關(guān)于《物理化學(xué)》與醫(yī)藥學(xué)緊密聯(lián)系的探討

武麗萍+馬偲程+楊旭+趙華文+趙先英

摘要：《物理化學(xué)》是藥學(xué)專業(yè)學(xué)生的必修課程，該課程是具有概念抽象、公式繁多、圖形復(fù)雜等特點的化學(xué)基礎(chǔ)課程。藥學(xué)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)特別注意該課程與醫(yī)藥學(xué)的聯(lián)系，將理論應(yīng)用于實際，以提高學(xué)習(xí)的興趣和效率。本文就《物理化學(xué)》各章節(jié)內(nèi)容和醫(yī)藥學(xué)的緊密聯(lián)系進(jìn)行了深入探討。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；醫(yī)藥學(xué)；緊密聯(lián)系

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）31-0068-02

《物理化學(xué)》是藥學(xué)專業(yè)學(xué)生在大學(xué)二年級開設(shè)的基礎(chǔ)必修課程。該課程本身具有概念圖形抽象、理論性和邏輯性強、微積分公式及公式限定條件繁多等特點，藥學(xué)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會感覺枯燥難懂而不易接受。而將《物理化學(xué)》各章節(jié)的理論知識和醫(yī)藥學(xué)方面的實際應(yīng)用結(jié)合起來，理論聯(lián)系實際，使抽象的內(nèi)容具體化，讓學(xué)生意識到所學(xué)知識的實際應(yīng)用價值，可以大大增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性和效率。那么，《物理化學(xué)》各章節(jié)內(nèi)容與醫(yī)藥學(xué)實際應(yīng)用有著怎樣的聯(lián)系？筆者做了如下總結(jié)。

一、熱力學(xué)與醫(yī)藥學(xué)的聯(lián)系

熱力學(xué)主要圍繞第一定律、第二定律展開，關(guān)注不同系統(tǒng)的能量守恒問題，利用熵增加和吉布斯能減小原理判斷過程進(jìn)行的方向和限度問題。人體是一個典型的熱力學(xué)系統(tǒng)，人體的新陳代謝伴隨著各種生化反應(yīng)在體內(nèi)的發(fā)生。既然涉及生化反應(yīng)，必然存在反應(yīng)的熱效應(yīng)。例如，我們可以利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的數(shù)據(jù)和甘氨酸代謝的化學(xué)反應(yīng)式，計算其在體內(nèi)氧化代謝生成尿素、二氧化碳和水的熱效應(yīng)。

此外，“熵病”是上世紀(jì)70年代以來，人們把熱力學(xué)特別是非平衡態(tài)熱力學(xué)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域而形成的新概念，也是我國中醫(yī)病理學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。將“熵病”一詞輸入到中文期刊檢索條目中查詢，會得到關(guān)于“熵”的理論和方法應(yīng)用于臨床疾病評估、不同疾病用藥規(guī)律研究、藥物作用機制探討等方面的檢索結(jié)果。例如，席宗翰[1]用積熵的觀點對藏藥益心康泰治療腦血管病的作用機制進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該藥可通過增加體內(nèi)負(fù)熵、消除積熵而發(fā)揮作用。陳峰[2]將熱力學(xué)熵的概念和生物熵變理論應(yīng)用于疾病研究，認(rèn)為宏觀上的疾病實質(zhì)上是由微觀上的生理病理變化造成的，這些微觀上的變化必然導(dǎo)致體內(nèi)熵的變化。不同疾病熵隨時間的變化曲線圖不同，根據(jù)熵變曲線就可以反映疾病所處的發(fā)展階段和證型。

二、化學(xué)平衡與醫(yī)藥學(xué)的聯(lián)系

化學(xué)平衡這一章研究的主要對象是可逆反應(yīng)，圍繞可逆反應(yīng)探討化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度等問題。人體中，生物大分子的水解、電解質(zhì)平衡、物質(zhì)代謝各步反應(yīng)等都涉及到化學(xué)平衡的基本規(guī)律。因此，化學(xué)平衡理論知識與生命過程息息相關(guān)。

可逆反應(yīng)對生命活動的重要意義體現(xiàn)在很多方面，如氧氣與血紅蛋白的結(jié)合生成氧合血紅蛋白的反應(yīng)即是一個可逆反應(yīng)。在肺部，通過人體呼吸使得氧氣分壓增大，根據(jù)平衡移動原則可知，反應(yīng)向生成氧合血紅蛋白的方向移動，從而使氧氣儲存起來；當(dāng)氧合血紅蛋白隨血液輸送到機體各器官時，氧氣的相對分壓減小，反應(yīng)則會向逆向移動，釋放氧氣，供機體各項生命活動所需。再如，人體每天從外界環(huán)境攝入食物，這些物質(zhì)在消化系統(tǒng)內(nèi)要經(jīng)過一系列的分解代謝，涉及到多個生化反應(yīng)。例如葡萄糖的無氧酵解過程中，6-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖之間的轉(zhuǎn)化、1，6-二磷酸果糖和3-磷酸甘油醛之間的轉(zhuǎn)化等，都是可逆反應(yīng)。正是這些可逆反應(yīng)的存在為機體調(diào)節(jié)糖代謝動態(tài)平衡、維持正常血糖水平提供了不可或缺的基礎(chǔ)。因此，學(xué)習(xí)可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡的相關(guān)理論知識，對于理解機體各種生理調(diào)節(jié)及代謝過程非常重要。

