綜合創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)在天然藥物化學(xué)教學(xué)中的探索和應(yīng)用

李海霞 張紅嶺 潘成學(xué) 劉 偉

鄭州大學(xué)藥學(xué)院，河南鄭州 450002

天然藥物化學(xué)是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)，研究天然藥物中的化學(xué)成分（主要是有效成分）的一門學(xué)科，主要包括有效成分的結(jié)構(gòu)特征，理化性質(zhì)，提取分離、精制的方法及結(jié)構(gòu)鑒定、修飾的內(nèi)容。其是一門綜合性學(xué)科，綜合了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、藥用植物學(xué)、生藥學(xué)及波譜解析等多門課程的知識(shí)，開設(shè)于這些先導(dǎo)課程之后；同時(shí)，還是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，要求學(xué)生有著較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α１菊n程通過系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有初步從事天然藥物研究、開發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)控的知識(shí)，并通過具體的實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生觀察分析、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的科研作風(fēng)。因此，對(duì)于高等院校藥學(xué)類專業(yè)的學(xué)生，天然藥物化學(xué)是一門重要的必修專業(yè)課。本文針對(duì)天然藥物化學(xué)學(xué)科所具有的特點(diǎn)，從理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的角度，設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，探索創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，提高我國藥學(xué)人才的國際競(jìng)爭(zhēng)力。具體實(shí)施方法報(bào)道如下。

1 設(shè)計(jì)適合的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性

三黃片由大黃300g、鹽酸小檗堿5g、黃芩浸膏21g（相當(dāng)于黃芩苷15g）制成，2000年收載于國家藥典一部，是一種常用中成藥，具有清熱解毒、瀉火通便之功效。由于其屬國家非處方藥，且適應(yīng)證廣，可用于三焦熱盛，目赤腫痛，口鼻生瘡，咽喉腫痛，牙齦出血，心煩口渴，尿赤便秘，急性胃腸炎，痢疾等，已成為老百姓家庭常備藥[1]。因此聯(lián)系實(shí)際生活，選取三黃片這個(gè)由天然藥物制成的中成藥，引起學(xué)生極大興趣，積極參與，激發(fā)他們的主觀能動(dòng)性。

1.2 強(qiáng)調(diào)學(xué)科關(guān)聯(lián)性和綜合性

與天然藥物化學(xué)緊密聯(lián)系的學(xué)科已從傳統(tǒng)的藥用植物學(xué)、生藥學(xué)及藥物分析等擴(kuò)大至更多學(xué)科，如藥劑學(xué)、藥理學(xué)、科技文獻(xiàn)信息學(xué)及中醫(yī)中藥學(xué)等[2-3]。強(qiáng)調(diào)天然藥物化學(xué)、藥用植物學(xué)、生藥學(xué)、藥劑學(xué)、藥物分析學(xué)、中醫(yī)中藥學(xué)、藥理學(xué)等課程的聯(lián)系，打破舊模式，在課堂理論教學(xué)講授相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系內(nèi)開設(shè)新穎的綜合性實(shí)驗(yàn)為依托，將部分專業(yè)教學(xué)打通，使之融為一體。嘗試通過三黃片綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生經(jīng)歷天然藥物從源頭植物到合格藥品的全過程，將文獻(xiàn)檢索、藥用植物學(xué)、生藥學(xué)、天然藥物化學(xué)、藥劑學(xué)、藥物分析等實(shí)現(xiàn)無縫銜接，以點(diǎn)帶面地加深學(xué)生對(duì)天然藥物的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)在指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃上教學(xué)模式的創(chuàng)新性拓展。擬開展的項(xiàng)目包括：（1）文獻(xiàn)檢索三黃片處方組成、含有鹽酸小檗堿的藥用植物及大黃、黃柏、黃芩藥材的提取方法；（2）大黃、黃柏、黃芩的藥材來源及藥用植物學(xué)特征復(fù)習(xí)回顧；（3）大黃、黃柏、黃芩的生藥學(xué)鑒定，包括性狀及理化鑒別；（4）根據(jù)三味藥材所含有效成分的理化性質(zhì)，設(shè)計(jì)提取工藝，（5）提取大黃部分藥材、黃芩浸膏及鹽酸小檗堿，（6）藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)課，制備三黃片，（7）藥物分析學(xué)實(shí)驗(yàn)課，分析三黃片質(zhì)量。

