生物醫(yī)用高分子材料知識的引入及對有機化學教學的輔助作用*

◆崔桂花 白羽 李文亮 隋春紅

生物醫(yī)用高分子材料知識的引入及對有機化學教學的輔助作用*

◆崔桂花 白羽 李文亮 隋春紅

有機化學是醫(yī)學院校重要的基礎課，在有機化學教學中加入相關生物醫(yī)用高分子材料的知識，既能加強學生對有機化學理論體系的理解，又能提高學生學習有機化學的積極性和學習效率，也能使學生了解醫(yī)用高分子材料的基礎理論及發(fā)展趨勢，為今后更好地從事醫(yī)務工作奠定基礎。

醫(yī)學課程；有機化學；生物醫(yī)用高分子材料

10.3969/j.issn.1671-489X.2015.24.099

1 前言

生物醫(yī)用高分子材料科學與醫(yī)學、生命科學等密切相關，在臨床醫(yī)學上發(fā)揮著越來越重要的作用，如新型抗癌制劑、抗病毒聚合物、載藥支架及人工器官等［1-2］。因此，對于醫(yī)務工作者而言，掌握生物醫(yī)用高分子材料的基本結構、性能、發(fā)展歷史和發(fā)展方向、生物相容性和穩(wěn)定性及優(yōu)缺點等是十分必要的。尤其是藥學等專業(yè)人才更應系統(tǒng)掌握生物醫(yī)用高分子材料的基礎理論，具備獨立開展新型生物醫(yī)用高分子材料設計、研制、結構和性能表征等技能。

然而目前國內大多數(shù)醫(yī)學院校除藥學、生物醫(yī)學工程等專業(yè)外，多數(shù)醫(yī)學類專業(yè)并未開設高分子科學等相關課程。因此，基于有機化學與高分子材料科學的密切聯(lián)系，在有機化學教學過程中適當講解材料學相關知識，既可以加強學生對有機理論知識的理解，又能提高學生學習有機化學的興趣與積極性，提高課堂效率，對有機化學的教學具有良好的輔助作用。

2 生物醫(yī)用高分子材料知識如何引入有機化學教學及其輔助作用

生物醫(yī)用高分子材料能激發(fā)學生的學習興趣 在教學過程中，由于有機化學的強專業(yè)性和基礎性會令部分學生感覺枯燥乏味，加上有機化學反應機理及立體結構等知識具有一定的深度和理解難度，因此在某種程度上會降低學生的學習興趣。若在有機化學教學中適當?shù)匾肷镝t(yī)用高分子材料，尤其是當今世界前沿的新型功能材料，將會激發(fā)學生學習興趣，逐漸消除其潛意識的心理抵觸與厭倦情緒。

如課程緒論部分，可由當前流行的美瞳即人工角膜接觸鏡引起，適度介紹美瞳化學成分硅酮丙烯酸酯（SMA）或氟硅丙烯酸酯（FSA），將使學生感覺有機化學與自身關系密切，從而激發(fā)進一步了解美瞳結構、性質及安全性等方面知識的興趣，對丙烯酸酯自然會有更深入的了解。

在緒論中將生物醫(yī)用高分子材料中的甲殼質（Chitin，別名殼聚糖、幾丁質等）等天然生物高分子知識與碳氫化合物結合，由于甲殼質廣泛存在于低等植物菌類，蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的外殼，真菌的細胞壁等，若由其來源講起，學生能清楚地意識到有機化學存在于生活的周圍，從而會產(chǎn)生對熟悉的物質去探其究竟的欲望，因此順理成章地便可與有機化學中的糖類等知識融匯到一起。

尤其是殼聚糖-硫代酰胺鹽這種新型藥用輔料［3］，可用于疫苗和生物菌的控釋和靶向給藥，能完成對知識層次的逐漸提高，又能激發(fā)學生學習有機化學的興趣；引入前沿性聚（N-異丙基丙烯酰胺），介紹其用于局部高熱性實質性腫瘤靶向給藥的載體及眼藥水［4-5］，使學生明確其基本結構后，介紹其聚合物的產(chǎn)生，由此引出烯烴的聚合反應，在擴展知識的同時也使學生的興趣自然而然得到提高。

