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1.2沈婵娟等通过比较茯苓醇提物、空白血清和含药血清的HPLC图谱,结果显示雌雄大鼠入血成分略有差异,雄性大鼠含药血清中有11种移行成分,其中6中为原型药物,5中为代谢产物,雌性大鼠含药血清中有9种移行成分,其中5种为原型药物,4中为代谢产物,提示药物代谢存在性别差异。
1.3黄柏中16个成分入血,7个以原型药物存在,9个为代谢产物,初步确定巴马丁和小檗碱为黄柏的主要入血成分。
1.4谢长等对菝葜抗炎活性部位进行血清药物化学研究表明,菝葜提取物含药血清中发现了45种入血成分,另发现新妇苷、黄杞苷、白藜芦醇、槲皮素为主要入血成分,即可能为菝葜抗炎活性部位的药效物质基础。
1.5雷公藤提取物给药后24h内血中先后出现了8个移行成分,其中5个为原型药物,2个为代谢产物,1个为血清固有产物。雷公藤为8个入血成分之一。没食子酸的研究表明,给药后血清中确定5个血中移行成分,4个为原型成分,另外1个入血成分则可能是某种化学成分的代谢产物。4个入血成分可能为没食子的体内直接作用物质,3种含药血清中均含没食子酸,提示没食子的作用物质可能是没食子鞣质在体内降解后的没食子酸。
1.6程星烨等采用LC-MS/MS对延胡索活性部位入血成分进行研究,通过对保留时间比对、离子碎片解析等综合分析,坚定了9个入血成分均为原型成分,同时也发现部分生物碱是以葡萄糖酸醛结合物的形式存在。
1.7龙血竭给药后在含药血清中发现6个入血成分,其中5个都属原型成分,分别为,3,4'-二羟基-5-甲氧基二苯乙烯、剑叶龙血素B,4'-羟基-4,2'-二氢查耳酮(新化合物)、剑叶龙血素A和龙血素B;1个可能为原型成分或代谢产物。此外,还有学者对金银花、防风、五味子、乌药、羊藿等药材进行了血清药物化学研究,为深入研究中药药效物质基础和阐明作用机制奠定了一定的基础。
2血清药物化学在中药复方物质基础方面的研究现状
2.1对当归芍药散的研究表明,给药后大鼠入血成分中有7个被确定为原型吸收、1个被确定为代谢产物吸收,并发现当归芍药散的药效成分可能为芍药苷磺酸盐、芍药内酯苷、芍药苷、阿魏酸、川芎内酯I、藳本内酯和丁烯酜内酯。
2.2郭辉等对大黄附子汤的研究表明,给药后发现18个入血成分,其中初步确定4个为原型成分,14个为代谢产物,血中移行成分主要来源于大黄和附子两味君药,复方中的芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、细辛脂素均以原型形式直接吸收入血,初步推测其为治疗寒积腹痛的药效物质基础。
2.3地黄饮子研究表明,给药后家兔血清中9个入血成分,其中2个为原型成分,7个为代谢产物,这些分别来源于五味子、远志、石菖蒲、巴戟天、山茱萸、肉苁蓉、附子和麦冬。
2.4复方贞术调脂胶囊研究表明,给药后血清中发现有28个药源性成分,其中10个为原型成分,18个为代谢产物。体内药效物质并非体外成分的简单相加,经体内生物转化和选择性吸收,体外主要成分巴马汀和小檗碱在体内经代谢后含量明显降低,而丹酚酸A和丹酚酸B等含量较高的物质在实验中未被检测到。
2.5生脉散的研究表明,给药后血清中产生18个血中移行成分,利用质谱数据表征血中移行成分的结构,其中13个为原型药物,5个为代谢产物,推测他们有可能为生脉散的体内直接作用物质。
2.6吕永海等采用RRLC-Q-TOF/MS检测到复方丹参片的入血成分,14个原型药物和8个代谢产物,其中丹参醛、丹参新醌B、丹参素的糖结合物(M1)和丹参新醌B的甲基化产物(M8)等是利用LC-MS首次在大鼠体内检测到。利用UPLC-Q-TOF/MS鉴定了心肌缺血大鼠血浆中的22个生物标志物,其中7个标志物出现在嘌呤代谢途径中,丹参酮ⅡA和丹参酚酸B分别具有调节钙离子通道和抑制肾上腺素β受体的作用。此外,对灯盏细辛提取物、芍药甘草汤、舒胸片、四逆散、酸枣仁汤、三黄泻心汤、大承气汤等的血清药源性成分的研究初步明确了复方中众多化学成分在体内的吸收情况,为中药是我药效物质基础研究奠定了一定的基础。
