量子化學(xué)的主要研究方向精選(九篇)

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第1篇：量子化學(xué)的主要研究方向范文

[關(guān)鍵詞] 中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論；經(jīng)絡(luò)臟腑；臟象；中藥藥性；超分子；化學(xué)；物質(zhì)基礎(chǔ)；方證關(guān)聯(lián)；中藥；中藥復(fù)方；氣析；中醫(yī)藥現(xiàn)代化

[收稿日期] 2013-06-09

[基金項目] 國家自然科學(xué)基金項目（81073142，81173558，81270055）；國家博士點基金項目（20124323110002）；湖南省自然基金重點項目（11JJ2055）；湖南省教育廳十二五藥學(xué)重點學(xué)科項目

[通信作者] 賀福元，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事中藥藥理學(xué)、中藥藥劑學(xué)、中醫(yī)藥超分子機制及數(shù)理特征化研究工作，Tel：（0731）5381372，E-mail：

超分子化學(xué)（supramolecular chemistry）根源于配位化學(xué)，有人稱之為廣義配位化學(xué)（generalized coordination chemistry），是30多年來迅猛發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科，它與材料科學(xué)、信息科學(xué)、生命科學(xué)等學(xué)科緊密相關(guān)，是當(dāng)代最前沿的化學(xué)研究領(lǐng)域之一。這個領(lǐng)域起源于堿金屬陽離子被天然和人工合成的大環(huán)和多環(huán)配體，即冠醚和穴醚的選擇性結(jié)合。1967年C J Pederson報道了冠醚配位性能的發(fā)現(xiàn)，揭開了超分子化學(xué)發(fā)展的序幕。1973年，D J Cram基于在大環(huán)配體與金屬或有機分子絡(luò)合化學(xué)方面的研究，提出了以配體（受體）為主體，以絡(luò)合物（底物）為客體的主客體化學(xué)。超分子化學(xué)概念和術(shù)語是1978年J M lehn模擬蛋白質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu)自組裝體的研究內(nèi)容而引進的，在一定程度上超越了大環(huán)與主客體化學(xué)而進入了所謂“分子工程”領(lǐng)域，即在分子水平上制造有一定結(jié)構(gòu)的分子聚集體而起到一定的特殊性質(zhì)的工程，并進一步提出了超分子化學(xué)即“超越分子的化學(xué)”的概念?！盎诠矁r鍵存在著分子化學(xué)領(lǐng)域，基于分子組裝體和分子間鍵而存在著超分子化學(xué)”是對分子與超分子化學(xué)的中肯詮釋。自從1987年P(guān)ederson，Cram和Lehn因為對超分子化學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻而獲得該年度的諾貝爾化學(xué)獎以來，超分子化學(xué)便蜚聲世界，受到了科學(xué)界和大眾的廣泛關(guān)注[1]。

分子化學(xué)是原子之間通過化學(xué)鍵作用形成分子，是以分子為研究對象的化學(xué)，可稱為特征化學(xué)；而超分子化學(xué)是以多種弱相互作用力而非化學(xué)鍵為基礎(chǔ)，是由多個分子通過這種弱的分子間非共價鍵的相互作用為研究對象的化學(xué)，和原子間由化學(xué)鍵作用而形成分子的化學(xué)不同，超分子化學(xué)是研究分子間相互作用的科學(xué)，也可以稱為表觀化學(xué)[2-3]。

超分子化合物是由主體分子和一個或多個客體分子之間通過非共價鍵作用而形成的復(fù)雜而有組織的化學(xué)體系。主體通常是富電子的分子，可以作為電子給體，如堿、陰離子、親核體等；客體是缺電子的分子，可作為電子受體，如酸、陽離子、親電體等。超分子體系中主體和客體之間不是經(jīng)典的配位鍵，而是分子間的弱相互作用，即氫鍵、主客體作用、靜電作用、π-π堆積作用等，其鍵能大約為共價鍵的5%～10%，且具有累加性，但形成的基礎(chǔ)是相同的，都是分子間的協(xié)同和空間的互補，因此可以認為，超分子化學(xué)是配位化學(xué)概念的擴展。

中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論是中華民族幾千年同疾病臨床斗爭的結(jié)晶，其正確性與科學(xué)性不容置疑。眾所周知，中醫(yī)藥理論是建立在對人體有序的多分子群作用基礎(chǔ)上的宏觀規(guī)律表征，長期以來大家多是從宏觀方面尋找解決問題的線索，對于能否從微觀物質(zhì)基礎(chǔ)層面找到詮釋物質(zhì)基礎(chǔ)多持否認的態(tài)度，并且認為這是中醫(yī)藥理論區(qū)別于西醫(yī)的固有特點，這些觀點容易強化“中醫(yī)藥不存在微觀物質(zhì)屬性”的觀點。這主要有2個原因，一是中醫(yī)藥長期的宏觀思維阻礙了以體現(xiàn)中醫(yī)藥理論為核心的微觀物質(zhì)的尋找，從思想上固執(zhí)地認為找不到，也不想怎么找到，這多體現(xiàn)在中醫(yī)藥院校的人才思維之中；二是長期尋找無果，由于對現(xiàn)代非醫(yī)學(xué)科學(xué)缺乏系統(tǒng)而精心的學(xué)習(xí)，沒有找準現(xiàn)代非醫(yī)學(xué)科學(xué)理論，只牽強附會地將中醫(yī)藥理論與現(xiàn)代科學(xué)湊合，多借助現(xiàn)代科學(xué)儀器設(shè)備從“靜態(tài)”的角度進行人體觀察，卻試圖找到能反映宏觀“動態(tài)”中醫(yī)藥理論的微觀物質(zhì)基礎(chǔ)，其結(jié)果注定要失敗，這多體現(xiàn)在非中醫(yī)藥院校的人才思維之中。由于中醫(yī)藥理論的微觀物質(zhì)運行規(guī)律長期不明，累遭非中醫(yī)人士的詬病，因此能否從微觀層面找到中醫(yī)藥理論化學(xué)作用的本質(zhì)規(guī)律是能否詮釋中醫(yī)藥理論并為現(xiàn)代社會所接受（所謂的中醫(yī)藥現(xiàn)代化）的關(guān)鍵，長期縈繞在作者心頭。近年作者在研究網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的成分群與網(wǎng)絡(luò)靶點的作用規(guī)律、在研究中藥“穴藥”法歸經(jīng)理論、在研究單成分的構(gòu)效關(guān)系時，首次接觸到了超分子化學(xué)，發(fā)現(xiàn)兩者有天然淵源關(guān)系，這種大小分子群間作用的印跡模板（鑰匙）關(guān)系理論正是整合人體“海洋般”分子群相互作用而表現(xiàn)出的宏觀規(guī)律，闡述中醫(yī)藥理論的“不二法門”理論。因此，本文先從超分子化學(xué)的研究現(xiàn)狀入手，然后與中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)臟腑理論與中藥藥性理論結(jié)合，剖析人體大小分子群作用的超分子運行規(guī)律，證明能從微觀物質(zhì)作用規(guī)律層面上勾畫出中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論，據(jù)此可提出中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論微觀與宏觀現(xiàn)代化的途徑與框架圖。

1 超分子化學(xué)的研究現(xiàn)狀

1.1 超分子化學(xué)研究的3個階段

超分子化學(xué)研究經(jīng)過了主客體化學(xué)、分子識別化學(xué)和自組裝化學(xué)3個發(fā)展階段。主客體化學(xué)是以主體洞穴包裹客體小分子而形成超分子，為超分子研究的起初階段，只追求特異的非化學(xué)鍵組成的超分子特異性結(jié)構(gòu)；分子識別化學(xué)與醫(yī)學(xué)有歷史淵源，早源于免疫學(xué)的抗體與抗原識別化學(xué)，抗體依抗原表面決定簇識別而合成抗體，兩者結(jié)合可形成巨大的超分子；自組裝化學(xué)是基于既有氫鍵供體又有氫鍵受體的易形成氫鍵的分子，或基于既有電子供體又有電子受體的易形成傳荷絡(luò)合物分子，當(dāng)這種分子以特定的結(jié)構(gòu)存在時會自組裝成高分子聚合物。當(dāng)然，這3個過程不是嚴格的順承關(guān)系，而是相互滲透和相互關(guān)聯(lián)的。例如，在模擬細胞膜的研究中，超分子化學(xué)家就同時運用了主客體化學(xué)和超分子自組裝化學(xué)的知識和手段。荷蘭的Reinhoudt率先提出了分子印刷板（molecular-printboard）的新概念[4]，即將修飾有主體分子（自組裝單分子層）的表面作為分子印刷板。這種富集了大量主體分子的表面像自然界的細胞膜一樣具有表面識別位點，在這種表面上，客體分子通過超分子相互作用可以有效定位。由超分子化學(xué)研究的3個階段可知，其理論將對中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論的解釋將會產(chǎn)生重大而深遠的影響。

