论文标题：A Comprehensive Review on Deep Eutectic Solvents and Its Use to Extract Bioactive Compounds of Pharmaceutical Interest

论文链接：https://www.mdpi.com/1424-8247/17/1/124

期刊名：Pharmaceuticals

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/pharmaceuticals

近期生物活性化合物提取技术的进步面临能源效率低下和有机溶剂环境危害的挑战。尽管超声/微波辅助方法提高了产率和选择性，但溶剂毒性问题仍然存在。低共熔溶剂（DES）——由天然低毒成分（如糖类、氨基酸）组成——作为绿色替代品出现，具有100%原子经济性、高生物降解性和可调节选择性。

波尔图大学药学院应用化学实验室的Cátia Ferreira及其团队在 Pharmaceuticals 期刊发表了关于DES及其在生物活性化合物提取中应用的全面综述。

该综述分析了DES的物理化学性质、合成方法以及在提取药物相关化合物中的应用。同时评估了可持续提取技术，强调DES与先进技术的协同作用以优化效率并减少生态影响。研究通过溶剂定制和工艺整合，揭示了DES在药物提取绿色化学革命中的潜力。

1. 研究背景介绍

低共熔混合物的概念基于"eutectic"一词，源自古希腊语"eutēktos"，意为"易熔的"，指其组分结合后熔点降低的现象[23]。低共熔混合物被定义为两种或多种组分的混合物，其熔点较初始纯化合物显著降低[11]。该共晶体系可通过温度随共晶混合物组成的相图表示（图1a）。

图1. (a) 化合物A和B二元混合物的固-液相图；(b) 典型理想低共熔混合物（红色）与低共熔溶剂（绿色）的相图。

生物活性化合物已被广泛研究，其作为治疗剂的应用因具有重要生物特性而增加，包括抗炎、抗糖尿病、镇痛、抗癌、抗菌（抗真菌和抗病毒）及抗氧化活性，使其可用于预防心血管疾病、神经退行性疾病和癌症等。部分化合物还显示出抗衰老特性及通过其组成中的发色团吸收紫外线的能力，从而通过阻断辐射进入皮肤起到保护作用。促进头发生长和预防指甲损伤的特性也有报道。这些特性使其在制药工业中极具应用价值（图2）。

图2. 生物活性化合物的主要特性。

2. DES优势与局限

与其他新型溶剂（如离子液体）相比，DES具有多项优势。DES极易制备，纯度高且具有100%原子经济性，不产生副产物。DES无需纯化步骤或废物处理，且毒性低，从而减少对环境和人体的负面影响。

DES的主要缺点是其高密度和高粘度，这会降低流动性，尤其在连续操作和溶解过程中造成溶剂和质量传递困难。可通过施加微波、高温等外部物理力或加水克服此障碍。此外，低蒸气压导致DES挥发性低，需要分离时存在困难，这在将其用作提取溶剂时尤为重要

3. DES用于生物活性化合物提取

过去十年间，DES在生物活性成分提取中的应用引起科学界广泛关注。在Web of Knowledge平台以"Deep Eutectic Solvents Bioactive Compounds Extraction"为关键词快速检索，显示相关论文数量快速增长（图3）

图3. 截至2023年11月21日Web of Knowledge中"Deep Eutectic Solvents Bioactive Compounds Extraction"的论文数量。

这些溶剂使用量的增加归因于其独特的化学性质，如低熔点、低蒸气压、化学与热稳定性、极性和混溶溶解度。此外，它们具有100%原子经济性、低成本带来的低环境影响，以及使用天然环保物质简易生产的特性。

在大多数文献中，无论采用何种提取方法，与传统溶剂（甲醇、乙醇、丙酮等）相比，DES均显示出更高产率，并具有在温和温度下使用非易燃溶剂和更短提取时间的优势。

DES不仅对酚类化合物的回收性能优于传统有机溶剂，且乳酸基DES可提取多种羟基肉桂酸和黄酮醇衍生物，而胆碱基DES对花青素具有选择性。

与传统溶剂提取物相比，DES提取物在抗菌活性、肿瘤Caco-2细胞和正常人角质形成细胞的抗增殖活性、对大鼠给药时目标化合物的更低毒性和更高生物利用度、更高抗氧化效果、更高抗炎效果以及对α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的抑制效果方面表现更优。DES提取物的生物活性为制药工业中用于疾病预防/治疗或新药开发提供了可能。

DES提取物的另一重要优势是稳定性。部分研究通过实验发现，与传统溶剂提取物相比，DES提取物具有更长的保质期。

4. 结论:

提取技术的最新进展（如微波辅助提取[MAE]和超声辅助提取[UAE]）优先考虑效率和环保性，但仍部分依赖有毒溶剂。

新型溶剂作为有机溶剂的潜在替代品出现。因其低毒性和高生物降解性，它们属于绿色溶剂。在新型溶剂中，DES因低成本、易得原料和简易生产而备受关注。

尽管过去十年在理解DES方面已取得进展，但仍有领域需深入研究。DES的毒性和/或生物降解性在使用时的协同效应决定因素尚未完全明确。需探索DES的构效关系以建立更全面的DES选择方法。关于DES作为提取溶剂的应用，需结合不同提取技术开展更多研究。例如，DES在亚临界水提取（SWE）中的应用仍几乎未被探索。还需深化对DES与生物活性化合物间可能协同效应的认知，包括其对提取物中生物活性化合物生物利用度的影响、对提取物稳定性的作用方式，以及最终提取物的毒性。

总体而言，无论天然基质或提取技术如何，DES已被证明是提取生物活性化合物的优良溶剂，应作为有毒有机溶剂的替代品继续探索。

Pharmaceuticals 期刊介绍

主编：Prof. Dr. Amélia Pilar Rauter ， Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal

期刊主题涵盖了药物化学、药理学、生物制药、药物递送、药物控释、药物制剂、天然产物、药代动力学和纳米医学等。目前期刊已被SCIE、Scopus和PubMed等数据库收录，位列JCR“药物化学”和“药理学与药学”两个学科领域Q1区。