制药分离工程课程建设思路探讨

2019-05-25 版权声明 举报文章

制药分离工程课程建设思路探讨

摘要:结合制药分离工程课程的内容和特点与相关课程建设的文献资料,从优化调整教学内容、改进教学方法两个方面探讨了提高制药分离工程课程教学质量的思路与方法。

关键词:制药分离工程;课程建设;本科

中图分类号:G640 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)39-0210-02

药物品种的多样性、药物分子空间结构的复杂性以及人们对药物质量愈来愈严格的要求,促进了制药分离过程的发展和相关技术的不断创新。药物分离工程课是制药工程专业的主干课程之一,通过该课程的学习,学生应该理解药物体系的基本特点及对分离过程的特殊要求,掌握药物的分离纯化方法、常见单元操作的基本原理与相关设备、工业操控方式与操控因素及其适用性;能够独立运用所学的专业知识,设计合理的提取或精制的工艺路线和改造现有工艺,并能从理论上解释生产实际中的各种现象,结合所学知识分析解决试验研究和工业化生产遇到问题的能力。作为制药工程专业的一门专业必修课,我校已有10年的开课历史,多年的教学实践中,我们深感目前课程建设还存在着一些问题和差距,尚存在专业教材等教学资源有限、教学内容缺乏相应实例,尚不能充分体现工程特点、有关计算和设计难以满足教学科研需要、分离单元操作难以突出制药工程的特色等不足,本文根据教学实践中发现的问题对制药分离工程课程建设思路进行了探讨。

一、优化调整教学内容

1.制药分离工程课程主要内容和特点。该课程涉及化学化工与生物学科交叉的领域,与药物化学、天然药物化学、微生物学、高等数学、化工原理等学科关系密切,主要研究药物提取、分离与纯化技术与理论,内容包括细胞的分离与破碎、初级分离、膜分离、萃取、吸附分离技术和理论、液相色谱、亲和色谱、电泳、结晶、干燥等,其中有些内容与其他课程有部分交叉,如仪器分析中涉及的液相色谱、亲和色谱、电泳等内容。化工原理中涉及的萃取、膜分离、吸附分离、结晶、干燥等内容。

2.调整优化教学内容。(1)增加有关医药产品案例,强调分离单元操作的重要性。学习每个分离单元操作之前,都选择几个常用或代表性药品的工业化生产,从数据对比出发,阐明国内外制药分离过程的现状与差距,指出现阶段我国在制药分离技术领域所面临的机遇与挑战,强调制药分离技术在药物制备过程中起到的重要作用。例如结晶过程的学习,以王静康院士主持完成的“八五”重点科技攻关项目“青霉素结晶新工艺与设备”为例。王静康院士曾说,“我国是制造大国,但还不是制造强国”。我国青霉素原料药曾占国际市场的二分之一到三分之一,该研究成果的应用,行业推广面占到90%以上,生产能力了提高70%,节能70%以上,节约溶剂超过30%,降低三废排放30%以上,同时克服了国产青霉素效价低、用后易过敏等不足,每年为国家新增利税近亿元。再如国产与进口注射用盐酸大观霉素的比较,由于原料药在药物粒度和晶形方面存在的问题,患者感觉症状好转要比用进口淋必治晚2~4h,并且存在堵塞针头的问题。研究表明,悬浮注射剂药物粒度越小,溶解速度越快,在血浆中的浓度就越高,吸收得越快。盐酸大观霉素成品粒度要求小于15μm的占90%以上,这须以结晶产品的粒度分布集中为保障。晶形影响注射性质(即通针),因为即使经粉碎后粒度很小的针状晶体,也可能因某一方向尺寸过大而堵塞针头。另外,良好的晶形还可以提高收率。(2)精练教学内容。针对与其他课程部分交叉的内容,通过与相关课程教师交流探讨各自的教学侧重点,精练本课程教学内容。所选教学内容要充实精要、信息量大、重点突出、点面结合、深浅适度、系统性强。例如萃取过程在化工原理中已学习萃取的基本概念、萃取过程的流程和相关计算、萃取设备等内容,本课程在涉及部分抗生素的萃取过程的流程及相关计算的基础上,结合药物的生产应用重点学来发展的萃取新技术如双水相萃取、反胶团萃取以及超临界流体萃取。色谱分离过程则结合药物的生产应用重点学习凝胶过滤色谱、离子交换色谱、疏水性相互作用层析、制备加压色谱、模拟移动床色谱、扩展床色谱、动态轴向压缩色谱等制药工业中应用且比较先进的内容。(3)引入学科前沿知识、培养学生的自学能力。查阅前沿知识,及时、快速、准确地将课堂学习内容与最新的科技成果对接,开阔学生视野,激发学生的科研与创新意识。查阅文献是学生获得知识的重要途径之一,学生不仅可以到图书馆去查阅相关书籍、期刊,而且还可登陆电子资源如中国期刊网、中国硕博士论文库、超星图书馆、SpringerLink、Elsevier等中外文数据库。肝素钠(heparin)是粘多糖硫酸酯类抗凝血药,我国是世界上粗品肝素钠的主要出口国,由于加工技术和装备水平达不到要求,所产肝素钠低效价、低附加值,引入模拟移动床色谱分离设备制备肝素钠,产品纯度和收率都大于98%,产品效价>160U/mg。再如学习双水相萃取过程中的成相聚合物的回收,可以结合Journal of Chromatography A.上的1篇文章讲述热促相分离高聚物EO-PO。此外,为使学生方便地查阅、理解外文文献,课堂上还应重视双语教学。

