現(xiàn)代核磁共振技術(shù)教學(xué)研究及其在分析檢測(cè)中的應(yīng)用

呂玉光　宋　笛　于莉莉　王偉娥　王朝興

杜夢(mèng)圓1　杜浩然1　高蕻冰1　 石春卉3

(1.佳木斯大學(xué) 藥學(xué)院，佳木斯 154007；2.佳木斯大學(xué) 國(guó)際教育學(xué)院，佳木斯 154007；3.佳木斯大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院，佳木斯 154002)

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現(xiàn)代核磁共振技術(shù)教學(xué)研究及其在分析檢測(cè)中的應(yīng)用

呂玉光1宋笛1于莉莉2王偉娥1王朝興1

杜夢(mèng)圓1杜浩然1高蕻冰1石春卉3

(1.佳木斯大學(xué) 藥學(xué)院，佳木斯 154007；2.佳木斯大學(xué) 國(guó)際教育學(xué)院，佳木斯 154007；3.佳木斯大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院，佳木斯 154002)

核磁共振儀主要面向科研工作者, 因此該儀器的開(kāi)放對(duì)象為經(jīng)常使用該儀器的本院教師和在讀研究生。在教學(xué)和科研方面, 目的是提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生成為高素質(zhì)的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才；培養(yǎng)一批熟悉儀器設(shè)備的性能、工作條件、操作方法的人才，為他們將來(lái)步入工作崗位適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和需求打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)也培養(yǎng)一大批具有實(shí)際操作技能和管理經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)門(mén)人才，以滿足社會(huì)對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求。因此，現(xiàn)代核磁共振技術(shù)教學(xué)和科研研究方面應(yīng)用非常廣泛。

核磁共振技術(shù)教學(xué)研究分析檢測(cè)應(yīng)用研究

核磁共振儀(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)由于可以廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、醫(yī)藥、生物、醫(yī)學(xué)、材料等研究領(lǐng)域的樣品測(cè)試，受到了高等院校的青睞，隨著我國(guó)中央和各級(jí)地方政府對(duì)高等辦學(xué)經(jīng)費(fèi)和科研項(xiàng)目投入的增加，目前國(guó)內(nèi)擁有核磁共振儀器的高等學(xué)校和科研院所非常普遍，有的單位還擁有不止一臺(tái)。但是由于該儀器價(jià)格昂貴，操作及維護(hù)比較復(fù)雜，一般有專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理、維護(hù)和使用，一般的本科生、研究生無(wú)法實(shí)際操作，也沒(méi)有針對(duì)本科生或研究生的實(shí)驗(yàn)課程。核磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy, MRS)是利用磁共振成像設(shè)備, 獲得物質(zhì)的磁共振波譜信息, 并探測(cè)其含量變化的新技術(shù)。核磁共振波譜是由化學(xué)位移、J-耦合裂分的波形及頻率成分按其內(nèi)在規(guī)律排列組合而成的, 可用于測(cè)定分子中某些原子的數(shù)目、類(lèi)型和相對(duì)位置。

本文結(jié)合核磁共振技術(shù)近年來(lái)取得新成果, 介紹核磁共振波譜在分析檢測(cè)中的應(yīng)用。例如，體內(nèi)藥物分析是對(duì)生物體內(nèi)藥物及其代謝物的分析。由于體內(nèi)樣品具有藥物及其代謝物在大量的體液中濃度很低; 存在著內(nèi)源性干擾物質(zhì); 取樣量受限制; 樣品不重復(fù)性這些特點(diǎn)。而NMR在體內(nèi)藥物分析中有明顯的優(yōu)點(diǎn), 即簡(jiǎn)便性、無(wú)損傷性、連續(xù)性、高分辨性和多目標(biāo)性, 使其在體內(nèi)藥物分析中有較廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)NMR譜技術(shù)發(fā)展到對(duì)整體生物系統(tǒng)進(jìn)行體內(nèi)藥物分布、代謝監(jiān)測(cè)。因此，現(xiàn)代核磁共振技術(shù)在分析檢測(cè)中的具有重要的作用和意義[1-6]。

