綠色化學(xué)在藥學(xué)和藥物制劑專業(yè)實驗中的探索和應(yīng)用

景永帥，張丹參，戎欣玉，謝英花，杜紅霞，栗章彭

（河北科技大學(xué)，河北石家莊050018）

綠色化學(xué)在藥學(xué)和藥物制劑專業(yè)實驗中的探索和應(yīng)用

景永帥，張丹參，戎欣玉*，謝英花，杜紅霞，栗章彭

（河北科技大學(xué)，河北石家莊050018）

結(jié)合河北科技大學(xué)藥學(xué)和藥物制劑專業(yè)的實驗教學(xué)改革實施情況，從實驗教材編寫、實驗安排優(yōu)化、綠色實驗室建設(shè)以及規(guī)章制度完善等方面，探討在藥學(xué)實驗教學(xué)過程中實施綠色化學(xué)改革的實踐和經(jīng)驗。

綠色化學(xué)；藥學(xué)和藥物制劑；實驗教學(xué)

在環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的當(dāng)今社會，化學(xué)污染為主要的污染源。因此，綠色化學(xué)應(yīng)運而生。綠色化學(xué)又稱清潔化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué)，是指在沒有或者只有盡量小的環(huán)境副作用的情況下，在經(jīng)濟和技術(shù)上可行的設(shè)計和生產(chǎn)的化學(xué)品和化學(xué)過程［1］。綠色化學(xué)旨在利用能夠保護環(huán)境的化學(xué)技術(shù)，考慮節(jié)約資源、減少廢棄物的排放，從而從根本上解決化學(xué)污染。

實驗室是高校進行教學(xué)和科研的重要基地，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要場所［2］。然而，目前許多高校實驗室都存在濫用化學(xué)制劑、不合理處置“三廢”等現(xiàn)象，這不僅會造成環(huán)境污染，而且不利于培養(yǎng)具有可持續(xù)綠色發(fā)展意識的專業(yè)型人才［3］。我校藥學(xué)和藥物制劑專業(yè)學(xué)生從二年級開始進行藥學(xué)相關(guān)實驗的理論和操作的學(xué)習(xí)，如開展藥物分析、藥物化學(xué)、天然藥物化學(xué)、藥劑學(xué)等實驗。在實驗教學(xué)中，要大量使用有機溶劑，不可避免地會產(chǎn)生化學(xué)污染物，因此，在藥學(xué)實驗教學(xué)中，我校采取一些切實有效的辦法解決實驗造成的環(huán)境污染問題，在培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的同時，增強其保護環(huán)境的意識。筆者結(jié)合本校的實驗教學(xué)改革實施情況，從實驗教材編寫、實驗安排優(yōu)化、綠色實驗室建設(shè)等方面談?wù)劸G色化學(xué)在藥學(xué)和藥物制劑專業(yè)實驗改革中的應(yīng)用體會。

1　修訂實驗教材，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)新理念

本校以傳統(tǒng)藥學(xué)實驗內(nèi)容為基礎(chǔ)，加大綠色化學(xué)實驗教材的改革力度，在保證教學(xué)目標(biāo)達成的同時，將綠色化學(xué)內(nèi)容逐步滲透。例如：采用無毒無害的碳酸鈉作為催化劑合成阿司匹林，比原來將濃硫酸當(dāng)作催化劑的加熱合成法速度更快，產(chǎn)率和純度均有所提高，無污染，操作更安全。另外，本實驗合成的乙酰水楊酸粗品，可作為基本操作實驗“重結(jié)晶”之用，精制以后的乙酰水楊酸純品又為基本操作實驗“熔點的測定”之用，這不但可以節(jié)省試劑和原料，而且可通過熔點檢查學(xué)生做的產(chǎn)品是否合格。

此外，本校在實驗教材中添加開放性實驗課題供學(xué)生選擇，如中藥的有效成分提取工藝優(yōu)化、蔬果中有機磷農(nóng)藥的含量測定以及非諾貝特膠囊的制備研究等。學(xué)生可以結(jié)合自己的興趣愛好選擇課題，查閱相關(guān)文獻，設(shè)計實驗方案并加以實施，同時，教師在潛移默化中將綠色化學(xué)的理念灌輸?shù)綄W(xué)生心中，從而讓學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展的綠色觀念。