二、教学方法的改进

由于该课程涉及的相关课程和基础理论、基本知识较多以及各部分教学内容相互联系不是很紧密等特点,药物分离工程是制药工程专业中比较难学的一门专业课,教学实践中应不断改进教学方法,引导学生学习、提高学习效率。

1.多媒体教学手段的运用。多媒体信息量大、容量大,节约了空间和时间,提高了教学效率。多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点,多媒体课件可使课堂讲授形象生动,提高学生学习制药分离工程的兴趣,激发学习的积极性和主动性。当然目前制作的课件还没能充分体现教与学的互动,动态画面和超级链接较少,在今后的教学实践中应在充分利用powerpoint的基础上,尽可能多采用动画如flash、avi等制作教学课件,增强直观性,不断补充完善。采用多媒体讲清各分离单元的核心部件,如色谱分离的色谱柱、膜分离过程中的膜等,随后将完整的工艺流程进行展示,结合仪器设备图、工艺流程图进行讲解。

2.教学方式的多样性。让学生在有限的学时中能够理解所学的基础理论和相应实践技能,就必须以学生为主体、教师为指导,充分调动学生的学习积极性,避免满堂灌的教学方式,灵活多样地运用多种教学方法。采用启发式教学,从教师传统的传道授业解惑到师生间的双向交流互动,在设问、思考、回答、解答及精讲过程中使师生的思维同步,可充分调动学生积极性。

3.结合教学内容,综合运用多种教学手段,合理选择教具、实验、多媒体等适当的教学手段辅助教学。目前的授课大多采用多媒体方式,由于速度过快,有些内容不利于学生的掌握和深入理解,尤其是理论模型、公式推导、相关计算等内容。综合运用多种教学手段,合理选择教具、实验、多媒体等适当的教学手段辅助教学,有利于对有些难理解内容的学习掌握,例如采用板书可增加学生的理解时间,使师生思维达到同步,但是板书要力求简洁、准确、层次分明、逻辑思路清晰、条理性强,重点、难点有突出标记,涉及图形、图线要标准、规范。

4.实验课采用案例式教学,促进实验基本技能的提高。“参与”是“掌握”的保障,实验过程中充分调动起全体学生的积极性,针对具体的分离任务,运用课程所学的知识技能,各组采用不同的分离操作,充分发挥自己智慧设计试验方案解决问题,在操作中发展技能、加深理解所学专业知识。教师就学生的操作加以指导点评,使学生能够迅速掌握技能要领。每组学生在发挥本组智慧的同时,也学习了其他组同学的智慧,在有限的学时内,巩固了所学专业知识,促进了实验基本技能的提高。

5.教学科研相结合是促进教学的有效途径。理论的发展源于科研实践,积极参与科学实验、积累实验数据可以不断地补充和丰富药物分离工程的教学内容。如学习固定床部分内容时,融入工作中的大孔树脂分离纯化相关药物,学生可以随时进入实验室,在锻炼中学习,在学习中锻炼,教学与科研相互促进,有效提高了教学效率。

三、结语

制药分离工程是一门实践性很强的学科,其教学内容要紧紧围绕制药过程中常用的分离单元操作,同时紧密结合最新科技进展、融入最新科研成果,重视实验课教学,理论联系实际,使学生在较好地掌握基础理论的基础上掌握相应的实验技能。除课程设计性实验和课堂教师示范实验之外,可进行开放式实验,让学生多动手,以学生做,教师指导为主,充分调动学生的积极性。我们在多年的教学实践中,始终以服务制药过程、培养学生的综合实践能力为目标,利用多种途径激发学生的学习积极性,为其将来从事相关领域的工作奠定良好的基础。在今后的课程建设与教学改革中,我们将不断总结教学经验,进一步调整优化教学内容、采用灵活多变的教学方式、丰富实验内容,突出药物分离工程课程的工程特色,积极探索研究性实验教学提高学生的创新能力。

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作者简介:魏英勤(1971-),男,博士,副教授,从事制药分离工程、中药制药研究。

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