具有中醫藥特色的藥學綜合性實驗課程設計

徐 冰，趙浩強，王鵬龍，雷海民

（北京中醫藥大學 中藥學院，北京 100102）

引言

藥學專業旨在培養具有良好的創新意識和科研素養，系統掌握藥學學科的基本理論和基本技能，能夠在醫藥科研院所、藥品生產和流通企業、醫療衛生機構、醫藥院校、藥品檢驗分析和監管等領域從事藥物研發、生產、質量檢測、臨床應用及監督管理等工作的藥學專業人才。藥學專業的培養目標要求學生系統掌握藥物化學、藥物設計學、藥理學、藥劑學、藥物分析學、生藥學和天然藥物化學等學科的基本理論、基本知識和基本技能。實驗教學是連接基本理論知識和實踐技能的橋梁，是培養學生創新能力和綜合素質的中心環節，也是培養學生嚴謹求實的科學態度的重要環節；實驗教學不僅有利于加深學生對理論知識的理解和掌握，同時有利于培養學生獨立思考、發現問題并解決問題的能力。此外，分組式的實驗教學也有利于培養學生團隊合作意識。然而，傳統的藥學實驗根據各二級學科獨立開設，各二級學科實驗內容間缺乏關聯性和系統性；課程內容基本為驗證性實驗，學生以模仿為主，缺乏主動性。因此，傳統的藥學實驗雖然可以強化學生對基本理論知識和基本技能的掌握，提高學生的動手能力，但是對學生的創新思維及發現問題、解決問題等綜合素質的培養相對不足。

“十四五”規劃明確指出，我國要實現從制藥大國到制藥強國的轉變，未來社會需要大量的具有創新思維的藥學應用型人才，服務于創新藥的研發，這為藥學專業教育提出了新的要求和挑戰。我校作為一所以中醫藥學科為特色的全國重點大學，在藥學專業建設過程中，依托我校中藥學和中醫學專業的優勢，注重多學科的交叉和融合，形成了培養具有創新思維和中醫藥思維雙思維的交叉人才的辦學特色，經過幾年建設，我校藥學專業成功入選教育部2020年度國家級一流本科專業建設點。藥學綜合性實驗是培養具有創新思維和中醫藥思維雙思維的藥學應用型人才的主要措施和重要保障。

基于國家對創新思維藥學人才的需求及我校培養雙思維交叉人才的辦學特色，我校開設了一門以新藥研發流程為主線，同時融入中醫藥特色的綜合實驗課程。以中藥甘草中抗腫瘤先導化合物的發現與優化為載體，將各藥學二級學科實驗內容與中醫藥理論有機融合，從中藥甘草中抗腫瘤活性成分甘草次酸分離純化開始，一直到甘草次酸抗腫瘤衍生物的設計合成、活性評價、片劑制備和質量檢測，讓學生全面體驗新藥研究與開發過程，調動學生的實驗興趣和學習積極性，加深學生對新藥研發知識的掌握，全面提高學生的創新能力和科研素養。同時通過對比分析“基于中藥的先導化合物的發現”和傳統的“基于隨機篩選途徑的先導化合物”的過程，讓學生深刻理解“基于中藥的先導化合物的發現”的優勢。中藥擁有較長的人用歷史，其臨床療效和安全性已經得到確認，從中藥中發現先導化合物，可以減少藥物篩選的盲目性，提高藥物篩選的效率，極大縮短藥物研發的成本和周期。因此，通過本課程的學習，有助于增強學生的文化自信和民族自豪感。

