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天然药物论文:中韩两国天然药物开发政策动向
【关键词】 中国;韩国;天然药物开发;中药现代化
中韩两国都是从制度上把传统医学和现代医学放在同等位置的国家之一,因此,传统医学在两国占据的比重及作用比较大。最近,全世界对于传统医学特别是天然药物的认识逐步升温,借此,中国和韩国试图向外扩展传统医学。两国都发表了天然药物开发相关的中长期政策及其实施方案。如中国发表了纲领性文件——《中药现代化发展纲要》,并实施了中药现代化及产业化开发、创新药物及中药现代化等具体的项目;韩国则发表了《天然物新药研究开发促进法》,并制定了天然物新药研究开发促进计划。笔者在本文重点比较分析了两国的天然药物开发政策,从而挖掘有合作潜能的领域。
1 中国中药新药开发政策[1]
中国是传承并不断发展其传统医学的典型国家之一。但是,在世界传统医药市场上中国所占据的比重却很少,部分传统药物还需靠一些跨国企业倒进口。在这种情况下,中国开始实施了中医药现代化建设,尤其加强了中药现代化工程。1996年,原国家科学技术委员会和国家中医药管理局以“九五”计划的重要内容实施了中药现代化发展战略研究。之后,1998年实施的中药现代化科技产业行动计划得到了“九五”计划的优先支持。1999年,国家科技部发表了中药现代化研究和产业化实施方案,同年仿制领域的基础研究项目也被反映到“973”计划里面。2001年,国家发展改革委员会发表了现代中药产业化专项实施方案,后来此专项被选定为“十五”计划优先扶持项目。2002年,国家科技部、国家发展改革委员会、国家中医药管理局等8个部门联合发表了“中药现代化发展纲要(2002-2010)”。中国自加入WTO以来把中医药产业视为了具竞争力的产业之一。中医药走向世界需得到包括中医药国际化、标准化等的中医药现代科学证明,为此,2006年国家中医药管理局又发表了中医药国际化、中医药标准化等计划。
2 韩国天然物新药开发政策[2]
韩国从制度上同样重视传统医学和现代医学,并重视天然物新药的开发。韩国的天然物新药开发政策是在如下情况下实施的:及时,在传统医药领域拥有相对的优势;第二,相比新药开发主流趋势的化学合成,基于天然物成分物质的新药开发成功率更高;第三,利用天然物的新药开发属于高附加值领域,有利于确保国家竞争力。韩国的天然物新药开发主要在天然物科学研究所、药学大学、企业研究所里进行,最近,韩医科大学和韩医学研究院也开始了部分研究。20世纪90年代以后,天然物研究得到了政府的经费支持,科学技术部的“G7项目(先导技术开发事业)”和保健福祉部的“保健医疗技术研究开发事业”等成为了其典型。韩国政府发表了“天然物新药研究开发促进法”(2000.1.12)和相关实施令(2000.8.17),并制定了及时个五年计划——“天然物新药研究开发促进计划(2000-2005)”。
韩国的“天然物新药研究开发促进计划”从2000年开始正式实施。该计划的主要内容是至2010年开发5种以上的天然物新药,实现天然药物国家战略层次上的产业化。其最核心内容还是天然物新药开发,而天然药物产业升级为国家战略产业是新药开发的最终目标。“天然物新药研究开发促进计划”确定了及时阶段(2001-2005)、第二阶段(2006-2007)、第三阶段(2008-2010)、最终(2010以后)等4个阶段性目标,见表1。 表1 “天然物新药研究开发促进计划”的阶段性目标(略)
韩国“天然物新药研究开发促进计划”领域重点课题可以概括为培育天然物科学、促进天然物新药开发、开发世界级天然物新药等。其中培育天然物科学部分包括人才培养、扩建设施、挖掘产学研合作项目、建立天然物成分D/B、制定政府相关制度、实施国际规格化等建设天然药物平台相关的领域。促进天然物新药开发部分主要集中于实现产业化、提升产业体研究能力、毒性试验、临床前试验、创新新药开发技术等实质性的新药开发技术和产业化。开发世界级天然物新药部分包括持续开发新药候选物质、剂型研究及具体的工程研究、临床试验、新药开发、开拓世界市场等新药产业化所需的具体程序。
以上天然物新药开发工作主管部门为保健福祉部,而合作部门包括教育人力资源部、产业资源部、科技部、海洋水产部、农林部、食品医药品安全厅等。实质性的研究参与机关包括各级大学、研究所、企业研究所等;专门研究机关包括汉城大学天然物科学研究所等;事业管理机关为韩国保健产业振兴院。
3 中国和韩国的相关政策对比
中国的中药新药开发通过中药现代化工程来实现。这个工程是一个巨大的平台建设事业,它贯穿GAP-GLP-GCP-GMP-GSP等认证体系,涉及农业、工业、商业等相关领域。在这种巨大的平台建设过程中,中药新药开发得到了政府和企业的大力支持,因此,中国的中药现代化过程远远超过了单纯意义上的中药新药开发。
韩国尽管发表了《天然物新药研究开发促进法》,制定了“天然物新药研究开发促进计划”,却不像中国系统规划的发展计划,只是聚焦于新药开发;也没有像中国国家中医药管理局那样独立的政府部门,只是在韩国保健福祉部内设立了韩方政策处,因此,大部分的天然物政策包含了很多一般性新药开发的概念。在韩国,实质性的新药开发事业由汉城大学药学院下属的天然物研究所主导。
中国和韩国各自制定了符合国情的政策,一般情况下,中国的计划都能如期推进下去,相关政策的适用也非常活跃;相反,韩国的考虑因素太多 ,很难按照计划完成。实际上,韩国“天然物新药研究开发促进计划”及时个五年计划的如期完成率仅为整个计划的32.7%。
SWOT分析是制定并实施相关政策的非常重要的先行工作。从两国天然物新药开发SWOT分析可以看出,中国拥有丰富的资源和传统知识,国家也大力支持中药新药创新;韩国则善于利用IT、BT等相关技术进行融合研究和产业化应用。见表2。表2 中国和韩国的天然新药研究开发SWOT分析对比(略)
4 结语
目前,世界大部分的传统医药市场被拥有跨国企业的美国、欧洲、日本等国家占据着。中国和韩国在传统医学领域有很多的共同点,这不仅形成了竞争关系,也意味着诸多合作的可能性。虽然中国的研究开发规模比较大,但其研究成果的产业化和产品化能力比较差,所以很难开拓市场。相反,韩国拥有应用化、产业化优势。所以,两国应更进一步加强传统医学领域的合作关系。最近,中韩两国政府在天然产物新药开发领域开展了一些示范性的合作项目,这预示着双方合作的光明前景。
天然药物论文:加强天然药物产业建设并促进明溪县域经济发展
明溪县是三明市生物医药产业的重点发展区域,天然药物产业已经成为当地的新兴支柱产业,是该县经济发展中的一项重要内容。
关键词:天然药物产业,县域经济发展
明溪县是三明市生物医药产业的重点发展区域,天然药物产业已经成为当地的新兴支柱产业,是该县经济发展中的一项重要内容。自县委、县政府提出将明溪打造成“闽西北药都”以来,出台了一系列鼓励和优惠政策措施,明溪天然药物产业发展势头越来越猛。本文拟对如何加强明溪天然药物产业建设,发展明溪县域经济作一初步探讨。
1.明溪县天然药物产业发展的现状
明溪县天然药物产业现有加工、种植龙头企业福建南方生物技术股份有限公司、福建利科生物技术有限公司、福建省紫杉园生物技术有限公司、明溪县大丰农林开发有限公司、明溪县南方红豆杉科技开发有限公司、明溪县牡丹香料有限公司等6家,主要产品有99.5%紫杉醇、98%加兰他敏及芳樟醇。2009年天然药物产业总产值达2.6亿元,占全县工业总产值14.4%以上,实现税收1600多万元。同时在建和拟建项目有茶叶提取茶多酚、虎杖提取白黎芦醇、三尖杉提取三尖杉脂碱、厚朴提取厚朴酚、人工栽培台湾金线莲等。至今,全县共推广种植南方红豆杉3.05万亩、石蒜3200亩、厚朴3万亩、芳樟7000亩、三尖杉3000亩、台湾金线莲100亩。建立南方红豆杉品质快繁基地305亩、石蒜品质种源基地200亩、纯正芳樟苗木基地100亩、三尖杉苗木基地50亩。全县共有5000余户农户参与种植天然药物,年增加农民收入超过5000万元。
2.加快明溪县天然药业发展的条件
2.1有利条件
2.1.1自然条件
明溪气候条件温和湿润,日照充足,雨量充沛,水热条件优越,适合多种林木生长。
2.1.2土地资源。
明溪土地资源丰富。全县耕地面积17.3万亩,农民人均1.9亩;林业用地218.9万亩,农民人均23.8亩。土壤肥力较高。适合多种作物生长。有着不同海拔高度和立地条件,十分有利于各种植物的生长繁衍。
2.1.3社会条件
明溪县现辖4个镇5个乡、88个行政村、7个居委会,总人口11.53万人。自80年代末始,明溪有近1.5万人远赴西欧、俄罗斯、东南亚等国家经商、务工,在带来大量外汇的同时,也造成了农村劳动力的极大剩余,发展天然药物种植,有着丰富的农村劳动力资源优势。
2.1.4生物多样性丰富。
明溪是我国南方重点林区县,生物资源极为丰富,被誉为我国的“绿海明珠”。明溪树种繁多,有植物种类168科1059种,其中常见植物药材有8类304种:子仁果实类42种,根茎类94种,全草类112种,藤木类24种,花叶类20种,树皮类6种,菌藻类4种,其它2种。南方红豆杉、厚朴、杜仲、三尖杉、茯苓、半夏、桔梗、远志、柴胡、葛根、石蒜、喜树等在明溪广为分布。
2.1.5科技条件
明溪县近年来大力开展“县校合作”,先后与复旦大学、江苏省中科院植物研究所、南京林业大学、中国药科大学、中国林科院亚林所等科研院校签订协议,建立长期紧密的合作关系,深入发展“产学研”活动,结合明溪的实际情况,引进大量的实用有效的科研成果和适用的科技人才。
2.1.6政策条件
福建省高度重视包括天然药物产业在内的生物医药产业发展。《福建省国民经济和社会发展十一五规划》明确提出,培育生物、医药等高新技术产业,着力抢占产业发展制高点,形成更多新增长点。
三明市同样也对天然药物产业的发展给予了高度关注,着力培育发展特色鲜明、支撑有力的“3+1”产业集群,把天然药物产业提升到了对三明市经济发展格局具有重要战略意义的战略产业来抓,编制了《三明市生物医药产业发展规划》,并明确提出鼓励支持明溪建设“闽西北药都”的规划。
依托省、市的各项支持,在“县域经济特色化、特色经济产业化、产业发展规模化”思想指导下,明溪县委、县政府将天然药物产业列为四大主导产业发展的重中之重。《明溪县国民经济和社会发展十一五规划》更是明确地指出,在推进产业结构优化升级中“特别要充分发挥我县生物资源优势,依靠关键技术、重要产品研制和国内国外两个市场的新突破,致力建设‘闽西北药都’”。
2.1.7经济条件
明溪是福建新兴的内陆侨乡,在国外务工、经商人数占全县总人口12%以上,每年有大量的外汇转入县内,2009年末全县储蓄额 117459万元,人均1.01万元,民间资金量大,社会闲散资金多,这对天然药物产业(尤其是天然药物种植业)的发展提供了强大的资金支撑。
2.2不利因素
2.2.1传统缺失
明溪没有医药传统,缺乏叫得响的地道药材,在药材种植、加工等方面的经验、人才十分匮乏。目前仅有南方红豆杉于2006年被福建省政府认定为明溪道地中药材,与传统药乡相比,在基础人力资源的质和量方面,都处于不利地位。
2.2.2县财不足
明溪是一个欠发达山区县,年财政收入仅4000余万元,资金实力明显不足,产业发展主要依靠外来资本投入,在提供各种必要的配套公共资源方面,存在明显不足。
2.2.3技术瓶颈
明溪天然药物产业基 本上是靠外源性技术发展起来的,虽然近几年明溪天然药物产业发展迅猛,也取得了不少科技成果(如仅福建南方生物技术有限公司近年申报了6项专利,获发明专利1项,受理公告5项),但在未来很长一段时间内,这是明溪天然药物产业发展的出路。因此,需要在生产性技术层面,尽快取得突破。
2.2.4人才缺乏
天然药物产业是知识型产业,需要大量产业工人和知识/技术型农民,以及大量营销、管理人才。明溪现有各类科技人员2781人(不含行政管理及行政机关技术人员),从事科技活动人员占85.6%,但主要局限于农林、教育、医疗卫生等方面,就目前来看,明溪的人力资本积累尚远远不足以支撑产业发展的需要。
3.加强天然药物产业建设,促进明溪县域经济快速健康发展的几点建议
3.1天然药物产业能规避明溪区位劣势
明溪经济发展最主要的劣势,在于远离经济中心城市,交通条件极为不便,区位条件很不理想。近年来,尽管明溪的交通条件已经并正在继续得到明显改善,但其改善是在其他地区交通条件同时甚至先期得到改善的前提下获得的。因此,在相当长一段时间内,交通条件仍将是明溪经济发展的主要瓶颈。可以说,以交通运输便利为基本条件的产业,都比较难以在明溪获得较快的发展。而天然药物产业终端产品体积小、附加值高,运输量要求不高。因此,有可能在明溪得到迅猛发展。
3.2天然药物产业有利于提升明溪经济质量
