體內(nèi)藥物分析教學(xué)融入綠色化學(xué)理念的思考

程忠哲，劉曉利

（1.濰坊醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261053；2.淄博市疾病預(yù)防控制中心，山東 淄博 455026）

體內(nèi)藥物分析教學(xué)融入綠色化學(xué)理念的思考

程忠哲1*，劉曉利2

（1.濰坊醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261053；2.淄博市疾病預(yù)防控制中心，山東 淄博 455026）

體內(nèi)藥物分析；綠色化學(xué)；環(huán)境保護(hù)

綠色化學(xué)是指在化學(xué)品的生產(chǎn)中盡可能減小或避免使用產(chǎn)生環(huán)境副作用的化學(xué)品，又稱為環(huán)境友好化學(xué)。綠色化學(xué)作為一種有效的預(yù)防污染的科學(xué)方法，使用創(chuàng)新的科學(xué)解決方案，從源頭對(duì)污染進(jìn)行預(yù)防和控制[1]。

體內(nèi)藥物分析也稱生物分析，是指體內(nèi)樣品（生物體液、器官或組織）中藥物及其代謝物或內(nèi)源性生物活性物質(zhì)的定量和定性分析。隨著生命科學(xué)的發(fā)展，體內(nèi)藥物分析與藥物的研究、開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用已密切相關(guān)。在新藥研究過(guò)程中，按照國(guó)家新藥注冊(cè)審批有關(guān)規(guī)定，需進(jìn)行動(dòng)物和人體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)、毒代動(dòng)力學(xué)研究；在藥物一致性評(píng)價(jià)中進(jìn)行生物等效性研究；為保證臨床用藥安全有效，還要進(jìn)行治療藥物監(jiān)測(cè)研究等。因此，體內(nèi)藥物分析直接關(guān)系到藥物質(zhì)量評(píng)價(jià)和藥物臨床使用的有效性和安全性[2]。

近年來(lái)，隨著制藥企業(yè)、藥物研發(fā)機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、高等醫(yī)藥院校、醫(yī)藥科研機(jī)構(gòu)、藥檢與醫(yī)藥監(jiān)督管理部門(mén)對(duì)體內(nèi)藥物分析人員需求的增加，許多醫(yī)藥類高校面向高年級(jí)本科生、研究生開(kāi)設(shè)體內(nèi)藥物分析課程。目前，綠色化學(xué)尚未發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，因此，有必要將綠色化學(xué)理念融入學(xué)生的專業(yè)課教學(xué)中。本文就如何在體內(nèi)藥物分析教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念進(jìn)行探討。

1 改革理論課教學(xué)內(nèi)容，增加綠色化學(xué)新知識(shí)

1.1 提煉和滲透綠色體內(nèi)藥物分析的主要內(nèi)容

目前，體內(nèi)藥物分析課程尚無(wú)統(tǒng)一的教材，并且相關(guān)教材中沒(méi)有體現(xiàn)綠色化學(xué)內(nèi)容。為使學(xué)生了解綠色體內(nèi)藥物分析這一新領(lǐng)域和樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的觀念，我們圍繞綠色化學(xué)十二原則提煉出與體內(nèi)藥物分析密切相關(guān)的內(nèi)容。綠色體內(nèi)藥物分析的主要內(nèi)容：（1）防止廢棄物產(chǎn)生；（2）安全的溶劑和輔料；（3）能量的使用要講效率；（4）分析過(guò)程要安全，防止事故發(fā)生。在體內(nèi)藥物分析緒論中，結(jié)合現(xiàn)實(shí)環(huán)境污染問(wèn)題，如我國(guó)的霧霾、美國(guó)的洛杉磯煙霧和勒甫河事件、東京化學(xué)煙霧、水俁病、痛骨病事件等，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)物質(zhì)的使用可能會(huì)對(duì)人類健康和環(huán)境造成危害。如果綠色化學(xué)在體內(nèi)藥物分析過(guò)程中沒(méi)有得到足夠重視，同樣也會(huì)對(duì)環(huán)境造成副作用，從而引出綠色體內(nèi)藥物分析的基本內(nèi)容。

1.2 綠色體內(nèi)樣品前處理方法

體內(nèi)樣品前處理方法眾多，如蛋白沉淀法、液-液萃取法、固相萃取法等。如何選擇樣品前處理方法、這些樣品前處理方法有哪些異同等往往是學(xué)生把握不好的問(wèn)題。此外，樣品前處理方法消耗大量有機(jī)溶劑，這也是體內(nèi)樣品前處理方法需要綠色化的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，在講授這部分內(nèi)容時(shí)，比較不同的樣品前處理方法，滲透綠色化學(xué)理念，通過(guò)比較分析，讓學(xué)生選擇一種回收率高、重現(xiàn)性好、快速、成本較低、易于自動(dòng)化且綠色環(huán)保的樣品前處理方法。與液-液萃取法相比，蛋白沉淀法所需有機(jī)溶劑體積小、耗時(shí)短。然而，蛋白沉淀法對(duì)樣品的凈化程度不如液-液萃取法，還可能導(dǎo)致色譜柱壓力升高、基質(zhì)效應(yīng)等問(wèn)題。因此，在選擇液-液萃取法時(shí)，可以減少萃取用有機(jī)溶劑的體積，減少樣品吹干后的復(fù)溶液體積，這樣既環(huán)保又避免了靈敏度降低對(duì)分析方法造成的影響。固相萃取法不但可以去除體內(nèi)樣品中的干擾成分、選擇性地富集目標(biāo)分析物，還能減少有機(jī)溶劑的使用。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的固相萃取法在減少有機(jī)溶劑使用的同時(shí)，還能滿足分析方法對(duì)目標(biāo)分析物高回收率的要求。此外，將一些綠色化的新樣品處理方法，如固相微萃取技術(shù)、液-液微萃取技術(shù)、超聲提取技術(shù)、加速溶劑提取技術(shù)、揮發(fā)性有機(jī)物真空蒸餾技術(shù)及超臨界流體萃取技術(shù)等介紹給學(xué)生，一方面，讓學(xué)生了解樣品前處理技術(shù)的發(fā)展前沿，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，使學(xué)生知道科學(xué)工作者為體內(nèi)藥物分析的綠色化做出的努力，培養(yǎng)學(xué)生的綠色體內(nèi)藥物分析觀念。