3血清药物化学在其他领域的应用
近些年,药食同源的中药材成为我国功能性食品的资源宝库。血清药物化学在寻找食品功能因子和功能性食品功效物质基础的研究方面起到了很大的作用。功能食品中的功能因子,与药物中的药效活性成分基本类似,因此中药血清药物化学的研究方法也可以应用到药食同源的中药材食品功能因子的开发,同时,该法较之传统的研究方法,血中移行成分比原药的化学成分减少了很多,这在很大程度上降低了研究的难度,提高了研究的针对性,也节约了研究成本,为我们的功能性食品研究提供了新的思路。此外,孙志翠等人提出,借鉴“中药血清药物化学”研究思路,运用化学分析分离方法,观察给药后进入脑脊液的化学成分,通过关联透过血脑屏障的移行成分与中药复方的药理效应,来阐明药物透过血脑屏障来发挥作用的物质基础,这一方法的引入为中药复方体内的药代动力学研究开辟了了新的道路,为中药物质基础的研究迈了新的一步。
4研究中药血清药物化学的意义
4.1促进了中药血清药理学和中药药代动力学发展
中药血清药理学是一种离体的实验方法,是指给动物服药后,再取经消化、吸收、分布,代谢和排泄等体内过程的含药血清作为药物源进行药理学实验的方法。在实验中受到的影响因素较多,结果重现性低,引入血清药物化学的方法,可以根据给药后入血成分和血清HPLC指纹图谱的变化规律,消除不利的因素,采取合理的实验方案,利用化学分离技术有效的集合入血成分。药物动力学是应用动力学的基本原理,定量的描述药物通过各种途径进入人体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程的动态变化规律。应用血清药物化学可在众多的复方成分中富集入血成分,形成有效成分群,从而更加清晰,全面的阐释复方中药效物质在体内经时量变化过程和药代动力学模型,探讨药物动力学参数与药物效应之间的关系,研究药物制剂体外的动力学特征与动力学之间的关系,也可以推测体内药量与时间的关系,以药物动力学参数定量的描述药物在体内的变化规律。
4.2建立中药及复方的质量标准
建立既符合中医药特色、又能走向国际的中药质量标准体系,是中药实现现代化、标准化的关键。中药成分复杂,进入血液的成分才是起效的根本物质。因此通过指纹图谱模式结合中药血清药物化学方法,同时以中药复方中的主要成分和血中移行成分均为指标,既能合理地评价复杂的中药复方的稳定性和真实性,也可以更真实全面的体现中药多途径多靶点的作用特点。
4.3有助于阐明中药复方的配伍机制
配伍是中药在临床应用的特点,通过配伍可增强疗效,降低毒副作用,扩大适应范围,改变药性药味以适应病情需要。按照配伍变化的发生部位,分为药物进入机体前由其理化性质的改变所引起的,称之为体外配伍变化。体内药物相互作用主要表现在药物再吸收、分布、代谢与排泄过程中产生的协同、拮抗或毒副作用。利用现代科学方法和先进的技术,通过中药血清药物化学方法可以全面分析复方的血中移行成分、确定复方的药效物质,阐明有效成分的体内动态变化和成分间相互作用及消长规律的研究,能够在一定程度上科学地诠释复方的配伍规律。
二、技工院校药物化学教学如何采取因材施教的策略
