超分子化学论文范文

本论文主题涵盖三篇精品范文，主要包括《超分子化学论文范文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。【摘要】超分子化学是上个世纪才兴起的一门边缘科学，它迅速得与有机化学、生物化学和新型材料科学集合，为生命科学的研究和新技术、新材料的开发开拓了一个新领域。本文简述了超分子化学的发展，概述了超分子化学的理论基础并初步讨论了超分子体系识别功能催化功能与信息传递功能。

第一篇：超分子化学论文范文

超分子化学对中医药理论的特殊影响

[摘要] 该文归纳总结超分子化学研究的现状，分析中医药可能的超分子形式，结合中医药现代化所存在问题，旨在阐述超分子化学对诠释中医药基础理论的特殊作用。与传统的由原子间化学键构成化学相比，超分子化学是以多种弱分子间相互作用的非共价键化学，体现出分子间宏观作用的表观化学属性，可诠释中医药理论的微观物质基础。人体及中药成分可以自身或相互络合、复合、螯合、包合、中和，以自组装、自组织、自识别及自复制的形式形成超分子物质;中医的经络脏腑结构可能是基于细胞内外的超分子“印迹模板”特有分子空间的孔穴通道结构;机体内及中药成分与中医经络脏腑是通过超分子孔穴通道的“印迹模板”而产生相互作用。当小分子与经络脏腑产生印迹作用时，相当于人体在心脏搏血推动下，客体小分子物质在经络脏腑主体大分子的印迹模板通道按“气析”进行迁移，宏观表现出中医所述经络脏腑对小分子作用的各向异性，亦脏象;当中药成分与经络脏腑“印迹模板”通道产生作用时，宏观上表现出中药药性与药效规律。因此，中医药基础理论特殊的表达形式正是基于机体内各种分子群与经络脏腑孔穴的“印迹模板”能否匹配性地产生“气析”作用的规律宏观表达，宜用超分子化学进行诠释。中药作用的物质基础是基于包括单分子在内的超分子群混合物;中药复方配伍能显著性地改变这一“印迹模板”作用规律。在进行中医药基础理论研究时，应特别重视超分子的作用规律，这是中医药理论区别于基于单分子特征作用规律所建立的现代医学最为本质的地方。

[关键词] 中医药基础理论;经络脏腑;脏象;中药药性;超分子;化学;物质基础;方证关联;中药;中药复方;气析;中医药现代化

[收稿日期] 2013-06-09

[基金项目] 国家自然科学基金项目(81073142，81173558，81270055);国家博士点基金项目(20124323110002);湖南省自然基金重点项目(11JJ2055);湖南省教育厅十二五药学重点学科项目

[通信作者] 贺福元，教授，博士生导师，主要从事中药药理学、中药药剂学、中医药超分子机制及数理特征化研究工作，Tel：(0731)5381372，E-mail： pharmsharking@tom.com

超分子化学(supramolecular chemistry)根源于配位化学，有人称之为广义配位化学(generalized coordination chemistry)，是30多年来迅猛发展起来的一门交叉学科，它与材料科学、信息科学、生命科学等学科紧密相关，是当代最前沿的化学研究领域之一。这个领域起源于碱金属阳离子被天然和人工合成的大环和多环配体，即冠醚和穴醚的选择性结合。1967年C J Pederson报道了冠醚配位性能的发现，揭开了超分子化学发展的序幕。1973年，D J Cram基于在大环配体与金属或有机分子络合化学方面的研究，提出了以配体(受体)为主体，以络合物(底物)为客体的主客体化学。超分子化学概念和术语是1978年J M lehn模拟蛋白质螺旋结构自组装体的研究内容而引进的，在一定程度上超越了大环与主客体化学而进入了所谓“分子工程”领域，即在分子水平上制造有一定结构的分子聚集体而起到一定的特殊性质的工程，并进一步提出了超分子化学即“超越分子的化学”的概念。“基于共价键存在着分子化学领域，基于分子组装体和分子间键而存在着超分子化学”是对分子与超分子化学的中肯诠释。自从1987年Pederson，Cram和Lehn因为对超分子化学领域的杰出贡献而获得该年度的诺贝尔化学奖以来，超分子化学便蜚声世界，受到了科学界和大众的广泛关注[1]。

分子化学是原子之间通过化学键作用形成分子，是以分子为研究对象的化学，可称为特征化学;而超分子化学是以多种弱相互作用力而非化学键为基础，是由多个分子通过这种弱的分子间非共价键的相互作用为研究对象的化学，和原子间由化学键作用而形成分子的化学不同，超分子化学是研究分子间相互作用的科学，也可以称为表观化学[2-3]。

超分子化合物是由主体分子和一个或多个客体分子之间通过非共价键作用而形成的复杂而有组织的化学体系。主体通常是富电子的分子，可以作为电子给体，如碱、阴离子、亲核体等;客体是缺电子的分子，可作为电子受体，如酸、阳离子、亲电体等。超分子体系中主体和客体之间不是经典的配位键，而是分子间的弱相互作用，即氢键、主客体作用、静电作用、π-π堆积作用等，其键能大约为共价键的5%～10%，且具有累加性，但形成的基础是相同的，都是分子间的协同和空间的互补，因此可以认为，超分子化学是配位化学概念的扩展。

中医药基础理论是中华民族几千年同疾病临床斗争的结晶，其正确性与科学性不容置疑。众所周知，中医药理论是建立在对人体有序的多分子群作用基础上的宏观规律表征，长期以来大家多是从宏观方面寻找解决问题的线索，对于能否从微观物质基础层面找到诠释物质基础多持否认的态度，并且认为这是中医药理论区别于西医的固有特点，这些观点容易强化“中医药不存在微观物质属性”的观点。这主要有2个原因，一是中医药长期的宏观思维阻碍了以体现中医药理论为核心的微观物质的寻找，从思想上固执地认为找不到，也不想怎么找到，这多体现在中医药院校的人才思维之中;二是长期寻找无果，由于对现代非医学科学缺乏系统而精心的学习，没有找准现代非医学科学理论，只牵强附会地将中医药理论与现代科学凑合，多借助现代科学仪器设备从“静态”的角度进行人体观察，却试图找到能反映宏观“动态”中医药理论的微观物质基础，其结果注定要失败，这多体现在非中医药院校的人才思维之中。由于中医药理论的微观物质运行规律长期不明，累遭非中医人士的诟病，因此能否从微观层面找到中医药理论化学作用的本质规律是能否诠释中医药理论并为现代社会所接受(所谓的中医药现代化)的关键，长期萦绕在作者心头。近年作者在研究网络药理学的成分群与网络靶点的作用规律、在研究中药“穴药”法归经理论、在研究单成分的构效关系时，首次接触到了超分子化学，发现两者有天然渊源关系，这种大小分子群间作用的印迹模板(钥匙)关系理论正是整合人体“海洋般”分子群相互作用而表现出的宏观规律，阐述中医药理论的“不二法门”理论。因此，本文先从超分子化学的研究现状入手，然后与中医的经络脏腑理论与中药药性理论结合，剖析人体大小分子群作用的超分子运行规律，证明能从微观物质作用规律层面上勾画出中医药基础理论，据此可提出中医药基础理论微观与宏观现代化的途径与框架图。

1 超分子化学的研究现状

1.1 超分子化学研究的3个阶段

超分子化学研究经过了主客体化学、分子识别化学和自组装化学3个发展阶段。主客体化学是以主体洞穴包裹客体小分子而形成超分子，为超分子研究的起初阶段，只追求特异的非化学键组成的超分子特异性结构;分子识别化学与医学有历史渊源，早源于免疫学的抗体与抗原识别化学，抗体依抗原表面决定簇识别而合成抗体，两者结合可形成巨大的超分子;自组装化学是基于既有氢键供体又有氢键受体的易形成氢键的分子，或基于既有电子供体又有电子受体的易形成传荷络合物分子，当这种分子以特定的结构存在时会自组装成高分子聚合物。当然，这3个过程不是严格的顺承关系，而是相互渗透和相互关联的。例如，在模拟细胞膜的研究中，超分子化学家就同时运用了主客体化学和超分子自组装化学的知识和手段。荷兰的Reinhoudt率先提出了分子印刷板(molecular-printboard)的新概念[4]，即将修饰有主体分子(自组装单分子层)的表面作为分子印刷板。这种富集了大量主体分子的表面像自然界的细胞膜一样具有表面识别位点，在这种表面上，客体分子通过超分子相互作用可以有效定位。由超分子化学研究的3个阶段可知，其理论将对中医药基础理论的解释将会产生重大而深远的影响。

1.2 超分子中的主要主体化合物

超分子的主体化合物是指构成超分子印迹孔穴(通道)的化合物，其中潜在特异的可结合的模板分子，两者为钥锁关系。在超分子化学的发展过程中，越来越多的主体分子被发现或者合成，目前经典的超分子化学中的主体化合物如下。

1.2.1 冠醚配合物 这是最早发现和研究的化学超分子物质。冠醚一般是具有(CH2CH2X)重复结构单元的大环化合物，其中X代表杂原子。从环上所含杂原子来看，冠醚化学己从最初的全氧冠醚发展到硫、硒、氮、磷、砷、硅、锗和锡等杂冠醚。冠醚化合物都具有确定的大环结构，不像一般非环配体那样，只是在形成金属配合物时才形成环[5]。