1　 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

自1946年美國(guó)斯坦福大學(xué)的F. Bloch教授和哈佛大學(xué)的EM. Purcell教授領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室首次獨(dú)立地觀察到核磁共振(NMR)現(xiàn)象以來(lái), 已有10位科學(xué)家因在核磁共振技術(shù)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)而榮獲諾貝爾獎(jiǎng), 由此可見(jiàn)這門(mén)技術(shù)所發(fā)揮作用的重要性。核磁共振波譜是利用磁共振成像設(shè)備, 獲得物質(zhì)的磁共振波譜信息, 并探測(cè)其含量變化的新技術(shù)。由化學(xué)位移及J-耦合裂分的波形及頻率成分按其內(nèi)在規(guī)律排列組合而成的, 它可以由自由感應(yīng)衰減信號(hào)或自旋回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成振幅與頻率的函數(shù)而獲得。

核磁共振法以其重現(xiàn)性好、特征性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已成為藥物研究的重要手段。特別是最近發(fā)展起來(lái)的擴(kuò)散排序核磁共振法、二維和三維氫譜、碳譜數(shù)學(xué)解譜、液相色譜-核磁共振聯(lián)用技術(shù)為研究藥物有效成分、分析物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建合理的藥物/臨床療效結(jié)構(gòu)模式等方面帶來(lái)了廣闊前景。利用該法還可進(jìn)行痕量、無(wú)損、非分離等在線分析,為有效地研究藥物有效成分帶來(lái)了巨大幫助。由于核磁共振具有指紋圖譜特點(diǎn), 因而近來(lái)創(chuàng)建的中成藥核磁共振指紋圖譜鑒定分析法為中成藥的分析鑒別帶來(lái)了快速、有效、可靠的途徑。同時(shí)隨著天然藥物生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展,核磁共振作為質(zhì)量控制的手段已得到重視,并逐漸地應(yīng)用于實(shí)踐。總之, 核磁共振無(wú)疑會(huì)給分析檢測(cè)研究帶來(lái)巨大的推動(dòng)作用[7-14]。

2　研究步驟和創(chuàng)新方法

目前國(guó)內(nèi)多數(shù)擁有核磁共振儀的單位對(duì)有關(guān)核磁共振的教學(xué)主要以理論教學(xué)為主，注重理論知識(shí)的講解，結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)，或以虛擬軟件為平臺(tái)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生基本無(wú)法上機(jī)操作。甚至根本不開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課，只講述理論課，這與國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的對(duì)大型儀器的管理維護(hù)人才的需求不相適應(yīng)。國(guó)外的大學(xué)一般對(duì)研究生開(kāi)放，研究生經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并考核合格后可以獨(dú)立上機(jī)操作。核磁共振理論課內(nèi)容比較深?yuàn)W，學(xué)生尤其是本科生普遍反映課程枯燥，知識(shí)難于掌握，如果在理論課程講述過(guò)程中增加儀器介紹以及開(kāi)設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，比如介紹儀器的起源，簡(jiǎn)單的工作原理，最新應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展，并結(jié)合直觀的上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生充分了解核磁共振的最新功能和技術(shù)，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)手操作的欲望，對(duì)最終達(dá)到拓展視野、學(xué)以致用、學(xué)會(huì)創(chuàng)新、掌握技能的教學(xué)目的具有很好的促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的不可替代的平臺(tái)，是鞏固理論教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié)。探討如何結(jié)合核磁共振的新功能和新技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革和創(chuàng)新，改變以往實(shí)驗(yàn)課依附于理論課，滯后于新知識(shí)、新技術(shù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣意義重大。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)，更重要的是其本身就是培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題的能力、自我學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的重要途徑。事實(shí)表明，高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生提高動(dòng)手能力，發(fā)展創(chuàng)新的重要基地。尤其是大型儀器設(shè)備，是高等學(xué)校的優(yōu)質(zhì)資源，是培養(yǎng)高層次人才、發(fā)展高科技的重要工具。因此加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、重視學(xué)生能力的培養(yǎng)已越來(lái)越受到各高校的重視。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式常常束縛了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，更不利于創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提高。為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)，核磁共振可以考慮開(kāi)設(shè)原理性和研究性?xún)深?lèi)實(shí)驗(yàn)課程。原理性實(shí)驗(yàn)課可以幫助學(xué)生建立和鞏固核磁共振波譜的基本概念和基本理論，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，研究性實(shí)驗(yàn)(創(chuàng)新實(shí)踐課程，學(xué)生可獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo))可以鍛煉學(xué)生的綜合技能，為“大學(xué)生創(chuàng)新科技計(jì)劃”、“挑戰(zhàn)杯”、“新苗人才計(jì)劃”提供技術(shù)支撐與科研平臺(tái)。為了既培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ直Ｗo(hù)核磁共振儀器設(shè)備，使用者必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的操作培訓(xùn)，熟悉儀器設(shè)備的性能、工作條件、操作方法及注意事項(xiàng)，考核合格，經(jīng)授權(quán)后方可上機(jī)操作。使用時(shí)應(yīng)該填寫(xiě)“大型精密儀器設(shè)備使用記錄”，未經(jīng)授權(quán)的任何人都不得使用或不得單獨(dú)使用該儀器設(shè)備。