1.针对学生性格特点,先育人再教书英国思想家欧文说过:“教育人就是要形成人的性格。学校不仅对学生传授文化科学知识,进行政治思想教育,还促进学生性格的形成和发展”。由此可见,学校在人的性格形成中起着重要作用。教师的教育态度、师生关系和学生在集体中的地位等都将对学生的性格产生影响。学生在学校形成良好的品行,就能顺利地走向社会。因此无论学校还是教师,育人的重担都将超过授业解惑。既如此,我们承担学生教育任务的广大技工院校的老师就不能只教书、不育人,也要像班主任那样,在学生的性格改造和习惯养成方面下一番工夫,多与学生谈心,做他们的知心朋友,更好地帮助他们改造不良习性,养成良好习惯。这样让学生真心喜欢与老师交往、交流,从而慢慢喜欢上药物化学这门学科。
2.教会学生正确的学习方法,让他们不仅会学而且会巧学如构效关系是药物化学学习的重点也是难点,教学中应用口诀教学法可以增加趣味性,方便学生记忆。同时通过口诀可以让学生了解结构改造后的衍生物,拓宽学生知识面。学生在学习构效关系的时候经常会混淆,如果让学生自己对照结构比较简单的构效关系,把几个知识点可以联想乌龟的左手、右手和尾巴进行分类,可以增加学习兴趣,消除药化学习的恐惧心理。比如在学习吗啡的构效关系时,笔者编了口诀:三位甲基变联邦,镇痛成瘾均降低;六位乙酰海洛因,镇痛增加变;七八还原六成酮,镇痛成瘾均增加;十七取代大改变,纳洛酮是拮抗剂。在前期的教学中可以给学生编好口诀,后期的教学中引导学生自己编口诀。
3.培养兴趣,开发教材,探索药化教学新模式我校学生是初中起点的五年制学生,没有经过高中阶段的学习,对理论内容的理解能力比较弱。如果教师一味地讲,忽视学生课堂上的反馈,会使学生陷入茫然状态,打击他们的学习兴趣。长此以往又会使学生陷入学习药物化学课程是为了应付药物化学考试的被动学习中去。针对当前技校生普遍化学基础知识差的现状和药物化学的学科教学特点,重点应从两个方面改进技工院校药化课的教学。(1)不断提高化学知识较差的学生学习药化的兴趣。首先通过多与学生交流,让学生从喜欢药化老师到喜欢药化学科,这是激发学生学习兴趣的长效途径。我们每位教师都应该特别重视,力争做得更出色。其次可以通过图片、资料、投影、电影等多媒体教具和教学手段,开展丰富多彩的课堂教学,将药化课上得生动有趣。第三,不断提高我们的教育水平和教学艺术,用风趣幽默而且动听的语言去讲解枯燥无味的药化知识。第四,从以教师为主体、单向知识传授的教学型教学,转向以学生为主体、教师为主导的师生互动式研究型教学,培养学生的创造性思维。此外,药物化学教学方法和手段的改革不仅是先进设备的使用、软件程序的革新,更重要的是思想意识上的转变。传统的“满堂灌”只会使学生疲于应付、死记硬背,无暇积极主动的思考,久而久之扼杀了他们的创造性思维。所以要树立学生的创新意识,首先要给学生留下思考的余地,鼓励学生的怀疑精神。爱因斯坦曾说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许只是一个数学或实验上的技能而已,而提出问题和新的可能性,从新的角度分析旧的问题,需要创造性的想象力,而且标志着科学的新的进步”。教师的责任在于作为学习的推动者和导向者而不是知识的权威人士,去努力营造民主、平等和探讨的学习气氛。(2)结合本校实际情况和药化教学侧重点加快教材的开发。技工院校要结合学校的专业特点和人才培养方向重点,力争尽快编写出与专业和人才培养方向结合紧密的本校药化课教材,进一步提高学生的学习兴趣。技工院校药化教材的编写,不能比照普通高校的药化教材对知识点面面俱到,而要结合技校学生的实际水平,适当降低难度和深度,在知识的趣味性上多下功夫,把药化课的知识性和趣味性融为一体,编写出一本教师容易教,学生喜欢学的好教材。
我院实验中心现有药物化学实验室、仪器室、准备室各一间,近120m2,能够满足教学实验场地的需求。然而,实验装备陈旧且不足,基本都是老式的机械搅拌器、电热套、水浴锅等,连基础的实验要顺利完成都存在问题。例如,合成对氨基水杨酸钠的实验中,在用水重结晶时,稍微过量的水都使晶体不易析出,这时需要减压蒸除多余水分的基本操作(浓缩)在药物化学实验室都不能完成,影响实验的成功率,进而对学生的学习兴趣产生消极影响。