1.2.2 环糊精和环糊精包合物 环糊精(cyclodextrin，CD)也称作环聚葡萄糖，是由若干D-吡喃葡萄糖单元环状排列而成的一组低聚糖的总称。它具有圆筒状疏水性内腔和亲水性外沿，与柔性的开链类似物相比具有特别的物理和化学性质。Villiers于1891年通过用酶降解淀粉发现了环糊精并分离出来，1904年Scharidinerge表征它们为环状低聚糖，1938年Freudenberg等把它们描述成吡喃葡萄糖单元通过α-1，4-糖苷键连接构成的大环化合物。迄今为止，己有不少专著与若干长篇综述、多于1 400个以上的专利和数以千计的文章描述环糊精及其包合物的结构、性质和应用。在药剂学上已有广泛的应用，多采用β-环糊精。含有环糊精结构的自组装体己经被应用到分子识别[6]、药物输运[7]、超分子凝胶[8]和微反应器等领域。我国著名化学家徐光宪院士曾经特别指出环糊精超分子科学是21世纪化学领域11个突破口之一[9]。

1.2.3 杯芳烃 杯芳烃是一类对位烷基苯酚通过亚甲基在酚羟基邻位连接而构成的一类大环化合物，是酚醛树脂缩合的环状化合物。最有代表性的是20世纪40年代Zinke等用对叔丁基苯酚和甲醛在氢氧化钠存在下加热得到的由对叔丁基苯酚结构单元和亚甲基交替连接的四聚体。该化合物的分子模型表明它的形状像一个杯子或花瓶，故称之为杯芳烃。在杯芳烃p-tert-butylcalix(n)-arene的杯状结构底部紧密而有规律地排列着n个酚羟基，而杯状结构的上部具有疏水性的空穴。前者鳌合和输送阳离子，后者则能与中性分子形成配合物。由于杯芳烃的这种独特的结构，离子和中性分子均可作为其形成配合物的客体。

1.2.4 瓜环 瓜环是一类由n个甘脲单元和 2n个亚甲基桥联起来的大环化合物，具有刚性疏水性穴腔及亲水性端口的特殊结构，与客体作用后有可能改变客体物质的理化性质，使得瓜环成为超分子化学的重要主体之一。瓜环作为一种潜在的药物运转、缓释或控释载体，药物与瓜环作用后，可显著地改变药物性质。瓜环是继冠醚、环糊精和杯芳烃等大环化合物之后的一类新型大环化合物[10-11]。

1.2.5 其他类型的大环化合物 ①葫芦脲：由尿素、乙二醛和甲醛之间的简单反应获得的大环化合物[12]。葫芦脲与环糊精或其他大环化合物相比，其另一特征是具有更加刚性的结构;②卟啉和酞菁：卟啉是在卟吩环上拥有取代基的一类大环化合物的总称。卟吩是由4个吡咯环和4个次甲基桥联起来的大π共轭体系;卟吩分子中4个吡咯环的8个β位和4个中位的氢原子均可被其他基团所取代，生成各种各样的卟吩衍生物，即卟啉。酞菁是与卟啉结构相近的大环化合物。卟吩环“中位”上的碳原子被氮原子取代即为酞菁。环上未曾和氢结合的氮原子可以接受2个质子，形成正二价离子;已和氢结合的氮原子又能给出2个质子，形成负二价的离子，而同正价的金属离子形成配合物。卟啉和酞菁阴离子对过渡金属离子有很强的配位能力[13];③环肽：环肽是以多个氨基酸的肽键构成的环状化合物，广泛存在于自然界中，已报道的环肽大多来自于海棉状和海洋中的节肢动物等低等生物中，实际上环肽和类环肽也广泛存在于微生物、真菌、藻类和高等植物，并在生物体的生命活动中扮演着重要的角色。除此，还有杂多酸类、多胺类、树状、液晶类等超分子化合物[14]。

1.2.6 人体巨复超分子体 首先人体内的单分子、超分子通过自组织、自组装、自识别与自复制组成一定功能的超分子，在众多小分子模板基础上进行超分子主体结构的合成，如参与的各种生化代谢反应酶合成、基于氨基酸的蛋白质合成、基于葡萄糖的肝糖元合成，基于核苷酸的DNA，RNA合成等。这此合成的超分子主体又以亚单位合成巨大功能性超分子主体，众多功能性巨大超分子主体组成细胞器，众多细胞器构成细胞，然后通过自我复制分化成各种功能类型的细胞，再联接形成器官组织，最终构成整个人体。在这个多级的超分子主体生成过程，母体超分子保留了子体超分子的印迹模板，因此人体就是一个拥有各种层次印迹模板，按一定的空间孔穴通道结构进行联接所形成的巨复超分子体。

1.3 超分子的结构与作用的主要特征

1.3.1 超分子结构的主要特征 由上述的主体化合物可知超分子结构特征有：①超分子是主体与客体两部分分子组成的非成键化合物，可以结合也可以脱离，主客体分子存在一定的分子构象关系，两者结合程度由构象决定;②主体分子中存在一定形状的孔穴，容纳与孔穴模板相同或相似小分子，不相同或不相似的小分子难能进入孔穴或结合不紧，两者存在钥锁关系;③超分子主体之间可结合形成更大的超分子主体化合物; ④主体分子可以环合生成封闭孔穴，也可非环合聚合成开放孔穴，以螺旋状、片状、胶束、纳米囊、聚合亚单、细胞器及细胞等各种形式，由小分子到大分子形成各种超分子聚集主体;细胞是庞大超分子聚集主体体系，人体更是巨复超分子聚集主体体系，包含了从单分子到各种超分子聚集体的通道结构与印迹模板;⑤各种层次的超分子主体化合物以特定的孔穴模板相连，形成经络脏腑，组织器管，能与相一致的模板小分子进行作用;⑥超分子的主体与客体结合后形成的超分子，会改变主客体分子的性质，宏观上会表现出小分子在主体分子中的迁移、理化性质的各向异性，同时主体分子的理化性质也会发生变化。

1.3.2 超分子作用的主要特征 具有分子间的自组织、自组装、自识别和自复制。

自组织：分子自组织通常指许多相同的分子，由于分子间力的协同作用而自动组织起来，形成有一定结构但数目可以多少不等的多分子聚集体，有以下特点：①包括在空间上或时间上都表现出自发的有序性体系;②包括空间结构和平衡结构和非平衡的结构两者的瞬间动力学的有序性，结构的有序性，结合的非线性化学过程的有序性及能量流动和时间方向上的有序性;③仅仅限于非共价键的超分子层次;④多组分在分子组分间由分子识别或在动力学过程中产生特殊相互作用，表现出超分子的自组织和长程有序性，从而形成多分子有序体。简而言之，就是越有序，组织性越好。如分子层、分子晶、体膜、液晶、胶束、胶体、细胞器、细胞等都是自组织的有序体，人体更是自组织的有序体。

自组装：自然界中存在众多的自组装作用，在生物过程中，基质和蛋白质受体的结合，酶反应中的锁钥关系，蛋白质-蛋白质络合物的组装，免疫抗体抗原的结合，分子间遗传密码的读码翻译和转录，神经递素诱发信号等。自组装体包含了①分子识别：主体有选择性地识别客体并以某种方式与客体配位形成化合物。②分子催化：自组装的超分子配合物具有反应性和催化作用，体现高效能、高选择性。生物体内的氧化、还原、酰基转移、β-消除、C-C键形成及断裂等可在特定的酶中进行[15]。③分子转移：组装后的超分子常能促进光子、电子或离子的传递。

自识别：分子在自组装过程会产生自识别。这是在主客体体系中，主体有选择性地识别客体并以适宜的形式形成主客体化合物，亦超分子体系，与没有相互作用的主体和客体的混合物相比，这种超分子体系体现出不同的特性。主体识别各种客体的主要方式有与主体空穴的大小形状匹配、配位点特性及数目、配体种类与数目、电荷强弱等。

自复制：超分子的自复制作用就相当于DNA 的自复制。对于后者，首先是DNA 双螺旋的两辫拆开，两根母辫即形成模板，它们的复制原理是一样的。

1.4 超分子的研究与检测手段

现阶段超分子化学的目标主要集中于超分子形成中的机制及应用研究，如确定分子间作用力的协同;研究分子识别与位点识别的机制与过程;研究不同结构层次的组装体、组装过程及组装方法，尤其是生物活性体系及低维体系的组装，自然界的自组装，以及超分子体系中结构与功能的关系等等。

由于主客体分子间包合作用力的主要来源是分子间存在的范德华力、疏水作用力及氢键作用力等，超分子体系分子间弱相互作用力的理论研究目前常用的方法有量子化学和统计热力学2种。量子化学方法主要在电子结构水平上准确地研究分子间弱相互作用力，可望在深层次的理论水平上揭示生命现象的本质[16]，用于超分子体系弱相互作用力研究的量子化学方法有abinitio，HF，SCF，MP，DFT等方法。热力学方法主要是研究超分子中的主客体作用的形成随着温度变化的重要的热力学参数。主要主体分子、客体分子与超分子的自由能变(ΔGsup)和平衡常数Ksup，可用热力学的方法研究过程的状态函数变量[17]。用 Schneid提出的成对作用的自由能线性估算方法进行超分子自由能变(ΔGsup)的研究，可得到较满意的结果。

实验方法有多种形式，用谱学方法研究分子间弱相互作用已成为实验研究的主要手段。红外光谱法：形成了超分子体系时，相互作用部位或基团伸缩振动受到影响，从而吸收峰频率发生一系列的位移，根据位移可对超分子体系间选择性作用力作半定量研究;核磁共振法：形成超分子体系时，选择性部位原子的化学环境发生变化，根据化学位移发生变化的值可研究超分子体系的弱相互作用。分子散射法：对于简单超分子体系给出精确的分子间相互作用势函数，根据散射数据可以确定超分子体系的弱相互作用，但对复杂超分子体系无能为力;X 射线单晶衍射法：则可通过键长及键角直观地确定超分子体系的弱相互作用力，另外还有色谱法和生成热测定法。其余研究超分子化学的手段也很多，例如可见光谱和荧光光谱、圆二色光谱、电位法和色谱法等[18-21]。

