不仅与红豆杉的种类、部位有关，也与原材料采集后的预处理密切相关。 研究 发现，红豆杉树皮在常温避光条件下放置1年其紫杉醇含量与对照组相比下降显著；红豆杉树皮堆放组、露天风吹日晒雨淋放置组与阴凉通风处摊开放置组相比，其紫杉醇含量下降均极显著。因此红豆杉原材料采集后宜尽快进行干燥处理。常见的干燥方式有阴干、冻干和烘干。阴干耗时较长，需要较大场地，可操作性差；冻干不会导致紫杉醇的降解，但需要昂贵的冻干设备；烘干耗时较短，所需设备简易，易于采用。由于紫杉醇含多酯键，不耐高温，在温度高于55℃时易发生降解，因此，红豆杉原材料宜在温度低于55℃的条件下烘干，然后密闭保存。
2、紫杉醇粗提
1）提取溶剂
研究 发现，在乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷等7种溶剂中，单一溶剂的浸提效果以甲醇最好。系统 研究 ，结果表明：在乙酸乙酯、乙醚、丙酮、甲醇和V(乙酸乙酯)：V(丙酮)=1：1等溶剂中，以V(乙酸乙酯)：V(丙酮)=1；1的提取效果最好，其价格与甲醇相当，且可回收再利用，因此有望用于紫杉醇的工业化生产中。
2）提取方法
提取常用的方法有冷浸法、渗漉法和索氏回流法。冷浸法和渗漉法均耗时较长，而索氏回流时的高温易造成紫杉醇的降解。采用V(甲醇)：V(二氯甲烷)=95；5作为提取剂，所需提取时间为35～60min。在溶剂系统不变的情况下，将原料与溶剂的混合物进行超声振荡，使提取达到平衡的时间缩短到5min。超声技术的引入不仅缩短了提取达到平衡所需的时间，还可以使提取在低温下进行，从而避免了紫杉醇在高温下转化为其他物质而造成收率降低。
3、紫杉醇的纯化
1）固液萃取(SLE)
红豆杉的粗提浸膏中往往含有一些无极性或低极性的物质如油脂、蜡、叶绿素、精油、甾醇和树脂等，常采用一些低极性的有机溶剂进行去除。采用石油醚对浸膏进行固液萃取，发现随着石油醚用量的增加浸出的杂质的数量也在增加，但当石油醚用量达到浸膏的5倍时，浸出的杂质数量不再有明显的增加。采用正己烷对浸膏进行除杂，并发现，和原始浸膏的量相比，6倍体积的正己烷是一个优化值。
2）液液萃取(LLE)
红豆杉的粗提浸膏中也含有一些强极性物质如鞣质、氨基酸、糖和盐等，常采用液液萃取的方式进行去除。可采用了三氯甲烷和水体系；With—erup采用二氯甲烷和水体系；也可采用了环己烷和二氯甲烷体系。
3）固相萃取(SPE)
固相萃取是近20年才发展起来的一项技术，此方法应用于紫杉醇的纯化可以快速除去浸膏中与紫杉醇极性相差较大的脂、蜡及色素等杂质。可以利用高容量C18固相柱、超高容量C18固相柱与Em—pore固相萃取盘对甲醇粗提物进行提取，对比发现第3种方法紫杉醇回收率为115．8％，且成本较低。同液液萃取相比，固相萃取具有节省时间、降低溶剂用量、选择性好和收率高的优点。由于红豆杉粗提物中杂质种类多、含量高，若用固相萃取直接处理粗提物将不仅加重填料的回收负荷、缩短填料的使用寿命，并且会因传质阻力大，固定相对紫杉醇的吸附不彻底，而增大紫杉醇的损失。因此，在紫杉醇制备工艺中，液液萃取和固相萃取多串联使用。
4）沉淀法