首先,天然药物产业能够推动明溪绿色经济的发展,在保护闽江流域上游水源保护地的生态环境的同时实现经济总量的大幅度增长。明溪肩负着为闽江流域成百上千万人民保护水源地的重任。因此,工业经济发展面临着十分苛刻的生态环境保护要求。而天然药物产业主要依赖知识、技术和资源,无需进行掠夺性开发,无需注入大量能源,其部分废弃物还能继续用以生产,能大大降低产业发展对生态环境的影响,从源头避免大量污染的产生。因此,符合闽江流域保护对明溪的要求。其次,天然药物产业能够促进明溪经济的综合利用水平,推动明溪循环经济的发展。天然药物产业的技术水平决定了产业对原料的利用水平。免费论文参考网。随着天然药物产业的发展,除植物的根、茎、叶等常规物质植物,产业的原材料可以扩展到动物屠宰后废弃的各种脏器(如肉牛产业)、各种提取提纯后的植物残渣(现已能从红豆杉的提取残渣中再次提取有用成分)等等。可以预见,在产业发展到一定水平之后,产业内部(如提取提纯残渣重新变成新成分提取提纯的原料)、产业之间(如天然药物产业与畜牧业)甚至产业和社会之间都极有可能自发出现各种经济循环链,将有力推动明溪经济生态化和生态经济化的实现。
3.创建和谐的产业环境,加快明溪生物药业发展速度
3.1大力扶持现有天然药物企业发展,充分发挥龙头企业带动作用
(1)政府出台优惠政策,如在资金、人才、税收、土地等方面给予一定的扶持,帮助做大做强明溪现有天然药物企业,以形成明溪天然药物产业的发展高地与示范模板。(2)采取措施,鼓励农民种植天然药物,如协调金融部门对农民种植天然药物资金的放贷,解决农民种植资金缺乏的困难,解决企业在发展过程中所面临原料供应不足问题,建设高质量的原料生产供应基地。(3)扶持龙头企业创品牌、打品牌,扩大龙头企业社会影响力。如着力将 “醇力康”、“福建利科”、“海天蓝波”等打造成着名注册商标,(4)延伸产业链。向后延伸至制剂生产、医药商业、药包材生产等;中间延伸至同植物新的化学成分提取、半合成生产原料药等;向前延伸至药用植物种植专用生物制品生产(如专用肥生产)、种植技术服务、溶剂供应、专业设备维修生产等等。如福建南方生物技术股份有限公司除生产主要产品紫杉醇、半人工合成抗癌药紫杉醇及多烯紫杉醇中间体7-木糖紫杉醇、10-DABⅢ,还需加大对其所含的其他有效生物碱如红杉醇的研发力度,对提取后的废料,可以生产专用有机肥。
3.2大力引进天然药物企业与资本,努力降低企业发展成本,加快形成产业集群
(1)帮助企业拓宽融资渠道,鼓励有条件的龙头企业(如福建南方生物技术股份有限公司)上市。(2)进一步与复旦大学、江苏省中科院植物研究所、中国药科大学、福建农林大学、中国林科院亚林所等高等院校与相关科研院所的合作,以技术和项目为导向,引进近期科技成果,结合明溪县生态工业园区招商工作,加大招商引资力度,大力引进天然药物企业,壮大天然药物企业集群。(3)鼓励以投资办厂、增资扩股、参股入股等多种方式,引入外部资本,扩大明溪天然药物产业发展的资本总量。(4)鼓励企业按市场需求,积极实现产品生产的配套和协作,通过分工协作,缩短营销半径,降低经营成本,做专做强。形成良好的集群效应。
3.3进一步加大力度,扩大对外合作,更有效地引进相关技术
(1)充分发挥福建南方生物技术股份有限公司--复旦大学博士后工作站、复旦大学技术转移中心明溪工作站职能,有效引进相关技术。(2)加大“县校合作”力度,进一步推动与其他高等院校和科研院所的合作,更有效地引进相关技术。(3)抓紧落实明溪天然药物孵化器的落地工作,加快明溪天然药物孵化器的建设步伐。(4)进一步完善明溪科技服务体系建设,发挥天然药物产业区域性服务平台作用。
3.4加大人力资源引进、培养力度,夯实天然药物产业发展人力资源基础
(1)认真落实《关于进一步做好我县人才工作的意 见》,营造“尊重知识、尊重人才、崇尚创新”的浓厚氛围,重点做好人才政策、人才激励机制、人才利益分配制度、人才培养制度、人才竞争机制和人才管理制度,提高人才待遇、工作环境和发展机遇,从待遇上、环境上、事业上、情感上吸引人才,留住人才,培养人才,发挥人才的作用。(2)以明溪天然药物研究所和福建南方生物技术股份有限公司--复旦大学博士后工作站、复旦大学技术转移中心明溪工作站、明溪天然药物孵化器为平台,从明溪实际出发,采取“加强联系、柔性引进”方式,吸引高端科研人才为明溪天然药物产业发展服务。免费论文参考网。(3)围绕天然药物产业的发展,加强企业内部自有人才的培养和造就,自主培养大量技术工人和技术农民。(4)要借用"外脑",通过产学研联合,广泛利用现有国内外科研机构、高等院校及各方的人才为企业提供多方位的服务,建立"不求为我所有,但求为我所用"的灵活机制,与社会共享同行的人才专家。免费论文参考网。
3.5在大力开发天然药物资源的同时,注重环境与资源的保护和培育
(1)在培育天然药物资源的同时,注意保护好野生资源, 应正确处理好明溪县野生药材采摘与人工种植的关系,保护珍稀物种。(2)推广种植天然药物时,尽量利用闲地、山地、荒废农田,保护好原有的生态环境,做到不与水稻等主要农作物争良田
天然药物论文:天然药物渐成世界潮流
在线国际商报讯 面对某些无法治疗的疾病和药物的毒副作用,现代医药的窘境使得天然药物又被重视。据世界卫生组织估计,中草药的开发利用在未来10年内将在世界上兴起。2008年,中国中药出口克服重重困难,在经过8年沉寂之后再次突破7亿美元,出口总值达7.12亿美元。“第二届中医药现代化国际科技大会”组委会向新华社记者介绍,目前全球使用天然药物的人数约为40亿,使得世界各国不断放宽对中医药的限制,其销量也逐年攀升,中医药产业在全球正迎来一个新的发展机遇。
德国是西欧使用中草药最多的国家,服用中草药的德国人超过其总人口的58%。在德国的大部分药店都可以买到中草药,其生产的银杏制剂年销售额已超过1亿美元。用甘草、穿山甲、知母、茯苓制成的中药和用大蒜、山楂、芦丁制成的青春活力片等,在欧盟各个国家中的年销售额已达22亿美元。由于中医药的广泛应用,澳大利亚中草药的进口量自1992年以来已增长了4倍,并逐渐成为澳洲医药市场的重要组成部分。
在美国,美国国立卫生研究院(NIH)设立了替代医学研究办公室,对包括中药在内的传统药物进行评估,美国NIH和艾滋病防治中心还分别对300余种中草药进行筛选和有效成分研究。1998年,美国NIH设立了补充与替代医学中心;2002年,补充与替代医学政策委员会向美国总统、参众两院递交了最终报告,将中医列为医学保健系统之一。美国有关机构已不再要求中草药是所谓“单体纯品”,而可以是“安全、有效、可控的混合物”,为中药走进美国主流市场清除了法律障碍。
受世界潮流的影响,包括中医药在内的天然药物受到各国普遍关注,很多国家从战略角度引导这些产业的发展,一些国家把此类药物作为发展重点。如日本的汉方药、韩国的韩药,都从国家角度提出发展战略、支持产业发展,并把中国作为竞争对手和赶超目标。
中医在欧美发达国家也逐步取得了合法地位。在法国,针灸疗法被承认是一种医疗行为,中医学教育也已纳入高等医学院校课程,1999年起中草药列入法国国家医疗保险。在澳大利亚,一年至少有280万人次看中医,悉尼、墨尔本目前分别有2000多名中医师开业行医。在美国,针灸已被卫生行政部门批准为公众的合法医疗保健手段。
天然药物论文:中韩两国天然药物开发政策动向
【关键词】 中国;韩国;天然药物开发;中药现代化
中韩两国都是从制度上把传统医学和现代医学放在同等位置的国家之一,因此,传统医学在两国占据的比重及作用比较大。最近,全世界对于传统医学特别是天然药物的认识逐步升温,借此,中国和韩国试图向外扩展传统医学。两国都发表了天然药物开发相关的中长期政策及其实施方案。如中国发表了纲领性文件——《中药现代化发展纲要》,并实施了中药现代化及产业化开发、创新药物及中药现代化等具体的项目;韩国则发表了《天然物新药研究开发促进法》,并制定了天然物新药研究开发促进计划。笔者在本文重点比较分析了两国的天然药物开发政策,从而挖掘有合作潜能的领域。
1 中国中药新药开发政策[1]
中国是传承并不断发展其传统医学的典型国家之一。但是,在世界传统医药市场上中国所占据的比重却很少,部分传统药物还需靠一些跨国企业倒进口。在这种情况下,中国开始实施了中医药现代化建设,尤其加强了中药现代化工程。1996年,原国家科学技术委员会和国家中医药管理局以“九五”计划的重要内容实施了中药现代化发展战略研究。之后,1998年实施的中药现代化科技产业行动计划得到了“九五”计划的优先支持。1999年,国家科技部发表了中药现代化研究和产业化实施方案,同年仿制领域的基础研究项目也被反映到“973”计划里面。2001年,国家发展改革委员会发表了现代中药产业化专项实施方案,后来此专项被选定为“十五”计划优先扶持项目。2002年,国家科技部、国家发展改革委员会、国家中医药管理局等8个部门联合发表了“中药现代化发展纲要(2002-2010)”。中国自加入wto以来把中医药产业视为了具竞争力的产业之一。中医药走向世界需得到包括中医药国际化、标准化等的中医药现代科学证明,为此,2006年国家中医药管理局又发表了中医药国际化、中医药标准化等计划。
2 韩国天然物新药开发政策[2]
韩国从制度上同样重视传统医学和现代医学,并重视天然物新药的开发。韩国的天然物新药开发政策是在如下情况下实施的:及时,在传统医药领域拥有相对的优势;第二,相比新药开发主流趋势的化学合成,基于天然物成分物质的新药开发成功率更高;第三,利用天然物的新药开发属于高附加值领域,有利于确保国家竞争力。韩国的天然物新药开发主要在天然物科学研究所、药学大学、企业研究所里进行,最近,韩医科大学和韩医学研究院也开始了部分研究。20世纪90年代以后,天然物研究得到了政府的经费支持,科学技术部的“g7项目(先导技术开发事业)”和保健福祉部的“保健医疗技术研究开发事业”等成为了其典型。韩国政府发表了“天然物新药研究开发促进法”(2000.1.12)和相关实施令(2000.8.17),并制定了及时个五年计划——“天然物新药研究开发促进计划(2000-2005)”。
韩国的“天然物新药研究开发促进计划”从2000年开始正式实施。该计划的主要内容是至2010年开发5种以上的天然物新药,实现天然药物国家战略层次上的产业化。其最核心内容还是天然物新药开发,而天然药物产业升级为国家战略产业是新药开发的最终目标。“天然物新药研究开发促进计划”确定了及时阶段(2001-2005)、第二阶段(2006-2007)、第三阶段(2008-2010)、最终(2010以后)等4个阶段性目标,见表1。 表1 “天然物新药研究开发促进计划”的阶段性目标(略)
韩国“天然物新药研究开发促进计划”领域重点课题可以概括为培育天然物科学、促进天然物新药开发、开发世界级天然物新药等。其中培育天然物科学部分包括人才培养、扩建设施、挖掘产学研合作项目、建立天然物成分d/b、制定政府相关制度、实施国际规格化等建设天然药物平台相关的领域。促进天然物新药开发部分主要集中于实现产业化、提升产业体研究能力、毒性试验、临床前试验、创新新药开发技术等实质性的新药开发技术和产业化。开发世界级天然物新药部分包括持续开发新药候选物质、剂型研究及具体的工程研究、临床试验、新药开发、开拓世界市场等新药产业化所需的具体程序。
以上天然物新药开发工作主管部门为保健福祉部,而合作部门包括教育人力资源部、产业资源部、科技部、海洋水产部、农林部、食品医药品安全厅等。实质性的研究参与机关包括各级大学、研究所、企业研究所等;专门研究机关包括汉城大学天然物科学研究所等;事业管理机关为韩国保健产业振兴院。
3 中国和韩国的相关政策对比
中国的中药新药开发通过中药现代化工程来实现。这个工程是一个巨大的平台建设事业,它贯穿gap-glp-gcp-gmp-gsp等认证体系,涉及农业、工业、商业等相关领域。在这种巨大的平台建设过程中,中药新药开发得到了政府和企业的大力支持,因此,中国的中药现代化过程远远超过了单纯意义上的中药新药开发。
韩国尽管发表了《天然物新药研究开发促进法》,制定了“天然物新药研究开发促进计划”,却不像中国系统规划的发展计划,只是聚焦于新药开发;也没有像中国国家中医药管理局那样独立的政府部门,只是在韩国保健福祉部内设立了韩方政策处,因此,大部分的天然物政策包含了很多一般性新药开发的概念。在韩国,实质性的新药开发事业由汉城大学药学院下属的天然物研究所主导。
中国和韩国各自制定了符合国情的政策,一般情况下,中国的计划都能如期推进下去,相关政策的适用也非常活跃;相反,韩国的考虑因素太多,很难按照计划完成。实际上,韩国“天然物新药研究开发促进计划”及时个五年计划的如期完成率仅为整个计划的32.7%。
swot分析是制定并实施相关政策的非常重要的先行工作。从两国天然物新药开发swot分析可以看出,中国拥有丰富的资源和传统知识,国家也大力支持中药新药创新;韩国则善于利用it、bt等相关技术进行融合研究和产业化应用。见表2。表2 中国和韩国的天然新药研究开发swot分析对比(略)
4 结语
目前,世界大部分的传统医药市场被拥有跨国企业的美国、欧洲、日本等国家占据着。中国和韩国在传统医学领域有很多的共同点,这不仅形成了竞争关系,也意味着诸多合作的可能性。虽然中国的研究开发规模比较大,但其研究成果的产业化和产品化能力比较差,所以很难开拓市场。相反,韩国拥有应用化、产业化优势。所以,两国应更进一步加强传统医学领域的合作关系。最近,中韩两国政府在天然产物新药开发领域开展了一些示范性的合作项目,这预示着双方合作的光明前景。