1.2 超分子中的主要主體化合物

超分子的主體化合物是指構(gòu)成超分子印跡孔穴（通道）的化合物，其中潛在特異的可結(jié)合的模板分子，兩者為鑰鎖關(guān)系。在超分子化學(xué)的發(fā)展過程中，越來越多的主體分子被發(fā)現(xiàn)或者合成，目前經(jīng)典的超分子化學(xué)中的主體化合物如下。

1.2.1 冠醚配合物 這是最早發(fā)現(xiàn)和研究的化學(xué)超分子物質(zhì)。冠醚一般是具有（CH2CH2X）重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的大環(huán)化合物，其中X代表雜原子。從環(huán)上所含雜原子來看，冠醚化學(xué)己從最初的全氧冠醚發(fā)展到硫、硒、氮、磷、砷、硅、鍺和錫等雜冠醚。冠醚化合物都具有確定的大環(huán)結(jié)構(gòu)，不像一般非環(huán)配體那樣，只是在形成金屬配合物時才形成環(huán)[5]。

1.2.2 環(huán)糊精和環(huán)糊精包合物 環(huán)糊精（cyclodextrin，CD）也稱作環(huán)聚葡萄糖，是由若干D-吡喃葡萄糖單元環(huán)狀排列而成的一組低聚糖的總稱。它具有圓筒狀疏水性內(nèi)腔和親水性外沿，與柔性的開鏈類似物相比具有特別的物理和化學(xué)性質(zhì)。Villiers于1891年通過用酶降解淀粉發(fā)現(xiàn)了環(huán)糊精并分離出來，1904年Scharidinerge表征它們?yōu)榄h(huán)狀低聚糖，1938年Freudenberg等把它們描述成吡喃葡萄糖單元通過α-1，4-糖苷鍵連接構(gòu)成的大環(huán)化合物。迄今為止，己有不少專著與若干長篇綜述、多于1 400個以上的專利和數(shù)以千計的文章描述環(huán)糊精及其包合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用。在藥劑學(xué)上已有廣泛的應(yīng)用，多采用β-環(huán)糊精。含有環(huán)糊精結(jié)構(gòu)的自組裝體己經(jīng)被應(yīng)用到分子識別[6]、藥物輸運[7]、超分子凝膠[8]和微反應(yīng)器等領(lǐng)域。我國著名化學(xué)家徐光憲院士曾經(jīng)特別指出環(huán)糊精超分子科學(xué)是21世紀化學(xué)領(lǐng)域11個突破口之一[9]。

1.2.3 杯芳烴 杯芳烴是一類對位烷基苯酚通過亞甲基在酚羥基鄰位連接而構(gòu)成的一類大環(huán)化合物，是酚醛樹脂縮合的環(huán)狀化合物。最有代表性的是20世紀40年代Zinke等用對叔丁基苯酚和甲醛在氫氧化鈉存在下加熱得到的由對叔丁基苯酚結(jié)構(gòu)單元和亞甲基交替連接的四聚體。該化合物的分子模型表明它的形狀像一個杯子或花瓶，故稱之為杯芳烴。在杯芳烴p-tert-butylcalix（n）-arene的杯狀結(jié)構(gòu)底部緊密而有規(guī)律地排列著n個酚羥基，而杯狀結(jié)構(gòu)的上部具有疏水性的空穴。前者鰲合和輸送陽離子，后者則能與中性分子形成配合物。由于杯芳烴的這種獨特的結(jié)構(gòu)，離子和中性分子均可作為其形成配合物的客體。

1.2.4 瓜環(huán) 瓜環(huán)是一類由n個甘脲單元和 2n個亞甲基橋聯(lián)起來的大環(huán)化合物，具有剛性疏水性穴腔及親水性端口的特殊結(jié)構(gòu)，與客體作用后有可能改變客體物質(zhì)的理化性質(zhì)，使得瓜環(huán)成為超分子化學(xué)的重要主體之一。瓜環(huán)作為一種潛在的藥物運轉(zhuǎn)、緩釋或控釋載體，藥物與瓜環(huán)作用后，可顯著地改變藥物性質(zhì)。瓜環(huán)是繼冠醚、環(huán)糊精和杯芳烴等大環(huán)化合物之后的一類新型大環(huán)化合物[10-11]。

1.2.5 其他類型的大環(huán)化合物 ①葫蘆脲：由尿素、乙二醛和甲醛之間的簡單反應(yīng)獲得的大環(huán)化合物[12]。葫蘆脲與環(huán)糊精或其他大環(huán)化合物相比，其另一特征是具有更加剛性的結(jié)構(gòu)；②卟啉和酞菁：卟啉是在卟吩環(huán)上擁有取代基的一類大環(huán)化合物的總稱。卟吩是由4個吡咯環(huán)和4個次甲基橋聯(lián)起來的大π共軛體系；卟吩分子中4個吡咯環(huán)的8個β位和4個中位的氫原子均可被其他基團所取代，生成各種各樣的卟吩衍生物，即卟啉。酞菁是與卟啉結(jié)構(gòu)相近的大環(huán)化合物。卟吩環(huán)“中位”上的碳原子被氮原子取代即為酞菁。環(huán)上未曾和氫結(jié)合的氮原子可以接受2個質(zhì)子，形成正二價離子；已和氫結(jié)合的氮原子又能給出2個質(zhì)子，形成負二價的離子，而同正價的金屬離子形成配合物。卟啉和酞菁陰離子對過渡金屬離子有很強的配位能力[13]；③環(huán)肽：環(huán)肽是以多個氨基酸的肽鍵構(gòu)成的環(huán)狀化合物，廣泛存在于自然界中，已報道的環(huán)肽大多來自于海棉狀和海洋中的節(jié)肢動物等低等生物中，實際上環(huán)肽和類環(huán)肽也廣泛存在于微生物、真菌、藻類和高等植物，并在生物體的生命活動中扮演著重要的角色。除此，還有雜多酸類、多胺類、樹狀、液晶類等超分子化合物[14]。

1.2.6 人體巨復(fù)超分子體 首先人體內(nèi)的單分子、超分子通過自組織、自組裝、自識別與自復(fù)制組成一定功能的超分子，在眾多小分子模板基礎(chǔ)上進行超分子主體結(jié)構(gòu)的合成，如參與的各種生化代謝反應(yīng)酶合成、基于氨基酸的蛋白質(zhì)合成、基于葡萄糖的肝糖元合成，基于核苷酸的DNA，RNA合成等。這此合成的超分子主體又以亞單位合成巨大功能性超分子主體，眾多功能性巨大超分子主體組成細胞器，眾多細胞器構(gòu)成細胞，然后通過自我復(fù)制分化成各種功能類型的細胞，再聯(lián)接形成器官組織，最終構(gòu)成整個人體。在這個多級的超分子主體生成過程，母體超分子保留了子體超分子的印跡模板，因此人體就是一個擁有各種層次印跡模板，按一定的空間孔穴通道結(jié)構(gòu)進行聯(lián)接所形成的巨復(fù)超分子體。