1.5 超分子药物与应用

1.5.1 超分子药物研究 在药物制备、合成与发现中超分子化学得到了广泛的应用。①超分子动态组合化学用于药物发现：以酶、受体型蛋白等作为模板加入到动态组合库中，库中与之最有亲和力的成分就被放大，而与之无作用的成分将减少。这些放大的成分是该库中最有可能成为先导化合物的成分。②超分子载体用于药物合成：在多相合成药物时，可采用金属超分子载体形式将金属催化剂由水相转移到有机相而促进药物的合成。③包合型超分子药物制备：将主体分子包合客体药物分子制成超分子包合物，形成分子胶囊可改良药物的水溶性与稳定性。目前，多采用环糊精作为主体分子包合亲脂性药物以增加其生物利用度。如采用β-环糊精包合物包合大蒜素[22]、苯佐卡因[23]。利用环糊精制备结肠、脑、特殊细胞靶向给药系统[24]。还可用来掩盖药物的不良气味，降低药物的刺激性与毒副作用等[25]。④印迹模板技术用于药物分离：先将被分离的物质作为模板分子与高分子材料进行聚合，然后水解释放模板药物分子。

超分子化学药物可能改变药物的稳定性和在人体的传送机制，即改进药物在体内的膜运输，使药物达到特定的作用靶点，提高和特异靶点结合的能力，提高药物的有效利用度，降低药物的毒副作用。因此可能开发出具有新的结构、药理、药效和剂型的药物。

1.5.2 超分子药物 对超分子药物进行了概括，主要包括以下几类①抗癌超分子药物：基于卟啉及唑类化合物的结构特点及抗癌活性[26]，如替加氟和硝基咪唑类卟啉[27]。替加氟修饰的卟啉化合物对肝癌细胞 SMCC-7721、结肠癌Volo细胞的体外抑瘤有较好活性。②抗炎镇痛类超分子药物：如将阿司匹林、 烟酰胺与锌离子形成的络合物超分子佛立沙后，不仅改善了阿司匹林的胃肠道刺激性，还有效地提高了其镇痛抗炎作用[28]。锌(II)-巴氯芬络合物超分子的止痛活性也强于其母体药物[29]。③抗疟类超分子药物：将青蒿素与环糊精制成络合物超分子，水溶性得到了很大改善，其口服生物利用度得到了提高。还有二茂铁喹是含二茂铁结构的抗疟类络合物，可以长期稳定的在生物体内表现出抗疟活性，已成为抗疟类候选药物[30]。 ④抗菌类超分子药物：将过渡金属与抗生素或其他潜在抗菌化合物形成的络合物大部分具有比配体本身更好的抗菌活性，如将喹诺酮类、磺胺类、席夫碱类、缩氨硫脲类和大环类与过渡金属Au(I)，Ag(Ⅰ)，Pd(Ⅱ)等生成超分子，从这些络合物超分子中筛选出了良好抗菌活性的药物分子。⑤抗结核类超分子药物：异烟肼是一个良好的金属离子螯合剂，能与锰(Ⅱ)，钴(Ⅱ)，镍(Ⅱ)，铜(Ⅱ)，锌(Ⅱ)，镉(Ⅱ)，铅(Ⅱ)及稀土等金属离子形成稳定的络合物，研究发现将异烟肼及其衍生物制成络合物超分子可提高其脂溶性[31-32]，增强其抗结核作用。⑥心血管系统的超分子药物：将硝苯地平、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包结络合物，可有效提高该类药物的稳定性、生物利用度和溶解性等。将硝苯地平分别用2-HP-β-CD和羟丙基纤维素制成双层片剂，可通过调节二者比例来满足不同释药速率要求[33]。

由上可知，目前的超分子药物多为过渡态金属络合物和β-CD的包合物两大类，多以化学药物的形式研究报批，总体研究层次不高，作为中药及复方制剂的化学成分存在天然的超分子形式，并且中药本身就是生物体的模板分子产物，具有与人体共模板的生物相容性，因此作为超分子的中药药物的研究更有广阔的空间。

2 生物体内、中药超分子存在形式及超分子现象

超分子化学的起源在一定程度上来自生物体系，如植物进行光合作用的叶绿素是卟啉环的镁络合物超分子;血红蛋白吸收和运载氧的血红素是卟啉环的铁络合物超分子等。在生物体内，超分子的主体是各种酶、受体、基因、免疫系统的抗体和离子载体的接受位点等，客体是底物、抑制剂、抗原或者药物等。主客分子的共同协作用是产生生命现象的基础，因此可以说生命体系是一个巨复的生物超分子体系[34-35]。

2.1 糖类

可以分为单糖类、低聚糖和多聚糖类及其衍生物，有均多糖与杂多糖之分。高聚糖类的螺旋结构是开环的主体分子，可与小分子形成超分子，如淀粉与碘呈蓝色;环糊精是由5～7个葡萄糖而成的闭环聚合主体分子，可与很多分子量较小的药物形成超分子，改善药物的不良水溶性与稳定性;氨基糖类也是很好的细胞间质连接物，与脂肪、蛋白质构成细胞间孔穴通道，是构成中医经络脏腑的重要物质基础;同时糖类又是很好的氢供体与受体，分子间可相互作用、结合及自组装形成超分子体系;单糖也可作为客体分子与其他的主体分子结合形成超分子体系;而多糖则可以作为主体分子包合其他中药成分构成超分子体系。由于糖类的普遍存性，研究糖类的超分子形式对解释人体的经络脏腑现象有重大作用。

2.2 氨基酸、蛋白质类

自然界中各种形式的氨基酸300左右，但能以肽键形成蛋白质的为20种，均为α-氨基酸。蛋白质是超分子主体最好的表现形式。常现的酶类及催化作用，抗体抗原反应，受体、转运体及各种离子通道均能发现超分子物质及能寻找到超分子作用踪影。蛋白质的螺旋、β-片层及四级结构形式是形成天然超分子体最杰出的代表。与糖类一样，蛋白质普遍存在，因此蛋白质的超分子形式对解释人体内经络脏腑现象具有更加重大意义。

2.3 核苷酸及DNA类

生物体的遗传信息靠核苷酸顺序结构产物DNA贮存，构成DNA的核苷酸双螺旋结构本身就是超分子物质。在DNA，RNA的合成及基于RNA信息合成蛋白质均是以超分子形式而发生作用。

2.4 苷类

苷类是糖或糖的衍生物与非糖物质(称为苷元或配基)通过糖的端基碳原子连接而成的化合物，也是在自然界广泛存在的天然产物。根据其结构中苷元、糖或糖的衍生物的存在形式，可自身结合形成各种形式的超分子，如甾醇类与甾体皂苷形成的分子复合物，金属离子与苷元的酚羟基、羧基形成的络合物，多电子苷与缺电子苷形成的传荷络合物等;同时也可与体内的大分子主体形成超分子化合物。

2.4.1 醌及苷类 这是一类分子中具有醌式结构的化合物，分子中多具有酚羟基，有一定的酸性。醌类为缺电子基团，可与供电子基团，如酚、苯胺形成传荷络合物，如氢醌复合物;也可与β-环糊精(β-CD)衍生物形成包合物，同样可被多糖螺旋形成包合物;也可与空轨道的金属离子形成络合物;也易与酰胺键形成氢健络合物;也可与蛋白质形成氢键络合物等超分子。

2.4.2 香豆素及苷类 其基本骨架可视为由邻羟基桂皮酸形成的内酯，在稀碱溶液中内酯环可水解开环，生成能溶于水的顺邻羟桂皮酸的盐，加酸后可环合成为原来的内酯。主要与多糖、蛋白质等主体分子形成超分子。

2.4.3 木脂素及苷类 这为苯丙素的二聚体，本类化合物可作为客体分子与多糖、蛋白质主体分子结合形成超分子。

2.4.4 黄酮类 泛指具有2个苯环通过中间三碳链相互联结而成的一类化学成分。为多电子供体，可与空轨道的金属离子、氢键受体、电子受体等形成超分子;也可作为客体分子与多糖、蛋白质主体分子结合形成超分子体系。

2.5 萜类和挥发油

萜类和挥发油由异戊二烯单位构成，分单萜、倍半萜、二萜等。根据其结构不同形成超分子能力相差很大。大多可作客体分子与β-环糊精孔穴分子形成包合分子;也可自身聚合成树脂，也可形成分子复合物;也可形成低共熔物;也可与吐温等表面活性剂形成氢键复合物与传荷络合物，也可作为客体分子与多糖、蛋白质主体分子结合形成超分子体系。

2.6 生物碱

生物碱是一类存在于生物体内的含氮有机化合物，结构复杂而多样。可作为客体小分子被包合成超分子;在酸性条件下可与重金属、有机酸、多电子基团形成复合物;与鞣质结合形成超分子;环肽类大分子可作为主体分子包合其它成分形成超分子，因此在不同条件下，不同结构的生物碱可能形成不同形式的超分子，因此生物碱应是形成各种超分子物质较为丰富的一类化合物，加上它富有强大的生物活性，因此研究生物碱各种形式的超分子对阐明中医药理论具有重大意义。

2.7 甾体类

甾体类是一类结构中具有环戊烷骈多氢菲甾核的化合物。可作为客分子进行包合，另外最重要的是β-甾醇类形成有机分子复合物超分子。

2.8 三萜类

三萜类是一类基本骨架由30个碳原子组成的萜类化合物。可作为客分子、氢或电子供受体形成超分子复合物，也可作为客体分子与多糖、蛋白质主体分子结合形成超分子体系。与糖结合形成皂苷具有表面活性作用，自已可以聚合成胶束形成超分子。