天然药物论文:天然药物中抗氧化成分研究进展
【关键词】 天然药物;抗氧化成分;自由基;综述
自由基是人体进行生命活动时所产生的一种活性分子,在正常代谢过程中,自由基具有调节细胞间的信号传递和细胞生长、抑制病毒和细菌的作用;但如果体内自由基过多,将导致细胞和组织器官损伤,并诱发各种疾病、加速机体衰老。正常情况下,机体通过自我产生或者从外界摄取的方式获得超氧化物歧化酶(sod)、过氧化氢酶(cat)等内源性抗氧化剂和维生素、微量元素等外源性抗氧化剂,这些抗氧化剂对自由基的损害构成了一个天然的屏障。
天然药物对人体疾病的预防和治疗作用,大部分归因于其含有能清除人体过量自由基的抗氧化成分。而该抗氧化成分可归纳为6大类:黄酮类、苯酚类、皂苷类、鞣质类、生物碱类和其他类。笔者现归纳总结近年来不同类型抗氧化物的研究进展,供同行参考。
1 黄酮类
天然黄酮类化合物是植物多酚类的内信号分子、中间体或代谢物,广泛存在于药用植物、水果和蔬菜中,包括黄酮(flavone)、异黄酮(isoflavone)、黄酮醇(flavonol)、异黄酮醇(isoflavonol)、黄烷酮(flavanone)、异黄烷酮(isoflavanone)等。该类化学物质在心血管系统、内分泌系统和抗肿瘤方面具有明显的药理作用,黄酮类化合物羟基位置以及羟化程度是确定其抗氧化活性强弱的依据。研究表明,豆的提取物——异黄酮(isoflavin beta)在抑制脂质过氧化反应中表现出良好的活性(清除率ic50为21.03 mg/ml),可以稳定自由基dpph(清除率ic50为161.8 mg/ml),并且表现出剂量依赖性[1]。
在乌龙茶的提取物研究中,儿茶素和相关化合物可以抑制aaph诱导的荧光,呈剂量依赖性;延长小鼠体内的抗氧化时间,与模型组比较,小鼠口服乌龙茶的提取物可以缓解应激,增加血液中氧自由基吸收能力(orac)和维生素c的水平。血液中orac和维生素c水平的提高有可能与乌龙茶的应激缓解作用有关,表明乌龙茶对健康有益与它的抗氧化作用有关[2]。
可可巧克力中发现的黄酮类绝大多数都是黄烷醇。经过近10年对黄烷醇的研究发现,其具有多种有益的生物活性和抗氧化性,尤其是对血管功能的作用。研究通过磁共振功能成像,以血液氧合作用水平标准(bold)来探查黄烷醇在人脑中的影响。对16位健康青年检测bold显示,摄取含丰富黄烷醇的可可组(150 mg/d,共5 d)bold为增强信号。该结果表明,可能是由于黄烷醇改变了神经元活性和血管应答性,或通过协同作用达到改善血管血氧量的结果;单剂量(450 mg)给予黄烷醇不但可以增加脑灰质血流量,而且能治疗受损的血管[3]。
2 苯酚类
苯环上的酚羟基是抗氧化活性基团,可通过消除自由基、抑制氧化反应,以及与生物膜磷脂结合保护膜脂质等多种机理拮抗自由基对组织的损害。据报道,葡萄籽提取物中含有2个主要的多酚类成分(儿茶素和原菌幕b4),可通过很多方式对心脏提供保护作用,主要归结于其具有抗氧化性质。在培养心肌细胞h9c2中,加入微量浓度的儿茶素或原菌幕b4可以诱导细胞抗氧化酶出现,并具有浓度依赖性。此外,给予儿茶素和原菌幕b4后,可以显著减少由黄嘌呤氧化酶(xo)/黄嘌呤诱导的细胞内活性氧簇(ros)的积聚,并且显著减少心肌细胞凋亡,表明葡萄籽提取物能够在心肌中增加内源性的抗氧化酶及细胞的防御力,从而提供对氧化损伤心肌细胞的保护 [4]。
烯丙基焦性儿茶酚(apc)是胡椒科萎叶的主要抗氧化成分。研究表明,apc可以通过抗氧化和保护粘蛋白的途径来治疗吲哚美辛诱导的胃溃疡。sd雄性大鼠口服吲哚美辛(30 mg/kg)诱导产生胃溃疡,4 h后处死,治疗组分别给予apc(2 mg/kg)和胶体次枸橼酸铋(1.43 μg/kg)7 d后,测定溃疡指数并进行组织病理学研究。结果表明,apc可以有效地愈合胃溃疡,与溃疡模型组比较,给予apc和胶体次枸橼酸铋后可以减少溃疡指数,分别为93.4%和85.4%(p<0.05),两组之间的愈合能力没有明显区别;另外,apc和胶体次枸橼酸铋治疗组丙二醛(mda)接近正常组的水平(分别为正常组水平的86%和78%,p<0.05);同样,这两个治疗组可以明显增加sod、cat和粘蛋白水平(p<0.05),apc的作用尤为显著[5]。因此,对于apc的愈合能力,可归因于它的抗氧化活性和增加胃组织粘蛋白含量的作用。橄榄油是一种具有抗氧化活性的高酚类化合物,在地中海地区的研究表明,可以降低癌症和心血管疾病的发病率。采用随机化交叉试验方法,让绝经女子分别食用高酚浓度的初榨橄榄油(592 mg/kg)与低酚浓度的初榨橄榄油(147 mg/kg),并要求替换其平时所用的所有类型的脂肪和油脂,而改用实验用油(50 g/d),8周后测量外周血淋巴细胞内的dna氧化损伤,同时在24 h后收集尿样来检测排泄的橄榄油苯酚。结果显示,高酚浓度组的dna氧化损伤低于低酚浓度组30%,而低酚浓度组经尿排泄的羟基酪醇和其代谢产物明显增加[6]。虽然该研究为小样本,但已表明富含苯酚的橄榄油可以降低dna的损伤,尤其是可减少羟基酪醇的排泄。
羊蹄甲茎叶的甲醇提取物(mebr)主要是酚类化合物,从mebr中可分离出儿茶酚。研究表明,mebr有抗氧化活性,且具浓度依赖性,剂量为50、100、250、500 μg的mebr抑制亚油酸乳剂过氧化物的作用分别为62.43%、67.21%、71.04%、76.83%;并且mebr的dpph清除率ic50为152.29 μg/ml。与姜黄素(20.4 μg/ml)相比较,其一氧化氮(no)清除率ic50为78.34 μg/ml。此外,mebr同样也可以抑制羟基,与儿茶素(5 μg/ml)相比较,清除率ic50大于1000 μg/ml[7]。近期的实验研究发现,mebr可以通过抗氧化作用机制来保护由n-亚硝基二乙胺(ndea)诱导的肝癌形成。在ndea诱导的肝癌形成大鼠模型组,血清酶(sgot、sgpt和alp)、胆红素、蛋白质、尿酸的水平明显提高,脂质过氧化反应的最终产物mda水平明显提高,并伴随着抗氧化剂维生素c、维生素e水平的降低和还原型谷胱甘肽(gsh)、sod、cat的减少,给予mebr后,抑制了小结节的发展和肝细胞损伤的形成,提高了抗氧化剂水平,抑制脂质过氧化反应;mebr同样也抑制了血清酶水平、胆红素、蛋白质和尿酸水平[8]。该结果说明,mebr可以抑制小结节的发展和脂质过氧化反应,并且可以在ndea诱导的癌发生中提高抗氧化作用,减少自由基的生成。
姜黄素(curcumine)是从姜科姜黄属植物姜黄根茎中提取的一种酚性色素,具有广泛的药理作用。研究表明,姜黄素是通过增加组织内的dna、蛋白总量、ⅲ型胶原内容物,使细胞增殖和胶原合成,从而起到创伤愈合作用。组织病理学检查表明,姜黄素可以促进大鼠的上皮形成,增加伤口收合力和牵引韧力,并且可以降低脂质过氧化物(lps),增加sod、cat和谷胱苷肽过氧化物酶(gsh-px),显示出姜黄可通过抗氧化作用加速创伤的愈合;同时还发现,姜黄素可以通过提高胶原的酸溶性,增加乙醛内容物,提高局部收缩温度和胶原蛋白牵引韧力,加强胶原的交联度和成熟度,达到促伤口愈合的作用[9]。
3 皂苷类
皂苷分为甾体皂苷和三萜皂苷两类,人参、刺五加、升麻、黄芪中含有萜类皂苷;麦冬、洋地黄、党参中含有甾类皂苷,均可抑制自由基的形成;三七总皂苷、西洋参皂苷、绞股蓝皂苷、柴胡皂苷等均具抗氧化活性。
研究表明,platycodin d(一种皂苷化合物)在体内具有降低血胆固醇的作用,把platycodin d分为3个剂量组(15、30、50 mg/kg),给雄性icr小鼠口服8周,实验期间定期测量体重和每日膳食摄入,测量三酰甘油和在血清、肝脏和粪便中的不同类型的胆固醇;并对platycodin d在胆固醇代谢中的作用做了进一步研究,包括低密度脂蛋白介导的抗氧化作用;抑制人体内酰基辅酶a、胆固醇酰基转移酶(hacat)、血清脂蛋白联合磷脂酶的活性;法呢醇x受体的调整;同时测量platycodin d与胆固醇生成不可溶的混合物。结果显示, 8周后,口服platycodin d低、中、高剂量组小鼠的体重小于对照组高胆固醇饮食的小鼠,分别为(11.2±5)%(p<0.01)、(11.7±5)%(p<0.01)和(23.4±7.9)%(p<0.0001);三酰甘油和胆固醇在血清和肝脏的浓度与对照组相比较也降低,并在排泄物里增加;小鼠体内研究发现,platycodin d通过抑制hacat活性和法呢醇x受体拮抗作用来降低血胆固醇,并且发现在体内有生成不能溶解的platycodin d与胆固醇的混合物[10]。这些结果都表明platycodin d是通过抗氧化机制来实现抗高血脂作用的。
majonoside-r2(mr2)为越南人参中的主要化合物,富含皂苷。实验研究表明,mr2对孤养小鼠有明显的保护作用。小鼠孤养6~8周后,脂质过氧化反应中的一个终产物——硫代巴比妥酸活性物质(tbars)的水平增加,采用no代谢产物[no(x)(-)]测量方法同样显示出,隔离孤养小鼠大脑中no的产物明显增多;此外,由于被隔离的小鼠脑部gsh内容物(内源性的抗氧化剂)的消耗,导致脂质过氧化加速反应,给药组小鼠腹腔注射mr2(10~50 mg/kg)后,小鼠脑内的tbars、no、gsh水平与正常组相比较并无明显变化;但被隔离组小鼠脑内的tbars和no的水平被明显抑制,谷胱甘肽水平降低[11]。这些结果表明,对小鼠进行6~8周的孤养后,大脑氧化损伤,并部分引起no产物的增加,而mr2可对大脑内no和gsh系统进行调整,发挥抗氧化保护作用。
葛花为韩国治疗糖尿病的传统药物。研究表明,从中分离出的皂苷ⅲ(ks-ⅲ)作用于链唑霉素(stz)损伤的大鼠后,可以延长出血时间和血浆凝固时间,提示ks-ⅲ对stz诱导大鼠损伤模型有抗凝血作用,并可抑制血液和肝脏中mda和羟自由基的生成,增加sod的活性;ks-ⅲ组mda浓度和醛氧化酶、黄嘌呤氧化酶活性降低[12]。这些结果显示出ks-ⅲ可能有降血糖和促使血清脂质减少的作用。
4 鞣质类
鞣质具有与蛋白质发生结合使之沉淀的性质,称之为收敛作用。鞣质传统的药理活性大部分都可归因于其收敛作用,但目前的研究表明,鞣质还具有更广泛的药理活性,这些活性与鞣质的抗氧化性和与金属离子络合等其他性质相关。
对温脾汤的抗氧化作用和它的生药成分研究表明,温脾汤可以明显抑制在肾脏线粒体颗粒中由2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐(aaph)和偶氮二异庚腈(amvn)诱导的活性氧簇反应。在温脾汤处方的成分中,大黄提取物对于氧化损伤抑制作用最强,同时有两个鞣质类化合物(-)表儿茶素3-o-没食子酸酯和原飞燕草素b-2 3,3'-二-o-没食子酸酯,同样明显抑制了aaph和amvn诱导的ros反应[13]。因此,温脾汤和其原药材成分可以通过抗氧化和抗脂质过氧化物活性来防止氧化应激产生的毒性。
石榴树皮具有很强的抗氧化和抗炎作用。甜石榴的丙酮提取并且通过质谱测定法分析,发现甜石榴包含花青苷(anthocyanins)、鞣花鞣质(ellagitannins)和可水解鞣质。进一步的研究证明了甜石榴具有促进抗癌抗菌作用,局部应用可以改善cd-1小鼠皮肤的肿瘤诱发;在小鼠皮肤上局部应用30 min后,对醋酸酯(tpa)造成的损伤有非常明显的抑制作用,并且随着时间的增加,还可以抑制tpa介导引起的皮肤水肿、增生和表皮鸟氨酸脱羧酶(odc)活性及odc、环氧化酶2的蛋白表达;局部应用还可以抑制tpa诱导的erk1/2、p38和jnk1/2磷酸化并且激活nf-kappab、ikkalpha磷酸化作用和ikappabalpha的降解作用;通过甜石榴皮肤预处理的实验中发现,甜石榴可以降低肿瘤发病率和肿瘤体积,在tpa组中,16周内小鼠患上肿瘤的几率是,而使用甜石榴治疗组只有30%的小鼠得肿瘤,并且可以明显延长肿瘤潜伏期(9~14周)[14]。
5 生物碱类
影响生物碱抗氧化活性的结构因素主要是立体结构和电性效应;杂环中的氮原子“裸露”在外,有利于充分接近活性氧并与之发生反应,使其具有抗氧化作用;供电子基团可使氮原子获得电子的结构因素也可增加抗氧化活性。用甲醇提取萝?科鹅绒藤属隔山消晒干根部的化合物,通过培养大鼠的皮质神经元,可筛选出有神经保护作用的活性成分。结果表明,化合物cynandione a在浓度为50 μmol/l时,可以明显减轻由h2o2诱导的神经毒性,降低gsh、sod水平含量;此外,cynandione a还可以减轻兴奋性氨基酸-谷氨酸和红藻氨酸盐的生成[15]。