2 理論教學(xué)引導(dǎo)和配合

在天然藥物化學(xué)的課堂理論教學(xué)中，如何將多種教學(xué)方法結(jié)合，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提升綜合素質(zhì)，而不是讓學(xué)生覺得天然藥物化學(xué)僅僅是一個(gè)個(gè)枯燥無味分離過程的排列和一堆復(fù)雜化學(xué)結(jié)構(gòu)式的堆砌[4]，是教學(xué)重點(diǎn)之一。常見的教學(xué)方法有基于問題的學(xué)習(xí)（problem-based learning，PBL）教學(xué)法[5]、實(shí)例教學(xué)法、互動(dòng)式教學(xué)法及多媒體教學(xué)法等。PBL教學(xué)法，是將知識(shí)的學(xué)習(xí)置于相應(yīng)的問題之中，然后讓學(xué)生通過對(duì)問題的解決，從而領(lǐng)悟到問題之中所隱藏的知識(shí)。實(shí)例（case）教學(xué)法，是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的需要，采用相關(guān)實(shí)例組織教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，在課堂上的講授，有助于加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握。互動(dòng)式教學(xué)法，是教與學(xué)雙方交流、溝通、探討，在彼此平等、彼此傾聽、彼此接納的基礎(chǔ)上，通過理性說服甚至辯論，達(dá)到不同觀點(diǎn)碰撞交融，使學(xué)生學(xué)到、學(xué)會(huì)、學(xué)好教師傳授的知識(shí)，同時(shí)通過學(xué)生的信息反饋，使教師對(duì)知識(shí)的理解進(jìn)一步深化[6]。多媒體演示作為一種高校常見的教學(xué)方法，在天然藥物化學(xué)中已有越來越多的應(yīng)用[7]。本文結(jié)合三黃片實(shí)例，嘗試在理論教學(xué)中綜合應(yīng)用上述幾種教學(xué)方法，最大程度的利用有限的課堂教學(xué)時(shí)間，不僅為實(shí)驗(yàn)操作實(shí)踐做鋪墊，而且有效提高教學(xué)質(zhì)量。

具體來講，學(xué)習(xí)蒽醌時(shí)，采用實(shí)例教學(xué)法，講授含蒽醌天然藥物實(shí)例——大黃的相關(guān)內(nèi)容：大黃中抗菌有效成分為蒽醌類化合物大黃酸、大黃酚、大黃素等，瀉下的主要有效成分為二蒽酮類衍生物番瀉苷A、B、C、D等。其瀉下作用強(qiáng)弱順序是二蒽酮類的番瀉苷類>蒽醌苷>游離蒽醌，是因游離蒽醌經(jīng)消化道氧化，作用減弱，而結(jié)合型苷具有保護(hù)作用，到達(dá)腸，代謝為大黃酸蒽酮，刺激大腸，增強(qiáng)蠕動(dòng)而起瀉下作用。這樣的活性機(jī)制也決定了其臨床適用于熱積便秘、熱毒雍盛。虛證不僅無效反而引起便秘加重。藥理實(shí)驗(yàn)表明，將多次放血使之疲勞的動(dòng)物模型視為虛證，給予大黃煎劑，使胃內(nèi)容物長(zhǎng)期停滯，向腸道移行延遲，從而證實(shí)了臨床實(shí)踐。因此，大黃制劑不利于長(zhǎng)時(shí)間加熱煎煮，如大黃直火回流1h，瀉下作用大大降低，回流加熱3h，瀉下作用幾乎消失，與醫(yī)籍記載“風(fēng)氣味俱厚之藥，皆忌久煎，而以大黃尤甚”的說法相符。因此大黃瀉下宜生用。可見通過大黃實(shí)例講解，涉及蒽醌、二蒽酮類衍生物、蒽酮的結(jié)構(gòu)及生物活性等知識(shí)點(diǎn)，及藥理學(xué)、中醫(yī)中藥學(xué)等相關(guān)學(xué)科。學(xué)習(xí)黃酮和生物堿時(shí)，采用PBL教學(xué)法和互動(dòng)式教學(xué)法，先提前預(yù)留思考題：黃芩抗菌抗病毒的有效成分是什么？黃芩在貯存過程中為什么會(huì)變綠？游離型小檗堿及其含氧酸鹽、不含氧酸鹽水溶性大小的比較？如何除去富含黏液質(zhì)藥材（如黃柏）中的黏液質(zhì)？柱層析分離小檗堿時(shí)可選擇何種吸附劑，為什么？然后，在課堂上互動(dòng)教學(xué)，讓學(xué)生積極參與討論，沒有旁觀者，只有參與者。學(xué)生一方面從教師的引導(dǎo)中增進(jìn)對(duì)一些問題的認(rèn)識(shí)并提高解決問題的能力，比如黃芩藥材提取時(shí)要注意破壞共存酶的活性，黃柏提取小檗堿時(shí)可加入石灰水浸泡除去黏液質(zhì)等；另一方面也從同學(xué)之間的交流、討論中提高對(duì)問題的洞察力，比如小檗堿堿性化合物，最好選擇氧化鋁柱層析等。另外，多媒體教學(xué)法貫穿始終，尤其是在相關(guān)章節(jié)給出大黃、黃柏、黃芩來源藥用植物、藥材的圖片及各自的鑒別特征。