2.9 鞣质

鞣质是一类复杂的多元酚类化合物的总称，可与蛋白质结合形成致密、柔韧、不易腐败又难透水的超分子化合物;也可与生物碱复合生成超分子;同时自身聚合生成鞣红超分子;还可与重金属盐如醋酸铅、醋酸铜等产生超分子沉淀。因此鞣质是中药成分中最易生成超分子的一类物质。

由上可知生命体及中药中各种成分均可以以主体或客体形成超分子，是研究超分子化学，阐明生命现象的最好载体材料。

3 具有超分子载体特性的生物体决定了超分子化学对阐明中医药理论科学内涵的特殊影响

诚如前述作为生物体的人体与中药可以看成是一个由单分子、超分子、聚合超分子及巨复超分子构成的复杂体系。在由小分子构成整个人体有序超分子过程中，其超分子主体保留了客体小分子的印迹模板，形成孔穴通道结构与外界发生化学反应，进行物质能量联系，否则生命现象难以为继。当人体的各类小分子在心脏搏血功能的推动下，人体各组织器官的主体分子对客体小分子表现出机体结构的各向异性作用，亦“气析”现象。水为洗脱剂，溶于水的各类客体分子与组织器官主体分子的孔穴通道产生印迹作用，包括“分子筛、离子交换、吸附、分配与亲合色谱”的各种形式，体现出“印迹模板”特征的“气析”(由于这种作用是产生中医气的本源，并且各组织器官能能象色谱学那样区别客体分子，故定义为“气析”)现象，亦经络脏腑现象。其结果是与组织器官“印迹模板”相吻合的分子产生作用，而不吻合的分子就难产生作用。因此，中医经络脏腑理论正是对人体众多大小分子群在血液流动下所表现出各种 “印迹模板”形式的超分子印迹作用规律高度总结：具有相同或相似的“印迹模板”分子通道结构便构成了经络脏腑;通过通道结构与外界机体子体小分子作用就形成了脏象;具有与之相同或相似的“印迹模板”中药分子便构成了中药有效成分;中药有效成分与经络脏腑的印迹作用便形成了中药药性理论和功效[36];中药复方配伍又能显著性地改变这一超分子印迹作用规律，由此便形成了中医药的“理、法、方、药”基础理论的微观物质基石。

诚如上述分析，人体各个脏器与血液中的各类成分作用的选择性或偏向性，用现在的化学语言表述为分子间作用的结构因素的各向异性，亦超分子钥锁关系;而宏观上就是几千年来中医药总结出来的临床用药的药性理论。其实这种类似的作用在单分子药物与靶点的构效关系研究中已有表述，也很容易用超分子的自组织、自组装、自识别与自复制解释，但由于中医药研究者没有将其归纳总结上升到分子群间的超分子印迹作用规律，以超分子化学解释罢了。

由于与生物体具有自然渊源的中药及复方成分必然是这个巨大的超分子体系中的一部分，中医药基础理论正是这种形形色色的各种形式的超分子共同作用的宏观现象。因此超分子化学在阐明中医药基础理论中所蕴藏的巨大作用是其他现代科学理论所无与伦比的。据目前仅有的超分子化学知识，对中医基础理论可作初步解释如下。

3.1 经络及现象

经络的宏观属性已为大量的针灸临床治病实践所证实，但微观属性却没有完全阐明。据目前研究结果，对经络认识有：①神经系统观;②广义的经络观;③生化物质观，代表性观点有P物质的观点，细胞外基质的观点，钙离子(Ca2+)富集观点;④经络的生物物理学特性研究，表明声传播的高振声、低频声和声信号循经性，电传导的低电阻、高电容、良导络性[37]，体表红外线热辐射轨迹的循经性，体表发光强度与对称的循经性，磁振动线的循经性，图象扫描(用正电子发射断层扫描仪的透射扫描图象和发射扫描图象的融合技术显示出示踪迹循经迁移线在体内的三维断层图像及立体透视图像[38])。古人采用内视的方法观察经络的走向。据上述研究结果可知，经络的组织形态学位置至今仍在肉眼观察能力之外，没有一种公认的学说进行解释，但大量的临床与科学实验表明，人体经络及现象是客观存在的。

如果将目前的经络研究结果与人体超分子化学结合，由超分子的自组织、自组装、自识别与自复制的性质可以推断人体特定模板分子孔穴通道结构，亦经络的必然存在。因此人体经络的微观物质基础是：基于细胞内外巨型超分子主体物质的一定“印迹模板”分子孔穴空间有序排列通道结构;而经络现象是：基于这一通道的体内“印迹模板”分子在心脏搏血作用下，按“气析”所表现出的印迹宏观作用现象，体现出各组织器官“印迹模板”通道的各向异性。根据主体通道结构与客体“印迹模板”分子的钥锁对应关系，具特定通道结构的经络必然体现与客体“印迹模板”分子相一致的光、电、磁、热等效应。由此推知，与十四经络一致，人体的主体“印迹模板”孔穴通道大体上为14种模式，而这种微观的“印迹模板”分子孔穴通道相互混杂重叠，你中有我，我中有你，散布于各个实体脏器之中，因此相互干扰大，同时经络中的客体小分子受当时的身体状态、饮食习惯不同而变化，因此采用目前的“静态”的观察方法是很难发现其踪迹的，但如果采用“静态”与“动态”相结合的超分子化学研究方法，定能找到“蛛丝马迹”，本团队现已展开了各脏器的体外印迹吸附动力学实验研究工作，结果初步验证上述假说。

3.2 脏腑理论

如果经络的微观物质基础及现象得以阐明，则中医的脏腑理论自出。心、肝、肺、脾、肾脏象系统为与心、肝、肺、脾、肾经络相似的超分子主体“印迹模板”孔穴通道结构，但可能更规则，更集中。同样六腑也与相应的经络有相似超分子主体“印迹模板”孔穴通道结构。脏腑所体现的脏象与功能也与超分子主体孔穴通道印迹作用相关，是血液中客体分子物质与组织器官主体分子“气析”作用的结果。由于五脏、六腑有各自的超分子主体物质孔穴通道，且相互混存重叠，只是在各脏器中的比例大小不同而已，所以不能用简单的西医形态学的研究来发现经络脏象，按目前西医的实体解剖器官来阐明中医药理论是行不通的。因此，对于中医药基础理论研究，只能基于超分子化学，以经络脏腑与各分子所表现出的“共“印迹模板”气析”规律的研究为核心，建立人体内超分子孔穴通道、“印迹模板”、迁移规律、微观物质与宏观现象关联的新分析方法才能揭示中医药作用规律。其中小分子对经络脏腑孔穴通道的“印迹模板”规律，也就是各经络的标准“印迹模板分子”的研究尤为重要，也最为困难。

3.3 气的物质特征

中医所述气抽象而不好解释，但根据经络的微观物质基础及产生脏象的超分子印迹作用原理则变得容易解释。中医所述的气是指运行于经络脏腑主体之中的客体分子及作用关系。根据经络脏腑主体与客体的特点，可分为①元气：泛指所有经络脏腑主体之中的客体分子及作用关系，包括先天、后天所产生主、客体分子及相互作用关系。②宗气：与呼吸相关的经络脏腑主体及客体小分子及作用关系。③营气：运行于经络脏腑主体的食物客体分子及作用关系。④卫气：与免疫功能相关的经络脏腑主体的客体小分子及作用关系。⑤经络脏腑之气：运行于具体经络脏腑主体的客体小分子及作用关系。因此中医气的共同特点是所观察经络脏腑主体与客体分子的“印迹模板”特征及“超分子印迹”作用关系。根据主体与客体的作用及表现形式不同而分类，关系错综复杂，仅用中医抽象的概念难以解释和理解，若用超分子化学则变得非常清楚明了，而且还可以测定。

3.4 中药药性理论

同样中药药性理论也就不难研究了。基于与经络脏腑“印迹模板”是中药有效成分的物质基础理论，可建立超分子“印迹模板”通道法：根据各经络脏腑孔穴通道特征，建立最佳的模板分子模型，然后采用分子相似度方法，分析各分子与各经络脏腑的相似程度，再经多元统计学可以得出所含成分群的中药对哪个经络脏腑的选择性最强，效应最好，首先解决中药归经问题;再根据各经络的分布走向，分析中药成分群的升降沉浮;再研究味蕾的超分子孔穴分子模板特征并将其与药物归经结果联系，则解决中药的五味问题;再结合中药毒性效应，阐明中药有毒无毒问题;最后将中药作用规律与生物热效应关系，解决中药四性问题。因此中药与经络脏腑的超分子印迹作用规律，亦中药的归经理论既是研究中药药性突破口，也是阐明中医经络脏腑理论的突破口，而中药四性问题研究表面容易，实际最难，只有等到中医药研究方法的全部建立后才能研究，在掌握中药作用前后主、客成分的变化规律后，可建立热力学方程解决。

3.5 中医药理、法、方、药理论

当经络、脏象、气与中药药性基础问题解决，则可阐明中医基础理论、中医的诊断、方剂学等基础性学科问题;构建中医药的理、法、方、药基础理论。

中医基础理论：构建起以经络、脏象、气为核心的印迹作用规律研究方法及理论体系，包括微观的经络脏腑超分子作用机制，宏观的超分子作用现象测定方法及状态函数表征体系。

中医诊断学：构建主、客体分子的“印迹模板”超分子化学作用规律的中医诊断系统，包括微观与宏观、体内与体外、宏观现象测定与状态函数表征、测算与预测等相统一的理论体系。创立适用于中医药基础理论“气析”的现代诊断仪器系统。