胡椒碱是一种源自植物的生物碱,作为药物使用有悠久的历史和广泛的用途,在解热、抗炎、抗抑郁和抗肿瘤方面表现出多种生物活性。体外试验表明,胡椒碱在低浓度时是自由基清除剂,在高浓度时能使羟基增加,当其mic50为1.82 mmol/l时,表现为一种作用很强的超氧化物清除剂[16];胡椒的醇提物或单体胡椒碱对腹水淋巴瘤和埃利希氏腹水癌细胞有明显的细胞毒作用,能抑制实体瘤的生长,延长埃利希氏腹水癌小鼠的生存期,并显著增加balb/c小鼠的白细胞数和血小板数[17];胡椒碱还可抑制肠黏膜上致癌物质诱导的过氧化产物,增加gsh和na-k-atp的活性。因此,胡椒碱的抗氧化机制是通过抑制脂质过氧化,间接增加gsh的合成和传导来调节抗氧化程度的[18];在摄入高脂饮食诱导的氧化应激大鼠模型上,给予黑胡椒和胡椒碱后,可维持sod、gsh-px和gsh等接近于正常组的水平[19];pc12细胞模型上,胡椒碱能明显降低mpp诱导的核损伤、线粒体膜通透性改变、活性氧形成以及gsh的耗竭,呈现剂量依赖性[20];观察镉诱导的免疫缺陷时胡椒碱对胸腺细胞的影响发现,镉诱导的细胞凋亡作用在6 h发生,先是ros和gsh改变,然后线粒体膜电位去极化,而后细胞凋亡蛋白激活致细胞凋亡,18 h时胸腺依赖性淋巴细胞表型发生改变。调节早期的氧化应激,可降低淋巴细胞的凋亡,抑制ros的产生并增加gsh,进而抑制下游的一系列反应,即抑制细胞凋亡和胸腺依赖性淋巴细胞表型发生改变[21]等。
6 多糖类
从银合欢的种子中提取得到多糖化合物(e),并对其进行化学修饰,制备得碳苷2-丙醇衍生物(pe)。结果显示,pe为有效的自由基清除剂,可以有效清除羟基、过氧和超氧负离子自由基;并且可以提高巨噬细胞的增殖和吞噬作用,抑制巨噬细胞株(raw264.7)经脂多糖(lps)刺激后所产生的no和肿瘤坏死因子α(tnf-α)。提示pe有可能成为潜在的抗氧化剂和抗炎剂[22]。
实验表明,从酸果蔓的果实中分离出的果胶(oxycoccusan op)具有治疗大肠炎的作用。小鼠口服op 2 d后,直肠注射5%醋酸,作用24 h后,肉眼观察到口服op组小鼠和模型组小鼠的结肠痕线p<0.01,损害总面积p<0.01,较之模型组有很明显的降低;通过光谱检测(邻苯二胺为底物)其含量发现,op还可以降低结肠内髓过氧化酶的活性(p<0.01),增加大肠炎小鼠的黏液含量(p<0.01);在op预治疗组中,小鼠结肠的mda水平明显降低(p<0.01),同时降低了血管渗透性(p<0.01),结果表明,op可降低小鼠炎症体质;op组小鼠腹膜的中性粒细胞和巨噬细胞粘连程度也被降低(p<0.05),提示op可能是通过降
低中性粒细胞和抗氧化作用机制来起到保护作用的[23]。
从小白酒草中提取的多糖化合物具有抗氧化性且可以降低血小板中的过(氧化)亚硝酸盐。过(氧化)亚硝酸盐是很强的氧化剂,对血小板具有毒性作用;并且可以引发血小板蛋白发生氧化反应,如硫化、羰基化、硝化和脂质过氧化。以过(氧化)亚硝酸盐引起损伤的血小板内血小板蛋白的羰基和硝基酪氨酸的含量(通过标记血小板蛋白硝化)为指标,并通过血小板内的细胞色素c减少规律,检测该多糖化合物改变o2-生成的能力,同时观察该化合物对adp引起血小板聚集作用的影响。结果发现,从小白酒草中提取的多糖化合物,可以明显减少氧化作用,并可抑制过(氧化)亚硝酸盐损伤血小板蛋白内的硝化反应和o2-的生成,同时,也可以抑制血小板的聚集[24]。
7 其他
还有许多成分如萜类(苍术酮)、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质等均为有效的抗氧化剂,一些中药复方也有明显的抗氧化作用,如柴胡清肝汤(chckt)。研究表明,不同浓度(125、250、500 mg/kg)的chckt水提取物对对乙酰氨基酚(apap)诱导的大鼠急性肝损伤可以起到保护作用。通过chckt的治疗,可以明显降低apap损伤组大鼠血清中谷氨酸草酰乙酸转氨酶(sgot)和谷丙转氨酶(sgpt)的水平,明显降低脂质和增加抗氧化物酶的活性(如sod和gsh-gpx);病理组织学观察更进一步证实了chckt的保肝作用,apap损伤后的中心性坏死和脂肪化改变得到明显改善;值得注意的是,chckt的保肝作用在浓度为125~500 mg/kg时,表现出与水飞蓟素同样好的治疗效果[25]。
8 结语
近年来,天然药物的发展和广泛应用为人类防病和治病发挥了极大的作用。其含有多种不同的抗氧化活性成分,受到了国内外医药工作者的重视。抗氧化活性物质具有多种药理活性,如可以清除ros和活性氮(nos)。因此,抗氧化活性物质对人类健康,尤其是在防治受自由基损害所致疾病(如衰老、局部缺血-再灌注损伤、肿瘤、高血压及糖尿病等)的影响越来越受到人们的关注。天然药物抗氧化活性成分的深入研究,为这类药物的研发提供了有利的基础。
天然药物论文:天然抗肿瘤药物的作用机制探讨
【摘要】 植物类(天然类)抗肿瘤药由于近年来国际上对该类药物研究开发的高潮不断,更加加速了该类用药水平的不断提高,像紫杉醇、喜树减衍生物等新品种上市以来,由于确切的疗效和较小的毒副作用,已越来越受到临床医生和肿瘤患者的青睐,该类用药在肿瘤大家族中已经确立了不可替代的地位。
【关键词】 天然抗肿瘤药 作用机制 死亡
引言
据国家卫生部统计资料表明,我国恶性肿瘤全国患病率达到1.15‰,良性肿瘤全国患病率达到0.93‰。今后我国每年的现有肿瘤患者人群正以每年约60万人的速度膨胀。
我国抗肿瘤药物的研究开发始于50年代末期,迄今为止,我国抗肿瘤药物已发展到7大类,160多个品种。在这几类常用抗癌药物中,具特色的要数天然类(植物类)药了,由于其确切的疗效和较小的毒副作用,已越来越受到临床医生和肿瘤患者的青睐。
究其原因,天然类抗肿瘤药及其有效成分的作用机制主要包括调节机体免疫功能、抑制肿瘤血管生长、诱导肿瘤细胞凋亡、诱导肿瘤细胞分化等。
1 诱导肿瘤细胞分化
植物药诱导肿瘤细胞分化的基本特点在于不是杀伤肿瘤细胞,而是诱导肿瘤细胞分化为正常细胞或接近正常细胞甚至抗肿瘤细胞。
多种植物药活性成分可诱导肿瘤细胞分化,包括苷类、黄酮类、多糖类等。黑豆中提取的多糖成分加入用单核细胞制备而成的条件培养基,可诱导u937细胞分化,人参成分g-rh2作用于肝癌smmc-7721细胞,结果显示细胞形态和超微结构趋于正常。
诱导细胞分化是三七皂苷抗肿瘤的一个重要途径。李晓红等[1]采用硝基蓝四氮唑还原试验,发现三七总皂苷在形态及功能方面可诱导nb4细胞的部分分化,进而抑制nb4细胞的增殖。
2 诱导肿瘤细胞凋亡
细胞凋亡(apoptosis)是细胞在特定信号诱导下的主动死亡过程,受多种基因调控。肿瘤细胞的迅速生长、扩散、转移与细胞凋亡过弱或过强有关。调节tnf的植物药是其发挥抗肿瘤作用的机理之一。
目前已有多项实验证明,多种黄酮类化合物可诱导多种肿瘤细胞周期阻滞,从而抑制肿瘤细胞增殖,诱导凋亡。高超等[2]研究表明,用不同剂量的白花蛇舌草治疗u14宫颈癌荷瘤鼠后,肿瘤生长均可受到一定程度抑制,其抑瘤率随白花蛇舌草浓度升高而呈上升趋势。白花蛇舌草对u14细胞端粒酶活性的下调和诱导其凋亡有一定关系。
3 抑制肿瘤微血管生成
微血管生成是实体瘤生长、浸润和转移的一个重要因素,因此肿瘤微血管生成已成为抗肿瘤治疗的新靶点。抑制肿瘤细胞诱导的微血管内皮增殖,抑制微血管内皮细胞(mvec)黏附分子(am)的表达,从而抑制mvec的分化。
参麦液是一种治疗急症的中药急救制剂,但参麦液在抗肿瘤中也得到了越来越广泛的应用,研究表明参麦液对小鼠多种移植性肿瘤有明显抑制作用,且呈良好的量效关系[3]。徐莉[4]等研究表明参麦液能抑制mmp-2的基因表达并显著抑制mmp-2蛋白以活性形式存在,增强timp-1的基因表达。结论:参麦液可能通过抑制mmp-2的基因表达和增强timp-1的基因表达而抑制肿瘤血管内皮细胞的迁移,使肿瘤组织内微血管的生成速度减慢,进而使肿瘤内的微血管密度降低,达到抑制肿瘤生长的目的。
4 调节机体免疫功能
研究证实,从植物药中分离得到的一些多糖类药物(如枸杞多糖、黄芪多糖、参多糖等)具有显著的免疫增强作用和抗肿瘤作用。可以通过以下途径调节机体免疫功能:(1)激活t、b淋巴细胞、巨噬细胞(mφ)、自然杀伤细胞(nkc)、等免疫细胞;(2)促进机体多种细胞因子的产生,如干扰素(ifn)、肿瘤坏死因子(tnf)等;(3)激活补体系统;(4)促进抗体产生。
胡玲等[5]实验研究发现,热休克蛋白(hsp)70的表达具有可诱导性,清热解毒的白花蛇舌草可能上调小鼠活体腹水h22肝癌细胞hsp70的表达,增强h22肝癌细胞的免疫原性,从而诱导产生特异性主动免疫作用。
5 展望
天然类抗肿瘤药作用的分子机制研究已有很大进展,但仍需进一步深入研究,如诱导凋亡、分化及抑制端粒酶活性的研究大部分停留在对现象的观察及个别指标的检测上。从植物中提取抗癌药物不仅疗效,还可为设计更理想的新药提供新的化学结构。作用机制的深入研究可新为抗肿瘤药的研制与开发提供新的动力。
天然药物论文:天然药物化学实验微型化的教学实践
【摘要】
从天然药物化学实验的教学实践出发,对其中芦丁的提取、分离和鉴定实验进行了微型化探讨,并进行了有益的教学尝试,教学效果得到了较大改善。
【关键词】 天然药物化学实验; 微型化; 教学实践; 芦丁
研究微型化学实验的初衷是为了实验室的安全和环境保护,2005年教育部、国家环保总局了关于加强高等学校实验室排污管理的通知,要求地方各级教育和环保行政主管部门将高校实验室、试验场列入环境监测范围。而天然药物化学实验中用到的挥发性、易燃易爆、有毒有害试剂很多, 实验产生的“三废”回收处理问题,需要投入大量人力、经费等等,同时因实验时间较长,难在规定的学时内完成相应的教学任务,所以减少试剂用量和缩短实验时间成为天然药物化学实验亟待解决的问题。改变教学手段,实施微型实验是势在必行的。本研究以天然药物化学实验教学中芦丁的提取分离为例在这方面进行了有益的尝试。
1 从教学实践现状出发,激发学生兴趣
芦丁的提取分离是实验大纲中一个必做项目。芦丁有比较广泛的用途,在医药上用做高血压病的辅助治疗,在食品中做抗氧化剂,化妆品上做防晒霜成分之一。因其在槐米中含量为20%~25%左右,所以通常选用槐米做提取实验原料。芦丁提取有几种方法:甲醇回流提取法、水直接提取法、超声波提取法等。甲醇提取法虽然很快就能观察到晶体,但提取率很低;水提取法时间较长,容易导致芦丁水解,提取率不及碱提酸沉法;超声波提取提取率较高但杂质含量多,收率较低。综合以上因素,我们选用工业上用的碱提酸沉法。能从天然植物中提取出有效的活性成分(芦丁的价格2.00元/mg),学生非常有兴趣,但经过制药工程2004、2005年级学生163人的教学实践,发现教学效果不是很好。主要原因是:抽滤困难,真空泵及水槽中到处是液泡;因溶液量大调节酸碱度需用石灰乳及浓盐酸,不易控制,而且教室中盐酸的气味很刺鼻;酸沉及重结晶的时间较长,很难在规定的教学时间内完成教学任务,通常需要在1~2 d的时间完成;大部分同学做出来的产品颜色呈褐色或偏绿色与标准品颜色相差较大;大量的残渣很浪费,而且不好处理。基于这样的情况,我们发动学生进行思考,从原料取样量、过滤、酸碱度上对原有操作进行改进。提出的问题很现实,再加上学生也想在短时间内完成实验内容,所以该实验大大激发了学生的兴趣。
2 从实验微型化出发,改变实验条件
微型实验不仅仅是表现为减量和小型化,更是对实验装置的设计改造,对实验方案的改进与探索。例如我们常常需要根据实验要求和具体情况,寻找适合材料或方法来改善方案,这也是发挥师生的自主创新精神的好机会。
为了便于过滤,我们从微型化出发,以减少过滤溶液的体积。结果发现溶液量缩小后虽然利于过滤,但实验效果并不好,不易观察到现象。经过进一步实验对其中的一些细节进行了改动:原料称样量由以前的40 g减小到2 g(考虑槐米中芦丁的含量、估计的提取率及后面的重结晶和鉴定实验);分别用饱和石灰水代替石灰乳,15%hcl代替浓盐酸调节ph(原因是溶液用量缩小后,酸碱调节ph的用量减少,所以要降低酸碱的浓度,否则溶液ph易过量);ph由以前的4~5调节至ph=3~4(目的是减少酸沉时间);加热时用表面皿盖住烧杯以减少水分的损失。条件改变后,实验教学质量和效果都得到了较大改善。
3 从实验目的出发,力求实验效果
改进后的方法经过制药工程2006级学生112人的实践,效果明显优于以前。主要表现在几个方面:每一个学生均可做完整的实验,一方面原料用料少,不会增加原料购买量(2 g/组,以前20~40 g/组),另一方面用到的耗才很普通,常规,不会增加额外耗才费用;实验现象明显,在短时间内能观察到整个提取、分离和重结晶现象,以前重结晶需要放置过夜;用到的原料量缩小10~20倍后,溶液易过滤,不会产生大量的气泡,布什漏斗内也不会有大量的滤渣堵塞孔道,从而使过滤容易时间缩短;用料少,提取液体积少,容易调节酸碱度;用料减少后并没有影响实验效果,提取率较以前的3%左右提高到10%左右,收率也保持在50%~60%左右;实验时间缩短,在4 h内能完成提取、分离及简单的鉴定实验;产品与对照品比较一致(外观呈淡黄色晶体;熔点:172~175℃;经色谱鉴定, rf与对照品一致)。