為強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力，充分利用儀器，建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是未來(lái)大型儀器教學(xué)與管理改革的方向。建立完善的大型儀器的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理制度，不僅可以將管理人員從繁重的樣品測(cè)試中解脫出來(lái)，還可以大大提高儀器利用率，更重要的是提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使得學(xué)生成為高素質(zhì)的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，同時(shí)也培養(yǎng)了一批熟悉儀器設(shè)備的性能、工作條件、操作方法的人才，為他們將來(lái)步入工作崗位適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和需求打下良好的基礎(chǔ)，在以上工作的基礎(chǔ)上，參考國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，我們準(zhǔn)備利用校園網(wǎng)與儀器相結(jié)合，建設(shè)核磁平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化開(kāi)放管理系統(tǒng)，包括建立核磁平臺(tái)主頁(yè)、網(wǎng)上機(jī)時(shí)預(yù)訂系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)、儀器的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)、電子門(mén)禁卡等多個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候?yàn)檠芯咳藛T、研究生開(kāi)放服務(wù)。儀器管理人員可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的遠(yuǎn)程監(jiān)控，經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并上機(jī)操作考核通過(guò)的研究生或教師，可以獲得獨(dú)立上機(jī)操作資格證，可憑證預(yù)訂機(jī)時(shí)，獨(dú)立上機(jī)操作測(cè)試樣品。核磁譜儀實(shí)驗(yàn)室安裝門(mén)禁電子鎖，實(shí)驗(yàn)人員預(yù)訂機(jī)時(shí)后憑本人門(mén)禁卡就能夠進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可在自己的實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載并處理數(shù)據(jù)、查看、打印譜圖，節(jié)約了用戶占用核磁譜儀上機(jī)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)全年全天候開(kāi)放服務(wù)。這種通過(guò)網(wǎng)上預(yù)約、門(mén)禁刷卡進(jìn)入、自行上機(jī)操作完成測(cè)試任務(wù)的完全開(kāi)放形式，不僅可以培養(yǎng)更多的人才，也節(jié)省了專(zhuān)人測(cè)試的操作人員，同時(shí)促進(jìn)了大型儀器的開(kāi)放使用，提高了大型儀器使用效率。在分析檢測(cè)中的應(yīng)用如下：