方剂学：构建基于中药群体配伍超分子群对经络脏腑“印迹模板”作用规律的预测及验证科学体系，阐明中医方剂的配伍理论。

其他临床学科：将中医药理论与临床诸科的特点结合，构建中医临床诸科的疾病的病因分析、治则、治法及遣方用药的科学体系。

因此，就目前的已知超分子化学知识来看，超分子化学对诠释中医药基础理论将会产生重大的作用，应引起中医药现代化工作者的高度重视。

4 当前中医药基础理论现代应注意的问题

自从1997年全国第一次召开中医药现代化战略研讨会至今，中医药理论现代化历程快20年了，虽取得了一些成绩，但突破性的进展甚微，究其原因，主要存在以下应注意的问题。①强调中医的整体观念，但研究时却难能推行：众所周知，中医藏象证候、中药复方作用机制、经络研究为实现中医药现代化的三大基础关键枢纽问题，目前一般都将三者分开单列研究，尽管单独研究可取得一时成果，但要获得突破性进展困难。这种研究方法容易割裂中医治病“理、法、方、药”的整体关系，与中医药的整体观相悖。由于中医的理、法需中药干预则明;方、药需对证治疗才灵;理、法、方、药需整体贯通方活。因此在中医药现代化过程中，应将其作整体融为一炉进行研究才能收到事半功倍的效果。②中医药基础理论自成体系，不需要现代化。目前中医药现代化进展不大，研究处于低潮，有一部分对现代科学知识还不了解的中医药工作者认为中医药难能、也不需要现代化，持这种观点的人最终会损害中医。③过分强调整体，忽视微观。整体观念是中医特色，但不能认为中医只有整体而没有微观，应重视整体与微观的辨证关系。众所周知，物理学既研究宏观物质的运行规律，如力学、电磁学;也研究微观物质的运行规律，如原子结构理论，统计物理学;也研究宏观与微观的关系，如热力学、动力学方程。因此宏观与微观物质运行规律是相互联系的，中医药也是如此。有中医药经络脏腑理论的临床存在，必然有其微观的物质基础进行支撑。④区分宏观与微观的测定与表征方法。目前尽管中医药理论强调宏观特征，但研究思路与方法却是微观成分;因此应区别宏观与微观的研究与表征方法不同，宏观采用状态函数表征，多测定光、电、磁、色等宏观变化，微观采用化学物质结构表征，多测定物质的量变及化学性质等。⑤中医与西医结合。中西医来源于不同体系的医学理论，尽管目前还难能从科学的本源上实现结合，但随着中医药理论作用物质基础的揭示，中西医药会从微观化学本源基础进行结合：基于单分子化学成就西医理论;基于超分子化学则辉煌中医理论。⑥中医药的发展方向。由上述中医药超分子化学分析可以预知本世纪将是中医药理论现代的世纪。代表了未来化学发展方向的超分子化学也同样代表以此为基础的中医药理论是未来生命学科的发展方向。⑦药物研究方向。同样基于生物体超分子理论，药物将由目前单一“化学型”药物向基于“印迹模板“超分子客体群的宏观“数理型”药物方向发展。

由上可知，随着中医药超分子化学研究的不断深入，随着以上问题的不断廓清与解决，中医药与西医将在化学与超分子化学间消融，以超分子理论表征的现代化的中医药理论将会成为21世纪医药发展的主流方向。

5 中医药基础理论现代化路线图

经过上述分析可知，中医药现代化的过程已非常清晰，中医药现代化实际上是用超分子化学重新整合中医药理论并进行表述的过程。对于超分子化学研究中所采用的方法在一定程度上适用于人体的超分子作用规律研究，但由于人体是更为复杂的超分子体系，体内各种主、客体分子混杂，相互干扰。因此创立适用于人体的超分子物质、性质与现象的研究技术与现代仪器将会更加重要与艰苦。下面就中医药现代化的框架图进行说明。

5.1 首次创立中医药体内超分子化学与技术研究方法

在超分子化学与技术(主要是体外)的研究基础上，结合中医药物质基础的特殊情况，创建以研究生物体(主要为人体)为主的超分子化学与技术方法研究平台。

5.2 展开经络超分子印迹孔穴通道的物质基础研究，阐明经络实质

采用超分子化学手段，展开经络超分子印迹孔穴通道的基本属性、特异性与各向异性研究，阐明经络的科学内涵，主要难点在于寻找标准的经络“印迹模板”分子，作为探针分子研究经络，通过光、电、磁、色等组织性质的各向异性变化，显现经络的实体。

5.3 展开脏腑超分子印迹孔穴通道的物质基础研究，阐明脏腑实质

采用超分子化学手段，展开脏腑超分子印迹孔穴通道的基本属性、特异性与各向异性研究，阐明脏腑的科学内涵，主要难点是怎样克服各实体脏器孔穴相互混杂干扰测定的难题，建立各经络脏腑孔穴印迹模板专属性高的检测方法。

5.4 展开经络脏腑实质(超分子印迹孔穴通道)与功能关系研究，阐明脏象与气的实质

采用超分子化学手段，展开经络脏腑实质的特性与其功能属性关联性的研究，阐明微观超分子物质基础与宏观脏象、气的内在联系的本质规律，解决气的物质属性。主要难点是怎样测定各孔穴通道与模板分子的印迹效应，建立中医经络脏腑、气血的测定方法与仪器。

5.5 展开经络脏腑的宏观状态函数的表征方法研究，建立脏象表征方法

采用生物数学、物理学、化学动力学原理，展开经络脏腑宏观状态函数的表征方法，建立相应的数学模型，阐明微观超分子作用规律与宏观脏象表征规律，主要难点是建立微观分子与宏观统计学的数学模型及参数体系。这一过程叫中医药数理特征化(而非中医药数字化)，也就是用数学、物理学、物理化学方法表征基于巨复超分子体系的宏观综合性质。

整合上述5个方面，结合现在的中医基础理论，将创立起以超分子化学为基石的中医经络脏腑理论与数理特征化现代学科体系。完成这一过程，可实现中医基础理论、针灸及中医诊断学科现代化。

5.6 展开中药微观物质基础及宏观状态函数的表征方法研究，阐明中药微观物质基础的实质

采用超分子化学、免疫学与现代仪器科学建立基于印迹孔穴为基础的免疫芯片中药成分高通量分析方法;结合生物数学、化学动力学、化学计量学和计算化学原理，展开中药微观物质基础的宏观状态函数的表征方法，建立相应的数学模型，阐明中药微观超分子结构与宏观脏象作用的印迹表征规律，主要难点为中药全成分群快速高通量测绘分析方法的建立。

5.7 建立中药药性与功效研究方法，实现中药学现代化

如前述，采用超分子化学、生物数学、化学动力学、化学计量学和计算化学原理展开中药归经、升降沉浮、五味、毒性及四性及功效研究，构建以经络脏腑的超分子作用规律为核心的中药药性及功效理论。实现中药学学科现代化，主要难点是构建中药药性定量表征体系。

5.8 建立中药复方配伍研究方法，实现方剂学现代化

采用超分子化学、生物数学、化学动力学、化学计量学和计算化学原理展开中药复方配伍及方证关联研究，构建以经络脏腑的超分子作用规律为核心的中药复方配伍理论，实现方剂学现代化。

5.9 中医临床诸学科的现代化

以已现代化的中医药学科的研究方法为基础，展开中医临床诸科病因与病机、治则与治法、遣方用药规律研究，实现诸学科现代化。

5.10 中药学诸学科的现代化

以已现代化的中医药学科的研究方法为基础，展开中药学诸学科，如中药药剂学、中药鉴定学、中药炮制学与中药药理学规律研究，实现诸学科现代化。

这样就可以创立以中医药经络脏腑为基础，以中药复方多成分群用药为特点，以超分子化学印迹作用规律为表达内容的“理、法、方、药”现代化的中医药理论体系。至此，作为以单物质属性研究擅长的西医将与中医药理论融合成新的医学体系：既体现单分子特征化学属性，又体现多分子的超分子表观化学属性的医学理论体系，宏观与微观实现高度的统一。

值得一提的是目前超分子化学研究方法多为体外建立的方法，对于像人体这样包含了极其复杂的超分子复合体，上述方法能否适用还需验证，但创建适用于人体的超分子分析方法及仪器设备将对阐述中医药基础理论至关重要，是实现中医药现代化的瓶颈问题，充满着挑战。

综上所述，本文首次阐明了超分子化学理论可以重构中医药基础理论的科学内涵，这为实现中医药现代化与国际化奠定了基础。

[参考文献]

[1] Ariga K， Kunitake T. Supramolecular chemistry-fundamentals and applications[M]. Verlag Berlin Heidelberg：Springer， 2006.

[2] 徐家业. 超分子化学发展简介[J]. 有机化学，1995，15(2)：133.

[3] Conn M M，Rebek J J. Self-assembling capsules[J]. Chem Rev，1997，97：1647.

[4] Lehn J M. Supramolecular chemistry scope and perspectives[J]. Angew Chem Int Ed，1988， 27(1)：89.

[5] 刘育，尤长城，张衡益. 超分子化学：合成受体的分子识别与组装[M]. 天津：南开大学出版社，2001：38.

[6] Sun H Y，Bai Y，Zhao M G. New cyclo dextrin derivative 6-O-(2-hydroxybutyl)-β-cyclodextrin：preparation and its application in molecular binding and recognition[J]. Carbohydr Res，2009，344：1999.

[7] Shen J，Hao A Y，Du G Y. A convenient preparation of 6-oligo(lactic acid)cyclo-maltoheptaose as kinetically degradable dericative for controlled release of am oxicillin[J]. Carbohydr Res， 2008，343(15)：2517.

[8] Li Y Y，Liu J，Du G Y. Reversible heat-set organogel based on supramolecular interactions of β-cyclodextrin in N，N-dimet hylformamide[J]. J Phys Chem，2010，114：10321.

[9] 余德顺，杨明.环糊精包埋技术及研究进展[J].重庆理工大学学报：自然科学，2010，24(11)：44 .