此方法简单可行,经过制药工程4个教学班(2006级)的实践,效果显著,完成了大纲中规定的教学任务,同时也避免了学时与实验时间不一致的矛盾。它不仅可用做天然药物化学实验的实验指导,同时也适合于相关课程如《天然产物开发与利用》的课程实验指导。
4 微型实验教学实践中揭示的几个问题
小型、微型化仪器精致美观,引发了学生的实验兴趣。由于溶液量少,使学生普遍更加注意观察实验现象,关注实验条件和精度纯度,操作上粗枝大叶、不规范的现象大大减少,工作台、桌面也明显整洁。学生在实验过程中提出的问题也比平时多,反映出学生的兴趣和学习积极性有所提高。
实验微型化后试剂用量少。半微量通常只有常规用量的~,微型实验则通常只有常规用量的1/10,甚至更少,水电耗用大大减少,除节省资源、能源外,减少实验中的“三废”,大大改善实验室的空气环境,有利于保障师生健康,减少了固体废弃物处理费用。
半微量法和微量法的实验时间大为缩短,克服了以往实验课普遍超时,工作量大的问题。可在有限的课时内安排更多的实验项目或进行设计性、开放性实验,丰富教学内容。
半微量实验试剂用量是常量1/5~1/2,仪器外型基本与常量一样,体积缩小一倍以上,能够较好保障教学效果。
在教学实践中发现,现有的微型实验技术还存在许多需要完善的地方,不能照搬教材和其他院校的经验,应根据自身实验室条件和教学要求采取实施方案。
天然药物论文:新疆石榴皮等9种天然药物植物雌激素活性的实验研究
作者:帕丽达·阿不力孜,王晓文,热娜·卡斯木‘
【摘要】 目的对几种天然药物进行植物雌激素的活性筛选。方法采用人乳腺癌细胞增殖法与酵母菌雌激素筛检实验法对9种天然药物进行了植物雌激素活性的研究。结果成功地建立了e-screen法与yeast estrogen screen实验法,此两种方法均可检测到1×10-13 mol/l的雌二醇。mcf-7细胞增殖实验结果表明,鹰嘴豆、新疆石榴皮、罗勒、枸杞水提取物可促使er(+)mcf-7细胞的增殖(p<0.05),提示它们具有植物雌激素样活性;酵母双杂交(yeast two-hybrid)系统实验结果表明,鹰嘴豆、石榴皮水提取物均能使酵母系统中的β-半乳糖苷酶的活性增强(p<0.05),提示它们具有植物雌激素样活性。结论e-screen法敏感性高,并有快速、简便等优点,适用于大量化合物的初选。
【关键词】 人乳腺癌细胞增殖法; 酵母菌雌激素筛检实验; 雌激素活性
长期以来,许多中草药植物被广泛应用于妇科病的治疗和保健[1],中药所含植物雌激素成分在其中发挥的药效作用不容忽视。因与雌激素化学结构相似[2],植物雌激素是植物中可以与哺乳类动物及人类的雌激素受体(estrogen receptor, er)相结合并将其激活的一类化合物,被证实存在于包括中草药在内的多种植物中,而且在体内具有双向调节作用,即一方面在体内雌激素水平较低时,可与er结合发挥雌激素样作用;另一方面,在体内雌激素水平较高时,植物雌激素可通过竞争性结合靶细胞er而产生抗雌激素样作用,即减弱靶细胞对雌激素的应答。因此,近年来植物雌激素又被称为“选择性雌激素受体调节剂”(selective estrogen receptormod-ulators, serms)或中药选择性雌激素受体调节剂。对中药植物雌激素活性筛选、活性成分及其作用机制、特别是关于这些成分对雌激素依赖性肿瘤细胞增殖的影响的研究尚不够深入。本研究在上报的茯苓等中药雌激素活性筛选的基础上,选择课题组正在研究的富含黄酮类、香豆素类、木脂素类及二苯乙烯类成分的新疆石榴皮、红景天、罗勒、阿里红、枸杞、肉苁蓉、锁阳、鹰嘴豆、新疆鼠尾草等9种天然药物,对其植物雌激素活性进行了初步的筛选。
1 材料与仪器
1.1 药物新疆石榴皮punica granatum l. (购自新疆南疆);罗勒ocimun basilicum l. (采自新疆吐鲁番市);红景天rhodiola rose l.(购自新疆伊宁霍诚县);阿里红fomes officinalis ames.(购自新疆维吾尔医院);鹰嘴豆cicer arietinum l.(购自新疆维吾尔医院);枸杞lycium barbarum l. (购自新疆中新药业公司);肉苁蓉cistanche salsa.(采自新疆吉木萨盐生肉苁蓉人工栽培基地);锁阳cynomorium songaricum rupr.(购自新疆乌鲁木齐市);鼠尾草salvia deserta schang.(采自乌鲁木齐市近郊)。各药材分别用10倍量水煮提2次,过滤,合并滤液并减压浓缩,真空干燥后配制成1 mg/ml的水提液。
1.2 试剂emdm培养基、无酚红emdm培养基、17β-雌二醇、β-半乳糖苷酶、s.cerevisiac酵母菌株、sd培养基、zymolase试剂(为sigma公司产品),邻硝基苯-β-d-半乳吡喃糖苷(onpg,日本和汉药研究所提供),胎牛血清(fbs,日本和汉药研究所提供),其余试剂均为日本产分析纯。
1.3 仪器电子读数分析天平(日本 shimaduz 公司);二氧化碳培养箱(日本sanyo公司),倒置显微镜(日本olympus);台式高速低温离心机(美国becton dickinson公司);全温振荡培养基(美国becton dickinson公司);bio-rad model 3550-uv紫外分光光度仪(日本sanyo公司);25 mm2培养瓶、96孔培养板(美国becton dickinson)。
2 方法与结果
2.1 细胞株及培养条件
雌激素敏感的mcf-7人乳腺癌细胞由日本和汉药研究所提供。以含5%胎牛血清(hyclone)的dmem培养基培养传代。培养条件:37℃,5%co2,相对湿度95%。
2.2 细胞增殖实验
按e-screen法[3]并稍作修改,普通培养的mcf-7细胞经胰蛋白酶消化后以104个细胞/ml接种于96孔细胞培养板中,每孔100 μl,贴壁24h后去除原培养基,换成实验用培养基:无酚红的dmem基加10%热灭活的无雌激素人血清,继续培养5 d,此时加入阳性(雌二醇)对照组设10-13~10-9mol/l 5个浓度,不同浓度的受试物和阴性(溶剂)对照组,每个浓度设6个复孔。6d后弃上清液,每孔加5mg/ml的四唑盐(mtt)30 μl,继续培养4 h。吸去孔中的培养液,每孔加入150 μl的dmso,在540 nm波长测定吸光度并计算增殖率。结果见表1。
阳性对照(雌二醇)从浓度10-13~10-9 mol/l对mcf-7人乳腺癌细胞增殖力与对照组相比均有显著性,并在10-10mol/l组实验对mcf-7细胞增殖力最强,与其它各组相比差异有显著性。说明本次实验结果是的。在此实验条件下,高剂量组鹰嘴豆(p<0.05)、石榴皮(p<0.01)、罗勒(p<0.05)、枸杞(p<0.05)水提液与正常对照组均有显著性差异;在低剂量组鹰嘴豆(p<0.01)、石榴皮(p<0.01)、罗勒(p<0.01)水提液与正常对照组相比有统计学意义;而鼠尾草、肉苁蓉、锁阳、阿里红、红景天水提液与正常对照组相比无统计学差异(p>0.05)。
2.3 酵母菌株和培养基的建立
过夜培养的酵母转种至新的sd液体培养基中,加入不同浓度的植物提取物,于30℃恒温振荡器中培养4 h,然后在595 nm测定吸光度。
2.4 β-半乳糖苷酶活性的测定
测定并记录培养液的od595,离心,弃取上清液,加入zymolase 溶液,置37℃水浴中培养15 min,再加入onpg溶液,置30℃水浴中培养30 min,加入1 mol/l na2co3100 μl终止反应。在450 nm,540 nm波长测定吸光度,并计算β-半乳糖苷酶活性(u)值。结果见表1。表1 mcf-7细胞增殖实验与酵母菌筛检实验结果(略)
(u)值=1 000×(a450-1.75×a540)/(onpg反应时间t×0.05×a595)
溶剂对照组的β-半乳糖苷酶活性为48.5,阳性对照组的酶活性为440.5,与溶剂对照组有显著差异(p<0.05),说明本实验系统,可用于对含有雌激素的样品进行雌激素活性的测试。在此实验条件下,鹰嘴豆(p<0.05)、石榴皮(p<0.05)水提液在高、低剂量组均与溶剂对照均有统计学差异;而枸杞、鼠尾草、肉苁蓉、罗勒、锁阳、阿里红、红景天水提液与溶剂对照组相比无统计学差异(p>0.05)。
2.5 统计学处理
所有数据均为3个重复的平均值,并表示为±s。利用dunnett′s 进行统计学处理。
3 讨论
近年来,在围绝经期综合征等妇科病的治疗中,雌激素替代疗法因副作用明显[4],人们将更多的关注投向了植物雌激素以及含有植物雌激素成分的中草药及其复方。以此为切入点,采用目前较常用的筛选雌激素方法——人乳腺癌细胞mcf-7细胞增殖实验,从影响er阳性mcf-7细胞增殖的角度进行了研究,结果显示:石榴皮、罗勒、鹰嘴豆、枸杞水提物均能使er阳性mcf-7细胞增殖,提示它们具有拟植物雌激素样活性,因中药植物雌激素与雌二醇结构的相似性,可能与雌激素受体相结合而发挥一定的雌激素效应。该作用与这些中药所含的木脂素、香豆素、黄酮类成分有关。
酵母双杂交技术是fields等于1989年提出,是在重组基因酵母法基础上发展起来的一种新的环境雌激素物质的检测方法[5],是基于核激素受体和辅激活蛋白之间的配体依赖作用而建立起来的实验系统。在酵母双杂交系统中,雌激素受体(ers)与酵母转录子gal4的dna结合域(dna-bd)结合,辅激活蛋白与dna转录激活域(dna-ad)结合,构建质粒。由于er与辅激活蛋白相互作用bd与ad在空间上接近,从而激活gal4的激活序列(uas)下游启动子调节的lac-z报告基因表达,产生β-半乳糖苷酶。因此β-半乳糖苷酶的活性大小就和ers与辅激活蛋白之间的相互作用强度大小一致。但只有在雌激素物质存在的情况下,ers才能和辅激活蛋白结合,引起bd和ad在空间上接近,从而激活lac-z报告基因表达,产生β-半乳糖苷酶。根据这一原理,通过测定β-半乳糖苷酶的活性即可反映受试物的雌激素样作用。
近些年来,酵母双杂交法应用范围得到了较大扩展,不仅应用于检测那些用于发展新牙科聚合物的化学物质的雌激素活性[6],也同时应用于检测和评价羟基化多氯联苯的雌激素和甲状腺激素活性[7],以及评价多种化合物的抗雌激素活性[8]和天然药物的雌激素活性的筛选研究[9]。本实验结果显示:鹰嘴豆、石榴皮水提液均能使酵母系统中β-半乳糖苷酶活性增加,表现出具雌激素样作用。
有机体是一个复杂的体系,体外实验结果仍需整体动物实验加以验证。因此,应当注意在选择进行体外实验的同时,为了避免实验结果的假阳性和假阴性,再进一步进行传统的体内实验,以保障获得更加的结论。
本研究用经典的e-screen和yeast two-hybrid assay实验,筛选了9种受试物的雌激素活性。以人乳腺癌mcf-7细胞增殖实验结果评价,石榴皮、鹰嘴豆、罗勒、枸杞均具有雌激素样活性;以酵母双杂交实验结果评价,石榴皮、鹰嘴豆有雌激素样活性。鼠尾草、肉苁蓉、锁阳、阿里红、红景天在两种体外实验筛选中均无显示出雌激素样活性,至于它们是否具有雌激素样作用还需从其它途径进行研究。
天然药物论文:浅谈对天然药物化学实践教学的思考
论文关键词:天然药物化学 实践教学 管理方式
论文摘要:在天然药物化学实践教学中,通过实施ss管理,合理设计实践教学项目、手把手教、放开手做、明确职责等措施,增强学生自我管理、自我服务意识及责任意识,规范学生操作,培养学生职业技能,促进学生发展
天然药物化学是高职药学专业的一门核心技能课程,该课程主要介绍天然药物中各类化学成分的结构、性质和提取分离以及鉴定方法,是药剂学和天然药物学的前导课程。高职教育 强调学生实践技能培养,强调理论知识对实践操作的指导意义。如何使学生在掌握理论知识的前提下,提高实践动手能力; 如何培养学生发现问题、分析问题和解决问题能力;如何培养学生自我服务意识、团队意识,实现个人综合素质的提高,就成为高职高专教育的重中之中。
1以5s管理方式进行教育实践
5s是日文seiri(整理),seiton(整顿),seiso(清扫)、seiketsu(清洁),shitsuke(修养)这5个单词的缩写。5s管理是使众多企业获得成功的管理体系,它是指将混乱的办公室收拾得井然有序;将必需品按类别进行分类,并摆放在指定区域;将工作场所清扫干净,使现场处于无垃圾、无灰尘的整洁状态;并且将以上工作和要求标准化、制度化,使工作人员自觉养成良好的习惯,规范自己的行为。5s管理可真正提高工作效率,改善工作环境,使每位员工形成积极工作、主动负责和爱岗敬业的品质。
