生物制藥工藝學(xué)實驗課程體系構(gòu)建

曾柏全，何 鋼，劉高強

(中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 湖南 長沙 410004 )

生物制藥工藝學(xué)實驗課程體系構(gòu)建

曾柏全，何 鋼，劉高強

(中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 湖南 長沙 410004 )

生物制藥工藝學(xué)實驗是生物制藥主干專業(yè)實踐課之一, 針對其實驗體系未能充分體現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展步伐及培養(yǎng)大學(xué)生素質(zhì)等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題. 基于傳統(tǒng)實驗項目，增加綜合性、設(shè)計性實驗的數(shù)量,建立生物制藥工藝學(xué)完整的實驗課程體系,以提高學(xué)生的思維創(chuàng)新能力、綜合分析及實踐能力、就業(yè)適應(yīng)能力，為實驗教學(xué)的改革和發(fā)展提供借鑒。

課程體系；實驗教學(xué)；生物制藥

目前，全國藥品生產(chǎn)企業(yè)5100余家，已通過藥品GMP認證的企業(yè)4800家，其中生物制藥企業(yè)400多家，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，生物制藥已成為新藥開發(fā)的一個十分活躍的領(lǐng)域，而我國的生物制藥研究現(xiàn)在仍然處在模仿階段，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少；科研成果轉(zhuǎn)化率較低，不能順利產(chǎn)業(yè)化[1]，這就對具備較強實踐能力的生物制藥人才的需求日益增加。而生物制藥工藝學(xué)實驗是與生物制藥工藝學(xué)理論課配套的實驗課程，是學(xué)生的理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力的一個重要環(huán)節(jié)，但現(xiàn)高校培養(yǎng)模式還是比較單一，為了更好地與市場銜接，在培養(yǎng)模式上應(yīng)根據(jù)實際不斷創(chuàng)新[2]；因此，構(gòu)建科學(xué)合理的生物制藥工藝學(xué)實驗課程體系革對學(xué)生能力的提高具有重要作用。

一、建設(shè)思路

（一）建設(shè)目標

生物制藥工藝學(xué)實驗基于化學(xué)、生物學(xué)、化工等學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識和技能，體現(xiàn)生物技術(shù)與工程及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)原理、工藝技術(shù)過程、分析檢測手段和工程設(shè)計等基礎(chǔ)理論、基本技能，以農(nóng)林植物資源開發(fā)利用為特色，為大學(xué)生將來從事藥物的生產(chǎn)、管理和新藥物開發(fā)與研究的應(yīng)用型工程技術(shù)人才奠定堅實的基礎(chǔ)。

（二）建設(shè)要求

構(gòu)建較完整的生物制藥工藝學(xué)實驗課程體系，學(xué)生能掌握生物制藥的藥物活性成分提取及分離工藝，具備藥物制備的基本技術(shù)與技能。

通過生物制藥工藝學(xué)實驗，學(xué)生將能夠：

1.掌握生物制藥的藥物活性成分提取及分離工藝。

2.對藥物制備與生化分離有較強的感性認識及動手能力，并具備從事生物藥品研究、生產(chǎn)與開發(fā)的基本知識、基本理論和基本技能。

3.為應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)研究、開發(fā)生物藥物奠定必備基礎(chǔ)。

4.結(jié)合理論授課和實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)科學(xué)思維、觀察分析問題的能力，訓(xùn)練嚴謹、求實的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。

二、生物制藥工藝學(xué)實驗課程體系的構(gòu)建

（一）綜合性實驗體系

隨著大學(xué)質(zhì)量工程的開展，注重學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，對于理工科實驗教學(xué)需不斷完善，而綜合性實驗是比驗證性實驗更獨立，系統(tǒng)性更完整的實驗，實驗的程序應(yīng)是教師給定或?qū)W生自選題目，由學(xué)生自己確定任務(wù)，明確實驗?zāi)康呐c實驗原理，設(shè)計實驗方案，確定實驗路線，利用實驗室的儀器設(shè)備，獨立完成實驗任務(wù)、記錄并分析處理實驗數(shù)據(jù)，綜合性實驗需要較好的實驗條件，以滿足學(xué)生選擇不同實驗項目、實驗方法、儀器設(shè)備的需求，實驗室要面向?qū)W生全天候開放，提供實驗條件，為學(xué)生服務(wù)。