2　優(yōu)化實驗安排，深化綠色化學(xué)教育

2.1選擇無污染替代品

依據(jù)綠色化學(xué)的理念，在實驗設(shè)計中應(yīng)該充分考慮試劑和產(chǎn)物的毒性以及“三廢”的處理。在設(shè)計實驗時，本校選用無毒或低毒的試劑代替有毒的試劑，從而在源頭減少污染物的排放，如用溴乙烷代替溴苯、用食用乙醇代替工業(yè)乙醇、H2O2和ClO2代替氯氣發(fā)揮漂白作用等。這樣，在不影響教學(xué)實驗的前提下還能夠達到保護環(huán)境的目的。

2.2設(shè)計循環(huán)實驗

循環(huán)實驗即通過調(diào)整實驗的順序，將上個實驗的產(chǎn)物作為下個實驗的原料，努力延長產(chǎn)物的使用周期，從而構(gòu)成一個有機結(jié)合的實驗序列，達到循環(huán)使用的目的［4］。如我校開展的“乙酸乙酯的合成與水解實驗”和“蘆丁的提取實驗”，乙酸乙酯水解得到的產(chǎn)物乙醇可以作為溶劑提取槐米中的蘆丁成分。這樣就可有效利用產(chǎn)物，既節(jié)省時間和藥品，又減少污染。設(shè)計循環(huán)實驗，不僅可以節(jié)約實驗經(jīng)費，使本來存在的幾次污染變成一次污染，甚至變得沒有污染。

2.3設(shè)計微量實驗

一般微量實驗所使用的試劑是常規(guī)試劑的1/10甚至更少，但不影響實驗結(jié)果的清晰度和準(zhǔn)確性，這樣可以在試劑使用方面控制到最少量，最大限度地減少源頭污染［5］。本校的多個藥學(xué)實驗已采用微量或半微量實驗方法，比如在“天然藥物化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)分析”實驗中利用點滴板，實驗效果較明顯，且在試劑方面控制到最小的計量，大大減小了對環(huán)境的污染。另外，在“維生素C注射液的處方考察與制備實驗”中，原實驗采用5 mL安瓿瓶灌封，經(jīng)實驗改革后采用2 mL安瓿瓶，這樣不僅可以減少實驗經(jīng)費，縮短實驗時間，還可以減少實驗廢棄物排放量。

3　多方面進行改進，建立綠色實驗室

3.1開展虛擬仿真實驗，減少試劑使用

運用現(xiàn)代化教學(xué)手段，以多媒體為載體進行模擬仿真實驗可以達到化學(xué)試劑以及儀器設(shè)備“零投入”和廢棄物“零排放”［1］。本校引進“藥物制劑虛擬仿真實驗”，采用計算機虛擬仿真技術(shù)，涵蓋GMP標(biāo)準(zhǔn)下的藥物顆粒制劑生產(chǎn)、片劑生產(chǎn)、膠囊劑生產(chǎn)、水針劑生產(chǎn)以及衛(wèi)生水系統(tǒng)、空調(diào)空壓設(shè)備等場景。通過仿真實驗，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。另外，本校以實驗原理、實驗過程、實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，引進和改進實驗?zāi)M軟件，可以讓學(xué)生在機房通過計算機直觀地體驗實驗過程。通過開展仿真實驗，既解決了環(huán)境污染的問題，又達到了教學(xué)目的。

3.2引進新技術(shù)和新設(shè)備降低能耗、減少污染

我校實驗室引進微波、超聲波以及超臨界萃取等設(shè)備建立綠色實驗室。在天然藥物化學(xué)實驗中，采用超聲波輔助提取技術(shù)提取板藍根中的有效成分，與傳統(tǒng)的電爐加熱提取方法相比較時間更短、提取率更高。