为提高学生自我管理、自我服务意识和能力,培养学生良好的职业习惯,笔者力图将5s管理理念贯穿于实践教学的各个环节。实验第1课,笔者首先向学生详细讲解执行5s管理的规定及要求,使学生了解5s管理方式,接着让实验课教师带领学生彻底打扫实验实训室,如地板、天花板、墙壁、工具架、实验台和仪器设备等,使行道通畅,作业空间增大,实验实训环境优化。,教师按照实验实训教学需要,列出实验器材清单,将实验器材进行分类,并确定各实验器材的摆放位置,规定其摆放方法,核对数量,作好标记,以便学生取放。在实验室醒目位置张贴重要仪器的操作流程;实验课上,教师在黑板上写出实验内容、目的要求、实验步骤和考核细则,强调操作要点及注意事项。课后,要求学生彻底清扫实验实训室,教师清点实验器材数量,检查仪器设备是否正常运行,并作好记录,对所使用的仪器设备进行日常保养。
实践教学中通过运用5s管理,实验环境有所改善,实验效率明显提高,学生规范操作意识、自我服务意识、责任感也逐渐增强,提高了学生的职业素质。
2合理设计实践教学项目,培养学生基本技能
天然药物化学有8一10个实践项目,所以教师必须选择代表性的实验项目。在进行实验项目筛选时,应以天然药物化学成分提取分离和鉴定的基本方法为重点。为此,笔者选择了槐米中芦丁的提取分离和鉴定,大黄中经基蕙醒的提取分离与鉴定,八角简香中挥发油的提取分离与鉴定,防己中生物碱的提取分离和鉴定及综合技能实训5个实验项目,前4个实验项目包括提取、浓缩、分离和鉴定方法,这些方法在实验项目中虽重复过程,但不重复内容,实验难度逐渐增强,可使学生通过多次实践达到掌握基本技能的目的,第5个项目是对学生实践技能的综合考核,可用以评价学生实践技能水平。
3手把手教,使学生掌握操作要领
学生操作技能培养要经过动作模仿、动作控制和动作固定阶段to。当学生首次接触某种实验操作技术时,实验教师应先演示并讲解操作要领,然后手把手教,指导学生完成,并及时纠正学生的错误和不规范动作,使学生掌握规范操作要领,具备规范操作技能。
4放开手做,促进学生可持续发展
当重复进行某项操作练习时,教师设计好实验方案后让学生在做中学。运用理论知识解决实践过程中遇到的问题,以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,同时,由于操作技术日益熟练,学生学习的主动性和积极性也大大提高。实现了学生综合素质的提高,促进了学生的发展和可持续发展。
5明确职责,增强学生责任意识
在整个教学安排中,教师将学生分成若干组,并设组长1名。实验课前,每组成员在实验教师的指导下配制实验所需试剂。试剂配制是否及时、,直接关系实验教学效果,有利于增强学生的责任意识。
天然药物化学是一门实践性很强的专业课程,在教学过程中,教师要以学生为主体,以职业技能培养为目的,规范学生操作,注重学生素质的提高和可持续发展。
天然药物论文:天然药物概论课程设计初探
1天然药物概论课程设计
在针对药学专业本科学生的授课中,天然药物化学教学内容主要包括各类天然药物化学成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法、主要类型化学成分的结构鉴定及其生物合成途径和生物活性等。但生物专业学生的学科知识架构与药学专业学生差异较大,因此《天然药物概论》相比于传统的天然药物化学课程在授课侧重点上应有较大调整。基于此,在课程整体定位上,旨在要求学生能掌握天然药物中主要类型成分的结构特征及基本理化性质,掌握典型天然活性成分的研究和开发过程,了解寻找中药有效或活性成分的一般途径和研发思路,从而为其日后从事生物医药相关行业奠定基础。但现阶段并没有可参考的教材,因此如何把握教学大纲,合理设计授课内容是成功开设这门课程的核心所在。
1.1绪论部分的授课侧重
绪论起到提纲挈领的作用,能够使学生把握学科主脉。非药学专业的学生,能从本课程中获得什么,可能在及时次接触时,将对他们有较大影响,因为这是建立兴趣与感性认识的重要阶段。在这一部分,可向学生介绍以下几个方面的内容:①天然药物的概念以及与此相关的几个常见术语如中药、中药材、生药、草药、民间药及民族药等的概念,让学生了解彼此之间的异同之处;②天然药物的历史、发展现状和学科地位,旨在让学生了解开展天然药物研究的重要意义;③天然产物活性成分的研究方法,让学生掌握来源于天然药物的新药研发过程,并结合学生的专业特点和学科近期研究动态,重点介绍生物活性研究相关的策略与方法,让学生了解寻找中药有效或活性成分的一般途径。与此相比,对于《天然药物化学》传统教学中重点讲授的提取分离和结构鉴定技术进行适当的简化,让学生了解主要方法和整体策略即可。另外,生物合成是近年来创新药物研究的一个热点领域,同时生物技术专业的学生对此也往往比较有兴趣。因此,其相关内容可单独作为章节内容进行授课,并结合具体的研究实例和目前的前沿动态(如生物信息学、组合生物合成、微生物转化、细胞工厂构建等)向学生作更为的介绍。
1.2侧重天然活性成分的典型化学结构类型的授课
在各论的教学中,对药学以外专业的学生,一个重要的教学目的就是扩充他们的知识,使他们对天然药物的基本结构类型及其特征有所了解,对每类化合物的生物活性有一定的认识,对各类化合物中临床上使用的一些代表性化合物比较熟悉。基于此,在授课中,并不像针对药学专业学生那样对各种类型的天然产物结构进行面面俱到的介绍,而是只选取几大类典型结构类型展开授课,主要包括糖和苷类、黄酮类、萜类(包括三萜及其皂苷)和挥发油、甾体类及生物碱类化合物。在实际授课中发现,如果只是简单的对这些天然产物类型的分类、结构特征及代表性化合物进行讲解,学生很容易感到枯燥和无味。因此,针对生物专业学生的知识结构,一方面要做到“少而精”,即重点突出、条理清楚,另一方面在讲授代表性化合物时可结合典型的、普通人所熟知的中(草)药来讲,同时将该代表性化合物的生物活性与该味药材的药理活性相关联:如讲到苷的分类时,醇苷可以红景天及红景天苷为例,而酚苷则可以天麻和天麻苷来展开讲解。这样学生既能从宏观上把握活性天然产物的主要结构类型,又能通过典型药材及其代表性化合物的重点讲解来强化对这类天然化合物结构特点和活性的认知。另外,各类主要结构类型的授课侧重点上也应根据授课对象的专业兴趣做适当的调整。如糖类化合物(尤其是多糖)近年来研究比较热,生物专业的学生也常常会碰到相关的内容,因此加大对糖和苷类化合物的授课力度也是非常有必要的。生物专业学生往往在糖化学方面的知识储备比较薄弱,所以通过这个章节的学习能较系统地掌握单糖的立体化学、糖和苷的分类、糖的物理化学性质及糖链的结构鉴定方法等,将为他们以后科研工作中处理相关问题提供必备的知识基础。又如有些学生对食品科学或药膳等很感兴趣,那么可以在黄酮这一章节通过与日常生活息息相关的实例(如很多蔬菜水果里都富含山萘酚和槲皮素等黄酮类化合物)来对相关知识点进行扩充和详细讲解。
1.3加强典型天然药物的药理活性及作用机制的授课
此部分应该是整个教学课案里最难的一部分,需要教师有良好的专业素养和广博的学科知识,更需要教师在广泛阅读相关文献和教材的基础上进行提炼、总结,依此来合理组织授课内容。此部分内容可以专题讲座的形式开展,以某一药理活性(如抗肿瘤、抗病毒、抗炎、心脑血管及中枢神经系统相关药物等)为中心线,围绕不同靶点,将课程中涉及的重要天然药物和实际中应用较多的药物串联起来讲。如介绍抗肿瘤天然药物时,可重点系统介绍鬼臼毒素类、长春碱类、喜树碱类和紫杉醇类抗肿瘤药物的发现、结构改造和近期研究进展,同时穿插介绍近年发展起来的美登碱、冬凌草甲素、combretastatin类以及来源于海洋的天然药物如Et-743,Eribulin等。授课过程中,注意正确把握点与面的关系,做到以点带面,串点成线,点面结合。
1.4弱化天然产物结构鉴定的授课
天然产物的结构鉴定本是天然药物化学课程里最重要的内容之一,是针对药学专业学生的授课重点和难点。但目前我国高等院校的生物专业往往不开设有机光谱分析方面的课程,如果强行向学生灌输这些知识势必收效甚微,甚至严重挫伤他们的学习热情。因此,授课中对这部分知识进行简单介绍即可,让学生从宏观上对天然产物结构鉴定的基本思路有所认识,了解结构解析的基本流程和策略,以后科研或工作中遇到相关问题知道如何去进一步提高或解决。同时在授课中采用生动灵活的语言表达方式,而不是简单粗暴的灌输式,将有助于克服学生学习过程中的畏难情绪。
2教学方法探讨
相比于授课内容,生动灵巧的授课技巧可能更容易激发学生的学习兴趣和热情。因此,笔者在所授的《天然药物概论》课程中,也主要从以下三个方面在教学方法上做了很多有益的尝试。
2.1寓教于乐,引入生活细节
天然药物化学内容纷繁复杂,课程本身比较枯燥和晦涩难懂。所以如果只是一味平铺直叙地讲授,很容易让学生感到枯燥乏味。如果能在适当的时机引入一些与天然药物化学知识息息相关的生活细节,则很容易将枯燥的知识变得有趣,将深奥的知识讲得浅显易懂,激起学生的学习热情,也因此会对以后的课程有种特别的期待。比如,在讲授典型的黄酮醇类结构如山萘酚、槲皮素等化合物时,可穿插这些化合物与人们日常饮食习惯的紧密关系;同时可引入“为什么说女性多饮豆浆可延缓衰老”这一话题,由此引导学生对异黄酮类化合物的基本结构特征及类雌激素作用展开学习;又如,在三萜及其皂苷类这一章,可引入“为什么芦荟可以美白肌肤”、“为什么很多护肤品及化妆品里含有熊果酸”这些话题,从而导入乌苏烷型三萜类化合物的学习;在讲到木栓烷型三萜时,其代表性药材是卫矛科植物雷公藤,学生可能不太熟悉,但若将其与中国武侠小说里经常提及的“断肠草”关联起来,并阐述其如何由一味毒药发展成为目前治疗类风湿疾病的有效药物,学生势必印象更为深刻。再如,在讲授生物碱相关知识时,这类例子就更多了,类似吗啡英文名morphine的来源;为什么说“哑巴吃黄连,有苦说不出”?是因为黄连中含有喹啉类原小檗碱型生物碱;为什么食用发芽的马铃薯会中毒?是因为其中一种甾体生物碱类毒性物质———龙葵碱的含量大大增加;三国演义中华佗为关羽“刮骨疗毒”到底是何种毒,以及武侠小说中的“情花”毒性又是从何而来等等。通过穿插讲授这些生动的生活实例,让学生了解天然药物并不只是一个个干燥、抽象、复杂的化学结构,而是与我们的生活息息相关,从而对本课程产生亲切感,增强他们对天然药物化学的学习热情。
2.2任务驱动教学法
所谓任务驱动法强调在教学活动中以学生为中心,以任务为载体来激发学生的兴趣,以项目导向、任务驱动来提高学生分析问题、解决问题的能力。与传统讲授式教学方法相比,更能调动学生的学习兴趣和学习能动性,使学生从被动接受变为主动思考、积极参与。如在学期中,安排班级学生2-3人一组,每组选取一种感兴趣的传统药材(如人参、枸杞等),对其化学成分及药理活性研究状况进行文献调研,然后在课堂上以PPT报告的形式进行交流,同时教师引导学生进行自由讨论并适当地予以点评。笔者通过近几年的实践发现,通过这样的任务驱动方式,既加深了学生对这门课程的了解,又有助于培养他们的创新精神和团队合作意识。一方面,有助于学生加深理解和掌握前面所学天然产物基本结构类型及其生物活性等相关的基础知识;另一方面,课堂上因为时间有限,所传授的天然药物知识有一定的侧重点。而通过文献调研,可以进一步拓宽他们的知识范畴,从而更好地理解这些传统中药材的药用价值和天然药物的研究意义。如课堂上教师会重点讲解青蒿素的结构、发现的时代背景和结构改造等知识,而学生通过资料查阅和文献调研进一步了解到青蒿和黄花蒿两种基源植物的差异。更重要的是,从这样的交流与讨论活动中教师可以更直观地了解到很多学生自身相关信息,如学生主要对天然药物的哪些方面更有兴趣,他们目前阶段的知识架构系统的长处与短处,他们对前期教学内容的掌握程度等。在此基础上,根据学生群体之间的差异,因材施教,对症下药,提高教学效果。另外,笔者发现,这种形式的师生交流也具有很好的“教学相长”效果,不但学生有提高,教师也往往能从中学习到很多新的知识,实现“教”和“学”两方面的相互促进和共同发展。总之,对于具有惰性的学生而言,任务驱动法不失为一种良策。
2.3中英文专业名词对照讲授
随着全球化的加速,如何培养具有国际化视野的学生,是当今大学教育最重要的目标之一。因此,除了在授课过程中注重向学生介绍本学科在国际上的前沿信息、国际上天然药物研发的思路和策略外,也应注重加强学生对英文专业术语的掌握程度,为其将来继续深造和工作打下良好的基础。在教学过程中,通过强化中英文专业名词对照讲授,使学生能掌握本领域基础的专业术语英文,做到可基本无障碍阅读天然药物化学领域的英文文献。其实,本门课程出现的常用专业词汇中大约有三分之一属于基础英语范畴,只是将其应用到了专业领域,而且专业词汇大多是复合词,只要学生掌握常见的前缀(如表示数量的mono-,di-,tri-等,表示结构变化的epi-,iso-,ent-等)、后缀(如表示结构特征的-ene,-ol,-one,-olide,-oside等)的含义,并具备一定的英文基础,学习起来也会比较轻松。在此基础上,鼓励学生课外多阅读本领域的英文文献,这将有助于他们了解本专业研究领域的学术前沿信息。在条件成熟的情况下,还可以有选择性地对部分章节开展双语教学。
3结语
