綠色化學在藥學和藥物制劑專業實驗中的探索和應用

景永帥，張丹參，戎欣玉，謝英花，杜紅霞，栗章彭

（河北科技大學，河北石家莊050018）

綠色化學在藥學和藥物制劑專業實驗中的探索和應用

景永帥，張丹參，戎欣玉*，謝英花，杜紅霞，栗章彭

（河北科技大學，河北石家莊050018）

結合河北科技大學藥學和藥物制劑專業的實驗教學改革實施情況，從實驗教材編寫、實驗安排優化、綠色實驗室建設以及規章制度完善等方面，探討在藥學實驗教學過程中實施綠色化學改革的實踐和經驗。

綠色化學；藥學和藥物制劑；實驗教學

在環境污染問題日益嚴重的當今社會，化學污染為主要的污染源。因此，綠色化學應運而生。綠色化學又稱清潔化學、環境無害化學或環境友好化學，是指在沒有或者只有盡量小的環境副作用的情況下，在經濟和技術上可行的設計和生產的化學品和化學過程［1］。綠色化學旨在利用能夠保護環境的化學技術，考慮節約資源、減少廢棄物的排放，從而從根本上解決化學污染。

實驗室是高校進行教學和科研的重要基地，是激發學生學習興趣和培養學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制劑、不合理處置“三廢”等現象，這不僅會造成環境污染，而且不利于培養具有可持續綠色發展意識的專業型人才［3］。我校藥學和藥物制劑專業學生從二年級開始進行藥學相關實驗的理論和操作的學習，如開展藥物分析、藥物化學、天然藥物化學、藥劑學等實驗。在實驗教學中，要大量使用有機溶劑，不可避免地會產生化學污染物，因此，在藥學實驗教學中，我校采取一些切實有效的辦法解決實驗造成的環境污染問題，在培養學生實驗技能的同時，增強其保護環境的意識。筆者結合本校的實驗教學改革實施情況，從實驗教材編寫、實驗安排優化、綠色實驗室建設等方面談談綠色化學在藥學和藥物制劑專業實驗改革中的應用體會。

1　修訂實驗教材，培養學生綠色化學新理念

本校以傳統藥學實驗內容為基礎，加大綠色化學實驗教材的改革力度，在保證教學目標達成的同時，將綠色化學內容逐步滲透。例如：采用無毒無害的碳酸鈉作為催化劑合成阿司匹林，比原來將濃硫酸當作催化劑的加熱合成法速度更快，產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，這不但可以節省試劑和原料，而且可通過熔點檢查學生做的產品是否合格。

此外，本校在實驗教材中添加開放性實驗課題供學生選擇，如中藥的有效成分提取工藝優化、蔬果中有機磷農藥的含量測定以及非諾貝特膠囊的制備研究等。學生可以結合自己的興趣愛好選擇課題，查閱相關文獻，設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的理念灌輸到學生心中，從而讓學生樹立可持續發展的綠色觀念。

2　優化實驗安排，深化綠色化學教育

2.1選擇無污染替代品

依據綠色化學的理念，在實驗設計中應該充分考慮試劑和產物的毒性以及“三廢”的處理。在設計實驗時，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乙醇、H2O2和ClO2代替氯氣發揮漂白作用等。這樣，在不影響教學實驗的前提下還能夠達到保護環境的目的。

2.2設計循環實驗

循環實驗即通過調整實驗的順序，將上個實驗的產物作為下個實驗的原料，努力延長產物的使用周期，從而構成一個有機結合的實驗序列，達到循環使用的目的［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物，既節省時間和藥品，又減少污染。設計循環實驗，不僅可以節約實驗經費，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設計微量實驗

一般微量實驗所使用的試劑是常規試劑的1/10甚至更少，但不影響實驗結果的清晰度和準確性，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］。本校的多個藥學實驗已采用微量或半微量實驗方法，比如在“天然藥物化學物質性質分析”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，經實驗改革后采用2 mL安瓿瓶，這樣不僅可以減少實驗經費，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

運用現代化教學手段，以多媒體為載體進行模擬仿真實驗可以達到化學試劑以及儀器設備“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，涵蓋GMP標準下的藥物顆粒制劑生產、片劑生產、膠囊劑生產、水針劑生產以及衛生水系統、空調空壓設備等場景。通過仿真實驗，可以更好地培養學生的實踐能力。另外，本校以實驗原理、實驗過程、實驗現象和實驗數據為基礎，引進和改進實驗模擬軟件，可以讓學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，既解決了環境污染的問題，又達到了教學目的。

3.2引進新技術和新設備降低能耗、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備建立綠色實驗室。在天然藥物化學實驗中，采用超聲波輔助提取技術提取板藍根中的有效成分，與傳統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境，又能吸收一些有毒有害的氣體，使實驗環境綠色化［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，還能美化環境。

3.4妥善處理“三廢”

實驗過程中產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裝置、添加尾氣吸收的設備來減少污染。部分氣體如氯化氫、二氧化硫等可以用水吸收，苯和甲苯經酒精吸收后回收。對于廢液，按照其理化性質，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，不能回收的由專業人員進行掩埋、焚燒處理。破損的實驗儀器盡可能修復后再使用，減少廢棄物。

4　健全實驗室規章制度

實驗室建立了一套《藥學實驗教學中心規章制度匯編》的規章制度，對于實驗室安全管理、應急預案、試劑及儀器的使用、人員崗位職責以及實驗室“三廢”處理辦法等，均有嚴格的管理制度。學院設置專門的機構和負責人負責廢棄物的處理，同時實驗中心設有安全專員，定時檢查實驗室的設備和安全情況，以保障師生的安全。對于有毒試劑也有專員負責，放在專門的加鎖安全柜中，防止學生濫用、亂用試劑。

5　結語

本校藥學和藥物制劑專業在綠色化學理念的指導下，通過修訂實驗教材，優化實驗安排，選用綠色試劑，減少實驗中“三廢”的產生，建立完善的規章制度等方面的工作，形成了較為完善的實驗教學體系，將綠色化學理念深深植入教師和學生心中，起到了節約實驗資源、改善實驗環境、防止環境污染的作用。

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

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

［3］張蘭芳，何文涓.高職藥學專業藥物化學實驗教學綠色化［J］.職業技術，2009（10）：34.

［4］趙英福，吳兆華，李春彥.在藥學專業化學實驗課中滲透綠色化學新理念［J］.解放軍藥學學報，2008（1）：90-91.

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

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

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

（*通訊作者：戎欣玉）

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1671-1246（2016）22-0083-02

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