1.3 超分子的結(jié)構(gòu)與作用的主要特征

1.3.1 超分子結(jié)構(gòu)的主要特征 由上述的主體化合物可知超分子結(jié)構(gòu)特征有：①超分子是主體與客體兩部分分子組成的非成鍵化合物，可以結(jié)合也可以脫離，主客體分子存在一定的分子構(gòu)象關(guān)系，兩者結(jié)合程度由構(gòu)象決定；②主體分子中存在一定形狀的孔穴，容納與孔穴模板相同或相似小分子，不相同或不相似的小分子難能進入孔穴或結(jié)合不緊，兩者存在鑰鎖關(guān)系；③超分子主體之間可結(jié)合形成更大的超分子主體化合物； ④主體分子可以環(huán)合生成封閉孔穴，也可非環(huán)合聚合成開放孔穴，以螺旋狀、片狀、膠束、納米囊、聚合亞單、細胞器及細胞等各種形式，由小分子到大分子形成各種超分子聚集主體；細胞是龐大超分子聚集主體體系，人體更是巨復(fù)超分子聚集主體體系，包含了從單分子到各種超分子聚集體的通道結(jié)構(gòu)與印跡模板；⑤各種層次的超分子主體化合物以特定的孔穴模板相連，形成經(jīng)絡(luò)臟腑，組織器管，能與相一致的模板小分子進行作用；⑥超分子的主體與客體結(jié)合后形成的超分子，會改變主客體分子的性質(zhì)，宏觀上會表現(xiàn)出小分子在主體分子中的遷移、理化性質(zhì)的各向異性，同時主體分子的理化性質(zhì)也會發(fā)生變化。

1.3.2 超分子作用的主要特征 具有分子間的自組織、自組裝、自識別和自復(fù)制。

自組織：分子自組織通常指許多相同的分子，由于分子間力的協(xié)同作用而自動組織起來，形成有一定結(jié)構(gòu)但數(shù)目可以多少不等的多分子聚集體，有以下特點：①包括在空間上或時間上都表現(xiàn)出自發(fā)的有序性體系；②包括空間結(jié)構(gòu)和平衡結(jié)構(gòu)和非平衡的結(jié)構(gòu)兩者的瞬間動力學(xué)的有序性，結(jié)構(gòu)的有序性，結(jié)合的非線性化學(xué)過程的有序性及能量流動和時間方向上的有序性；③僅僅限于非共價鍵的超分子層次；④多組分在分子組分間由分子識別或在動力學(xué)過程中產(chǎn)生特殊相互作用，表現(xiàn)出超分子的自組織和長程有序性，從而形成多分子有序體。簡而言之，就是越有序，組織性越好。如分子層、分子晶、體膜、液晶、膠束、膠體、細胞器、細胞等都是自組織的有序體，人體更是自組織的有序體。

自組裝：自然界中存在眾多的自組裝作用，在生物過程中，基質(zhì)和蛋白質(zhì)受體的結(jié)合，酶反應(yīng)中的鎖鑰關(guān)系，蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)絡(luò)合物的組裝，免疫抗體抗原的結(jié)合，分子間遺傳密碼的讀碼翻譯和轉(zhuǎn)錄，神經(jīng)遞素誘發(fā)信號等。自組裝體包含了①分子識別：主體有選擇性地識別客體并以某種方式與客體配位形成化合物。②分子催化：自組裝的超分子配合物具有反應(yīng)性和催化作用，體現(xiàn)高效能、高選擇性。生物體內(nèi)的氧化、還原、?；D(zhuǎn)移、β-消除、C-C鍵形成及斷裂等可在特定的酶中進行[15]。③分子轉(zhuǎn)移：組裝后的超分子常能促進光子、電子或離子的傳遞。

自識別：分子在自組裝過程會產(chǎn)生自識別。這是在主客體體系中，主體有選擇性地識別客體并以適宜的形式形成主客體化合物，亦超分子體系，與沒有相互作用的主體和客體的混合物相比，這種超分子體系體現(xiàn)出不同的特性。主體識別各種客體的主要方式有與主體空穴的大小形狀匹配、配位點特性及數(shù)目、配體種類與數(shù)目、電荷強弱等。

自復(fù)制：超分子的自復(fù)制作用就相當(dāng)于DNA 的自復(fù)制。對于后者，首先是DNA 雙螺旋的兩辮拆開，兩根母辮即形成模板，它們的復(fù)制原理是一樣的。

1.4 超分子的研究與檢測手段

現(xiàn)階段超分子化學(xué)的目標主要集中于超分子形成中的機制及應(yīng)用研究，如確定分子間作用力的協(xié)同；研究分子識別與位點識別的機制與過程；研究不同結(jié)構(gòu)層次的組裝體、組裝過程及組裝方法，尤其是生物活性體系及低維體系的組裝，自然界的自組裝，以及超分子體系中結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系等等。

由于主客體分子間包合作用力的主要來源是分子間存在的范德華力、疏水作用力及氫鍵作用力等，超分子體系分子間弱相互作用力的理論研究目前常用的方法有量子化學(xué)和統(tǒng)計熱力學(xué)2種。量子化學(xué)方法主要在電子結(jié)構(gòu)水平上準確地研究分子間弱相互作用力，可望在深層次的理論水平上揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)[16]，用于超分子體系弱相互作用力研究的量子化學(xué)方法有abinitio，HF，SCF，MP，DFT等方法。熱力學(xué)方法主要是研究超分子中的主客體作用的形成隨著溫度變化的重要的熱力學(xué)參數(shù)。主要主體分子、客體分子與超分子的自由能變（ΔGsup）和平衡常數(shù)Ksup，可用熱力學(xué)的方法研究過程的狀態(tài)函數(shù)變量[17]。用 Schneid提出的成對作用的自由能線性估算方法進行超分子自由能變（ΔGsup）的研究，可得到較滿意的結(jié)果。

實驗方法有多種形式，用譜學(xué)方法研究分子間弱相互作用已成為實驗研究的主要手段。紅外光譜法：形成了超分子體系時，相互作用部位或基團伸縮振動受到影響，從而吸收峰頻率發(fā)生一系列的位移，根據(jù)位移可對超分子體系間選擇性作用力作半定量研究；核磁共振法：形成超分子體系時，選擇性部位原子的化學(xué)環(huán)境發(fā)生變化，根據(jù)化學(xué)位移發(fā)生變化的值可研究超分子體系的弱相互作用。分子散射法：對于簡單超分子體系給出精確的分子間相互作用勢函數(shù)，根據(jù)散射數(shù)據(jù)可以確定超分子體系的弱相互作用，但對復(fù)雜超分子體系無能為力；X 射線單晶衍射法：則可通過鍵長及鍵角直觀地確定超分子體系的弱相互作用力，另外還有色譜法和生成熱測定法。其余研究超分子化學(xué)的手段也很多，例如可見光譜和熒光光譜、圓二色光譜、電位法和色譜法等[18-21]。

1.5 超分子藥物與應(yīng)用

1.5.1 超分子藥物研究 在藥物制備、合成與發(fā)現(xiàn)中超分子化學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用。①超分子動態(tài)組合化學(xué)用于藥物發(fā)現(xiàn)：以酶、受體型蛋白等作為模板加入到動態(tài)組合庫中，庫中與之最有親和力的成分就被放大，而與之無作用的成分將減少。這些放大的成分是該庫中最有可能成為先導(dǎo)化合物的成分。②超分子載體用于藥物合成：在多相合成藥物時，可采用金屬超分子載體形式將金屬催化劑由水相轉(zhuǎn)移到有機相而促進藥物的合成。③包合型超分子藥物制備：將主體分子包合客體藥物分子制成超分子包合物，形成分子膠囊可改良藥物的水溶性與穩(wěn)定性。目前，多采用環(huán)糊精作為主體分子包合親脂性藥物以增加其生物利用度。如采用β-環(huán)糊精包合物包合大蒜素[22]、苯佐卡因[23]。利用環(huán)糊精制備結(jié)腸、腦、特殊細胞靶向給藥系統(tǒng)[24]。還可用來掩蓋藥物的不良氣味，降低藥物的刺激性與毒副作用等[25]。④印跡模板技術(shù)用于藥物分離：先將被分離的物質(zhì)作為模板分子與高分子材料進行聚合，然后水解釋放模板藥物分子。

超分子化學(xué)藥物可能改變藥物的穩(wěn)定性和在人體的傳送機制，即改進藥物在體內(nèi)的膜運輸，使藥物達到特定的作用靶點，提高和特異靶點結(jié)合的能力，提高藥物的有效利用度，降低藥物的毒副作用。因此可能開發(fā)出具有新的結(jié)構(gòu)、藥理、藥效和劑型的藥物。