[10] 马艳辉，黄英，祝黔江，等.抗癌药物甲胺蝶呤与八元瓜环相互作用的研究[C]. 重庆：全国第十五届大环化学暨第七届超分子化学学术讨论会，2010.

[11] 李春荣，丛航，薛赛风，等. 瓜环作为异烟肼新型潜在药物载体的研究[C]. 重庆：全国第十五届大环化学暨第七届超分子化学学术讨论会，2010.

[12] 杨辉，谭业邦，黄晓玲，等. 葫芦脲的研究进展[J]. 化学进展，2009，21(1)：164.

[13] Zhou C H，Xie R G，Zhao H M.Convenient and efficient synthesis of imidazolium cyclohanes[C].Org Prep ProcInt，1996，28(3)：345.

[14] 李文林，李梅兰. 超分子化学的现状及进展[J]. 广东化工，2009， 36(9)：80.

[15] 陈琴，冯腊梅，赵为民，等. 壳聚糖担载Sn配合物催化金刚烷酮的BaeyerVilliger氧化反应[J]. 西北师范大学学报，2008，44：462.

[16] 陈强，谭民裕，刘伟生. 超分子中分子间弱相互作用力的研究方法概述[J]. 化学通报，2001(4)：236.

[17] Parca T N，Caulder D L，Raymond K N. Selective encapsulation of aqueous cationic guests into a supramolecular tetrahedral [M4L6]12- anionic host[J]. J Am Chem Soc，1998，120(31)：8003.

[18] 黄英，王娟，郭改英，等. 光谱法研究硫鸟嘌呤与七元瓜环及牛血清白蛋白的超分子相互作用[J]. 高等学校化学学报， 2013，34(2)：375.

[19] 李慧. 荧光光谱法研究磺化杯芳烃与药物分子的相互作用[D]. 太原：山西大学，2008.

[20] Venyaminov S Y， Baikalov I A， Shen Z M， et al. Circular dichroic analysis of denatured proteins： inclusion of denatured proteins in the reference set[J]. Anal Biochem，1993，214(1)：17.

[21] Perczel A， Hollósi M， Tusnády G， et al. Convex constraint analysis： a natural deconvolution of circular dichroism curves of proteins[J]. Protein Eng，1991，4(6)：669.

[22] 齐美玲，高晶，邵清龙. 大蒜素-β-环糊精包合物的制备及大蒜素的含量测定[J]. 北京理工大学学报，2004，24(7)：650.

[23] 高永良. 苯佐卡因-β-环糊精包合物的研究[J]. 中国药学杂志， 1991，26(3)：154.

[24] 聂淑芳，潘卫三，郭宏. 环糊精在靶向给药系统中的应用[J]. 药品评价，2005，2(1)：69.

[25] 赵梅，王晓东，张莉莉，等. 超分子包合技术在新药研制中的应用[J]. 山东科学，2012， 25(1)：103.

[26] 于克贵，周成合，李东红. 卟啉类抗癌药物新进展[J]. 化学研究与应用，2007，19(12)：1296.

[27] 周成合，张飞飞，甘淋玲，等. 超分子化学药物研究[J]. 中国科学B辑：化学， 2009，39(3)：208.

[28] Zhou Q D，Hambley T W，Kennedy B J，et al.XAFS studies of anti-inflammatory dinuclear and mononuclear Zn(Ⅱ)complexes of indomethacin[J].Inorg Chem，2003，42(25)：8557.

[29] Jain S，Jain N K，Pitre K S.Electrochemical analysis and analgesic behavior of Zn(Ⅱ)-baclofen complex[J].J Pharm Biomed Anal，2003，31(5)：1035.

[30] Dive D，Biot C.Ferrocene conjugates of chloroquine and other antimalarials：the development of ferroquine，a new antimalaria1[J].Chem Med，2008，3(3)：383.

[31] Bottari B，Maccari R，Monforte F，et al.Isoniazid—related copper(Ⅱ)and nickel(Ⅱ)complexes with antimycobacterial in vitro activity. Part 9[J]. Bioorg Med Chem Lett，2000，10(7)：657.

[32] Bottari B，Maccari R，Monforte F，et al.Nickel(Ⅱ)2，6-diacetylpyridine bis(isonicotinoylhydrazonate)and bis(benzoylhydrazonate)complexes：structure and antimycobacterial evaluation. Part XI[J].Bioorg Med Chem，2001，9(8)：2203.

[33] Wang Z，Hirayama F，Uekama K.In vivo and in vitro evaluations of amodified——release oral dosage form of nifedipine by hybridization of hydroxypropyl-beta-cyclodextrin and hydroxypropyIcelluloses in dogs[J].J Pharm Pharmacol，1994，46(6)：505.

[34] 张中强，涂华民，葛旭升.超分子化学的研究进展[J]. 河北师范大学学报，2006，30(4)：453.

[35] 夏赞韶，贺福元，邓凯文，等. 中药分子印迹技术对中医药理论的特殊影响[J]. 中国中药杂志，2013，38(8)：1266.

[36] 邓凯文，贺福元. 中药归经研究的现状及“穴药”法的提出[J]. 中国中药杂志， 2013， 38(10)：1643.

[37] 陶必修. 中医经络的现代理论[J]. 应用物理， 2013(3)：13.

[38] 祝总骧，徐瑞民，田嘉禾，等. 正电子断层扫描显示经脉血气运行的三维定位[J]. 中国自然医学杂志，2003(3)：129.

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)

[Key words] basic theory of Chinese medicine; meridian and Zang-fu viscera; visceral manifestation; natural property of Chinese material medica; supramolecules; chemistry; material base;syndromes related to formulae; Chinese medicine; Chinese prescription; Qi chromatography; Chinese medicine modernization

doi：10.4268/cjcmm20140833

[责任编辑 陈玲]

作者：贺福元 周逸群 邓凯文 邓俊林 石继连 刘文龙 杨岩涛 唐宇 刘志刚

第二篇：一门新兴的学科——超分子化学

【摘要】 超分子化学是上个世纪才兴起的一门边缘科学，它迅速得与有机化学、生物化学和新型材料科学集合，为生命科学的研究和新技术、新材料的开发开拓了一个新领域。

本文简述了超分子化学的发展，概述了超分子化学的理论基础并初步讨论了超分子体系识别功能催化功能与信息传递功能。

【关键词】 超分子化学 发展 理论基础 超分子体系功能

超分子化学与生命科学密切相关，已成为一门新兴的化学学科，它是基于冠醚的研究和有机半导体、导体的研究发展而迅速发展起来的Lehn。给超分子化学起了这样一个定义：“超分子化学是超出单个分子以外的化学，他是有关分子体系结构与功能的学科。超分子体系是由两个或两个以上的分子通过超分子之间得作用连接起来得具有一定结构和功能的实体或聚集体。

一、超分子化学的发展与概述

自从1967年C.J.Pederson发表了关于冠醚的合成和选择和络合碱金属的报告，揭示了分子和分子聚集体得形态对化学的选择性起着重要的作用;D.J.Cram基于在大环配体(受体)为主题，以络合物为(底物)为客体的主客体化学;J.M.Lehn模拟蛋白质螺旋结构的自组装体得研究内容，在一定程度上超越了大环与主客体化学而进入所谓“分子工程”领域，即在分子水平上，制造又一定结构的分子聚集体而起到一定的特殊性质的工程，并进一步提出了超分子化学即“超越分子的化学”的概念。超分子作用是一种具有分子识别能力的分子间得相互作用，通过对分子间相互作用的精确调控，超分子化学逐渐发展成为一门新兴得分子信息化学，它包括在分子水平和结构特征上的信息存储，以及通过特异性相互作用的分子识别过程实现在超分子尺寸上的修正、传输和处理。这导致了程序化化学体系得诞生。

二、超分子化学的理论基礎

超分子化合物是由主体分子和一个或多个客体分子之间通过非价键作用而形成的复杂而形成的复杂而有组织的化学体系。主体通常是负电子的分子，可以作为电子给体，如碱、阴离子、亲核体等。而客体是缺电子的分子，可作为电子受体，如酸、阳离子、亲电体等。超分子体系中的主体和客体之间不是经典得配位键，而是分子间的弱相互作用，大约为共价键得5%—10%。因此可以认为，超分子化学是配位化学概念的扩展。超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其它可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成。聚集数可以确定或不确定，这与一分子中院子个数严格确定具有本质区别。超分子的形成不必输入高的能量，不必破坏原来分子的结构及价键，主客体间没有强的化学键，这就要求主客体之间要有高度的匹配性和适应性，不仅要求分子在空间几何构造和电荷，甚至亲疏水性的相互适应，还要求在对称性和能量上的匹配。这种高度的选择性就导致了超分子形成的高度识别能力。如果客体分子有所缺陷，就无法与主体形成超分子体系。注此可见，从简单分子的识别组装到复杂的生命超分子体系，尽管超分子体系千差万别，功能各不相同，但早成基础是相同的，这就是分子间作用力的协同和空，苦的互补。

三、超分子体系的主要功能

冠醚、环糊精和杯芳烃等大环化合物都具有穴状结构，能通过非共价键与离子及中性分子形成超分子，在化学物质的分离和提纯，功能材料的研制及超分子催化方面已表现出了广阔的应用前景，引起了越来越多的化学家对它的重视和研究。超分子体系的主要功能事识别、催化和运输。

1、超分子体系的识别功能

分子与位点时候别是超分子体系的基础，识别是指给定受体与作用物远择性结合并产生某些特定功能的过程。发生在分子键的识别过程谓之位点识别，识别过程需要作用提与受体间空间匹配、力场互补，实质上是超分子信息的处理过程。分子识别是类似“锁和钥匙”的分子间专一性组合，可以理解为底物与给定受体间选择性键合，是形成超分子结构的基础。超分子作用对于某些化学反应过程如催化等具有重要的意义，特别是在生物体系中，相当多的生物化学过程离不开这种作用，如底物与蛋白质的作用，酶催化过程，遗传密码的复制、翻译、转录等以及抗体与抗原的作用等。

