药物化学实验课程设计与教学改革研究

摘要培养具有中医药特色的药学人才是当前中医药发展的客观需要，加强药学生的专业必修课实践教学，开展药学专业必修课实践教学的改革势在必行。结合目前中医药院校和综合性大学药学专业人才培养必修课程药物化学实验实施现状，探索中医药院校药学专业人才培养的新模式，建立符合中医药药学人才培养规范的教学模式和教学方法，提高中医药院校药学专业人才培养水平，实现人才培养与中医药发展的有机统一。

关键词中医药;药学;药物化学实验;教学改革

药物化学实验是药学本科专业教学计划中重要的专业实践必修课程之一，药物化学为西药药物研究发展来的学科，实验教学中需要综合利用经典药物设计、计算机辅助药物设计和化学合成技术等药学理论知识，开展化学药物的设计、合成，综合性、应用性较强。结合中医药院校教育特色，更好地将药物化学知识及技能运用到中医药研究中，从培养中医药人才出发进行实践教学改革与探索，而药物化学实验是培养学生创新意识和实践能力的重要综合环节［1］。当前，全国25所中医药院校都相继开设了药学本科专业，实验教学建设的好坏直接关系到药学专业学生能力的培养与学校科研水平的高低［2］。如何开展高质量、高水平的实践教学，使中医药院校药物化学实验课程尽快适应中医药院校教育改革和发展的需要，是药物化学实验教育面临的一个重要问题。根据中医药院校药物化学实验教学面临的改革问题，北京中医药大学药物化学课题组进行中医药院校药物化学实验教学改革的探索，中医药理论渗入，扩展药学专业学生科研思路，增进药学生专业实践能力和创新精神的培养;更为重要的是，通过将西药和中药在同一门实验教学中融合，使实验教学与理论教学相辅相成，可以使药学专业学生更加理性地认识到自身的特色和优势，增强中医药院校药学专业学生对自身专业的认同感，避免自身陷入中医院校药学专业学生“不中不西”的定位陷阱，真正实现“西学中用”，增进学生人格和心智的健全完善，进而加强学生学习能力、控制能力、承受能力、服务意识和敬业精神的培养，提高学生经济社会发展适应能力［3］。

1中医药院校药物化学实验教学现状分析

目前，中医药院校药物化学实验课程多采用西医院校或是综合性大学的经典药物合成实验案例，其专业培养及实验课程内容上缺少与中医药基本理论的融合，未能体现中医药教育培养的特色，在使学生掌握药物化学知识和运用药物化学知识进行中药研究的教学目标上出现断层，不利于体现现代中药研究的新进展。药物化学实验教学是培养学生创新能力的重要途径，实验教学与理论学习及科学研究在实践性方面具有一致性。现阶段，本校药物化学实验教学定位在通过培养学生创新精神和实践能力，进一步将药物化学知识及技能运用到中医药科学研究中。因此，结合当前高等教育改革发展趋势及本校教育教学改革的新要求，积极探索药学专业培养的新模式，以药物化学实验教程改革为切入点，选取经典药物化学实验，指导学生熟练掌握药物化学实验知识及技能。同时，在课程内容设置上，将中医药配伍理论和药物设计方法相结合，将经典化学药物的全合成、中药活性成分全合成和中药活性成分的结构修饰融于一课，兼具当代药物化学合成培养要求，又能够体现现代中医药特色。笔者论述具有中医药院校特色的药物化学实验课程内容设置及指导思路，旨在通过药学和中药学的相互融合，满足本校药学专业培养的新要求，探索出一条适合中医药院校药学专业培养的新思路，为其他院校药物化学实验教学提供借鉴。

2药物化学实验教学课程内容设置及教学阶段

2.1阶段一:经典化学药物的合成实验

通过经典化学药物的合成实验，巩固学生药物化学理论知识，锻炼药物合成基本技能，加深药学生对药物化学的理解。例如，缩合、还原、重氮化、偶合、成盐、重排等单元反应机理的认识，熟悉实验方案的设计与实验条件的选择，掌握药物合成的设计思路及制备过程。在教学前要求学生发掘相关化学分子研究的文献，提高学生自主学习知识的能力，同时要求学生结合文献，了解涉及的反应原料、反应方法、反应中间体及溶剂性质等，熟悉反应及分离、纯化原理，并运用结构表征手段将实验得到的产物与文献数据进行比对，将药物化学理论知识与实践技能相结合，提高学生随后进行中医药相关研究的专业素养，并为对此类领域具有兴趣及特长的学生提供学习机会，为其日后从事相关工作打下基础。目前，药物化学实验教材涉及多的案例有苯妥英钠(抗癫痫药)、巴柳氮钠(抗溃疡)、硝苯地平(降压药)、盐酸普鲁卡因()、贝诺酯(非甾体解热、镇痛、抗炎药)等化学药物的全合成;尤其是贝诺酯的合成(图1)不仅包括了酰氯结构的制备、分子缩合等常规单元反应，更体现了理论课程中所学的药物经典设计方法———拼合原理［4］。“拼合原理”主要指选取两种及两种以上生物活性化合物，利用化学合成技术将所选结构拼合在一个分子内，或选取药物的药效基团组合为新的分子，以达到联合二者药效，改善生物利用度、降低毒副作用、增强疗效，使拼合结构相互取长补短，从而获得更好的治疗效果。贝诺酯是阿司匹林与对乙酰氨基酚以酯键结合的中性化合物，在降低了阿司匹林和对乙酰氨基酚毒副作用的同时，疗效上得到了提高。因此，药物“拼合原理”与中医药通过“配伍法则”使单味中药经联用达到减毒、增效的临床用药思路具有内在的一致性。如何借鉴“拼合原理”和“配伍法则”开展中药创新药物研究，这是值得药物化学工作者引起注意的思路。基于此，笔者开展了阶段二和阶段三的教学实验设计。