在天然藥物分析中的應(yīng)用, 天然藥物成分紛繁復(fù)雜, 隨著分析技術(shù)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的技術(shù)被應(yīng)用于天然藥物研究，核磁共振以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得到越來(lái)越多的重視。天然藥物的研究, 由于其特殊性存在諸多特點(diǎn)。天然藥物有效成分含量偏低且存在多種相似物質(zhì)對(duì)分析產(chǎn)生干擾, 以往的分析手段在鑒別相似有機(jī)物質(zhì)時(shí)缺乏手段。核磁共振光譜是指紋波譜的一種, 它能夠彌補(bǔ)其它分析方法的不足, 在分析天然藥物的有效成分、鑒別藥物偽劣、分析產(chǎn)物產(chǎn)地、研究栽培和野生藥物成分差別以及藥物質(zhì)量控制等方面, 發(fā)揮重要作用。天然藥物中成分十分復(fù)雜, 而有效物質(zhì)只有一種或數(shù)種, 因此這對(duì)藥物質(zhì)量的檢測(cè)提出了很高的要求。傳統(tǒng)的方法是對(duì)中藥進(jìn)行色譜分析, 而隨著多項(xiàng)研究表明, 核磁共振圖譜可以很好的表征化學(xué)成分特征和相對(duì)含量的差異, 且非常可靠, 可以很好地應(yīng)用于質(zhì)量檢測(cè)。德國(guó)光譜分析試驗(yàn)室的Bernd Diehi博士等將H-NMR用于蘆薈質(zhì)量檢測(cè), 結(jié)果表明H-NMR在檢測(cè)質(zhì)量方面是非常有效的。野生和栽培藥物在成分上總體是相似的,但往往有效成分存在著諸多微小差異。這些微小差異由于理化性質(zhì)非常相似, 所以普通的分析方法難以區(qū)別它們。核磁共振是指紋圖譜中的一種,它在鑒定天然藥物的優(yōu)越性和可靠性方面是獨(dú)特的。它可以有效地鑒別藥材真?zhèn)魏推焚|(zhì)優(yōu)劣。在氘代試劑使用方面，一般使用氘代的H2O、DMSO、CDCl3和CH3OH，對(duì)天然藥物成分沒(méi)有影響，且可以完全回收樣品。

2.1NMR與生物分子的定量分析

積分曲線高度與引起該組峰的核數(shù)呈正比關(guān)系。這不僅是對(duì)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定的重要參數(shù)之一, 而且也是定量分析的重要依據(jù)。用NMR技術(shù)進(jìn)行定量分析的最大優(yōu)點(diǎn)是: 不需引進(jìn)任何校正因子或繪制工作曲線, 即可直接根據(jù)各共振峰的積分高度的比值求算該自旋核的數(shù)目。

2.2NMR與代謝物的動(dòng)態(tài)變化

通過(guò)測(cè)定和分析在一定時(shí)間內(nèi)依次收集的尿樣、血清或其它生物樣品,就可以得到器官內(nèi)代謝物的動(dòng)態(tài)變化模式。利用NMR可以在不做任何物理分離(無(wú)損傷性,不破壞樣品的結(jié)構(gòu)和性質(zhì))和化合物定性分析的條件下, 可在一定的溫度和緩沖范圍內(nèi)進(jìn)行生理?xiàng)l件或接近生理?xiàng)l件的實(shí)驗(yàn), 表征和研究海量的代謝信息及其變化規(guī)律(代謝組學(xué)), 從而得到豐富生理、藥理和毒理等生物學(xué)信息。

2.3NMR成象技術(shù)與臨床檢測(cè)

NMR成像技術(shù)以其無(wú)輻射損傷、無(wú)破壞性、無(wú)試劑侵入、能獲得全立體圖像等突出優(yōu)點(diǎn)很快就受到科學(xué)界的重視, 技術(shù)發(fā)展非常迅速。其幾乎集各種醫(yī)學(xué)成像的優(yōu)勢(shì)于一身, 很快就在臨床定位、診斷和治療監(jiān)視中發(fā)揮了重要作用。對(duì)學(xué)生有序開(kāi)放核磁共振波譜儀等大型儀器不僅培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)與科研的興趣，更為學(xué)生提供了實(shí)踐學(xué)習(xí)的條件，又可充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源的作用，提高儀器設(shè)備的利用率和使用效益，同時(shí)也培養(yǎng)了一大批具有實(shí)際操作技能和管理經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)門(mén)人才，以滿足社會(huì)對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求。

利用核磁譜研究蛋白質(zhì)，已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)手段。不過(guò)核磁常局限于35kDa以下的小分子蛋白，盡管隨著技術(shù)的進(jìn)步，稍大的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)也可以被核磁解析出來(lái)。蛋白質(zhì)分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一維核磁譜常顯得重疊擁擠而無(wú)法進(jìn)行解析，使用二維，三維甚至四維核磁譜，并采用13C和15N標(biāo)記可以簡(jiǎn)化解析過(guò)程，但同時(shí)也使解析譜圖過(guò)程復(fù)雜化。

另外核磁共振與紫外可見(jiàn)光譜和紅外光譜相比，靈敏度和精確度相對(duì)較低，與傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)以及設(shè)備昂貴測(cè)試成本高等原因，核磁共振技術(shù)在藥物鑒定中的使用頻率遠(yuǎn)不及色譜和質(zhì)譜等分析技術(shù)。通過(guò)提高磁場(chǎng)強(qiáng)度，用高靈敏度探頭，對(duì)譜儀和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)。