2、超分子体系的催化功能

反应性和催化作用是超分子体系主要功能性质之一。超分子催化即可由反应的阳离子受体分子实现，也可由反应阴离子受体来实现，还可通过作用物与辅助因子的结合产生共催化，实现合成反应。超分子体系对光化学反应的催化作用、酶催化和模拟酶催化均是利用了超分子体系的分子识别作用达到了高选择性、温和条件下的催化目的。通常意义上的催化 f 热反应中，无论是多相催化还是均相催化，超分子现象都常常出现。在多相催化中，形形色色的界面现象必须存在。固体催化剂表面上各类吸附位、活性中心与反应物、中间物和产物间不可避免地存在着各种各样的弱的、具有一定选择性的相互作用，从而有可能形成多组分超分子系统。均相催化反应中，催化剂与介质、反应物、中间物和产物间也会存在弱的选择性相互作用力。

3、超分子体系的传递功能

超分子体系受外界的刺激产生性能和结构的变化，继而将刺激信号转变成分子信息并在体系中传输。这种传输的本质是电子转移、能量转移、物质传输化学转换。超分子体系的多样性也决定了载流子叮多样性，如电子、光子、离子(包括氢离子)、化学信息户贡，以及超分子体系的元激发过程中的各种结构载流子如极化子、双极化子、孤子、激子等等。超分子体系的不均一性决定了信息传导过程的多通道与多种方式，包括跨膜传导道的传输、特征振荡与特征频率等污别是纳米尺寸的量子限域效应、神经传导、离子通道与离子泵介电限域效应，体现了特殊介面效应下信息传导的新规律。信息传输与能量补偿相互匹配，保证信息传输稳定与有序的进行。

超分子化学是化学的一个崭新的分支学科，又与物理学、信息学、材料科学和生命科学等紧密相关，对超分子体系的深人研究，实际上已超出了化学范畴，形成了超分子科学。可以预见，作为超分子化学起源的主客体化学将与有机合成化学、配位化学和生物化学互相促进，为生命科学、材料科学、能源科学、环境科学等共同发展作出巨大贡献。

参考文献：

1、方孝敏著《化学知识》黑龙江教育出版社2008，9

作者：方孝敏

第三篇：贝叶斯网络在中医药理论研究的现状及与超分子化学联合应用前景

[摘要]由超分子化学重构的中医药基本理论可通过一系列方法和手段进行研究，但需借助优质的数学方法与技术从大量研究数据中挖掘其潜在的关联性、规律性等信息，进一步直观、清晰地阐明中医药超分子化学理论。诸多数据挖掘技术中，贝叶斯网络最为符合推理过程，是当前在不确定知识表达和推理领域中最有效的理论模型之一，尤其适合于中医药超分子复杂体系的研究。本文阐述了贝叶斯网络的发展历程及基本理论，对其在中医药研究中的现状作综述，探讨贝叶斯网络与中医药超分子化学相辅相成的关系，二者有机结合、联合应用可为中医药理论体系研究提供定性、定量的表征方法和手段，为中医药现代化提供强大臂助。

[关键词]

中医药;贝叶斯网络;超分子化学;数据挖掘;证候;药性

中医药学有着数千年历史，为中华民族的繁衍昌盛及全球人类的健康事业做出了巨大贡献，是世界医学的重要组成部分。对人体有序多分子群综合作用的宏观规律的表征形成了中医药理论，其微观物质基础可通过超分子化学诠释，体现了宏观与微观的高度统一。然而，海洋般研究数据的有效处理和可靠相关性关联，已成为中医药理论发展和应用中的一大瓶颈。贝叶斯网络(bayesian network，BN)是一种模拟人类推理过程，在不确定知识表达和推理领域中最有效的理论模型之一。近年来，贝叶斯网络已得到广泛关注，并已逐步应用于中医药研究，取得了一定成果，但并未完全发挥其优势及其应有作用。其中，最重要的原因之一是忽视了中医药的超分子化学特征这一事实，缺乏与中医药超分子化学的有机融合。若将贝叶斯网络与超分子化学结合，对阐明中医药微观物质运行规律、机体宏观状态描述及其二者的依赖关系会起到重要作用，可为中医药理论体系的现代化指明方向，也必将有助于推动和加快中医药的现代化、国际化进程。

1贝叶斯网络的基本理论与应用

英国数学家托马斯·贝叶斯(Thomas Bayes)在1736年首先提出了贝叶斯定理，1763年其遗著《论机会学说问题的求解》(《An essay towards solving aproblem in the doctrine of chances》)由他的朋友理查德，普莱斯(Richard Price)整理并代为发表后，贝叶斯理论才为世人所认识与重视，至今对现代概率论和数理统计还有着重要的影响。由于需要大量而繁重的计算，贝叶斯理论在很长一段时间无法得到广泛研究和应用。直至进入到20世纪后半叶，随着计算机的诞生和快速发展，贝叶斯理论才獲得足够的重视，并迎来蓬勃发展。1985年朱迪亚，珀尔(JudeaPearl)首先将贝叶斯理论应用到拓扑网络的构建，并提出贝叶斯网络的概念。

贝叶斯网络，或称信念网络，是一种由贝叶斯概率方法和有向无环图的网络拓扑结构两者结合表示的数学模型，是图论与概率论相结合的产物，可通过概率处理不确定性和不完整性问题。网络结构的有向无环图中的节点代表随机变量，可表示各类待考察的指标或其他变量：两节点间的有向边则表示对应节点(变量)两者间的依赖关系，如果两节点间的边有箭头，说明两者存在依赖关系：反之，则说明两者不存在依赖关系，相互独立：模型中的一组概率集合则给出了各变量以其父节点作条件时的条件概率。贝叶斯网络算法原理成熟，但计算比较复杂，一般采用软件Hugin Reseacher 7.0、MATLAB的贝叶斯工具箱、NETICA、可视化GeNie2.2等软件来建立数据的网络拓扑结构，以最大期望算法估计网络中各节点的条件概率，从而完成贝叶斯网络的整体构建。在处理数据时贝叶斯网络具有如下优点：其一，使用概率测度的权重对各变量间的相关性进行描述，并可通过处理带噪音的、不完整的数据集以解决数据间的不一致问题：其二，使用图形的形式描述各变量间的相互关系，可读性强、易于理解，有助于利用变量间的依赖关系进行预测分析。因此，贝叶斯网络能用于定性(有无依赖关系)、定量(条件概率大小)描述变量之间的相互依赖联系，直观性强、可理解性强等特点，可用于分析复杂系统的影响因素之间的关系，尤其适合于中医药这一复杂科学体系的研究。

因贝叶斯网络可对不确定知识进行推理，但凡涉及到预测、智能推理、诊断、决策、风险/可靠性分析的问题几乎均可用贝叶斯网络来处理、研究，目前已在人工智能、工程学(如故障诊断，航空、铁路、海洋航行等的安全/风险评估)、商业投资风险预估、医学诊断、信息检索、图像处理等诸多领域得到了广泛的应用。近年来，贝叶斯网络亦已逐步应用于中医药研究，并取得了一定成果。

2贝叶斯网络在中医药研究中的应用

2.1 贝叶斯网络在中医证候研究中的应用

中医的“证候”是对疾病过程中一定阶段的病位、病因、病性、病势及机体抗病能力强弱等所作的病理性概括，亦即一系列相互关联症状的总称。而“辨证”是根据四诊所收集的资料，通过对证候进行分析、综合，从而确定其病理本质，并作出证名诊断的思维认识过程。证候存在着极其复杂的网络关系，随之辨证亦极其复杂、高度非线性的。贝叶斯网络具有与人脑类似的思维模式，可处理不确定性和不完整性的问题，因此，诸多中医专家学者将贝叶斯网络广泛应用于中医证候的研究。

首先，贝叶斯网络较早运用于构建中医专家诊疗系统。朱咏华等建立了肺阴虚证的贝叶斯网络模型，所构建的贝叶斯网络判别结果与临床辨证完全吻合。朱文锋等建立了肺系病证症状与证素间的相关关系、证素组合形成证名的规律的贝叶斯网络，结果表明其与中医专家经验有很高的吻合性。后又分别建立了痰火扰神证、肺热炽盛证的贝叶斯网络模型，对数据分析、推理和验证，结果同样表明贝叶斯网络判别与临床辨证完全吻合。胡雪琴等构建了5种胃炎证型的贝叶斯网络，结果发现，预测的正确率(88.75%)较高，但与临床专家水平有一定差距。孙亚南等建立了基于朴素贝叶斯和强属性集贝叶斯网络算法的中医冠心病临床证型诊断的数学模型，结果表明该分类算法在该模型中具有良好的分类性能。

其次，应用贝叶斯网络对中医证型与疾病、症状与证候之间关系的研究已有诸多报道。吴荣等通过贝叶斯网络方法研究冠心病的证候要素及应证组合规律，并提取出8个证候要素，结果表明冠心病最常见的证候是气虚痰浊血瘀证，其次常见证候还有阳虚血瘀证、气阴两虚血瘀证、阳虚血瘀痰阻证、血瘀痰阻证和气虚血瘀证。徐琏等通过贝叶斯网络对冠心病的证候信息进行分类识别研究，结果表明该数学模型对心阳虚、血瘀、心气虚、心阴虚、痰浊5个证型的识别率依次为84.85%、83.87%、69.34%、65.12%和65.12%。