1.5.2 超分子藥物 對超分子藥物進行了概括，主要包括以下幾類①抗癌超分子藥物：基于卟啉及唑類化合物的結(jié)構(gòu)特點及抗癌活性[26]，如替加氟和硝基咪唑類卟啉[27]。替加氟修飾的卟啉化合物對肝癌細胞 SMCC-7721、結(jié)腸癌Volo細胞的體外抑瘤有較好活性。②抗炎鎮(zhèn)痛類超分子藥物：如將阿司匹林、 煙酰胺與鋅離子形成的絡(luò)合物超分子佛立沙后，不僅改善了阿司匹林的胃腸道刺激性，還有效地提高了其鎮(zhèn)痛抗炎作用[28]。鋅（II）-巴氯芬絡(luò)合物超分子的止痛活性也強于其母體藥物[29]。③抗瘧類超分子藥物：將青蒿素與環(huán)糊精制成絡(luò)合物超分子，水溶性得到了很大改善，其口服生物利用度得到了提高。還有二茂鐵喹是含二茂鐵結(jié)構(gòu)的抗瘧類絡(luò)合物，可以長期穩(wěn)定的在生物體內(nèi)表現(xiàn)出抗瘧活性，已成為抗瘧類候選藥物[30]。 ④抗菌類超分子藥物：將過渡金屬與抗生素或其他潛在抗菌化合物形成的絡(luò)合物大部分具有比配體本身更好的抗菌活性，如將喹諾酮類、磺胺類、席夫堿類、縮氨硫脲類和大環(huán)類與過渡金屬Au（I），Ag（Ⅰ），Pd（Ⅱ）等生成超分子，從這些絡(luò)合物超分子中篩選出了良好抗菌活性的藥物分子。⑤抗結(jié)核類超分子藥物：異煙肼是一個良好的金屬離子螯合劑，能與錳（Ⅱ），鈷（Ⅱ），鎳（Ⅱ），銅（Ⅱ），鋅（Ⅱ），鎘（Ⅱ），鉛（Ⅱ）及稀土等金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，研究發(fā)現(xiàn)將異煙肼及其衍生物制成絡(luò)合物超分子可提高其脂溶性[31-32]，增強其抗結(jié)核作用。⑥心血管系統(tǒng)的超分子藥物：將硝苯地平、尼群地平、卡托普利、尼卡地平和尼莫地平制成β-CD或HP-β-CD包結(jié)絡(luò)合物，可有效提高該類藥物的穩(wěn)定性、生物利用度和溶解性等。將硝苯地平分別用2-HP-β-CD和羥丙基纖維素制成雙層片劑，可通過調(diào)節(jié)二者比例來滿足不同釋藥速率要求[33]。

由上可知，目前的超分子藥物多為過渡態(tài)金屬絡(luò)合物和β-CD的包合物兩大類，多以化學(xué)藥物的形式研究報批，總體研究層次不高，作為中藥及復(fù)方制劑的化學(xué)成分存在天然的超分子形式，并且中藥本身就是生物體的模板分子產(chǎn)物，具有與人體共模板的生物相容性，因此作為超分子的中藥藥物的研究更有廣闊的空間。

2 生物體內(nèi)、中藥超分子存在形式及超分子現(xiàn)象

超分子化學(xué)的起源在一定程度上來自生物體系，如植物進行光合作用的葉綠素是卟啉環(huán)的鎂絡(luò)合物超分子；血紅蛋白吸收和運載氧的血紅素是卟啉環(huán)的鐵絡(luò)合物超分子等。在生物體內(nèi)，超分子的主體是各種酶、受體、基因、免疫系統(tǒng)的抗體和離子載體的接受位點等，客體是底物、抑制劑、抗原或者藥物等。主客分子的共同協(xié)作用是產(chǎn)生生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)，因此可以說生命體系是一個巨復(fù)的生物超分子體系[34-35]。

2.1 糖類

可以分為單糖類、低聚糖和多聚糖類及其衍生物，有均多糖與雜多糖之分。高聚糖類的螺旋結(jié)構(gòu)是開環(huán)的主體分子，可與小分子形成超分子，如淀粉與碘呈藍色；環(huán)糊精是由5～7個葡萄糖而成的閉環(huán)聚合主體分子，可與很多分子量較小的藥物形成超分子，改善藥物的不良水溶性與穩(wěn)定性；氨基糖類也是很好的細胞間質(zhì)連接物，與脂肪、蛋白質(zhì)構(gòu)成細胞間孔穴通道，是構(gòu)成中醫(yī)經(jīng)絡(luò)臟腑的重要物質(zhì)基礎(chǔ)；同時糖類又是很好的氫供體與受體，分子間可相互作用、結(jié)合及自組裝形成超分子體系；單糖也可作為客體分子與其他的主體分子結(jié)合形成超分子體系；而多糖則可以作為主體分子包合其他中藥成分構(gòu)成超分子體系。由于糖類的普遍存性，研究糖類的超分子形式對解釋人體的經(jīng)絡(luò)臟腑現(xiàn)象有重大作用。

2.2 氨基酸、蛋白質(zhì)類

自然界中各種形式的氨基酸300左右，但能以肽鍵形成蛋白質(zhì)的為20種，均為α-氨基酸。蛋白質(zhì)是超分子主體最好的表現(xiàn)形式。常現(xiàn)的酶類及催化作用，抗體抗原反應(yīng)，受體、轉(zhuǎn)運體及各種離子通道均能發(fā)現(xiàn)超分子物質(zhì)及能尋找到超分子作用蹤影。蛋白質(zhì)的螺旋、β-片層及四級結(jié)構(gòu)形式是形成天然超分子體最杰出的代表。與糖類一樣，蛋白質(zhì)普遍存在，因此蛋白質(zhì)的超分子形式對解釋人體內(nèi)經(jīng)絡(luò)臟腑現(xiàn)象具有更加重大意義。

2.3 核苷酸及DNA類

生物體的遺傳信息靠核苷酸順序結(jié)構(gòu)產(chǎn)物DNA貯存，構(gòu)成DNA的核苷酸雙螺旋結(jié)構(gòu)本身就是超分子物質(zhì)。在DNA，RNA的合成及基于RNA信息合成蛋白質(zhì)均是以超分子形式而發(fā)生作用。

2.4 苷類

苷類是糖或糖的衍生物與非糖物質(zhì)（稱為苷元或配基）通過糖的端基碳原子連接而成的化合物，也是在自然界廣泛存在的天然產(chǎn)物。根據(jù)其結(jié)構(gòu)中苷元、糖或糖的衍生物的存在形式，可自身結(jié)合形成各種形式的超分子，如甾醇類與甾體皂苷形成的分子復(fù)合物，金屬離子與苷元的酚羥基、羧基形成的絡(luò)合物，多電子苷與缺電子苷形成的傳荷絡(luò)合物等；同時也可與體內(nèi)的大分子主體形成超分子化合物。

2.4.1 醌及苷類 這是一類分子中具有醌式結(jié)構(gòu)的化合物，分子中多具有酚羥基，有一定的酸性。醌類為缺電子基團，可與供電子基團，如酚、苯胺形成傳荷絡(luò)合物，如氫醌復(fù)合物；也可與β-環(huán)糊精（β-CD）衍生物形成包合物，同樣可被多糖螺旋形成包合物；也可與空軌道的金屬離子形成絡(luò)合物；也易與酰胺鍵形成氫健絡(luò)合物；也可與蛋白質(zhì)形成氫鍵絡(luò)合物等超分子。

2.4.2 香豆素及苷類 其基本骨架可視為由鄰羥基桂皮酸形成的內(nèi)酯，在稀堿溶液中內(nèi)酯環(huán)可水解開環(huán)，生成能溶于水的順鄰羥桂皮酸的鹽，加酸后可環(huán)合成為原來的內(nèi)酯。主要與多糖、蛋白質(zhì)等主體分子形成超分子。