3　教學(xué)方法改進(jìn)

目前，藥學(xué)院藥學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心已經(jīng)同黑龍江省高校和科研院所等單位的有關(guān)實(shí)驗(yàn)室建立了良好的合作科研關(guān)系，承擔(dān)了以上單位所主持國(guó)家項(xiàng)目，產(chǎn)品研發(fā)中的分析測(cè)試任務(wù)。

第一步：應(yīng)用現(xiàn)代分析化學(xué)方法把教學(xué)與核磁共振儀器分析技術(shù)相結(jié)合，突出核磁共振儀器測(cè)定技術(shù)應(yīng)用的知識(shí)的重要性，結(jié)合實(shí)例，使其向熟悉掌握大型現(xiàn)代儀器操作步驟方向過(guò)渡。

第二步：核磁共振教學(xué)與產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)相結(jié)合，加強(qiáng)理論知識(shí)的同時(shí)，注重核磁共振儀器分析方法在實(shí)踐中應(yīng)用的介紹，使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代核磁共振儀器分析有初步的了解。

第三步：通過(guò)反饋信息，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行總結(jié)與歸納，使其形成成熟的理論。為了適應(yīng)教學(xué)的要求,我們將編輯一本淺顯易懂的現(xiàn)代儀器分析方法教材，這將對(duì)我們?cè)诘姆治龌瘜W(xué)教學(xué)工作中提供非常有利的方便條件。學(xué)院積極支持核磁共振教學(xué)工作，為了使這項(xiàng)工作順利進(jìn)行，學(xué)院首先鼓勵(lì)教師申報(bào)教學(xué)課程及立項(xiàng)工作，組織教師進(jìn)行研討，制定教學(xué)方案，并在教學(xué)過(guò)程中組織學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室與學(xué)生進(jìn)行交流。教師和學(xué)生反饋效果非常好。

綜上所述，教研室和實(shí)驗(yàn)室老師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，教學(xué)理念與課程目標(biāo)明確，教學(xué)理念先進(jìn)、注重培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的能力，還有學(xué)院與學(xué)校對(duì)教學(xué)政策的支持，為教學(xué)方法改進(jìn)的順利實(shí)施提供良好的技術(shù)支持。

4　核磁共振實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

基于以上思路，參考國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，近幾年對(duì)我校的400MHz核磁共振儀的教學(xué)(主要是實(shí)驗(yàn)教學(xué))與管理方式進(jìn)行以下探索。

4.1在本科生和研究生培養(yǎng)方案中增加核磁共振原理性實(shí)驗(yàn)課程

原理性實(shí)驗(yàn)課程作為本科生的選修課，主要開(kāi)展核磁共振氫譜的實(shí)驗(yàn)課程；研究生作為必修課，開(kāi)展核磁共振氫譜、碳譜和DEPT譜的實(shí)驗(yàn)課程，安排固定時(shí)間上機(jī)操作。有專(zhuān)門(mén)的教師負(fù)責(zé)培訓(xùn)，講解基本操作要求、注意事項(xiàng)，并指導(dǎo)學(xué)生完成樣品測(cè)試，數(shù)據(jù)處理，獲得完整的譜圖。課后學(xué)生結(jié)合理論課知識(shí)對(duì)譜圖進(jìn)行解析、鑒定樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。主要目的是讓學(xué)生了解核磁共振儀器的構(gòu)造及基本工作原理，初步掌握一維譜圖的操作及數(shù)據(jù)處理方法，用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。

4.2針對(duì)本科生，開(kāi)設(shè)研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程