3 實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)踐

對(duì)大黃、黃柏、黃芩生藥進(jìn)行性狀及理化鑒別后，依據(jù)大黃、黃芩及黃柏中所含有效成分的性質(zhì)，選擇不同的提取方法對(duì)其進(jìn)行提取，并用紙層析檢識(shí)黃芩苷，柱層析純化鹽酸小檗堿。然后按照處方取從黃柏中提取的鹽酸小檗堿0.5g，預(yù)先測(cè)定黃芩苷含量的黃芩浸膏2.1g左右（浸膏量視黃芩苷含量而定，相當(dāng)于含黃芩苷1.5g），大黃細(xì)粉15g，加入相應(yīng)的片劑輔料制成100片。按照藥典對(duì)成品三黃片進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，包括性狀、鑒別、檢查、片劑制劑通則中有關(guān)的各項(xiàng)規(guī)定（如重量差異、崩解時(shí)限等）、檢查大黃素和大黃酚的RP-HPLC含量測(cè)定。其中鑒別包括大黃粉末的顯微鑒別，鹽酸小檗堿、黃芩苷、大黃對(duì)照藥材的薄層層析鑒別；RP-HPLC含量測(cè)定為演示教學(xué)，大黃素和大黃酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線教師提前制好，在實(shí)驗(yàn)課上測(cè)定各組同學(xué)所制樣品，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算各自三黃片所含有效成分含量，核對(duì)藥典，確定是否合格品。

在全部實(shí)驗(yàn)過程中，除了鼓勵(lì)學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題外，只引導(dǎo)學(xué)生考慮三黃片的瀉下功效，提示大黃藥材需要部分粉碎成粗粉使用，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)提取分離步驟，具有相當(dāng)?shù)膭?chuàng)造性。而且，只要原理符合，質(zhì)量檢驗(yàn)合格，無論選擇何種方法和溶劑，均為可行的實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟可為任意合理步驟的組合，例如：大黃學(xué)生有使用30%乙醇，有使用95%乙醇提取的；黃芩學(xué)生有使用水提取、加酸沉淀析出，有使用乙醇回流提取黃芩苷的；黃柏學(xué)生有使用氧化鋁柱層析，有使用離子交換柱層析純化鹽酸小檗堿的。通過本試驗(yàn)學(xué)生掌握了天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作和技能：有效成分常用的提取、分離、精制、檢識(shí)等基本操作，薄層層析、紙層析、柱層析三大基本色譜的操作方法及其在藥材提取分離中的具體應(yīng)用，加深了對(duì)課堂所學(xué)天然藥物化學(xué)基本理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)了良好的實(shí)驗(yàn)室工作作風(fēng)和習(xí)慣。

4 討論

天然藥物不論是歷史還是現(xiàn)在都為人類的健康發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)[8]；而且，近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，開發(fā)天然藥物，已成為新藥研發(fā)的熱點(diǎn)[9]。科研在不斷探索中進(jìn)步，科研教學(xué)同樣也需要探索精神[10]。天然藥物化學(xué)作為一個(gè)不斷發(fā)展的學(xué)科，我們需要在實(shí)踐中不斷求知求索，完善教學(xué)中的不足之處，提高學(xué)生的學(xué)生興趣[11-13]。同時(shí)天然藥物化學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，必須要求注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用實(shí)驗(yàn)中遇到的各種問題，并給予解決，才能進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)，使學(xué)生能夠良好的吸收抽象的理論知識(shí)并達(dá)到事半功倍的效果。

學(xué)好天然藥物化學(xué)，對(duì)于控制天然藥物及其制劑質(zhì)量、探索天然藥物治病的原理、降低原藥材的毒性并提高療效、擴(kuò)大天然藥物的資源、對(duì)新化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾或改造以開發(fā)新藥都非常重要[8]。三黃片綜合創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，從學(xué)生感興趣的日常生活出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)了教學(xué)雙方的主動(dòng)性，理論教學(xué)上,在PBL教學(xué)方法中，學(xué)生通過問題解決問題，在問題中尋找隱藏的知識(shí)；在實(shí)例教學(xué)法中，加強(qiáng)和鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握；在互動(dòng)式教學(xué)法中，通過大家的交流與探討，激發(fā)交流雙方對(duì)問題的探索；在多媒體演示教學(xué)方法中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的了解和各種藥物外觀的掌握。實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，使學(xué)生對(duì)相關(guān)學(xué)科，如藥用植物學(xué)、生藥學(xué)、天然藥物化學(xué)、藥物制劑、藥物分析等，知識(shí)的融匯貫通有了初步了解。同時(shí)，通過自主設(shè)計(jì)提取步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題或現(xiàn)象給出相應(yīng)的討論或解釋，或?qū)Ρ绕渌M不同試驗(yàn)方案，總結(jié)心得體會(huì)，拓展了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，最大限度鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生從事天然藥物研究、開發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)控的綜合職業(yè)素養(yǎng)，總之，經(jīng)過探索與實(shí)踐，通過興趣引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)科產(chǎn)生興趣[14-16]，理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重，我們不僅會(huì)提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，還可將天然藥化的教學(xué)提到一個(gè)更高層次。

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