为提高《天然药物概论》这门特色课程的教学效果,需要教师用清晰严密的思路来安排教学内容,突出重点、化繁为简、以点带面,尽量讲授典型性天然药物,同时紧密联系日常生活中与天然药物相关的知识,并通过任务驱动法等方式,培养学生的兴趣,激发他们的学习热情,以期达到学有所用的教学效果。当然,成功开设这门课程最需要的是教师有丰富的生活经验,良好的专业素养以及生动灵活的授课技巧等,而这也是青年教师需要不断历练和努力的目标。以上是笔者近年在生物技术专业开授《天然药物概论》课程以来对于授课规划和授课方式、方法的总结与思考,还有诸多不完善或不妥当之处,于此只是抛砖引玉,与同仁和前辈共同探讨,以利于改进教学效果,为我国天然药物化学领域培养更多、更的学生。
作者:熊娟 胡金锋 单位:复旦大学药学院
天然药物论文:天然药物化学教学论文
1理论联系实际,提高学生的学习兴趣
在天然药物化学的教学过程中如何充分激发学生的好奇心,从而培养他们学习该门课程的兴趣是十分重要的。作者发现,在对不同章节的讲授过程中,在不脱离教学大纲范围的情况下,有针对性地选取重点、热点等前沿问题,适当地列举出相应的实例,能加深学生对相关章节内容的理解和掌握,从而激发学生的求知欲。以讲授及时章绪论部分为例,可引入生活当中一些熟悉的例子,让学生对天然药物的作用、提取分离的方法等有直观的认识。以日常使用的化妆品为例,相宜本草润白滋养面膜中含有当归提取物,因为当归水溶液能抑制黑色素形成,具有抗衰老和美容作用,而起这些作用的是其中的维生素、有机酸等有机成分及微量元素;碧欧泉男士炽能醒肤爽肤水中含有人参精华,人参浸出液中的多种皂苷和多糖类成分可达到扩张皮肤毛细血管、增加皮肤营养的功效。再如目前市场上出售的中药减肥胶囊,大多含有山楂、三七、党参等中药提取物,山楂中的黄酮类熊果酸、齐墩果酸等可降低总胆固醇,脂肪酸可促进脂肪氧化;三七中的三七黄酮A、三七氨酸降胆固醇效果显著。通过这些熟悉的实例,学生探究天然药物化学的欲望被激发起来,很自然地感受到学习这些知识的必要性和重要性。
2改革教学内容,突出重点和难点
学生在初学天然药物化学时可能会对该门课程产生繁多、复杂的印象,而实际上该门课程具有极强的规律性。提取分离和结构鉴定是天然药物化学的核心内容,在授课时针对不同章节着重讲授各种类型天然药物的理化性质、提取分离及结构鉴定的方法,但每一章节的重点和难点又不尽相同。如在讲授蒽醌类化合物这一章节时将提取分离作为重点,结构鉴定作为辅助知识来讲解;黄酮类化合物在讲授时其理化性质、提取分离及结构鉴定均是重点内容,其中结构鉴定更是要作为难点内容来讲授,并根据学生学习的情况适当调整课时,学生在掌握并牢记黄酮类化合物氢谱碳谱的特征性数据后结构鉴定就变得非常有规律可循了。
3调整教学方式,培养学生能力
作者发现,天然药物化学如果采用传统讲授式即“满堂灌”﹑“填鸭式”的教学方法,以教师为主体,学生往往处于被动接受地位,这种教学方法持续一段时间后学生会变得缺乏独立思考和积极思维的能力,不仅影响学习的积极性,更加影响教学效果。因此,作者对教学方式不断进行调整,使教学形式变得灵活多样,如在讲授绪论部分的提取和分离方法时采用多媒体模拟动画的形式,模拟凝胶色谱的分子筛原理、连续回流提取等,使学生对不同的提取和分离方法的特点有直观的认识并便于记忆;在讲授糖和苷类化合物章节时引入球棍教学模型,让学生自己动手搭出不同糖类的构型,分析其优势构象,学生通过对模型的操作,对相关内容有了更加深刻的认识;在讲授黄酮类化合物的结构鉴定时给出几个具体的黄酮类化合物结构和谱图数据,让学生进行分组讨论,之后每组选出学生代表阐述本组的观点并进行结构解析,教师进行点评并最终总结,从而加深学生对相关知识的印象;对于某些类型的化合物,其化学位移数据具有很强的规律性,在为学生进行总结归纳的同时也鼓励学生用自己的方式对这些数据进行总结和记忆,并互相交流经验,学生通过自己动脑思考,达到了很好的学习效果。
4合理安排实验,提高教学质量
天然药物化学是一门实践应用性很强的专业课程,本院天然药物化学课程一直采取的是理论课和实验课同时进行的授课方式。但过去由于课程时间安排得不够合理,常常会出现某些章节理论课已经结束1个月余才开始进行相关章节实验或某些章节还未讲授理论课就已经开始相关章节的实验,从而不利于学生对知识的及时理解和吸收。在掌握这一情况后通过多方协调,将理论课和实验课的内容进行了更加合理的安排。即在讲授某章节理论课后给予学生3d左右的时间进一步消化和复习课程内容,之后立即安排相关章节的实验课,学生在进行实验的同时很自然地回忆起前3天学到的相关理论知识,这样更加有利于学生对理论课内容的掌握,从而提高了教学质量。同时,本院不断增加实验教学投入,将过去的4人一组的实验分组方式调整为2人一组,鼓励各组学生在实验时进行合理的分工合作,学生动脑思考和动手实践的机会增加,从而增强了学生动手能力,培养了实践技能,为今后独立设计和操作实验打下了良好基础。
5提供课外资料,开阔学生眼界
天然药物化学的学习需要一个讲授、消化、吸收的过程,因此,仅靠有限的课堂讲授是远远不够的,作者借鉴了其他高校的成功经验,定期向学生提供课外资料(包括生产实践资料、科研实践资料、专业基础资料等),如为基础知识相对比较薄弱的学生提供一些内容较容易理解和掌握的药学期刊,为基础较好求知欲较强的学生提供一些英文期刊等。同时,为鼓励学生阅读课外资料,定期组织学生进行课外资料研讨活动。学生通过互相讨论从不同国内外期刊上学到的天然药物化学相关知识,不但补充了课堂内容而且开阔了学生眼界。
6开设相关课程,紧跟学科发展步伐
海洋天然产物化学是研究从海洋生物中提取的有机物质及其分离、提纯、性质及利用现代方法光谱技术,化学转变确定化学结构的一门科学,是近年来发展十分迅猛的一门新兴前沿学科,虽然,在天然药物化学课程里被列为自学内容,但本院专门开设了海洋天然产物化学这门选修课为学生讲授其发展及相关知识,使学生的学习水平和思维能力能紧紧跟上学科发展的步伐。此外,考虑到本科生未来的就业及部分本科生继续攻读研究生的需要,开设了药学英语课,为学生介绍化合物英文命名规律、药学文献阅读及翻译技巧等相关知识;开设了英文文献检索选修课,指导学生如何快速、地检索药学相关文献等。天然药物化学是本校药学专业学生的必修课程,作者一直将培养学生实际工作能力和解决问题的良好思维能力作为该门课程教学过程中的重要任务。为此,根据教材的不断更新,结合学院对学生的要求及学生对课程的反馈意见,随时调整课程的教学方式,尝试引入理论联系实际提高学生的学习兴趣、改革教学内容突出重点和难点、调整教学方式培养学生能力、合理安排实验提高教学质量、提供课外资料开阔学生眼界、开设相关课程紧跟学科发展步伐等一系列教学方法,有效提高了学生自主学习的能力,学生学习天然药物化学的状态从被动变成主动,达到了理想的学习效果,为其今后从事药学相关工作打下了坚实基础。
作者:陈广通 李建林 宋妍 单位:南通大学药学院
天然药物论文:天然药物化学实验教学改革研究
天然药物化学实验课是药学和药物制剂专业的必修课,是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的实践性学科,是天然药物化学课程中重要的、必不可少的组成部分.天然药物化学实验课教学的主要目的是通过实验检验课堂上所学的理论知识、加深对理论知识的理解[1].实验内容主要是根据天然药物化学成分(生物活性成分或药效成分)的结构特点及物理化学性质,采用不同的提取方法进行提取分离,对所得成分进行定性鉴别及结构鉴定等[2].目前如何使学生真正掌握天然药物化学实验原理,解决实际问题,是老师们一直探索的课题.延边大学药学院通过优化实验教学内容、改革教学方法与手段及实施多元考核方法对天然药物化学实验课的教学方法及内容进行了实践性探索,取得了较好的教学效果.
1优化实验教学内容
天然药物化学实验是基础与实践相结合的课程,应重视基础知识.延边大学药学实验教学中心选择了具有代表性的4个实验,即硅胶柱色谱分离技术,槐花米中芸香苷的提取、分离精制和鉴定,虎杖中游离羟基蒽醌类的提取、分离和检识,黄腾中掌叶防己碱的提取、氢化和鉴定.通过上述实验教学使学生在较少的实验学时内掌握天然药物中典型化学成分的常用提取方法及分离和精制技术,训练学生的柱层析、薄层层析、纸层析3种色谱法的操作方法及检识等操作技术.重点讲解实验中的基本概念、基本原理、基本方法及基本操作,在实验设备方面,搭配设备图和操作规程采用多媒体方式进行教学.
2改革教学方法与手段
2.1优化实验教学方法
实验教学中调动学生学习的积极性和主动性是关键.延边大学药学院天然药物化学实验教学摒弃了刻板的程序化教学方式和注入式、封闭式的教学方法,通过设计教学目的、教学内容和操作步骤,推行启发式、研究式、开放式教学模式.实验过程中,以学生独立操作为主,提倡自主学习、合作学习、探究学习,充分发挥学生在实验教学中的主体作用.对于验证性实验,要求学生提前预习实验理论,写出详细的预习报告,让学生带着问题进行实验,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力;对于综合设计性和研究创新性实验,要求学生在教师的指导下,学习相关理论知识,自行查阅文献,设计实验方案,准备试难材料,配制药液,调试仪器,分析实验数据,讨论实验结果,培养学生创新能力和独立开展科研工作的能力.
2.2采用类比法教学
类比法教学是将未知的研究对象与已学过的研究对象进行比较,从实验中找出相同点或类似点,如在槐花米芸香苷的提取实验中,采用碱性水作为溶剂进行提取,在虎杖大黄素的提取和黄腾掌叶防己碱的提取实验中分别采用乙醇回流提取法和渗滤法.对上述有效成分的精制均采用了不同的纯化方法,采用3种不同的提取及精制方法的原理与植物中有效成分的化学结构密切相关,学生明确有效成分的类型及结构特点,就可通过相似相溶的原则,有效地选择提取及纯化方法.在实验教学中采用类比法对未知内容用已知内容进行推断,对不同内容进行对比讲解,提高学生分析问题的能力.
2.3采用先进的实验教学手段,规范实验操作技能
改革传统的实验教学手段,以信息化带动实验教学手段的现代化,提高实践教学的直观性、可学性和有效性,使复杂问题简单化,微观问题宏观化,抽象问题形象化.精心选编各种文字、声像的电子实验教案及课件,广泛使用计算机辅助教学、多媒体教学等现代教学手段[3].采用多媒体教学将中药材的植物图像及药用部位的照片形象直观地展现在学生面前;借助多媒体技术对仪器原理和实验过程进行仿真模拟,展现各种仪器结构,动态演示提取分离、结构鉴定过程;采用录像方式录制真人演示的仪器操作规程及注意事项.实践结果表明,采用多媒体规范实验基本操作和技能,可强化学生的感性认识.如在药厂生产工艺的讲授过程中,让学生在虚拟、仿真、模拟环境中实现操作,促进虚拟、仿真、模拟实验与传统实验的有机结合;构建开放式的实验教学平台,让学生根据自己的需要选择实验项目、实验时间和仪器设备等,加大实验室在时空、项目内容、方法上的进一步开放.规范化的操作纠正了学生可能出现的错误,培养了学生严谨的科学态度和良好的实验室工作作风.近年来的教学实践证明,天然药物化学实验课程根据教学内容所采用的多种教学方法提高了教学效果.
2.4开设讨论课,增加课程小测验
天然药物化学实验是药学类专业学生的必修课程,是自然科学向工程科学过渡的课程,涉及面广,内容繁琐,不易理解掌握,为提高学生学习兴趣及理解能力,实验教学中增设了讨论课及小测验.讨论内容以总结实验内容为主,加强了对基本原理的理解,利用原理分析实际问题.注意原理和实验操作的微小差别,教师从不同角度引导学生,使学生对问题有清晰、的理解.小测验在每个实验结束后进行,以对实验进行复结.小测验题型以选择题为主,适当增加客观题,选择题主要涉及实验原理和实验操作过程中的注意事项,教材中的思考题可留做作业写在实验报告书上.开设讨论课及增加小测验培养了学生独立思考、分析及解决问题的能力,增加了学生对新知识的吸收,且使教师为准备讨论课及小测验内容而亦更加钻研备课.
3实施多元考核方法
实验考核是督促学生学习的手段,是检验学生掌握所学知识和实验技能的方法,亦是培养学生良好实验习惯、激发学生学习热情的有效措施.以往对天然药物化学实验课程的考核主要以实验报告为主,学生实验前不预习、实验过程不认真、实验后抄袭实验报告的现象比较突出.为了改变这一局面,延边大学药学院在天然药物化学在实验教学的考核中,采用了平时评价与期末考试成绩并举,操作技能、创新能力与综合能力并重,过程评价与实验结果结合的实验考核体系.成绩包括出勤率、实验预习、平时课堂回答问题情况、实验操作与实验结果、实验报告与实结等,每次实验单独记分,采用权重法计算成绩.期末考试采用实际操作等方式或以闭卷方式对所学的实验相关内容进行考核.实践结果表明,改革实验课考核评价体系增强了学生的学习责任感,使学生的学习主动性提高,强化了学生的操作能力和提出问题及解决问题的能力,促进了学生知识、技能和创新意识的发展.
4结语
天然药物化学是一门实践性较强的学科,延边大学药学院天然药物化学实验教学注重学生基本实验操作技能与综合创新能力的培养.在实验教学中既强调了基础理论知识及基本操作技能,又给学生提供了有利于激发学习兴趣、能够自主思考、发挥想象力的空间.