生物醫(yī)用高分子材料知識的引入能吸引學生的注意力集中學生的注意力是提高教學質量的關鍵因素。有機化學自身知識體系的復雜性及有機化合物的多樣性，會使學生在幾個章節(jié)的學習后，對有機化學產(chǎn)生“麻木”的感覺［6］，注意力下降，甚至產(chǎn)生“厭學”情緒。因此，適當?shù)夭迦肱c所學有機化學章節(jié)相關的生物醫(yī)用高分子材料知識，能吸引學生的注意力。各個章節(jié)均可引入相關的生物醫(yī)用高分子材料，比如烯烴章節(jié)便可適當?shù)亟榻B人工髖關節(jié)髖臼、輸液容器、各種醫(yī)用導管、整形材料等聚乙烯［7］和聚丙烯塑料。由中科院長春應用化學研究所和山東威高集團有限公司合作，研發(fā)的具有我國自主知識產(chǎn)權的、化學和生物改性功能化聚烯烴熱縮彈性體，該材料已成功應用于一次性醫(yī)用注射器械，對藥物無吸附、無溶血和凝血現(xiàn)象等，在國內正逐步取代傳統(tǒng)的聚氯乙烯同類產(chǎn)品。

再如在醇的講解時，可以由日常生活中常用的傷口皮膚修復、眼部滴眼液、面膜及化妝水中有效成分PVA即聚乙烯醇講起；鹵代烷中用于人工肺的聚四氟乙烯，羧酸中用于可吸收縫合線、藥物緩釋材料、人工血管、止血劑、外科粘合劑和骨折內固定的聚乳酸，含氮有機物中用于制作假肢、假牙、人工肌腱、韌帶、牙槽骨、下頜骨以及軟骨等聚丙烯腈，雜環(huán)化合物中用于代用血漿的聚乙烯吡咯烷酮，羧酸衍生物中用于人工角膜和人工晶狀體的聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯，糖類化合物中用于手術縫合線的纖維，骨科材料中可降解的甲殼素等，這些知識是學生日常生活中耳熟能詳?shù)模虼四苎杆偌袑W生的注意力，進而提高課堂教學質量。

生物醫(yī)用高分子材料知識的引入能加深學生對有機知識的記憶 生物醫(yī)用高分子材料本身易實體化，學生具有濃厚的熟悉感和興趣，可以使知識點形象化，從而加深學生對知識點的記憶，達到深入淺出的效果。如烯烴反馬氏規(guī)則機理講解時，可以由藥用包裝材料聚丙烯高分子長鏈的形成入手，既能將自由基的穩(wěn)定性知識加以鞏固，又能強化學生對反應機理的掌握。

聚乳酸（PLLA）是FDA（美國食品和藥物管理局）認可的一種可完全生物降解，對環(huán)境無污染的聚酯類高分子材料，屬于人工合成的可生物降解的熱塑性脂肪族聚酯［8］。合成聚乳酸的主要原料是乳酸，乳酸是有機化學取代羧酸教學過程重要的化合物，在講解過程中便可以講解其在支架材料、牙科材料及納米纖維縫合線等方面的應用，有利于學生掌握羥基酸的結構、性質及應用等知識。

對不飽和鹵代烴四氟乙烯學生會感覺陌生，但是隆鼻術則是非常熟悉的，因此可以從隆鼻材料聚四氟乙烯講起，在講解其形成過程時可以加深學生對烯烴聚合知識的記憶，并可順理成章地引入到鹵代烴的穩(wěn)定性。

這些生物醫(yī)用高分子材料來源于有機小分子，學習有機化學能夠更多地掌握這些材料的相關知識，開闊眼界的同時更能鞏固學生記憶。

生物醫(yī)用高分子材料知識的引入能提高學生學習的主動性 有機化學是一門實用性非常強的課程，在教學過程中發(fā)現(xiàn)，學生并不了解其在今后醫(yī)學課程學習中的重要性。有學生曾經(jīng)向筆者詢問：醫(yī)學生大學時期學習有機化學是否有用？用途在哪？等等。因而不少學生僅將其作為一門課程拿到學分完成任務而已，缺乏能動性與目的性，教學質量很難提高。