2.4.3 木脂素及苷類 這為苯丙素的二聚體，本類化合物可作為客體分子與多糖、蛋白質(zhì)主體分子結(jié)合形成超分子。

2.4.4 黃酮類 泛指具有2個苯環(huán)通過中間三碳鏈相互聯(lián)結(jié)而成的一類化學(xué)成分。為多電子供體，可與空軌道的金屬離子、氫鍵受體、電子受體等形成超分子；也可作為客體分子與多糖、蛋白質(zhì)主體分子結(jié)合形成超分子體系。

2.5 萜類和揮發(fā)油

萜類和揮發(fā)油由異戊二烯單位構(gòu)成，分單萜、倍半萜、二萜等。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同形成超分子能力相差很大。大多可作客體分子與β-環(huán)糊精孔穴分子形成包合分子；也可自身聚合成樹脂，也可形成分子復(fù)合物；也可形成低共熔物；也可與吐溫等表面活性劑形成氫鍵復(fù)合物與傳荷絡(luò)合物，也可作為客體分子與多糖、蛋白質(zhì)主體分子結(jié)合形成超分子體系。

2.6 生物堿

生物堿是一類存在于生物體內(nèi)的含氮有機化合物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而多樣?？勺鳛榭腕w小分子被包合成超分子；在酸性條件下可與重金屬、有機酸、多電子基團形成復(fù)合物；與鞣質(zhì)結(jié)合形成超分子；環(huán)肽類大分子可作為主體分子包合其它成分形成超分子，因此在不同條件下，不同結(jié)構(gòu)的生物堿可能形成不同形式的超分子，因此生物堿應(yīng)是形成各種超分子物質(zhì)較為豐富的一類化合物，加上它富有強大的生物活性，因此研究生物堿各種形式的超分子對闡明中醫(yī)藥理論具有重大意義。

2.7 甾體類

甾體類是一類結(jié)構(gòu)中具有環(huán)戊烷駢多氫菲甾核的化合物。可作為客分子進行包合，另外最重要的是β-甾醇類形成有機分子復(fù)合物超分子。

2.8 三萜類

三萜類是一類基本骨架由30個碳原子組成的萜類化合物。可作為客分子、氫或電子供受體形成超分子復(fù)合物，也可作為客體分子與多糖、蛋白質(zhì)主體分子結(jié)合形成超分子體系。與糖結(jié)合形成皂苷具有表面活性作用，自已可以聚合成膠束形成超分子。

2.9 鞣質(zhì)

鞣質(zhì)是一類復(fù)雜的多元酚類化合物的總稱，可與蛋白質(zhì)結(jié)合形成致密、柔韌、不易腐敗又難透水的超分子化合物；也可與生物堿復(fù)合生成超分子；同時自身聚合生成鞣紅超分子；還可與重金屬鹽如醋酸鉛、醋酸銅等產(chǎn)生超分子沉淀。因此鞣質(zhì)是中藥成分中最易生成超分子的一類物質(zhì)。

由上可知生命體及中藥中各種成分均可以以主體或客體形成超分子，是研究超分子化學(xué)，闡明生命現(xiàn)象的最好載體材料。

3 具有超分子載體特性的生物體決定了超分子化學(xué)對闡明中醫(yī)藥理論科學(xué)內(nèi)涵的特殊影響

誠如前述作為生物體的人體與中藥可以看成是一個由單分子、超分子、聚合超分子及巨復(fù)超分子構(gòu)成的復(fù)雜體系。在由小分子構(gòu)成整個人體有序超分子過程中，其超分子主體保留了客體小分子的印跡模板，形成孔穴通道結(jié)構(gòu)與外界發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進行物質(zhì)能量聯(lián)系，否則生命現(xiàn)象難以為繼。當(dāng)人體的各類小分子在心臟搏血功能的推動下，人體各組織器官的主體分子對客體小分子表現(xiàn)出機體結(jié)構(gòu)的各向異性作用，亦“氣析”現(xiàn)象。水為洗脫劑，溶于水的各類客體分子與組織器官主體分子的孔穴通道產(chǎn)生印跡作用，包括“分子篩、離子交換、吸附、分配與親合色譜”的各種形式，體現(xiàn)出“印跡模板”特征的“氣析”（由于這種作用是產(chǎn)生中醫(yī)氣的本源，并且各組織器官能能象色譜學(xué)那樣區(qū)別客體分子，故定義為“氣析”）現(xiàn)象，亦經(jīng)絡(luò)臟腑現(xiàn)象。其結(jié)果是與組織器官“印跡模板”相吻合的分子產(chǎn)生作用，而不吻合的分子就難產(chǎn)生作用。因此，中醫(yī)經(jīng)絡(luò)臟腑理論正是對人體眾多大小分子群在血液流動下所表現(xiàn)出各種 “印跡模板”形式的超分子印跡作用規(guī)律高度總結(jié)：具有相同或相似的“印跡模板”分子通道結(jié)構(gòu)便構(gòu)成了經(jīng)絡(luò)臟腑；通過通道結(jié)構(gòu)與外界機體子體小分子作用就形成了臟象；具有與之相同或相似的“印跡模板”中藥分子便構(gòu)成了中藥有效成分；中藥有效成分與經(jīng)絡(luò)臟腑的印跡作用便形成了中藥藥性理論和功效[36]；中藥復(fù)方配伍又能顯著性地改變這一超分子印跡作用規(guī)律，由此便形成了中醫(yī)藥的“理、法、方、藥”基礎(chǔ)理論的微觀物質(zhì)基石。

誠如上述分析，人體各個臟器與血液中的各類成分作用的選擇性或偏向性，用現(xiàn)在的化學(xué)語言表述為分子間作用的結(jié)構(gòu)因素的各向異性，亦超分子鑰鎖關(guān)系；而宏觀上就是幾千年來中醫(yī)藥總結(jié)出來的臨床用藥的藥性理論。其實這種類似的作用在單分子藥物與靶點的構(gòu)效關(guān)系研究中已有表述，也很容易用超分子的自組織、自組裝、自識別與自復(fù)制解釋，但由于中醫(yī)藥研究者沒有將其歸納總結(jié)上升到分子群間的超分子印跡作用規(guī)律，以超分子化學(xué)解釋罷了。

由于與生物體具有自然淵源的中藥及復(fù)方成分必然是這個巨大的超分子體系中的一部分，中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論正是這種形形的各種形式的超分子共同作用的宏觀現(xiàn)象。因此超分子化學(xué)在闡明中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論中所蘊藏的巨大作用是其他現(xiàn)代科學(xué)理論所無與倫比的。據(jù)目前僅有的超分子化學(xué)知識，對中醫(yī)基礎(chǔ)理論可作初步解釋如下。

3.1 經(jīng)絡(luò)及現(xiàn)象

經(jīng)絡(luò)的宏觀屬性已為大量的針灸臨床治病實踐所證實，但微觀屬性卻沒有完全闡明。據(jù)目前研究結(jié)果，對經(jīng)絡(luò)認識有：①神經(jīng)系統(tǒng)觀；②廣義的經(jīng)絡(luò)觀；③生化物質(zhì)觀，代表性觀點有P物質(zhì)的觀點，細胞外基質(zhì)的觀點，鈣離子（Ca2+）富集觀點；④經(jīng)絡(luò)的生物物理學(xué)特性研究，表明聲傳播的高振聲、低頻聲和聲信號循經(jīng)性，電傳導(dǎo)的低電阻、高電容、良導(dǎo)絡(luò)性[37]，體表紅外線熱輻射軌跡的循經(jīng)性，體表發(fā)光強度與對稱的循經(jīng)性，磁振動線的循經(jīng)性，圖象掃描（用正電子發(fā)射斷層掃描儀的透射掃描圖象和發(fā)射掃描圖象的融合技術(shù)顯示出示蹤跡循經(jīng)遷移線在體內(nèi)的三維斷層圖像及立體透視圖像[38]）。古人采用內(nèi)視的方法觀察經(jīng)絡(luò)的走向。據(jù)上述研究結(jié)果可知，經(jīng)絡(luò)的組織形態(tài)學(xué)位置至今仍在肉眼觀察能力之外，沒有一種公認的學(xué)說進行解釋，但大量的臨床與科學(xué)實驗表明，人體經(jīng)絡(luò)及現(xiàn)象是客觀存在的。