如D-甘露醇為白色針狀晶體，無臭，略有甜味，不潮解；用于大面積燒傷及燙傷產(chǎn)生的水腫，有利尿作用，目前工業(yè)化是用葡萄糖與果糖混合物在鎳催化下加氫而得。其收率低，需要尋求更好的一種工藝。海帶，是海藻類植物之一，是一種低溫海水中常見的大型海生褐藻植物。海帶中含有大量的甘露醇，由于其易溶于水，所以采用水浴法提取，獲得分離后的甘露醇，為海帶的開發(fā)與充分利用提供了依據(jù)。本實驗從海帶中提取甘露醇的，有助加深對生物藥物的提取、分離、純化途徑的了解，為實際生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

（二)設(shè)計性創(chuàng)新性實驗

設(shè)計創(chuàng)新性實驗對學(xué)生的能力素質(zhì)提出了較高的要求，不僅要求學(xué)生有較扎實的專業(yè)知識，同時應(yīng)具備實踐與創(chuàng)新能力。

現(xiàn)開設(shè)的生物制藥實驗普遍沒有很好地將生物技術(shù)與藥學(xué)結(jié)合，實驗內(nèi)容多偏重采用常規(guī)提取分離技術(shù)手段生產(chǎn)藥用成分的粗制品，而不是生產(chǎn)符合國家質(zhì)量標準的藥品。在實驗項目的實施過程中，不注意對產(chǎn)品進行質(zhì)量控制[3-5]，不關(guān)注得到產(chǎn)品是否達到藥用標準及GMP要求。不注重現(xiàn)代提取工藝及生物技術(shù)的應(yīng)用，這不僅淡化了學(xué)生質(zhì)量控制意識，與制藥行業(yè)要求不相適應(yīng)，培養(yǎng)的人才不能適應(yīng)現(xiàn)代生物制藥發(fā)展的要求，迫切需要進行實驗教學(xué)內(nèi)容的改革。

如近年來天然色素發(fā)展表現(xiàn)為4個特點：①用量劇增，國際需求量已達到數(shù)千萬噸；②品種多樣，目前國際上已開發(fā)的天然色素共有100余種；③產(chǎn)值猛增，全世界天然食用色素的總金額已達20億美元，對天然色素的需求已經(jīng)步入快速增長期；④資源豐富，提取食用天然色素的原料多為植物性原料，主要包括從人工種植的植物提取食用天然色素，如辣椒紅色素、蘿卜紅色素、甜菜紅色素、姜黃色素、紅花色素、黑芝麻色素、紅甘藍色素、洋蔥色素、黑米色素、紅米色素等；從農(nóng)副產(chǎn)品和廢棄物提取食用色素，如高亮紅色素（高粱殼）、類胡蘿卜色素（蠶砂）、紫玉米色素（穗軸）、玉米黃色素（淀粉廠黃漿）、葡萄皮色素（酒渣）、橘皮色素（橘皮）、花生內(nèi)衣色素（紅花生果仁外衣）、紫草紅色素（紫草根）、植物炭黑素和煙熏色素等；從野生植物和野漿果類提取天然食用色素，如越橘紅色素、黑加侖色素、烏飯果色素、藍萣果色素、桑葚色素、沙棘黃色素、茜草色素、黑櫻桃色素、楓葉黑色素和萬壽菊色素等。

因此，根據(jù)背景知識，并以下列參考文獻為基礎(chǔ)資料，在進一步查閱相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，試設(shè)計出2條以1-2種材料為原料，提取制備天然色素的工藝路線和相應(yīng)的檢測方案。這是較典型的設(shè)計性實驗。這對學(xué)生能力提出了更高的要求，促進創(chuàng)新人才的培養(yǎng)(5)。

三、生物制藥工藝學(xué)實驗課程的配套體系

生物制藥工藝學(xué)實驗的配套體系可大力促進其實驗教學(xué)的有序?qū)嵤?，尤其在實驗教學(xué)手段、方法等方面要大膽創(chuàng)新，甚至在實驗室的管理模式都要有一個大的突破，以形成一個良好的實驗教學(xué)氛圍。

（一）實驗教學(xué)手段的改革

由于生物藥物有效成分在生物材料中含量較低，易受環(huán)境因素（包括物理因素、化學(xué)因素與生物因素）影響，提取的工藝路線對活性成分的影響十分顯著，因此，現(xiàn)代化的提取手段顯得尤為重要。由于核酸類、血液、酶、免疫制品及糖類等生化藥物的理化性質(zhì)的穩(wěn)定性較差，運用冷凍干燥技術(shù)就能有效解決生物制藥過程中藥物的穩(wěn)定性問題，設(shè)計性的實驗過程中掌握一些先進儀器設(shè)備的正確操作與使用顯得也尤為重要，如冷凍真空機、高速冷凍離心機、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、超率技術(shù)、發(fā)酵罐等設(shè)備的正確使用，為將來走向社會打下堅實的基礎(chǔ)。