3.3利用有利條件種植綠植凈化環(huán)境

綠色植物如萬年青、蘆薈、月季花、吊蘭等對甲醛、硫化氫、乙醚、苯等有害氣體有很強的吸收能力，種植綠色植物既能美化環(huán)境，又能吸收一些有毒有害的氣體，使實驗環(huán)境綠色化［5-6］。本校在實驗樓周圍種植樹林和草坪，在實驗室的角落或周圍擺放一些價格便宜且容易栽種的蘆薈、吊蘭、綠蘿等植物，不僅能有效地吸收有毒有害的氣體，凈化空氣，還能美化環(huán)境。

3.4妥善處理“三廢”

實驗過程中產(chǎn)生的廢棄物主要包括廢氣、廢液和固體廢棄物［7］。對于廢氣，一般的有毒氣體本校通過改進實驗通風(fēng)裝置、添加尾氣吸收的設(shè)備來減少污染。部分氣體如氯化氫、二氧化硫等可以用水吸收，苯和甲苯經(jīng)酒精吸收后回收。對于廢液，按照其理化性質(zhì)，按照酸、堿、重金屬溶劑等分類處理，使用專用的廢液桶收集，之后集中處理。對于固體廢棄物，能夠回收的直接回收，不能回收的由專業(yè)人員進行掩埋、焚燒處理。破損的實驗儀器盡可能修復(fù)后再使用，減少廢棄物。

4　健全實驗室規(guī)章制度

實驗室建立了一套《藥學(xué)實驗教學(xué)中心規(guī)章制度匯編》的規(guī)章制度，對于實驗室安全管理、應(yīng)急預(yù)案、試劑及儀器的使用、人員崗位職責(zé)以及實驗室“三廢”處理辦法等，均有嚴(yán)格的管理制度。學(xué)院設(shè)置專門的機構(gòu)和負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)廢棄物的處理，同時實驗中心設(shè)有安全專員，定時檢查實驗室的設(shè)備和安全情況，以保障師生的安全。對于有毒試劑也有專員負(fù)責(zé)，放在專門的加鎖安全柜中，防止學(xué)生濫用、亂用試劑。

5　結(jié)語

本校藥學(xué)和藥物制劑專業(yè)在綠色化學(xué)理念的指導(dǎo)下，通過修訂實驗教材，優(yōu)化實驗安排，選用綠色試劑，減少實驗中“三廢”的產(chǎn)生，建立完善的規(guī)章制度等方面的工作，形成了較為完善的實驗教學(xué)體系，將綠色化學(xué)理念深深植入教師和學(xué)生心中，起到了節(jié)約實驗資源、改善實驗環(huán)境、防止環(huán)境污染的作用。

［1］張賽男，施偉梅.“綠色化學(xué)”在醫(yī)學(xué)院校藥學(xué)實驗中的應(yīng)用初探［J］.考試周刊，2015（91）：132.

［2］胡馨，周振環(huán)，黃子豪.在藥學(xué)專業(yè)化學(xué)實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)新理念［J］.考試周刊，2014（94）：135-136.

［3］張?zhí)m芳，何文涓.高職藥學(xué)專業(yè)藥物化學(xué)實驗教學(xué)綠色化［J］.職業(yè)技術(shù)，2009（10）：34.

［4］趙英福，吳兆華，李春彥.在藥學(xué)專業(yè)化學(xué)實驗課中滲透綠色化學(xué)新理念［J］.解放軍藥學(xué)學(xué)報，2008（1）：90-91.

［5］楊美珠.“綠色化學(xué)”在藥學(xué)實驗中的應(yīng)用探索［J］.教育教學(xué)論壇，2014（8）：211-212.

［6］苑娟，王俊敏，李曉飛，等.藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實驗教學(xué)的綠色化改革［J］.藥學(xué)教育，2011（4）：57-59.

［7］趙英福，汪洋，孫長安.在藥學(xué)專業(yè)化學(xué)實驗課中強化“綠色化學(xué)”理念［J］.西北醫(yī)學(xué)教育，2007（4）：669-671.

（*通訊作者：戎欣玉）

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河北省教育廳高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)項目資助；河北科技大學(xué)博士啟動項目（1181184）