1.3 綠色分離技術(shù)

體內(nèi)藥物分析中常用的分離技術(shù)包括高效液相色譜法（HPLC）、超高效液相色譜法（UHPLC）、氣相色譜法（GC）、毛細(xì)管氣相色譜法及液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（LC-MS）。對(duì)樣品分離技術(shù)內(nèi)容，參考綠色體內(nèi)藥物分析的基本理念，講授不同分離技術(shù)的特點(diǎn)。如傳統(tǒng)的HPLC色譜柱較大且分析時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致耗能高，產(chǎn)生大量流動(dòng)相廢液。UHPLC技術(shù)在提高分離度的同時(shí)，能顯著降低分析時(shí)間，節(jié)省有機(jī)溶劑。UHPLC需要更少的樣品進(jìn)樣體積，可以降低樣品處理消耗的溶劑。另外，與HPLC相比，UHPLC消耗更少的洗針溶液。氣相色譜法，特別是毛細(xì)管氣相色譜法通常用來(lái)分析揮發(fā)性和半揮發(fā)性的化合物。GC無(wú)需溶劑作為流動(dòng)相，因此更符合綠色化學(xué)理念。然而，對(duì)于一些需要衍生化（如硅烷化和肟化）才能使用GC分析的化合物，采用液相色譜法即可避免衍生化。只有在理解不同分離技術(shù)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，才能根據(jù)目標(biāo)分析物的特點(diǎn)來(lái)選擇適宜的綠色分離技術(shù)。

1.4 綠色流動(dòng)相和可替代溶劑

流動(dòng)相是液相色譜法主要消耗的有機(jī)溶劑。在反向色譜中，當(dāng)采用質(zhì)譜檢測(cè)時(shí)，流動(dòng)相的組成大部分為有機(jī)溶劑；當(dāng)采用紫外檢測(cè)器時(shí)，分析時(shí)間的延長(zhǎng)，同樣會(huì)增加有機(jī)溶劑的消耗。對(duì)流動(dòng)相的選擇這部分內(nèi)容，要著重講授如何選擇合適的色譜柱和優(yōu)化流動(dòng)相中有機(jī)溶劑與緩沖溶液的比例，以達(dá)到減少有機(jī)溶劑使用的目的；在液質(zhì)聯(lián)用分析時(shí)，應(yīng)盡量避免流動(dòng)相分流導(dǎo)致產(chǎn)生大量廢液；在多組分分析時(shí)，升高溫度可以改善分離度，從而縮短分析時(shí)間；同時(shí)，也要注意盡量避免選擇有害的溶劑作為流動(dòng)相，如乙腈，可以采用甲醇作為替代溶劑，或者用甲醇和乙腈按一定比例混合，減少乙腈的使用。

2 加強(qiáng)課堂外綠色體內(nèi)藥物分析教育

體內(nèi)藥物分析理論課時(shí)有限，教師應(yīng)給學(xué)生推薦綠色化學(xué)相關(guān)參考書(shū)、網(wǎng)絡(luò)資源，例如美國(guó)化學(xué)會(huì)定期更新的綠色化學(xué)文獻(xiàn)庫(kù)和綠色化學(xué)應(yīng)用實(shí)例相關(guān)網(wǎng)站等[3]，讓學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)知識(shí)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。組織學(xué)生參觀學(xué)校分析測(cè)試中心、制藥企業(yè)分析部門(mén)等，體會(huì)綠色分析技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)一些體內(nèi)藥物分析開(kāi)放性s研究課題，讓學(xué)生以小組為單位，按自己的興趣選擇課題、查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，包括樣品采集、樣品前處理及儀器設(shè)備的使用等，通過(guò)評(píng)選具有創(chuàng)新性、可行性的方案進(jìn)行課題研究。

隨著體內(nèi)藥物分析技術(shù)的發(fā)展，綠色體內(nèi)藥物分析方法越來(lái)越被重視。綠色體內(nèi)藥物分析技術(shù)在減少或防止廢棄物產(chǎn)生、使用安全的溶劑、節(jié)省能源的同時(shí)，將對(duì)分析人員的風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)環(huán)境的副作用最小化。體內(nèi)藥物分析的綠色化發(fā)展，有賴于新一代藥學(xué)專業(yè)人才的教育與培養(yǎng)。將綠色化學(xué)理念融入體內(nèi)藥物分析教學(xué)中，不僅拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更培養(yǎng)了學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)，使學(xué)生樹(shù)立了對(duì)社會(huì)、對(duì)未來(lái)的責(zé)任感。

[1]朱清時(shí).綠色化學(xué)和新的產(chǎn)業(yè)革命[J].現(xiàn)代化工，1998，18（1）：4-6.

[2]杭太俊.藥物分析[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2016.

[3]Dennis L，Hjeresen，David L，et al.Green Chemistry and Education[J].J Chem Edu，2000（12）：1543-1547.

（*通訊作者：程忠哲）

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1671-1246（2017）08-0064-02