（二）完善實驗教學(xué)方法

實驗過程中充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用及學(xué)生主體作用的有機結(jié)合，實驗室全天候?qū)W(xué)生開放，根據(jù)實驗室現(xiàn)有的設(shè)備與條件，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，建立大學(xué)生實踐創(chuàng)新基地，切實提高學(xué)生的實踐技能和創(chuàng)新思維能力[6-7]。

（三）科研促進實驗教學(xué)

在理工科領(lǐng)域建設(shè)一支既有專業(yè)功底和廣博的知識又掌握了相關(guān)專業(yè)實際技能的“雙師型”教師隊伍[8]，將有力促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)；結(jié)合教師的科研成果，促進實驗內(nèi)容、實驗方法與手段的不斷更新[9-10]。

當然，利用較先進的儀器設(shè)備對生物藥物的制備具有重要作用，如采用氣相色譜、紫外可見分光光度計可有效分析藥物的成分及含量，采用發(fā)酵罐進行藥物制備的發(fā)酵工藝優(yōu)化，學(xué)生對這些儀器設(shè)備的熟練操作與使用為將來走向社會奠定堅實的基礎(chǔ)[11]。

總之，生物制藥工藝學(xué)實驗課程體系的完善與建立對全面提高學(xué)生的實踐及創(chuàng)新能力具有深遠的影響，為前途廣闊的生物制藥產(chǎn)業(yè)提供高素質(zhì)人才。

[1] 靳 珅,李 洋,李 乾,等.我國生物制藥研究進展及展[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展,2012,12(2):370-377．

[2] 甘 露,曾志堅. 碩士研究生職業(yè)勝任力問題探討[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報( 社會科學(xué)版),2013,7(1):141-144．

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[4] 韓立強,張鳴放. 應(yīng)用型本科工程教育的定位初探[J]. 中國高等教育,2007,(4):34-35．

[5] 張家穎,陸艷娟,李曉梅. 建立醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置[J], 實驗室研究與探索,2005,24 (2):55-56．

[6] 曹 華,腓 鵬,王松海,等.分子生物學(xué)實驗教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 醫(yī)學(xué)教育探討,2006,5(1):59-60,62.

[7] 張優(yōu)敏,畢光忠,吳乃利,等. 醫(yī)學(xué)生創(chuàng)新教育問題與對策[J]. 中國高等醫(yī)學(xué)教育,2003 (3):30-31.

[8] 周松濤.大力提升高校內(nèi)涵式發(fā)展水平，助推湖南教育強省[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報( 社會科學(xué)版),2013,7(1):130-132.

[9] 廖慶敏,秦剛年,李勉媛. 科研融入實驗教學(xué)提高學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)[J]. 實驗室研究與探索, 2009, 28(3):15-18.

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[11] 曾柏全, 徐剛標, 姚躍飛, 等. 生物制藥工藝學(xué)實驗教學(xué)體系改革研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報( 社會科學(xué)版),2010,4(4):144-145.

On the Construction of Biopharmacentics Process Experimental System

ZENG Bai-quan, HE Gang, LIU Gao-qiang
(College of Life Science, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

Biopharmacentics process experiment is one of the main courses of Biopharmacentics. According to the experimental system was not fully ref l ected the development of biological technology and the issues of the quality of training college students.Based on the traditional experiment, the numbers of comprehensively designed experiment had been increased. It is necessary to establish a complete experiment curriculum, improving students’ ability of innovation, cultivating students’ comprehensive capacity and operation, employment adaptability. The study provides reference for the teaching reform and development of other courses.

curriculum system; experimental teaching; biotechnological pharmaceutics

G642.3

A

1673-9272(2013)05-0211-02

2013-09-15

湖南省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目：“生物制藥工藝學(xué) ‘三性’實驗教學(xué)研究”（編號：178）；中南林業(yè)科技大學(xué)教學(xué)改革研究項目：“生物制藥工藝學(xué)實驗教學(xué)體系改革”（編號：(Z) 00577-118）。

曾柏全（1967-），男，湖南邵東人，中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，博士，研究方向：生物制藥工藝學(xué)的教學(xué)與科研工作。

[本文編校：李浩慧]