在滿足日常測(cè)試和原理性實(shí)驗(yàn)課需要的基礎(chǔ)上，安排研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程。為“大學(xué)生創(chuàng)新科技計(jì)劃”、“挑戰(zhàn)杯”、“新苗人才計(jì)劃”提供技術(shù)支撐與科研平臺(tái)。研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程每學(xué)期公布開(kāi)放教學(xué)機(jī)時(shí)，接受自由報(bào)名申請(qǐng)。學(xué)生自行制定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案，專(zhuān)業(yè)教師對(duì)申報(bào)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行審核，確定后統(tǒng)一安排時(shí)間，在管理人員的指導(dǎo)下由學(xué)生自行上機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式管理。學(xué)生自行制定實(shí)驗(yàn)報(bào)告、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、論證實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中儀器使用方面出現(xiàn)的問(wèn)題或異常情況并反饋給儀器管理人員，以便與實(shí)驗(yàn)室管理人員形成良好的互動(dòng)和促進(jìn)，完善儀器的管理。

4.3針對(duì)研究生，進(jìn)行不定期的短期的操作培訓(xùn)，考核合格可獨(dú)立進(jìn)行樣品測(cè)試

部分研究生在科研過(guò)程中，具有一定的使用儀器設(shè)備的需求，對(duì)他們專(zhuān)門(mén)開(kāi)展有針對(duì)性的培訓(xùn)。一般每學(xué)期至少1次，內(nèi)容主要是一維和常用二維譜測(cè)試的實(shí)際操作訓(xùn)練，所有參加培訓(xùn)學(xué)生均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的考核，考核合格后獲得培訓(xùn)合格證書(shū)，為研究生自己上機(jī)測(cè)試奠定基礎(chǔ)。核磁共振儀主要面向科研工作者, 因此該儀器開(kāi)放對(duì)象為經(jīng)常使用該儀器的本院教師和在讀研究生, 不對(duì)偶爾測(cè)試者開(kāi)放使用。教學(xué)需要時(shí), 儀器管理者更需要把磁體室管好, 組織好教學(xué)秩序, 確保在非常安全的情況下開(kāi)始講授課程。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些單位和學(xué)校建立了比較成熟的核磁共振技術(shù)操作培訓(xùn)以及儀器網(wǎng)上預(yù)約，儀器管理制度，我們向北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所和知名專(zhuān)家咨詢(xún)一些好的建議和經(jīng)驗(yàn)。制定了相應(yīng)儀器管理制度，采取了專(zhuān)人管理和網(wǎng)上預(yù)約。

3年來(lái), 400兆液體核磁共振儀的開(kāi)放使用極大地提高了各課題組利用該儀器開(kāi)展分 析測(cè)試的積極性。學(xué)校每年所發(fā) 表的論文中大多數(shù)都 得到基金資助, 儀器得到充分使用, 儀器的運(yùn)行和維護(hù)有一定的經(jīng)費(fèi)保障, 這極大地調(diào)動(dòng)了儀器管理人員的積極性, 也為其他大型儀器的開(kāi)放做出了榜樣。我們正在加強(qiáng)核心技術(shù)隊(duì)伍建設(shè), 激發(fā)技術(shù)人員鉆研技術(shù)的積極性, 使儀器開(kāi)放工作做得更加完善。

5　致謝

感謝國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21346006), 黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(2015 10222035), 黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(12541783), 佳木斯大學(xué)交叉學(xué)科類(lèi)科學(xué)研究項(xiàng)目(JC2014-005)和佳木斯大學(xué)研究生科技創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目(LZR2015_021)對(duì)本課題的支持。

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Teaching research on modern nuclear magnetic resonance technique.

Lü Yuguang1, Song Di1,Yu Lili2, Wang Wei’e1, Wang Chaoxing1, Du Mengyuan1, Du Haoran1, Gao Hongbing1, Shi Chunhui3

(1.CollegeofPharmacy,JiamusiUniversity.Jiamusi154007,China;2.InternationalEducationInstitute,JiamusiUniversity.Jiamusi154007,China;3.ClinicalMedicalSchool,JiamusiUniversity.Jiamusi154002,China)

This paper described the purpose of teaching research on modern nuclear magnetic resonance technique and proposed the improving methods.

nuclear magnetic resonance technique; teaching research; analysis and detection; application research

黑龍江省教育科學(xué)研究“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題(GBB1212070)； 佳木斯大學(xué)校長(zhǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金(xzyf2014-18)；佳木斯大學(xué)教育科研項(xiàng)目 (JKA2014-042)。

呂玉光, 博士, 教授, 主要研究方向藥物分析和光譜分析，E-mail: yuguanglv@163.com。

10.3936/j.issn.1001-232x.2016.02.013

2015-10-18