三、動力學(xué)與醫(yī)藥學(xué)的聯(lián)系

提起動力學(xué)，對于大多數(shù)藥學(xué)生而言首先想到的即是“藥代動力學(xué)”。這是一門定量研究藥物在生物體內(nèi)吸收、分布、代謝和排泄規(guī)律的學(xué)科。物理化學(xué)課程的開設(shè)，尤其是“動力學(xué)”這一章節(jié)，無疑為同學(xué)們今后學(xué)習(xí)藥代動力學(xué)這門專業(yè)課打下堅實的基礎(chǔ)。例如，在研究一些靜脈注射藥物時，我們常把其在體內(nèi)的代謝設(shè)計為單室模型，這一過程符合動力學(xué)中的一級反應(yīng)規(guī)律。在授課過程中，通過將“簡單級數(shù)的反應(yīng)”中“一級反應(yīng)”這部分內(nèi)容與單室模型藥物代謝過程相結(jié)合，以例題的形式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，一方面可以很好地引發(fā)學(xué)生們的興趣，另一方面也使得公式的記憶不再那么死板枯燥。

除了藥物代謝，動力學(xué)還與藥物的貯存密切相關(guān)，并被廣泛用于藥物有效期的預(yù)測上。經(jīng)典的預(yù)測方法是“留樣觀察法”，是將樣品置于通常的室溫貯存條件下，定期記錄和考察有關(guān)的穩(wěn)定性指標(biāo)，通過與零時刻樣品對應(yīng)指標(biāo)相比較，以確定其有效期的方法。這一方法準(zhǔn)確度高，但費時費力。于是，各式加速試驗法應(yīng)運而生，包括經(jīng)典恒溫法、溫度系數(shù)法、溫度指數(shù)法等[3]。

四、表面化學(xué)與醫(yī)藥學(xué)的聯(lián)系

表面化學(xué)一章主要介紹了不同界面常見的表面現(xiàn)象及基本規(guī)律。物質(zhì)分割越細(xì)，比表面積越大，表面效應(yīng)就越突出。比如，難溶藥物微粉化可以增加其溶解度，以利于人體吸收。如抗心力衰竭的心血管系統(tǒng)藥地高辛，粒徑減小到3.7μm時，可增加其在胃腸中的吸收；又如治療頭癬、嚴(yán)重體股癬等皮膚真菌感染的灰黃霉素，相同療效下，粒徑2.6μm的用量只是10 μm的一半[4]。

表面活性劑在醫(yī)藥學(xué)方面的應(yīng)用也非常廣泛。肺泡液體分子層中存在一種表面活性物質(zhì)DPPC，具有降低肺泡表面張力、維持肺泡容量相對穩(wěn)定等作用。新生兒肺泡中如果缺乏該物質(zhì)，則會造成呼吸窘迫綜合征，引起呼吸困難甚至危及生命。另外，表面活性劑具有增溶的作用，藥品行業(yè)中常用到的是吐溫類或聚氧乙烯蓖麻油等表面活性劑作為增溶劑。一些脂溶性維生素、抗生素類等難溶性藥物就可以通過增溶劑實現(xiàn)增大溶解度的目的，從而制備成濃度較高的澄清溶液，直接注射或內(nèi)服。在安瓿瓶內(nèi)壁涂上一層表面活性劑，使內(nèi)壁成為憎水表面，取用藥液時就不會在內(nèi)壁有殘留[5]。

五、膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液與醫(yī)藥學(xué)的聯(lián)系

膠體分散系統(tǒng)主要圍繞分散系的概念、溶膠的制備凈化、溶膠的三大性質(zhì)展開。在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的溶膠系統(tǒng)莫過于貴金屬金、銀溶膠。肺炎支原體是引起非典型性肺炎的常見病原體，支原體肺炎癥狀主要有頭痛、發(fā)熱、咽痛咳嗽、胸痛等；結(jié)核桿菌是引發(fā)結(jié)核病的主要病原菌，以肺結(jié)核最為多見，結(jié)核病是重要的傳染性疾病。目前，肺炎支原體IgM抗體檢測試劑盒和結(jié)核桿菌IgG抗體檢測試劑盒就是利用金溶膠的特殊性質(zhì)制備而成。

大分子溶液是關(guān)注蛋白質(zhì)、核酸、糖類等大分子化合物的結(jié)構(gòu)和溶解特性、大分子溶液的流變性等。大分子溶液的粘度比一般溶液大很多，這是大分子溶液一個非常重要的特點。血液可以看作是復(fù)雜的大分子溶液，血液粘度是反映血液粘滯性的重要指標(biāo)。血液過于粘稠，血流緩慢，會造成以血液流變學(xué)參數(shù)異常為特點的高血粘癥。該癥可導(dǎo)致晨起頭昏、視力模糊、困倦乏力，甚至誘發(fā)冠心病、心肌梗死等嚴(yán)重疾病。因此，血液粘度檢測應(yīng)該是老年人體檢時的常規(guī)檢查項目，血液粘度指標(biāo)直接關(guān)系老年人身體健康狀況。

綜上所述，《物理化學(xué)》各章節(jié)內(nèi)容與醫(yī)藥學(xué)中的實際應(yīng)用有著廣泛而緊密的聯(lián)系。藥學(xué)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時，應(yīng)將理論知識應(yīng)用于醫(yī)藥學(xué)實踐，通過實際應(yīng)用加深對理論知識的理解。同時，將耳熟能詳?shù)尼t(yī)藥學(xué)實例與抽象的理論知識相結(jié)合，也可以大大提高學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]席宗翰.顯微手術(shù)夾閉聯(lián)合血管內(nèi)介入栓塞術(shù)治療顱內(nèi)動脈瘤破裂[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2013，（11）：222.

[2]陳峰.中華中醫(yī)藥學(xué)刊[J].2007，（25）：2597-2599.

[3]候新樸.物理化學(xué)第6版[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2007：221.

[4]候新樸.物理化學(xué)第6版[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2007：255.

[5]崔黎麗，劉毅敏.物理化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2011：255-256.