一、以新藥研發為主線的具有中醫藥特色的藥學綜合性實驗課程的設計

藥學專業的主干課程主要包括“生藥學”“藥物化學”“藥物分析”“天然藥物化學”“藥物設計學”“藥理學”“藥劑學”，目前各個課程的實驗都是相互獨立的，學科間的交叉融合不足，缺乏聯系性和系統性。以新藥研發為主線，我校開設了藥學綜合性實驗課程，其由生藥學和天然藥物化學自主設計性實驗、藥物設計學和藥物化學自主設計性實驗、藥理學活性篩選自主設計性實驗、藥物分析自主設計性實驗和藥物制劑自主設計性實驗五個模塊組成。各個模塊既相互獨立，又相互聯系。結合我校藥學專業培養具有雙思維藥學交叉人才的辦學特色，在實驗內容中融入中醫藥特色，在實驗對象上選擇中藥大品種甘草為研究對象，以新藥開發的流程為主線，將各個課程相互交叉、相互滲透，實驗內容涉及甘草研究進展的歸納總結、甘草次酸的分離純化、甘草次酸抗腫瘤衍生物的設計合成及抗腫瘤活性評價、甘草次酸抗腫瘤衍生物制劑的制備及其質量分析。具體實驗內容如下。

（一）生藥學和天然藥物化學自主設計性實驗模塊

中藥甘草具有補脾益氣、清熱解毒、祛痰止咳、緩急止痛、調和諸藥的功效，被歷代醫家視為上品。研究表明，甘草酸和甘草次酸等三萜類化合物為其主要活性成分。本實驗以中藥甘草為實驗對象，要求學生通過自主查閱并分析文獻，總結甘草的基原、產地、分布及其三萜類活性成分的研究進展，形成相應的研究報告，并設計從中藥甘草中提取甘草次酸的路線和方法，完成甘草次酸的分離純化。此模塊主要培養學生查閱文獻、靈活應用知識和分離純化天然產物的能力。

（二）藥物設計學和藥物化學自主設計性實驗

以藥物化學的拼合原理和中藥復方的配伍法則融合為切入點，指導學生發現具有中藥特點的先導化合物。以甘草活性成分甘草次酸為母體，將其與其他抗腫瘤中藥活性成分進行拼合，設計合成甘草次酸系列抗腫瘤衍生物，采用紫外光譜和紅外光譜等手段完成其結構的確定。此模塊主要培養學生設計合成路線和化學合成的能力，同時有助于學生掌握紫外色譜儀和紅外色譜儀基本原理和操作，提升其科研技能。

（三）藥理學自主設計性實驗

采用體外腫瘤細胞模型完成系列衍生物的體外抗腫瘤活性評價，篩選出先導化合物。此模塊主要培養學生細胞培養和藥物體外活性篩選的能力。

（四）藥物制劑自主設計性實驗模塊

利用篩選出的先導化合物，通過查閱文獻確定其片劑處方組成，并完成其片劑的制備和理化參數的測定。此模塊主要鍛煉學生的制劑和成品制劑的分析檢測能力。

（五）藥物分析自主設計性實驗模塊

采用高效液相色譜儀建立甘草次酸抗腫瘤先導化合物成品制劑的液相分析方法，并完成其純度分析。此模塊主要培養學生樣品前處理、分析檢測及分析儀器實際應用的能力。

通過上述五個模塊自主實驗的系統鍛煉，使學生對創新藥的研發流程具有系統全面的認識，進而全面提高學生的綜合素質。

二、藥學綜合性實驗教學組織

（一）學生設計實驗方案，做好實驗準備

藥學綜合性實驗課程由“生藥學”“天然藥物化學”等七門課程的自主設計性實驗組成，內容較多且涉及廣泛，傳統的“灌輸式”講授并不適用，因此，我們在課程中采用翻轉課堂的模式。在開課前兩周要求學生進行自主學習，并將自學過程中遇到的問題及學習體會在課堂上與大家進行交流，從而提高學習效率。

具體實驗步驟：按照學生人數，分成不同批次，每個批次分成5組，每組3人，安排學生在實驗開始前兩周分工合作查閱甘草基原、產地、分布、品質評價方法及其三萜類活性成分的研究進展，甘草次酸提取和分離純化方法，甘草次酸抗腫瘤衍生物設計、合成及片劑的處方組成的相關文獻，最終每組形成不少于2種實驗方案，以小組為單位進行PPT匯報。授課組教師對實驗方案的可行性、要點和注意事項進行點評，學生根據教師的意見進行修改完善，最終形成實施的實驗方案。實驗師應根據實驗方案準備相關的實驗儀器和試劑，做好實驗準備。