1.2教学内容孤立
目前,我院开设的药物化学实验均为对理论知识的验证,内容单一、孤立,缺乏连续性、探索性和创新性。每次实验课,教师都会对实验目的、原理、方法、注意事项等进行详细讲解,学生只要按部就班地操作就能顺利完成实验,不需要过多的思考。对实验中出现的异常现象,很少有学生能独立分析原因,而总习惯依赖于教师。现行的药物化学实验教学模式,对学生思维方式和潜力的开发以及综合运用知识能力的培养十分不利。
2改革方法与措施
2.1更新添加常规性实验仪器设备
科学在进步,仪器设备在革新。我院药物化学实验室配备不足,且落后陈旧。不能适应社会对药学人才的培养需求。需更新添加适量实用的仪器设备。在实验室的建设中,本着实用、常规性为原则,如配置磁力搅拌器、旋转蒸发仪、循环水真空泵等常规仪器。
2.2合成实验方式的转变
目前,我院药物化学实验室开展的实验均采用常量法进行,但随着招生人数的增加,用于药物化学实验的药品、试剂、反应溶剂的消耗也随之增加,同时加重了实验室及周边环境的污染。因此,在药物化学实验课中开展微量-半微量实验课,可较大程度地节约化学药品、试剂、溶剂等消耗品的用量,有效地节约实验经费。另外,倡导“绿色化学”和“低碳合成”。
2.3构建药物化学实验基本技能实训体系
实验教学过程中,学生操作不规范,动手能力差,缺乏有机化学实验基本操作基础。针对这一现象,把加强基本技能训练作为实验教学的基础,目的是要学生掌握正规操作,提高动手能力。依据药物化学教学大纲和药学类本科专业认证对药物化学实验的要求,药物化学实验基本技能包含回流、搅拌、液液萃取、蒸馏、分馏、减压蒸馏、水蒸汽蒸馏、普通过滤和加热过滤、结晶抽滤和洗涤、重结晶、熔点测定共11项基本技能,我们以此为基础,构建药物化学实验基本技能实训体系。
2.4构建常规药物制备实验篇
根据药物化学11项基本技能,精心选择常规性药物制备实验,既起到锻炼熟练掌握药物化学实验基本技能,又起到巩固所学药物化学基本知识和基本理论。如从阿司匹林的合成、对乙酰氨基酚的合成、扑炎痛的合成、苯妥英钠的合成、苯佐卡因的合成、盐酸普鲁卡因的合成、磺胺醋酰钠的合成、氟哌酸的合成、氯霉素的合成等经典药物制备实验中精心挑选,从药学院药物化学实验室的实际出发,构建常规药物制备实验篇。
2.5构建计算机辅助药物设计实验篇
随着近年来药学的化学模式逐渐改变为生物-化学模式,药物化学的教学内容融入了较多的生物方面的内容:根据药物作用的靶点、药物与受体的结合、作用机制、药物在体内的代谢,进行新药设计研究。根据药学院计算机辅助药物设计研究室的实际情况,从应用量子化学计算方法进行分子结构优化以及异构化反应研究、生物大分子的分子动力学模拟、MM-PBSA方法研究药物小分子和靶标的结合自由能、基于药效团模型的虚拟筛选、甾体化合物的三维定量构效关系、生物素及其结构类似物与抗生蛋白链菌素作用方式研究等实验章节中精心选择计算机辅助药物设计实验,构建计算机辅助药物设计实验篇。
2.6构建综合性实验实战篇
根据药学院回医药研究的最新成果,从药物化学的角度,结合各届药学学生的培养目标,由教学小组讨论提出课题,构建综合性实验实战篇,并且由学生自主设计完成实验。
药物身份鉴定主要是利用物体识别测试法来验明正身的一个重要的基本测试。其中,质谱法是验明药物身份最为有效可靠的方法,而红外光谱法则是使用次数最为频繁的一种定性分析技术。前者的测试样品必须与标样具有相同的分子量,后者的测量样品的红外吸收光谱需要与标样的已知光谱相比较,确保样品和标样的色谱保留时间差异控制在合理范围内,并综合运用紫外光谱和核磁共振对药物进行身份分析。检验药品质量和活性药物成分的又一重要指标是药物的纯度检测,由于药品的杂质对人体健康危害极大,因而为了避免某些有害化学品影响到药品的安全性,需要采用高效液相色谱法科学检测药物中有机杂质的基因毒性杂质和潜在的有机杂质,从而分辨出药物中的降解产物,实现药物的稳定性、安全性等显示特征。