如果將目前的經(jīng)絡(luò)研究結(jié)果與人體超分子化學(xué)結(jié)合，由超分子的自組織、自組裝、自識別與自復(fù)制的性質(zhì)可以推斷人體特定模板分子孔穴通道結(jié)構(gòu)，亦經(jīng)絡(luò)的必然存在。因此人體經(jīng)絡(luò)的微觀物質(zhì)基礎(chǔ)是：基于細胞內(nèi)外巨型超分子主體物質(zhì)的一定“印跡模板”分子孔穴空間有序排列通道結(jié)構(gòu)；而經(jīng)絡(luò)現(xiàn)象是：基于這一通道的體內(nèi)“印跡模板”分子在心臟搏血作用下，按“氣析”所表現(xiàn)出的印跡宏觀作用現(xiàn)象，體現(xiàn)出各組織器官“印跡模板”通道的各向異性。根據(jù)主體通道結(jié)構(gòu)與客體“印跡模板”分子的鑰鎖對應(yīng)關(guān)系，具特定通道結(jié)構(gòu)的經(jīng)絡(luò)必然體現(xiàn)與客體“印跡模板”分子相一致的光、電、磁、熱等效應(yīng)。由此推知，與十四經(jīng)絡(luò)一致，人體的主體“印跡模板”孔穴通道大體上為14種模式，而這種微觀的“印跡模板”分子孔穴通道相互混雜重疊，你中有我，我中有你，散布于各個實體臟器之中，因此相互干擾大，同時經(jīng)絡(luò)中的客體小分子受當(dāng)時的身體狀態(tài)、飲食習(xí)慣不同而變化，因此采用目前的“靜態(tài)”的觀察方法是很難發(fā)現(xiàn)其蹤跡的，但如果采用“靜態(tài)”與“動態(tài)”相結(jié)合的超分子化學(xué)研究方法，定能找到“蛛絲馬跡”，本團隊現(xiàn)已展開了各臟器的體外印跡吸附動力學(xué)實驗研究工作，結(jié)果初步驗證上述假說。

3.2 臟腑理論

如果經(jīng)絡(luò)的微觀物質(zhì)基礎(chǔ)及現(xiàn)象得以闡明，則中醫(yī)的臟腑理論自出。心、肝、肺、脾、腎臟象系統(tǒng)為與心、肝、肺、脾、腎經(jīng)絡(luò)相似的超分子主體“印跡模板”孔穴通道結(jié)構(gòu)，但可能更規(guī)則，更集中。同樣六腑也與相應(yīng)的經(jīng)絡(luò)有相似超分子主體“印跡模板”孔穴通道結(jié)構(gòu)。臟腑所體現(xiàn)的臟象與功能也與超分子主體孔穴通道印跡作用相關(guān)，是血液中客體分子物質(zhì)與組織器官主體分子“氣析”作用的結(jié)果。由于五臟、六腑有各自的超分子主體物質(zhì)孔穴通道，且相互混存重疊，只是在各臟器中的比例大小不同而已，所以不能用簡單的西醫(yī)形態(tài)學(xué)的研究來發(fā)現(xiàn)經(jīng)絡(luò)臟象，按目前西醫(yī)的實體解剖器官來闡明中醫(yī)藥理論是行不通的。因此，對于中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論研究，只能基于超分子化學(xué)，以經(jīng)絡(luò)臟腑與各分子所表現(xiàn)出的“共“印跡模板”氣析”規(guī)律的研究為核心，建立人體內(nèi)超分子孔穴通道、“印跡模板”、遷移規(guī)律、微觀物質(zhì)與宏觀現(xiàn)象關(guān)聯(lián)的新分析方法才能揭示中醫(yī)藥作用規(guī)律。其中小分子對經(jīng)絡(luò)臟腑孔穴通道的“印跡模板”規(guī)律，也就是各經(jīng)絡(luò)的標準“印跡模板分子”的研究尤為重要，也最為困難。

3.3 氣的物質(zhì)特征

中醫(yī)所述氣抽象而不好解釋，但根據(jù)經(jīng)絡(luò)的微觀物質(zhì)基礎(chǔ)及產(chǎn)生臟象的超分子印跡作用原理則變得容易解釋。中醫(yī)所述的氣是指運行于經(jīng)絡(luò)臟腑主體之中的客體分子及作用關(guān)系。根據(jù)經(jīng)絡(luò)臟腑主體與客體的特點，可分為①元氣：泛指所有經(jīng)絡(luò)臟腑主體之中的客體分子及作用關(guān)系，包括先天、后天所產(chǎn)生主、客體分子及相互作用關(guān)系。②宗氣：與呼吸相關(guān)的經(jīng)絡(luò)臟腑主體及客體小分子及作用關(guān)系。③營氣：運行于經(jīng)絡(luò)臟腑主體的食物客體分子及作用關(guān)系。④衛(wèi)氣：與免疫功能相關(guān)的經(jīng)絡(luò)臟腑主體的客體小分子及作用關(guān)系。⑤經(jīng)絡(luò)臟腑之氣：運行于具體經(jīng)絡(luò)臟腑主體的客體小分子及作用關(guān)系。因此中醫(yī)氣的共同特點是所觀察經(jīng)絡(luò)臟腑主體與客體分子的“印跡模板”特征及“超分子印跡”作用關(guān)系。根據(jù)主體與客體的作用及表現(xiàn)形式不同而分類，關(guān)系錯綜復(fù)雜，僅用中醫(yī)抽象的概念難以解釋和理解，若用超分子化學(xué)則變得非常清楚明了，而且還可以測定。

3.4 中藥藥性理論

同樣中藥藥性理論也就不難研究了?；谂c經(jīng)絡(luò)臟腑“印跡模板”是中藥有效成分的物質(zhì)基礎(chǔ)理論，可建立超分子“印跡模板”通道法：根據(jù)各經(jīng)絡(luò)臟腑孔穴通道特征，建立最佳的模板分子模型，然后采用分子相似度方法，分析各分子與各經(jīng)絡(luò)臟腑的相似程度，再經(jīng)多元統(tǒng)計學(xué)可以得出所含成分群的中藥對哪個經(jīng)絡(luò)臟腑的選擇性最強，效應(yīng)最好，首先解決中藥歸經(jīng)問題；再根據(jù)各經(jīng)絡(luò)的分布走向，分析中藥成分群的升降沉??；再研究味蕾的超分子孔穴分子模板特征并將其與藥物歸經(jīng)結(jié)果聯(lián)系，則解決中藥的五味問題；再結(jié)合中藥毒性效應(yīng)，闡明中藥有毒無毒問題；最后將中藥作用規(guī)律與生物熱效應(yīng)關(guān)系，解決中藥四性問題。因此中藥與經(jīng)絡(luò)臟腑的超分子印跡作用規(guī)律，亦中藥的歸經(jīng)理論既是研究中藥藥性突破口，也是闡明中醫(yī)經(jīng)絡(luò)臟腑理論的突破口，而中藥四性問題研究表面容易，實際最難，只有等到中醫(yī)藥研究方法的全部建立后才能研究，在掌握中藥作用前后主、客成分的變化規(guī)律后，可建立熱力學(xué)方程解決。

3.5 中醫(yī)藥理、法、方、藥理論

當(dāng)經(jīng)絡(luò)、臟象、氣與中藥藥性基礎(chǔ)問題解決，則可闡明中醫(yī)基礎(chǔ)理論、中醫(yī)的診斷、方劑學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科問題；構(gòu)建中醫(yī)藥的理、法、方、藥基礎(chǔ)理論。

中醫(yī)基礎(chǔ)理論：構(gòu)建起以經(jīng)絡(luò)、臟象、氣為核心的印跡作用規(guī)律研究方法及理論體系，包括微觀的經(jīng)絡(luò)臟腑超分子作用機制，宏觀的超分子作用現(xiàn)象測定方法及狀態(tài)函數(shù)表征體系。

中醫(yī)診斷學(xué)：構(gòu)建主、客體分子的“印跡模板”超分子化學(xué)作用規(guī)律的中醫(yī)診斷系統(tǒng)，包括微觀與宏觀、體內(nèi)與體外、宏觀現(xiàn)象測定與狀態(tài)函數(shù)表征、測算與預(yù)測等相統(tǒng)一的理論體系。創(chuàng)立適用于中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論“氣析”的現(xiàn)代診斷儀器系統(tǒng)。