在有機化學授課過程中，在所講章節(jié)適當?shù)匾肷镝t(yī)用高分子材料知識并講解其在今后工作中的應用，對學生在就業(yè)和考研方向選擇等方面將產(chǎn)生積極影響。如講述苯環(huán)取代基及定位效應等知識時，可以結合局部麻醉藥物普魯卡因（即4-氨基苯甲酸2-）二乙氨基）乙酯）和退熱消炎藥物氨酚烷胺（基本結構對乙酰氨基酚），此類藥物中基本結構含有苯環(huán)，在其合成中涉及苯環(huán)上不同定位基及定位效應，可以提高學生學習的主動性。

同時，生物醫(yī)用高分子材料知識的引入，會使學生的學習方向更加明確。如與醫(yī)學密切相關的甾體化合物和含氮有機化合物章節(jié)，所涉及的內容較多，但是在一些醫(yī)學院校有機化學教學中所占學時卻很少，考核中所占分值也較少，如何能引起學生的重視，從而引導學生主動去學習相關內容是十分必要的。若在講解甾體化合物時加入頭孢菌素等甾體類抗炎藥物，在含氮化合物引入聚丙烯腈并講解其在制作假肢、假牙及吸附性人工腎、人工肝等方面的應用，將會極大地激發(fā)學生的求知欲，提高學生主觀學習的積極性，主動地學習相關知識，為今后醫(yī)學知識學習奠定基礎。

3 結語

由以上論述可以看出，適當?shù)貙⑸镝t(yī)用高分子材料知識引入有機化學教學過程中，能激發(fā)學生的學習興趣，吸引學生的注意力，加深學生對有機知識的記憶，提高學生學習的主動性，對有機化學教學具有良好的輔助作用。醫(yī)學有機化學教學改革是一項長期的、探索性的過程，在多年教學過程中，筆者發(fā)現(xiàn)通過在有機化學課程教學中融合相關生物醫(yī)用高分子材料知識，能激發(fā)學生的學習興趣和學習主動性，增強教學效果。■

［1］高長有，顧忠偉.生物醫(yī)用高分子［J］.中國科學:化學，2010（3）:195-196.

［2］劉亞軍，黃華.醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療領域的應用及前景［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012（6）:72-73.

［3］Krum K， Alexander H， Krauland M. Synthesis and in vitro evaluation of a novel thiolated chitosan［J］.Biomaterials，2005（26）: 819-826.

［4］Chilkoti A， Dreher M R， Meyer D E， et.al. Targeted drug delivery by thermally responsive polymers［J］.Adv.Drug.Delivery.Rev，2002，54:613-630.

［5］Hsiue G H， Chang R W，Wang C H， et al. Development of in situthermosensitive drug vehicles for glaucoma therapy［J］.Biomaterials，2003，24:2423-2430.

［6］徐傳輝，何熙璞.高分子材料學輔助有機化學教學 培養(yǎng)與增進學生學習的濃厚興趣［J］.廣州化工，2014（2）:150-151.

［7］Harris W H， Muratoglu O K. A review of current cross-linked polyethylene used in total joint arthroplasty［J］.Clin Orthop，2005，430:462.

［8］吳桐.淺談幾種生物醫(yī)用高分子材料的應用［J］.科技資訊，2011（29）:52.

Knowledge of Biomedical Polymer Material’s Supplementary Role for Organic Chemistry Teaching

Cui Guihua， Bai Yu， Li Wenliang， Sui Chunhong

Organic chemistry is an important basic course in medical colleges. It can enhance students’ understanding of the theory system of organic chemistry， improve students’ enthusiasm and efficiency and make students understand the basic theory and development trend of medical polymer materials to do better for future work by inserting related knowledge of the biological medical polymer materials in organic chemistry teaching.

medical courses； organic chemistry； biological medical polymer materials

G642.4

B

1671-489X（2015）24-0099-03

*項目來源：吉林省衛(wèi)生計生青年科研基金（2014Q049），吉林省教育廳“十二五”科研項目（吉教科合字〔2015〕第394號）。

作者：崔桂花，博士，吉林醫(yī)藥學院化學教研室副教授，從事有機化學教學工作，科研方向為智能高分子的設計及合成；白羽、李文亮、隋春紅，吉林醫(yī)藥學院化學教研室（132013）。