（二）師生全力協作，確保實驗順利實施

在實驗實施過程中，堅持以學生為主體、以教師為主導的指導思想，注重實驗過程的過程管理。學生按照設計的實驗方案，自主協作、規范完成實驗并做好實驗記錄。授課教師通過不間斷的巡視，充分關注每組學生的操作規范，對操作不當的學生給予指導，培養學生嚴謹扎實的科研作風和科研習慣；同時針對突發情況快速響應，靈活應對，幫助學生順利完成實驗。

（三）實驗考核

“藥學綜合性試驗”的考核由實驗方案設計、原始記錄、實驗操作能力和實驗報告4項組成，每項各占25%。實驗完成后，學生按照相關要求撰寫實驗報告。實驗報告中除需記錄常規的實驗目的、實驗方法和實驗結果與結論外，還要加強對實驗中用到的相關儀器操作方法的整理及實驗現象和實驗結果的討論。最后，以小組為單位采用PPT的形式對整個實驗流程進行匯報答辯，授課組教師根據實驗報告和現場答辯進行評分并點評。

三、綜合設計性實驗風險控制措施

（一）實驗前充分的準備

綜合設計性實驗不同于以往的驗證性實驗，其作為自主性實驗，對專業授課教師、實驗師和學生都提出了更高的要求。專業授課教師在開展實驗教學之前應進行預實驗，并詳細記錄實驗過程。同時，在授課教師的選擇上，應選擇理論功底較深且新藥研發經驗豐富的教師進行綜合實驗指導工作，確保萬無一失。此外，我們還要求學生在實驗前學習或者復習本實驗相關的理論知識和實驗室安全知識，了解實驗設備的基本原理和操作方法，培養學生獨立思考的能力。

（二）各分支學科教師團隊協作

藥學綜合性實驗作為以新藥研發為主線，同時融合中醫藥理論的自主性實驗，涉及生藥學、天然藥物化學、藥物化學、藥理學、藥物分析和藥物制劑等學科內容。授課前，我們邀請藥物化學、藥理學和藥物分析3個教研室的教師進行專題討論，討論實驗的難點和可能出現的突發情況，并制定相應的措施。在授課中，注重彼此之間的溝通交流，互幫互助，確保整個實驗能夠順暢進行。

四、綜合設計性實驗課程特色

（一）多學科交叉融合，提高學生創新能力

本實驗以新藥研發為主線，引導學生深入了解對新藥研發的流程，帶領學生認識新藥，發現前沿的思路和方法。在實驗過程中，綜合應用生藥學、天然藥物化學、藥物化學等分支學科的相關理論和技術，實現學科之間的交叉融合，有利于學生掌握新藥研發的流程，提高學生的科研素養和創新能力。

（二）理論應用于實踐，提升學生綜合素質

本實驗可幫助學生學習文獻檢索的方法，提高學生的文獻歸納總結能力；實驗中高效液相儀、紫外色譜儀等儀器的使用有助于學生了解其構造和使用方法，掌握樣品前處理的方法；理論知識應用于實踐，提升學生發現問題并解決問題的能力，全面提升學生的綜合素質，為以后的科研工作奠定基礎。

結語

我校藥學專業綜合設計性實驗以新藥研發為主線，同時融入中醫藥理論，以中藥甘草中抗腫瘤先導化合物的發現為載體，將生藥學、天然藥物化學、和藥物化學等七個分支學科的自主設計性實驗內容和中醫藥理論系統整合，實驗內容涉及甘草活性成分甘草次酸的分離純化、甘草次酸抗腫瘤衍生物的設計合成、活性評價、片劑制備和質量檢測，涵蓋了先導化合物發現與優化、制劑的設計與質量檢測等新藥研發的各個環節，對藥學專業學生進行了系統的微型化新藥研發訓練，內容全面系統且難度適中。在教學模式上，融合翻轉課堂的教學模式，極大調動了學生的實驗興趣和學習積極性，加深了學生對新藥研發、創制、生產及科研的理解，為國家培養了具有創新思維和中醫藥思維雙思維的藥學應用型人才。此外，后期我們計劃圍繞藥物研發過程，整合相關實驗內容，組織教師編寫出版《藥學綜合性實驗》課程教材，進一步夯實課程建設。