方劑學(xué)：構(gòu)建基于中藥群體配伍超分子群對經(jīng)絡(luò)臟腑“印跡模板”作用規(guī)律的預(yù)測及驗證科學(xué)體系，闡明中醫(yī)方劑的配伍理論。

其他臨床學(xué)科：將中醫(yī)藥理論與臨床諸科的特點結(jié)合，構(gòu)建中醫(yī)臨床諸科的疾病的病因分析、治則、治法及遣方用藥的科學(xué)體系。

因此，就目前的已知超分子化學(xué)知識來看，超分子化學(xué)對詮釋中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論將會產(chǎn)生重大的作用，應(yīng)引起中醫(yī)藥現(xiàn)代化工作者的高度重視。

4 當(dāng)前中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論現(xiàn)代應(yīng)注意的問題

自從1997年全國第一次召開中醫(yī)藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略研討會至今，中醫(yī)藥理論現(xiàn)代化歷程快20年了，雖取得了一些成績，但突破性的進展甚微，究其原因，主要存在以下應(yīng)注意的問題。①強調(diào)中醫(yī)的整體觀念，但研究時卻難能推行：眾所周知，中醫(yī)藏象證候、中藥復(fù)方作用機制、經(jīng)絡(luò)研究為實現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化的三大基礎(chǔ)關(guān)鍵樞紐問題，目前一般都將三者分開單列研究，盡管單獨研究可取得一時成果，但要獲得突破性進展困難。這種研究方法容易割裂中醫(yī)治病“理、法、方、藥”的整體關(guān)系，與中醫(yī)藥的整體觀相悖。由于中醫(yī)的理、法需中藥干預(yù)則明；方、藥需對證治療才靈；理、法、方、藥需整體貫通方活。因此在中醫(yī)藥現(xiàn)代化過程中，應(yīng)將其作整體融為一爐進行研究才能收到事半功倍的效果。②中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論自成體系，不需要現(xiàn)代化。目前中醫(yī)藥現(xiàn)代化進展不大，研究處于低潮，有一部分對現(xiàn)代科學(xué)知識還不了解的中醫(yī)藥工作者認為中醫(yī)藥難能、也不需要現(xiàn)代化，持這種觀點的人最終會損害中醫(yī)。③過分強調(diào)整體，忽視微觀。整體觀念是中醫(yī)特色，但不能認為中醫(yī)只有整體而沒有微觀，應(yīng)重視整體與微觀的辨證關(guān)系。眾所周知，物理學(xué)既研究宏觀物質(zhì)的運行規(guī)律，如力學(xué)、電磁學(xué)；也研究微觀物質(zhì)的運行規(guī)律，如原子結(jié)構(gòu)理論，統(tǒng)計物理學(xué)；也研究宏觀與微觀的關(guān)系，如熱力學(xué)、動力學(xué)方程。因此宏觀與微觀物質(zhì)運行規(guī)律是相互聯(lián)系的，中醫(yī)藥也是如此。有中醫(yī)藥經(jīng)絡(luò)臟腑理論的臨床存在，必然有其微觀的物質(zhì)基礎(chǔ)進行支撐。④區(qū)分宏觀與微觀的測定與表征方法。目前盡管中醫(yī)藥理論強調(diào)宏觀特征，但研究思路與方法卻是微觀成分；因此應(yīng)區(qū)別宏觀與微觀的研究與表征方法不同，宏觀采用狀態(tài)函數(shù)表征，多測定光、電、磁、色等宏觀變化，微觀采用化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征，多測定物質(zhì)的量變及化學(xué)性質(zhì)等。⑤中醫(yī)與西醫(yī)結(jié)合。中西醫(yī)來源于不同體系的醫(yī)學(xué)理論，盡管目前還難能從科學(xué)的本源上實現(xiàn)結(jié)合，但隨著中醫(yī)藥理論作用物質(zhì)基礎(chǔ)的揭示，中西醫(yī)藥會從微觀化學(xué)本源基礎(chǔ)進行結(jié)合：基于單分子化學(xué)成就西醫(yī)理論；基于超分子化學(xué)則輝煌中醫(yī)理論。⑥中醫(yī)藥的發(fā)展方向。由上述中醫(yī)藥超分子化學(xué)分析可以預(yù)知本世紀將是中醫(yī)藥理論現(xiàn)代的世紀。代表了未來化學(xué)發(fā)展方向的超分子化學(xué)也同樣代表以此為基礎(chǔ)的中醫(yī)藥理論是未來生命學(xué)科的發(fā)展方向。⑦藥物研究方向。同樣基于生物體超分子理論，藥物將由目前單一“化學(xué)型”藥物向基于“印跡模板“超分子客體群的宏觀“數(shù)理型”藥物方向發(fā)展。

由上可知，隨著中醫(yī)藥超分子化學(xué)研究的不斷深入，隨著以上問題的不斷廓清與解決，中醫(yī)藥與西醫(yī)將在化學(xué)與超分子化學(xué)間消融，以超分子理論表征的現(xiàn)代化的中醫(yī)藥理論將會成為21世紀醫(yī)藥發(fā)展的主流方向。

5 中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論現(xiàn)代化路線圖

經(jīng)過上述分析可知，中醫(yī)藥現(xiàn)代化的過程已非常清晰，中醫(yī)藥現(xiàn)代化實際上是用超分子化學(xué)重新整合中醫(yī)藥理論并進行表述的過程。對于超分子化學(xué)研究中所采用的方法在一定程度上適用于人體的超分子作用規(guī)律研究，但由于人體是更為復(fù)雜的超分子體系，體內(nèi)各種主、客體分子混雜，相互干擾。因此創(chuàng)立適用于人體的超分子物質(zhì)、性質(zhì)與現(xiàn)象的研究技術(shù)與現(xiàn)代儀器將會更加重要與艱苦。下面就中醫(yī)藥現(xiàn)代化的框架圖進行說明。

5.1 首次創(chuàng)立中醫(yī)藥體內(nèi)超分子化學(xué)與技術(shù)研究方法

在超分子化學(xué)與技術(shù)（主要是體外）的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合中醫(yī)藥物質(zhì)基礎(chǔ)的特殊情況，創(chuàng)建以研究生物體（主要為人體）為主的超分子化學(xué)與技術(shù)方法研究平臺。

5.2 展開經(jīng)絡(luò)超分子印跡孔穴通道的物質(zhì)基礎(chǔ)研究，闡明經(jīng)絡(luò)實質(zhì)

采用超分子化學(xué)手段，展開經(jīng)絡(luò)超分子印跡孔穴通道的基本屬性、特異性與各向異性研究，闡明經(jīng)絡(luò)的科學(xué)內(nèi)涵，主要難點在于尋找標準的經(jīng)絡(luò)“印跡模板”分子，作為探針分子研究經(jīng)絡(luò)，通過光、電、磁、色等組織性質(zhì)的各向異性變化，顯現(xiàn)經(jīng)絡(luò)的實體。

5.3 展開臟腑超分子印跡孔穴通道的物質(zhì)基礎(chǔ)研究，闡明臟腑實質(zhì)

采用超分子化學(xué)手段，展開臟腑超分子印跡孔穴通道的基本屬性、特異性與各向異性研究，闡明臟腑的科學(xué)內(nèi)涵，主要難點是怎樣克服各實體臟器孔穴相互混雜干擾測定的難題，建立各經(jīng)絡(luò)臟腑孔穴印跡模板專屬性高的檢測方法。

5.4 展開經(jīng)絡(luò)臟腑實質(zhì)（超分子印跡孔穴通道）與功能關(guān)系研究，闡明臟象與氣的實質(zhì)

采用超分子化學(xué)手段，展開經(jīng)絡(luò)臟腑實質(zhì)的特性與其功能屬性關(guān)聯(lián)性的研究，闡明微觀超分子物質(zhì)基礎(chǔ)與宏觀臟象、氣的內(nèi)在聯(lián)系的本質(zhì)規(guī)律，解決氣的物質(zhì)屬性。主要難點是怎樣測定各孔穴通道與模板分子的印跡效應(yīng)，建立中醫(yī)經(jīng)絡(luò)臟腑、氣血的測定方法與儀器。

