體內藥物分析教學融入綠色化學理念的思考

程忠哲，劉曉利

（1.濰坊醫學院，山東 濰坊 261053；2.淄博市疾病預防控制中心，山東 淄博 455026）

體內藥物分析教學融入綠色化學理念的思考

程忠哲1*，劉曉利2

（1.濰坊醫學院，山東 濰坊 261053；2.淄博市疾病預防控制中心，山東 淄博 455026）

體內藥物分析；綠色化學；環境保護

綠色化學是指在化學品的生產中盡可能減小或避免使用產生環境副作用的化學品，又稱為環境友好化學。綠色化學作為一種有效的預防污染的科學方法，使用創新的科學解決方案，從源頭對污染進行預防和控制[1]。

體內藥物分析也稱生物分析，是指體內樣品（生物體液、器官或組織）中藥物及其代謝物或內源性生物活性物質的定量和定性分析。隨著生命科學的發展，體內藥物分析與藥物的研究、開發和臨床應用已密切相關。在新藥研究過程中，按照國家新藥注冊審批有關規定，需進行動物和人體內藥代動力學、毒代動力學研究；在藥物一致性評價中進行生物等效性研究；為保證臨床用藥安全有效，還要進行治療藥物監測研究等。因此，體內藥物分析直接關系到藥物質量評價和藥物臨床使用的有效性和安全性[2]。

近年來，隨著制藥企業、藥物研發機構、醫院、高等醫藥院校、醫藥科研機構、藥檢與醫藥監督管理部門對體內藥物分析人員需求的增加，許多醫藥類高校面向高年級本科生、研究生開設體內藥物分析課程。目前，綠色化學尚未發展成為一門獨立的學科，因此，有必要將綠色化學理念融入學生的專業課教學中。本文就如何在體內藥物分析教學中融入綠色化學理念進行探討。

1 改革理論課教學內容，增加綠色化學新知識

1.1 提煉和滲透綠色體內藥物分析的主要內容

目前，體內藥物分析課程尚無統一的教材，并且相關教材中沒有體現綠色化學內容。為使學生了解綠色體內藥物分析這一新領域和樹立可持續發展的觀念，我們圍繞綠色化學十二原則提煉出與體內藥物分析密切相關的內容。綠色體內藥物分析的主要內容：（1）防止廢棄物產生；（2）安全的溶劑和輔料；（3）能量的使用要講效率；（4）分析過程要安全，防止事故發生。在體內藥物分析緒論中，結合現實環境污染問題，如我國的霧霾、美國的洛杉磯煙霧和勒甫河事件、東京化學煙霧、水俁病、痛骨病事件等，讓學生認識到化學物質的使用可能會對人類健康和環境造成危害。如果綠色化學在體內藥物分析過程中沒有得到足夠重視，同樣也會對環境造成副作用，從而引出綠色體內藥物分析的基本內容。

1.2 綠色體內樣品前處理方法

體內樣品前處理方法眾多，如蛋白沉淀法、液-液萃取法、固相萃取法等。如何選擇樣品前處理方法、這些樣品前處理方法有哪些異同等往往是學生把握不好的問題。此外，樣品前處理方法消耗大量有機溶劑，這也是體內樣品前處理方法需要綠色化的關鍵問題。因此，在講授這部分內容時，比較不同的樣品前處理方法，滲透綠色化學理念，通過比較分析，讓學生選擇一種回收率高、重現性好、快速、成本較低、易于自動化且綠色環保的樣品前處理方法。與液-液萃取法相比，蛋白沉淀法所需有機溶劑體積小、耗時短。然而，蛋白沉淀法對樣品的凈化程度不如液-液萃取法，還可能導致色譜柱壓力升高、基質效應等問題。因此，在選擇液-液萃取法時，可以減少萃取用有機溶劑的體積，減少樣品吹干后的復溶液體積，這樣既環保又避免了靈敏度降低對分析方法造成的影響。固相萃取法不但可以去除體內樣品中的干擾成分、選擇性地富集目標分析物，還能減少有機溶劑的使用。經過優化的固相萃取法在減少有機溶劑使用的同時，還能滿足分析方法對目標分析物高回收率的要求。此外，將一些綠色化的新樣品處理方法，如固相微萃取技術、液-液微萃取技術、超聲提取技術、加速溶劑提取技術、揮發性有機物真空蒸餾技術及超臨界流體萃取技術等介紹給學生，一方面，讓學生了解樣品前處理技術的發展前沿，提高學生的學習興趣；另一方面，使學生知道科學工作者為體內藥物分析的綠色化做出的努力，培養學生的綠色體內藥物分析觀念。