2、药物的定量检测定量检测
作为一个重要的分析步骤,在医药工业中主要是定量测量和评估测试样品中的药物成分含量、原料药制剂和药物功能活性,充分确定药物定量的准确和精确数值,定量测定药物原料、副产物杂质、降解产物的纯度和中间体的检测。由于高效液相色谱法和毛细管电泳分析技术具有可靠的定量准确度和精度,且具有良好的重现性,因而可采用不同的检测器和色谱柱适用于药物的定量分析。为了有效地实现药物保护,传递和分布药物的流通组织,制备简易性和可靠性的色谱法的放大过程,确保药物脂质体配方的稳定性和一致性,实现准确地检测到活性药物成分的量,科学合理地提高药物纯化分离和提纯方法,使得药物在纯度、产量、成本和纯化时间上都占有优势,进而满足复杂混合物大规模色谱纯化的需求。
3、药物研发的参考标准
药物研发的参考标准主要是药物的身份鉴定和药物的纯度、定量检测,美国的药物和食品管理局将严格表征的高纯度化合物和高度表征的药物、杂质、辅料、药典试剂、降解产物和性能校正剂标本作为参考标准材料。获得有效结果的关键因素是美国药典参考标准材料的质量和纯度,因而参考标准材料的用途大致分为用于确定活性药物成分和盐的效能和纯度的定量;用于药物的身份鉴定和验证活性药物的成分、过程杂质以及降解产物的定性;用于确定药物定量方法、定性和仪器,进而分辨药物杂质的性能。药物研发的参考标准主要有药典和非药典这两种。其中药典主要包括美国药典、日本药典和欧洲药典;非药典主要包括合同制造商、自制参考标准的用户和化学供应商。这是监管机构药物研发参考标准的首选,因而必须严格按照药物研发的参考标准,执行药物开发和表征程序,通过简单的分析测试作为分辨或鉴定药物的参考标准。
二、有机化合物在药物研发中的作用
1、有机化合物在西药研发中的作用
随着有机化学地不断发展,西药的合成和提取均离不开有机化学反应和相关的研发技术。尤其是有机化学造就了西药异构体相关的拆分技术,实现了西药合成体的手性合成,而且对于中药的研发也起到了促进作用。有机化学有利于实现西药的发展和促进西药的发扬壮大,有机化合物在西药的发展过程中也始终扮演着十分重要的角色,引进先进的研发技术必定会提升西医药的发展水平和进度,进而带动有机化学实现新的飞跃。在西药的研发过程中,制药人员主要是采用先进的技术方法,充分利用中药重要的有效成分确定,提取药物中的有效成分,以此来增强西药物的疗效,提高西药物的纯度。
2、有机化合物在中药研发中的作用
随着现代科学技术和社会经济的飞速发展,分析和研究利用化学技术提取的中草药的有效成分,有利于制成出稳定安全、方便服用的新一代中药,确定中药物的作用机制,为中华民族中药事业的繁荣昌盛发挥了重要的作用。中草药作为祖国医药宝贵遗产的重要组成部分,在人类长期的生产生活和实践活动中发挥了重要的药性药理指导作用。实现有机化合物在中药研发中的科学合理性,不仅可以保证中药的效果,还可以提高中药的利用效率,更有利于简化患者熬制中药的程序,提升我国中医药的国际地位,进而促进我国中医药事业的健康发展。在药物的研发过程中,将作为一群组合天然化合物的民族药与有机化合物研究相结合,积极发掘药物的先导化合物,打造特色的药物研发品牌专业,中药药物中有机化合物的发展也可以有效地推动西医药事业的进步。可见,药物技术人员在对中西药物进行研发的过程中,利用中药和西药相辅相成的联系,充分采用中西结合的方法技巧,开发各种新型的药物,进而促进中药制药行业的飞速发展。