5.5 展開經(jīng)絡(luò)臟腑的宏觀狀態(tài)函數(shù)的表征方法研究，建立臟象表征方法

采用生物數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)動力學(xué)原理，展開經(jīng)絡(luò)臟腑宏觀狀態(tài)函數(shù)的表征方法，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，闡明微觀超分子作用規(guī)律與宏觀臟象表征規(guī)律，主要難點是建立微觀分子與宏觀統(tǒng)計學(xué)的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)體系。這一過程叫中醫(yī)藥數(shù)理特征化（而非中醫(yī)藥數(shù)字化），也就是用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、物理化學(xué)方法表征基于巨復(fù)超分子體系的宏觀綜合性質(zhì)。

整合上述5個方面，結(jié)合現(xiàn)在的中醫(yī)基礎(chǔ)理論，將創(chuàng)立起以超分子化學(xué)為基石的中醫(yī)經(jīng)絡(luò)臟腑理論與數(shù)理特征化現(xiàn)代學(xué)科體系。完成這一過程，可實現(xiàn)中醫(yī)基礎(chǔ)理論、針灸及中醫(yī)診斷學(xué)科現(xiàn)代化。

5.6 展開中藥微觀物質(zhì)基礎(chǔ)及宏觀狀態(tài)函數(shù)的表征方法研究，闡明中藥微觀物質(zhì)基礎(chǔ)的實質(zhì)

采用超分子化學(xué)、免疫學(xué)與現(xiàn)代儀器科學(xué)建立基于印跡孔穴為基礎(chǔ)的免疫芯片中藥成分高通量分析方法；結(jié)合生物數(shù)學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)計量學(xué)和計算化學(xué)原理，展開中藥微觀物質(zhì)基礎(chǔ)的宏觀狀態(tài)函數(shù)的表征方法，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，闡明中藥微觀超分子結(jié)構(gòu)與宏觀臟象作用的印跡表征規(guī)律，主要難點為中藥全成分群快速高通量測繪分析方法的建立。

5.7 建立中藥藥性與功效研究方法，實現(xiàn)中藥學(xué)現(xiàn)代化

如前述，采用超分子化學(xué)、生物數(shù)學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)計量學(xué)和計算化學(xué)原理展開中藥歸經(jīng)、升降沉浮、五味、毒性及四性及功效研究，構(gòu)建以經(jīng)絡(luò)臟腑的超分子作用規(guī)律為核心的中藥藥性及功效理論。實現(xiàn)中藥學(xué)學(xué)科現(xiàn)代化，主要難點是構(gòu)建中藥藥性定量表征體系。

5.8 建立中藥復(fù)方配伍研究方法，實現(xiàn)方劑學(xué)現(xiàn)代化

采用超分子化學(xué)、生物數(shù)學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)計量學(xué)和計算化學(xué)原理展開中藥復(fù)方配伍及方證關(guān)聯(lián)研究，構(gòu)建以經(jīng)絡(luò)臟腑的超分子作用規(guī)律為核心的中藥復(fù)方配伍理論，實現(xiàn)方劑學(xué)現(xiàn)代化。

5.9 中醫(yī)臨床諸學(xué)科的現(xiàn)代化

以已現(xiàn)代化的中醫(yī)藥學(xué)科的研究方法為基礎(chǔ)，展開中醫(yī)臨床諸科病因與病機、治則與治法、遣方用藥規(guī)律研究，實現(xiàn)諸學(xué)科現(xiàn)代化。

5.10 中藥學(xué)諸學(xué)科的現(xiàn)代化

以已現(xiàn)代化的中醫(yī)藥學(xué)科的研究方法為基礎(chǔ)，展開中藥學(xué)諸學(xué)科，如中藥藥劑學(xué)、中藥鑒定學(xué)、中藥炮制學(xué)與中藥藥理學(xué)規(guī)律研究，實現(xiàn)諸學(xué)科現(xiàn)代化。

這樣就可以創(chuàng)立以中醫(yī)藥經(jīng)絡(luò)臟腑為基礎(chǔ)，以中藥復(fù)方多成分群用藥為特點，以超分子化學(xué)印跡作用規(guī)律為表達內(nèi)容的“理、法、方、藥”現(xiàn)代化的中醫(yī)藥理論體系。至此，作為以單物質(zhì)屬性研究擅長的西醫(yī)將與中醫(yī)藥理論融合成新的醫(yī)學(xué)體系：既體現(xiàn)單分子特征化學(xué)屬性，又體現(xiàn)多分子的超分子表觀化學(xué)屬性的醫(yī)學(xué)理論體系，宏觀與微觀實現(xiàn)高度的統(tǒng)一。

值得一提的是目前超分子化學(xué)研究方法多為體外建立的方法，對于像人體這樣包含了極其復(fù)雜的超分子復(fù)合體，上述方法能否適用還需驗證，但創(chuàng)建適用于人體的超分子分析方法及儀器設(shè)備將對闡述中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論至關(guān)重要，是實現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化的瓶頸問題，充滿著挑戰(zhàn)。

綜上所述，本文首次闡明了超分子化學(xué)理論可以重構(gòu)中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論的科學(xué)內(nèi)涵，這為實現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化與國際化奠定了基礎(chǔ)。

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Special impact of supramolecular chemistry on Chinese medicine theories

HE Fu-yuan， ZHOU Yi-qun， DENG Kai-wen， DENG Jun-lin， SHI Ji-lian，

LIU Wen-long， YANG Yan-tao， TANG Yu， LIU Zhi-gang

（1. Department of Pharmaceutics， Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China；

2. Property and Pharmacodaynamic Key Laboratory of Chinese Material Medica， State Administration of

Chinese Medicine， Changsha 410208， China；

3. Pharmaceutical Preparation Technology and Evaluation Laboratory of Chinese Medicine， Hunan University of

Chinese Medicine， Changsha 410208， China；

4. The First Affinity Hospital， Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410007， China；

5. Supramolecular Mechanism and Mathematic-Physics Chracterization for Chinese Materia Medica，

Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China）

[Abstract] The paper aimed to elucidate the specific impact of supramolecular chemistry on the Chinese medicine theories（CMT）in their modernization， after had summarized up the research status of supramolecular chemistry and analyzed the possible supramolecular forms of Chinese medicine（CM）， as well as considered the problems in modernization of CM theories. On comparison of the classical chemistry that delt with chemical bonds among atoms，the supramolecular chemistry was rather concerned with varietes of weak noncovalent bonds intermolecules， and reflected the macro-apparent chemical properties of each molecules， and was the most appropriate chemical theories to explain the CMT and microcosmic materials. The molecules in the human body and Chinese material medica（CMM）formed supramolecules by way of self-assembly， self-organization， self-recognition and self-replication， with themselves or with complexation， composition， chelation， inclusion， neutralization etc. Meridian and Zang-fu viscera in CMT might be a space channel structure continuously consisted of unique molecules cavity that was imprinted with the supramolecularly template inside and outside of cells， through which the molecules in CMM interacted with the meridian and Zang-fu viscera. When small molecules in human body imprinted with macromolecules in meridian and Zang-fu viscera， in other words， they migrated along within imprinting channels of meridian and Zang-fu viscera on behavior of "Qi chromatography" impulsed by the heart beat， finally showed up on macroscopic the anisotropy of tissue and organ， as described namely as visceral manifestation in Chinese medical science. When small molecules in CMM interacted with imprinting channel on meridian and Zang-fu viscera， the natural properties and efficacy regularities of CMM was reflected on macroscopic. Therefore， the special representation forms of basic CMT is based on the macroscopic expression of "Qi chromatography" abided by imprinting effect regularities， and on whether the imprinted template of small molecules matched with cavity template of macromolecules in meridian and Zang-fu viscera， only is the adequate representation of supramolecular chemistry for them. The CMM materials is the mixture including single molecules and supramolecules. The compatibility for CM prescriptions can significantly change the function rules. Therefore in the study of basic CMT， we should pay special attention to the laws of supramolecular chemistry. It is the most essential differences of the CMT from the modern medicine which established by the laws of single molecular theories.