1.3 綠色分離技術

體內藥物分析中常用的分離技術包括高效液相色譜法（HPLC）、超高效液相色譜法（UHPLC）、氣相色譜法（GC）、毛細管氣相色譜法及液相色譜串聯質譜法（LC-MS）。對樣品分離技術內容，參考綠色體內藥物分析的基本理念，講授不同分離技術的特點。如傳統的HPLC色譜柱較大且分析時間長，導致耗能高，產生大量流動相廢液。UHPLC技術在提高分離度的同時，能顯著降低分析時間，節省有機溶劑。UHPLC需要更少的樣品進樣體積，可以降低樣品處理消耗的溶劑。另外，與HPLC相比，UHPLC消耗更少的洗針溶液。氣相色譜法，特別是毛細管氣相色譜法通常用來分析揮發性和半揮發性的化合物。GC無需溶劑作為流動相，因此更符合綠色化學理念。然而，對于一些需要衍生化（如硅烷化和肟化）才能使用GC分析的化合物，采用液相色譜法即可避免衍生化。只有在理解不同分離技術的特點的基礎上，才能根據目標分析物的特點來選擇適宜的綠色分離技術。

1.4 綠色流動相和可替代溶劑

流動相是液相色譜法主要消耗的有機溶劑。在反向色譜中，當采用質譜檢測時，流動相的組成大部分為有機溶劑；當采用紫外檢測器時，分析時間的延長，同樣會增加有機溶劑的消耗。對流動相的選擇這部分內容，要著重講授如何選擇合適的色譜柱和優化流動相中有機溶劑與緩沖溶液的比例，以達到減少有機溶劑使用的目的；在液質聯用分析時，應盡量避免流動相分流導致產生大量廢液；在多組分分析時，升高溫度可以改善分離度，從而縮短分析時間；同時，也要注意盡量避免選擇有害的溶劑作為流動相，如乙腈，可以采用甲醇作為替代溶劑，或者用甲醇和乙腈按一定比例混合，減少乙腈的使用。

2 加強課堂外綠色體內藥物分析教育

體內藥物分析理論課時有限，教師應給學生推薦綠色化學相關參考書、網絡資源，例如美國化學會定期更新的綠色化學文獻庫和綠色化學應用實例相關網站等[3]，讓學生對綠色化學知識有進一步的認識。組織學生參觀學校分析測試中心、制藥企業分析部門等，體會綠色分析技術在實際中的應用。設計一些體內藥物分析開放性s研究課題，讓學生以小組為單位，按自己的興趣選擇課題、查閱文獻、設計實驗方法，包括樣品采集、樣品前處理及儀器設備的使用等，通過評選具有創新性、可行性的方案進行課題研究。

隨著體內藥物分析技術的發展，綠色體內藥物分析方法越來越被重視。綠色體內藥物分析技術在減少或防止廢棄物產生、使用安全的溶劑、節省能源的同時，將對分析人員的風險及對環境的副作用最小化。體內藥物分析的綠色化發展，有賴于新一代藥學專業人才的教育與培養。將綠色化學理念融入體內藥物分析教學中，不僅拓寬了學生的知識面，提高了學生的學習興趣，更培養了學生的綠色環保意識，使學生樹立了對社會、對未來的責任感。

[1]朱清時.綠色化學和新的產業革命[J].現代化工，1998，18（1）：4-6.

[2]杭太俊.藥物分析[M].北京：人民衛生出版社，2016.

[3]Dennis L，Hjeresen，David L，et al.Green Chemistry and Education[J].J Chem Edu，2000（12）：1543-1547.

（*通訊作者：程忠哲）

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1671-1246（2017）08-0064-02