曲淼和包祖晓等对抑郁症进行中医证候学调查和精神科量表观察，并以此构建贝叶斯网络，结果发现抑郁症的主要病机为肾精亏虚，主要脏腑为肾脏，但也涉及其他病机和其他相关脏腑。孙文军等建立中医证候的贝叶斯网络模型，提取出广泛性焦虑症的9个证候类型，此后又建立了混合性焦虑抑郁障碍(mixed anxiety depressive disordel;MADD)症状的贝叶斯网络模型，提取证候要素、应证组合，结果发现MADD的最常见证型为肝郁脾虚、心脾两虚、心肾不交。薛亚静通过贝叶斯网络技术提取出17项焦虑抑郁共病(comorbid anxiety and depres-sion，CAD)证候要素，然后再此建立贝叶斯网络模型，进一步提取出7类CAD常见证型，其中心胆气虚证占比最高，而肝郁化火证、心肾不交证、肾虚肝郁证、心脾两虚证、肝郁脾虚证、脾肾阳虚证的占比依次降低。

范建平等建立了类风湿关节炎的聚类贝叶斯网络模型，找出了与“是否类风湿关节炎”直接相关的7项症状。龚燕冰等构建了2型糖尿病合并脑病、肾病、高血压病患者的82个变量的贝叶斯网络关系，结果表明主要症状可对并发症进行预测，发现空腹血糖异常、餐后2h血糖异常、糖化血红蛋白异常者的主要症候分别为阴虚热盛、阴虚、阴虚热盛。除此，还发现血脂异常者以气虚为主，血压异常者伴见血瘀。江丽杰等通过贝叶斯网络分析缺血性中风病中医证候要素动态变化与患者功能障碍情况之间的关系，结果发现缺血性中风病的美国国立卫生院卒中量表评分变化在不同时点均有多个证候要素评分与之相关，其相关程度随时间动态演变。

2.2 贝叶斯网络在中药药性研究中的应用

中药药性理论是中医药理论体系的重要组成部分，包括四气、五味、升降浮沉、归经、有毒无毒等，而其中寒热温凉四气和酸苦甘辛咸五味又是药性的核心内容。当前亦有一些研究者采用贝叶斯网络方法对中药药性及药效等方面进行了探索性的研究。

张培等构建了中药五味的贝叶斯网络模型，并对模型验证，结果表明苦味、辛味、甘味模型的正确率依次为86.15%、73.44%、85.51%。齐方等结合运用最小二乘判别分析与贝叶斯网络，构建了物质成分之间“君、臣、佐、使”的贝叶斯网络模型，结果表明所构建的中药整体药性贝叶斯网絡模型的灵敏度、特异度高，对中药药性判别能力强，训练集判别正确率和对测试集的预测率均较高。钟女娟等构建了60种中药药味-药性-功效贝叶斯网络，结果表明所建网络能够反映药味、药性和功效三者间的直接、间接关系。王晓燕构建了中药寒热药性、药效与物质成分间的贝叶斯网络模型，尝试揭示中药寒热药性的物质基础和性效发生机制的规律。

刘颖等构建了中药的活血化瘀功效与药理指标之间的贝叶斯网络，结果发现当归、三七等具有活血化瘀功能的中药概率值接近于1.而清热解毒药连钱草、忍冬藤以及止血药白及概率值偏低，与实际相吻合。王梅等运用贝叶斯网络研究中药补肾、活血等功效与药理作用之间的关系，并对中药组分进行功效预测，结果发现中药组分与原饮片功效基本一致。邢雁辉等建立了中风方药组方疗效的贝叶斯网络模型，通过统计计算得到了具有较好疗效的中药及其和证候、疗效间的联系和规律。沈忱等构建了活血化瘀功效与药理间的贝叶斯网络模型，并预测古今文献报道不一致的中药的活血化瘀概率值，结果提示这些药味具有一定的活血化瘀功效。

诚如前述，贝叶斯网络已在中医症候、中药药性等方面的研究中取得阶段性进展，但并未完全发挥其优势及其应有的作用，其中最重要的原因之一是忽视了中医药的超分子化学特征这一事实，缺乏与中医药超分子化学有机融合。

3中医药超分子化学研究

生物体是由单分子、超分子、聚合超分子、巨复超分子多级化学构成的复杂体系。生物体的形成实则是由小分子构成多级有序超分子的过程，形成的超分子主体保留了小分子客体的“印迹模板”，机体通过这些通道结构得以和外界发生一系列反应，进而发生物质、能量等联系，以此维持生命活动山。人体与源于自然的中药必然是一巨复的超分子体，而中医药理论则是各式各样各级的超分子综合作用下表征出的宏观现象。中医的脏腑经络是机体内的超分子“印迹模板”所特有的孔穴通道空间结构。当小分子与脏腑经络产生印迹作用时，亦即小分子客体在脏腑经络超分子主体的“印迹模板”按“气析”进行迁移，宏观上表现为中医的脏腑经络对小分子作用的各向异性，即脏象：当中药成分与脏腑经络“印迹模板”产生作用时，宏观上表现为中药药性与药效规律。如中药归经，中药成分进入人体后，与其自身“印迹模板”相吻合的人体的脏腑经络超分子主体发生自组织、自识别、自组装、自复制作用，产生针对脏腑经络的特异性药效规律，宏观上表现为中药归经现象。再如中药四性，中药成分进入人体后，寒、热不同的中药客体分子与不同状态下的人体主体分子通过非共价键结合，通过释放(或吸收)能量纠正机体受热邪/寒邪侵袭而造成机体超分子自组织、自识别、自组装、自复制过程产生偏移的情况，最终使机体回归正常，宏观上表现为中药四性。再如中药炮制，其实质是对与人体脏腑经络“印迹模板”相一致的成分群所形成的巨复超分子体的炮制，即是在一定外界条件下，并辅以其他物质(加辅料或不加辅料)对中药超分子主客体进行化学变化的制药技术。

因此，中医药超分子化学的研究对于中医药理论的阐明发挥着极其重要的作用。中医基础理论的气、阴阳、五行、脏腑、经络、气血精津液等，中医诊断的四诊合参、八纲辨证等，中药的四性五味、炮制、方剂配伍等无不蕴含着极其复杂性、高度非线性的网络体系。超分子化学理论可高度整合中医“理法方药”，创立以人体脏腑经络为基础，以中药多成分群为用药特点，以超分子“印迹模板”作用规律为表达内容的现代化中医药理论体系，形成以单分子、多分子、超分子多重特征化学属性的医学理论体系，也就实现宏观规律现象与微观物质基础的高度统一。然而如何构建这一极其庞大、极其复杂的网络体系，这势必需要借助优质的数学方法与技术。

4贝叶斯网络与超分子化学结合起到相辅相成的作用

目前，贝叶斯网络是与人脑最为相类似的思维模式，能通过先验概率推导后验概率，获得似然概率函数，构建有向无环拓扑图，能正确刻画变量间作用的前“因”后“果”关系。同时，贝叶斯网络具有整体性、动态性、复杂性等特点，能将相对模糊、不易确定、欠缺完整的事件，通过可视的图形、精细的数据、清晰的语义进行描述。若将贝叶斯网络与超分子化学结合，超分子化学解决中医药理论研究中的定性问题，而贝叶斯网络则解决其中的定量问题，将对实现中医药超分子理论的现代化予强大助力。前期已对经络、脏腑、气、中药药性、理法方药等理论进行了超分子化学解释，从定性层面可通过超分子化学分析，定量层面则需结合贝叶斯网络。以中药四性为例，通过测定得到：(1)寒热中药超分子体的燃烧焓、信息熵等热量数据，设定区间段;(2)寒热中药的模板分子与其功能单体间非共价键形式，并进行分类;(3)服用寒热中药成分单体后生物体新陈代谢过程中热量的变化，设定区间段;(4)寒热中药单体成分与体内“印迹模板”结合时的能量，设定区间段;(5)寒热中药单体成分的拓扑指数，设定区间段，等等。首先将以上输入待分类项数据，确定特征属性，获取训练樣本：然后再将特征属性和训练样本输入，计算得到每个特征属性所划分的条件概率，形成分类器：最后通过分类器对各待分类项进行分类，最终得到中药寒热的各个贝叶斯网络。如，从燃烧焓、信息熵得到的贝叶斯网络可得到寒性或热性中药的燃烧焓、信息熵的各区间的条件概率，通过测定一味未知中药(未鉴定的情况下)燃烧焓、信息熵判断其寒热属性，或已知一味中药的寒热属性可定量其燃烧焓、信息熵的区间段及其概率。其余贝叶斯网络以此类推，再综合所有构建的贝叶斯网络可实现中药四性超分子的定性及定量表征。中医药其他理论都可构建与之相应的贝叶斯网络，并相互关联，最终形成一张极其庞大的、极其复杂的中医药超分子贝叶斯网络体系。可见，将贝叶斯网络与超分子化学结合，对阐明中医药微观物质运行规律、机体宏观状态描述及其二者的依赖关系会起到重要作用，可为中医药理论体系的现代化指明方向，必将有助于推动和加快中医药的现代化、国际化的进程。

5小结

综上所述，贝叶斯网络已逐步应用于中医药的研究，在中医证候、中药药性方面已取得了一定进展。但未能与超分子化学理论有机结合局限了贝叶斯网络在中医药中的充分发展和广泛应用。超分子化学可整合“理-法-方-药”建立现代化的中医药理论体系，而贝叶斯网络是挖掘中医药超分子化学研究的海量数据的强有力手段，二者的有机结合、联合应用可为中医药理论体系研究提供定性、定量的表征方法和手段，同时可为当前“2019中医药重大前沿科学问题和工程技术难题”指明方向、明确思路，为中医药现代化提供强大臂助。

作者：樊启猛 贺玉婷 李海英 贺鹏 贺福元