部分 研究 者利用紫杉醇在已烷溶液中产生沉淀的性质分离精制紫杉醇，即先用有机溶剂浸提植物体，再用合成吸附剂处理粗提物，过滤，向滤液中加入己烷就可以得到紫杉醇沉淀。也可采用了类似的方法，将紫杉醇粗提物用醇、丙酮等极性溶剂溶解，通过添加己烷、石油醚或轻汽油等非极性溶剂将紫杉醇沉淀析出，非极性溶剂则残留于母液中被除去。部分人则通过向醇等极性溶剂的提取物中添加水而使紫杉醇沉淀析出。。沉淀法设备简单、成本低廉且技术较为成熟，可广泛应用于紫杉醇的规模化生产中，但一般只能达到初步纯化的目的，还需要进一步的精制。
5）柱层析法
柱层析法是目前分离纯化紫杉醇最广泛采用的方法。常用的正相柱如硅胶、氧化铝，反相柱有C18苯基柱等，还包括其他一些吸附剂如树脂等。树脂层析法操作简单，生产成本低，且处理量大，有望用于紫杉醇的规模化生产中。
除此之外，还有膜分离法、化学反应法、胶束电动毛细管色谱法(MECC)、高速逆流色谱法(HSCCC)法等等。
随着新技术、新方法的不断引入，紫杉醇提取纯化技术不断取得进步。这些技术必将推动紫杉醇生产的低成本、高效率的产业化进程，改变当前紫杉醇供不应求、价格奇高的局面，并促进医药 行业 的发展及人类健康事业的较大进步。
第五节 国内外技术未来发展趋势 分析
目前国内外对紫杉醇的 研究 方向很多，但仍没有比较成型的可进行工业化生产，主要原因：一是从红豆杉树中提取紫杉醇资源不足，又破坏生态环境，无法持续生产；二是红豆杉的种繁、栽培与扦插尽管可以解决优选、优育、高产的问题，但该种树生长非常缓慢，远水不解近渴，难负重望；三是化学合成与半合成则因紫杉醇的化学结构复杂、分子量相对较大，很难进行工业化生产；四是细胞培养法则因为发酵周期长且新的高产细胞株选育耗时长，中试投产有一定的困难，解决工业化大生产更需长时间 研究 。紫杉醇未来的发展趋势主要有以下两方面。
1、从红豆杉亲缘属植物中提取紫杉醇
中国四川联合大学生物系的张长河等对三尖杉的愈伤组织进行培养，结果发现含有紫杉醇和合成紫杉醇的前体物质。三尖杉与红豆杉相比，分布更广泛，木材蓄积量大，生长快，是获取紫杉醇较好的一条途径。
中国药科大学中药 研究 所的周荣汉等对白豆杉的化学成份进行了 分析 ，结果发现了紫杉醇和短叶醇的存在。
目前经过 分析 ，红豆杉科5个属中的4个属红豆杉属、白豆杉属、澳洲红豆杉属及榧属均含有紫杉烷类化合物，余下的穗花杉属可能也含有类似结构的化合物，该属只有3种，主要分布于中国，因此，我们应集中力量进行深入的 研究 。
2、真菌发酵法生产紫杉醇
国内外学者，不仅从短叶红豆杉、云南红豆杉、西藏红豆杉、东北红豆杉等红豆杉分离得到植物内生产紫杉醇的真菌，还从红豆杉属以外的植物分离到类似真菌。Li等人从Taxodiumdistichum的树皮、韧皮部和木质部中都分离到了Pestalotiopsismicrospora，其中有些产生紫杉醇的产量为14-1487ng/L。
微生物发酵法生产紫杉醇的关键问题是紫杉醇产生菌的分离和发酵液中紫杉醇产量的提高，目前还有许多技术关键问题需要解决。相信在不久的将来，选取优良的紫杉醇产生菌为出发菌株，通过诱变育种、细胞工程或基因工程手段进行改造，从而筛选得到高产工程菌株用于工业化生产，完全可以彻底解决紫杉醇来源的危机。
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