2.2阶段二:中药小分子活性物质的全合成实验

中药疗效不但经受住了长期医疗实践的检验，其有效成分的理化性质、结构特征等也已被现代科学解析，并且许多中药活性成分的结构全合成亦是现代药物化学研究的热点。因此阶段二的实验教学内容主要通过中药小分子活性物质的全合成实验，使学生熟练掌握中药小分子相关知识。在中药创新药物的定义中，无论是有效部位新药，还是有效成分新药，最终落脚点都归结于中药的有效物质基础研究。但目前中药里发现的明星分子或活性成分一般含量较低，仅靠提取、分离不能解决其成药性问题，因此，中医药院校的药学生，需要掌握一些代表性中药里活性成分的全合成工作，例如川芎中川芎嗪的合成、秦皮中秦皮乙素的合成、蜂胶中咖啡酸苯乙酯的合成(图2)等。通过中药小分子活性成分的合成实训，不仅让学生回顾了中药学基本知识，锻炼了药物合成基本技能，更能够加深药学生对中药有效成分结构特征、构效关系，回答中药发挥疗效的物质基础是什么这一科学问题;具备开展中药有效成分分析及探索性研究的科研素养。青蒿素及其衍生物的发现正是在充分认识中药基础上，借助现代药学分离、合成技术，获得改变人类历史的重大发现，是我国现代药学发展的里程碑。中医药院校的药学生有必要、有责任掌握中药活性成分的设计、合成技能，为中药创新药物的发现打下基础。2.3阶段三:西药结构拼合原理与中药配伍法则结合的原创性实验通过西药结构拼合原理与中药配伍法则结合的原创性实验，培养学生将所学药物化学知识运用到中药新药科研研究中的思维及科研素养。前两个阶段更注重对学生药物化学理论知识及实验技能的培养，而本阶段注重培养的是学生将中医药理论思想与药物化学设计理论结合进行中药新药研发的思路培养。中医临床用药讲究配伍法则，按照君臣佐使的原则将单味中药有机组成一个整体，以期达到增效、减毒的目的。通过贝诺酯的设计、合成理念，使学生充分领悟化学药物结构拼合原理和中药配伍法则之间的内在联系，二者均是将不同的药物单元组成一个有机整体，发挥治疗疾病的最佳效应。因此，本节内容主要基于中药经典方药开展系列设计性实验。例如，基于蛇胆川贝散开展胆酸———浙贝乙素衍生物的合成［5］、基于丹参冰片药对开展丹参素———冰片酯的合成［6］、基于川芎丹参药对其中的活性成分开展川芎嗪———酚酸衍生物的合成［7］及其他中药复方中先导化合物的设计、合成、发现等过程［8］，力求药学专业学生能将传统中医配伍理念和现代药物化学拼合设计理论融会贯通。此外，利用“中医配伍法则”和“化药拼合原理”为指导，设计、合成、筛选得到的先导化合物，不仅成药性良好且具有一定靶向性，与21世纪精准医疗的理念不谋而合，能够获得国内和国际授权发明专利。据悉在这一思路指导下，北京中医药大学雷海民教授的“精准I类抗肿瘤药物”已成功完成市场转化，推进了我国自主知识产权的创新药物研发的进程，再次彰显了中医药源头创新的重要性。同时，这些案例能够激发药学生的学习热情，增强专业认同感并树立更高的职业发展目标。

3小结

实践实训是药学人才培养的核心，它不仅让学生掌握知识，还要培养学生技能，启发学生思考问题，拓展学生思维空间，提高学生分析问题，解决问题的能力，因此，实验教学任重而道远。笔者在药物化学实验教学内容和模式上进行创新，以“药物化学科研方法服务于中医药现代研究”的理念，对药物化学实验进行改革，赋予其中医药院校特色，在教学过程中，注重培养学生独立创新，思路开阔的科研素养同时，注重中医药理论的理解和发扬。同时为其他药学专业课程教学改革提供参考，探索出一条适合中医药院校药学专业培养的新思路:在中医药理论的指导下，培养出既有扎实的药学理论功底又能掌握现代药学研究技术且具有中医药特色的现代药学人才。通过经典化学合成实验内容的设置，巩固学生药物化学理论知识，激发学习兴趣，更加生动体会化学合成与药物设计之间的关系;通过中药小分子全合成实验内容的设置，使学生了解中药小分子理化性质、结构特点和药理作用，提高学生对中药有效成分的理解和认识，使其具备挖掘中药小分子有效成分研究的技能和科研素养;最后，通过西药结构拼合原理与中药配伍法则结合的原创性实验教学内容的设置，开拓学生的创新思维、自主学习和科研的创新能力，使学生在掌握西药拼合原理的同时，自行领悟到中医药理论与其所学知识的相通之处，启发学生从药物化学的角度寻找推动中医药发展的创新点，领悟中医药源头创新的魅力。真正促进中医药院校创新人才培养机制的变革，培养具备药物化学科研素养的中医药研发人才。

作者：王鹏龙 李碧 梁淼 刘永刚 李博 雷海民 单位：北京中医药大学中药学院