天然药物论文:天然药物化学的分类教学分析
摘要:天然药物化学成分的结构特征和分类是天然药物化学课程教学中的重要内容之一。天然药物化学成分的结构类型繁多,掌握不易。通过探索结构教学方法,把复杂和呆板的内容简单化、趣味化,同时让结构和分类的学习变得充满奥妙和乐趣。
关键词:天然药物化学;结构识别;教学方法
根据结构决定化合物的理化性质,而理化性质又决定化合物的提取分离方法,提取分离的结果又需要阐明其化学结构,从这一关系来看,对有效成分结构特征的掌握是本课程的一项基本要求。因此,如何搞好天然药物化学结构和分类的教学也成为一项重要的教学研究内容。
一、掌握结构识别的一般思路和分类规律
天然药物成分的一级结构一般以基本母核分类,二级结构一般以取代基而分类。讲解结构分类时,务必先交代清楚分类依据,再讲具体类型,以此较大限度地避免学生对结构产生混淆。1.明确化合物定义天然药物化学成分按照其结构类型的不同分为糖及其苷、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类和挥发油、三萜及其苷类、甾体及其苷类、生物碱等八大类,除萜类化合物是直接根据生源途径定义的外,大多数天然药物化学成分根据其母核结构来定义,如香豆素的苯骈α-吡喃酮结构,黄酮的2-苯基色原酮,醌类化合物的醌式结构,甾体化合物的环戊烷骈多氢菲。所以,掌握每一类化合物的定义对识别天然药物化学成分的类型有重要意义。2.注意分类依据的不同如乌头碱、紫杉醇即属于生物碱又属于萜类,这种情况在其他某些类型的化合物中与萜类有交叉的现象。再如三萜、甾体皂苷、强心苷三类化合物,有些教材将其分入皂苷类和强心苷类两章中,而亦有将其分入三萜及其苷、甾体及其苷两章中的。这就是分类依据不同造成的差异,甾体皂苷从理化性质上其水溶液与三萜皂苷有相似的起泡性,因此都属于皂苷类。3.二级结构掌握分类规律,化繁为简以黄酮为例,黄酮的二级结构类型可分为14小类,各种黄酮二级结构的区别就在于吡喃酮环的变化:B环苯基取代位置在2位或3位上为黄酮或异黄酮;吡喃酮环若开环则为查耳酮;变成5元环则为橙酮;吡喃酮环的2,3双键变单键则为二氢类的黄酮;吡喃酮环3位有羟基的为黄酮醇,4位羰基消失的是黄烷或花色素。看似复杂的黄酮二级结构分类,只要弄清了它们的分类依据,问题就变得简单了。
二、具体方法及应用
1.骨架特征识别法不同的天然药物化学成分在植物体内具有共同的前体物质,经由不同的生源途径合成而来,因而同一类型化合物往往具有共同的骨架结构。骨架特征的识别对判断化合物结构类型非常有用,笔者总结了基本化合物的类型,并编写了识别歌诀:结构先看糖苷环,看糖区分糖、苷元;看环辨别氮、氧、碳;氮杂环,生物碱;氧杂环:邻香对黄C63;碳环四大类:醌丙菲萜随;环下三甲甾萜辨,同有多氢菲骨架;萜类骨架无特征,C5H8是通式。2.排除判断法天然药物化学成分中只有生物碱含氮原子,因此判断生物碱类化合物最简单的方法,就是看是否含氮;如果某个化合物,结构中不含氮,那么可以肯定此化合物不是生物碱。因此当一个化合物较难划归结构类型时,不妨使用排除法,通过骨架特征一一排除后,剩下的一般就是萜类化合物了。3.数碳法同有多氢菲结构的几类多环苷类化合物,如三萜皂苷、甾体皂苷、强心苷,有学生反映容易弄混,这几类的辨别不妨数一下苷元部分的原子。三萜皂苷的苷元属于萜类化合物,当然是30个碳原子,甾体皂苷的苷元为27个碳原子,甲型强心苷23个碳,乙型强心苷24个碳。此方法对于萜类化合的二级结构判断同样适用。4.形象记忆法将抽象的化学结构与汉字形象相结合,可以使学生对化学结构的记忆变得容易和生动。如甾体化合物的“甾”字就是一个象形文字,很形象地表现了这类化合物的化学结构。甾体结构讲述时不妨先对学生提问:甾体基本结构特征是什么?结构中有几环几侧链?然后教师对“甾”字形进行“说文解字”“甾”上下结构,下为田,分四块,即含4个稠环(环戊烷骈多氢菲)。上为“巛”像田里长出的三株植物,结构上寓意甾体上连有3个支链取代(10、13位各有1个角甲基,17位有侧链)。再由“甾”字字形,编出顺口溜:四环三侧链,多氢菲骈环戊烷;山窝窝里两根葱,高山顶上一棵松;10、13,加17,步步登高去山峰。5.口诀记忆法口诀突出的特点:可将杂乱无章的知识,通过字、词、数、字母等少量文字,概括出大量内容,进行组合编串,使之韵律化和意义化,应用时再经过联想、展开,使知识再现。实践证明,在天然药物化学结构的识别和分类中,口诀是一种行之有效的教学方法。下面仅举几例,供大家参考。(1)生物碱的分类口诀“氮杂环类生物碱,吡莨喹哚有机胺”。生物碱一般为含氮杂环类化合物,其二级结构的类型主要包括:吡啶类、莨菪烷类、异喹啉类、吲哚类,及有机胺类等。(2)甾体类化合物的类型及区别口诀强心苷:四环三侧链,17内酯环;甲型5元乙6元。甾体皂苷:四环三侧链,17变螺环;异螺25平伏D,螺甾烷醇L站。甾体类化合物包括强心苷和甾体皂苷。结构的共同点都具有四个环和三侧链的取代。两者区别在17位取代类型的不同,强心苷17位取代基为内酯环,其中五元内酯环的为甲型强心苷,六元内酯环的为乙型强心苷。而甾体皂苷的17位接的是螺环,二级结构看25位取代基的构型,直立键(L型)为螺烷醇型,平伏键(D型)为异螺烷醇型。(3)三萜及其苷的区别口诀四环三萜:“侧链同甾羊毛脂,碳8取代达玛烷”。五环三萜:“偕二齐墩邻乌苏,五元羽扇有天线”。四环三萜中10、13、17有侧链取代的为羊毛脂烷,而13的甲基移位到8位上时为达玛烷型。五环三萜中20位有偕二甲基的是齐墩果烷型,29和30有邻二甲基的是乌苏烷型,羽扇豆烷型E环是五元环19位有一异丙基,就好像插了一根天线。(4)环烯醚萜特征的概括口诀“五六1、4、8,1位羟基挂;环烯醚萜样样有,找啥就有啥;7、8容易断,裂环开了花;裂环内酯多,另有4去甲”。指环烯醚萜由五元环和六元环骈合而成,其中1、4、8有取代基,1位常为羟基取代。第二句话形容环烯醚萜结构包含了环状结构、双键、醚氧原子等。第三句说7、8位碳碳键容易断裂,开裂后叫裂环环烯醚萜。一句说的是环烯醚萜的其他一些类型,如开裂后7位与4位常缩合成内酯,4位的甲基也可降解脱掉。好的教学方法总在实践中摸索和总结出来。不同方法对学生学习效果的促进作用也因人而异,上述方法只是笔者在教学实践中的一些总结,具体适用与否,还需广大师生亲自实践。
天然药物论文:天然药物化学教学评价的应用
[摘要]以天然药物化学课程为研究主体,对期末考试成绩作为大学生学习能力评价的传统模式进行改革,探索过程性评价教学考核方式的组成及效果,实践表明该评价考核方式改变了教学从教师为主向以学生为主的模式转变,有助于教师及时了解学生学习情况,提高了学生自我学习、分析解决问题的能力,推动学生对专业知识的需求动力,增强了专业思维能力和创新意识,适应新形势下的高等教育模式。
[关键词]过程性评价;天然药物化学;应用
长期以来,我国高等院校学生的学习成绩以期末考试成绩为主,参考平时成绩如考勤、提问、实验报告等教学环节的考核共同形成或者仅以期末考试成绩作为考核指标[1]。以及时方式为考核指标的不同课程,期末考试成绩与平时成绩之比多为7∶3或8∶2[2]。由此可以看出,目前我国高等教育评价一个学生能力的高低,仍多以终结性考核成绩为主[3-4]。这种传统的考核评价方式,课堂上主要以教师为主体讲授课程,学生被动听讲,没有参与到知识的教授中,无法主动探究知识点的来龙去脉,易造成学生突击应考,临时记忆,只关注结果,对于有的学生来讲,学习成为一种短期行为,临近期末考试,很多学校图书馆均出现凌晨排队,甚至是学生通宵熬夜背书的现象[5-7]。作为终结性评价的对立面,过程性评价日益受到人们的关注,这也是实施“素质教育”的必然需求。过程性评价是在教学活动中对学生学习的各类信息加以即时、动态的解释,以揭示、判断和生成教学价值的活动。从评价的价值取向来看,过程性评价是以优化学习过程、提高学习效果、促进个体生命发展为目的的评价活动;从评价对象看,学习过程中的知识构建、能力发展、学习动机激发、学习策略运用以及情感态度形成等过程性因素都应纳入评价的范围;从评价效果来看,过程性评价既要实现学生学习动机的激发和学习方式、学习效果的优化,也要促进教师的教学反思与教学方式的改进,实现教学效果的优化。过程性评价改变了教师为主要授课主体的模式,以学生为主体,关注学生学习过程,挖掘学生学习潜力,发展学生学习能力的可持续性评价,具有内容、反馈及时等优点[8-10]。从2010年起,作者一直对本科教学模式进行研究[11-12],已经在河南大学的中药学专业构建了“产学研”互动模式[13-16],并尝试对天然药物化学这一高等医药院校药学专业的必修课进行了过程性评价体系模式的探索。为突出对学生综合能力与素质的培养,适应药学领域发展的需求,根据天然药物化学的学科特点,作者采用了以下几项措施进行过程性评价的探索,收到了良好的效果。
1评价指标体系的组成
天然药物化学课程成绩评价分为过程性成绩、终结性成绩和平时成绩3部分,总成绩按照过程性成绩∶终结性成绩∶平时成绩(6∶3∶1)的比例进行分配。过程性成绩评价是在学生学习过程中进行的成绩评价;终结性成绩指的是在活动后为判断其效果而进行的成绩评价;平时成绩主要包括考勤。过程性成绩评价的主要目的是及时了解给定的学习任务被掌握的程度,帮助学生和老师把注意力集中在进一步提高学习效果方面,是对学生的学习过程进行的评价。过程性成绩评价的指标分为课堂提问(10%)、角色转换(30%)、实验与实践成绩(20%)、课堂测试(20%)和互动教学(20%)。
2应用
2.1对象河南大学2007级、2008级、2009级、2010级、2011级和2012级中药学专业的学生,学时数为54学时的理论教学。2.2应用2.2.1过程性成绩2.2.1.1课堂提问每节课前回顾上次课的内容,对需要掌握的知识点对5~7名学生进行快速问答,用时在5~7min,根据同学回答的情况判断对已学知识的掌握程度,有针对性地重点复习,再次加深学生对重要知识点的理解和掌握。在讲述新课内容时,针对本次课教授内容涉及已经学过课程知识点对3~5名学生进行提问,并引导学生将二者知识点融汇贯通。回答结果作为学生的课堂问答成绩,分为A、B两档记册。成绩评分等级为A,即能掌握知识点,思路清晰,语言流畅,不扣分;为B则未掌握知识点,扣1分。该项成绩低于5分的按不及格处理。课堂提问是了解学生对已学知识掌握程度的重要手段,也是引导学生将每门课程中相通知识点融会贯通的重要途径,有助于学生分析解决问题能力和专业思维方式的提高,改变了学生单纯听课的模式,让他们在课堂上随时保持着学习的压力,集中精力跟随教师的知识点进行思考,将以往的被动学习变为主动思维,强化了教学效果。2.2.1.2角色转换课堂教学过程中,根据每节课程的重要知识点,整理成若干个问题,引导学生参与知识的发生过程。要求学生通过查阅文献资料,综合分析后整理成自己的认识,制作成PPT,并鼓励学生走上讲台与其他同学共同分享自己的认知过程,有利于培养学生的主动性,推动学生对专业知识需求及创新意识。依据以上目的,教师组织设计与生活息息相关的天然药物化学专题讨论,按照班级人数分成平均6人一组,平均每班设置6~8组,并给出6~8个主题,每个月及时次课程时在网络教学平台给出本月课程讨论题目,设置5min。每组1名主讲学生,教师和其他同学共同“听课”、“评课”。角色互换是一种高级的学习活动,学生需要预习、查阅文献、综合分析、归纳整理和必要的领域前沿阅读,同时主讲的学生要具备良好的心理素质、高度的概括能力和规范的表达能力。在“备课”的过程中学习文献查阅技巧,培养协作沟通能力,经历由感性到理性,由已知到未知,能逐步将知识内化为自己头脑中的认知结构。前期课堂实践证明,这不仅有利于知识的巩固深化,也有利于促进知识的迁移,从而发展学生的智能,使其充分感受到探索和成功的乐趣,达到高效学习的目的。我们利用每次课10min,每学期共18周,足够保障每个同学有5min的锻炼机会。课堂讲授根据每组学生讲授的条理性、正确性及其表达能力,自评和组间互评相结合,最终成绩由教师评价(80%)和学生互评(20%)组成。2.2.1.3实验或实践成绩天然药物化学是一门实践性很强的基础学科,主要是运用现代科技理论和方法,来研究和探索天然药物中所含有各类化学成分的结构特点、理化性质、提取分离、精制纯化、鉴定检识、操作技术及实际方法的运用,是中药学教育中一门重要的必修课[17]。实验教学对巩固和加深理解天然药物化学的理论知识,加强学生动手能力以及分析解决实际问题的能力具有重要作用,也是继承和弘扬祖国医药学事业、实现中药现代化的实践基础[18]。在突出基本理论、基本操作的基础上选择实验内容,满足学生对理论课所学知识进行实验探究的需求;强化基本技能训练、提高学生综合素质及对知识的综合运用能力。实验课成绩主要依据是实验课堂考勤(20%)、实验操作规范性程度(30%),实验报告(50%),总评计入期终天然药物化学实验课成绩。2.2.1.4课堂测试每学期设计4次随堂即时检测,每次3题,题型为论述分析、实验设计等综合性题目,测试学生对知识的综合理解能力和掌握程度。测试中,学生可以依据自己的能力,任选其中1题进行测试,30min。通过测试,可真实了解学生对知识的掌握程度和理解的偏差,以便教师及时查漏补缺,及时调整自己的教学方法和手段。2.2.1.5互动测评建立天然产物贴吧,师生可在开放的网络空间对自己课堂上的疑惑、问题、综合知识和教师授课方式中存在的问题进行交流;并通过贴吧及时公布课程讨论、复习要点、文献传递和授课改进,要求学生随时通过手机浏览贴吧,参与问题的答疑,及时提交贴吧上的作业。根据学生的互动频率和参与课题讨论的积极性来给予一定的分数。2.2.2终结性成绩天然药物化学课程卷面考核方式服务于学生应用能力的培养,采取多题量选答模式。涵盖学科发展的前沿、社会关注的学科要闻、科学论坛上的学科热点[19-21]。无需设标准答案和结论。教师评判时,不以结论为标准,而是从学生提出的论点和自我陈述中分析评价其对知识的掌握和理解程度,充分肯定具有创造性思维的答案。这种考核方式促使学生主动收集资料,积极思考问题,有效检查学生的记忆能力、联想能力、分析能力、创造能力和评价能力。比如“论述银杏叶提取物事件的经济、技术和市场影响因素,药学研究人员如何看待此事件(从专业层次分析,不要网络搜索)”、“如何解决红豆杉资源与紫杉醇需求的矛盾(从市场需求和生物技术领域分析讨论)”、“从屠呦呦获诺贝尔奖看我国天然药物化学科学的发展”等与天然药物化学知识点相关的内容都可以在终结性考试中出现,其考核的目的也是过程性评价中分析解决问题,专业思维、归纳总结和专业判断能力的综合体现。2.2.3平时成绩学生应积极主动地参与理论课程的各个学习环节,平时成绩以考勤结果作为指标,无故缺勤者,每缺勤1次扣2分,3次及以上缺勤按不及格处理,缺勤5次及以上者取消考试资格。
3结果
从2010年开始,笔者不断地完善天然药物化学过程性评价内容和方式,在河南大学中药学专业连续试运行了5届学生,通过网络互动、课间咨询、期末总结报告和参与过程性评价学生的自我陈述,过程性成绩的评价模式不仅增加了知识点的涵盖面,也在很大程度上提高了学生的综合能力,由原先的被动接受变为现在的主动思考、主动去解决实际问题,提高了学生的综合素质,乐于被学生认可。由于教学过程的一个又一个环节,改变了以往学生听课的注意力不集中、思维散漫和重点不突出等缺陷,同时在此过程中,授课教师可及时掌握学生的学习状态,及时调整教学内容;学生在讲解的过程中提出的一些问题引导教师进一步查阅资料,将学科前沿的情况在授课过程中有所渗透,以达到“教学相长”。
4问题
在对天然药物化学进行过程性评价的过程中,虽很有成效,但也存在一些问题。小班级人数在40人以内授课,教学效果和互动以及评价成绩都很好,如果是多达100人以上的大班级授课,每个学生的理解能力和程度不同,考核过程中需要考察每个学生的学习情况,需要教师批阅大量的试卷进行总结分析,需要统计每一个学生的每一项成绩,工作量比较大,难以长时间坚持。在这种教学模式的探索中,笔者根据自己的经验不断向学院、学校教务部门反馈信息,争取得到政策上的支持,并在授课过程中无法改变的大班教学中推行分小班讨论,加强过程性评价的覆盖范围,达到提高教学质量的目的,实现提高学生自我学习、分析解决问题的能力,推动学生对专业知识的需求动力,增强了专业思维能力和创新意识。
作者:康文艺 王金梅 陈寅生 魏金凤 郭秀春 李昌勤 单位:河南大学中药研究所