有機化學案例教學在藥學碩士專業學位研究生教學中的應用*

鄭東華 趙洪英 羅瓊 邱敏

1 包頭醫學院 內蒙古包頭 014040 2 包頭市傳染病醫院（包頭市第三醫院） 內蒙古包頭 014040

0 引言

案例教學，是一種培養學生創造性，提高學生分析、解決問題能力的有效教學方法；學生可以通過對具體案例進行分析、討論等實踐活動將書本知識迅速有效地融入學習過程中[1-2]。這種以學生為教學中心，以案例解析為教學主線的教學方法，可以借助現代教育技術使學生身臨案例情境。通過將學生進行分組、分角色，組織、引導學生進行思考，進行小組討論，最終將所學知識進行歸納總結[2-3]。有機化學學科在藥學碩士專業學位研究生課程教學中的地位顯著，作為一門非常重要的藥學專業基礎課，學生通過系統化、深入性地學習有機化學，逐漸培養其從分子層面認識世界、改造世界的能力，并提高他們運用有機知識分析、解決化學現象的技能。所以說，有機化學的學習深度在一定程度上深刻影響著藥學專業其他后續課程的學習[2]。

1 案例教學法流程

案例教學法強調雙向交流并有一定的流程[4]，見圖1。在案例教學的過程中，案例的選擇是教學成功的基礎，針對藥學碩士專業學位的學生選取的案例要與時俱進，應該兼具前沿性和實用性；分析和討論案例是教學成功的關鍵所在，學生可以自由組合成若干討論小組，經過廣泛討論、嚴謹推理、歸納、總結，最終闡述觀點。此過程中，教師要積極協調、溝通，及時給予學生正確的引導。

圖1 案例教學法流程

2 案例教學

2.1 案例一：生物傳感器中金電極與核酸適配體結合

2.1.1 案例選取

遺傳性苯丙酮尿癥患者生物監測指標是血液中的苯丙氨酸水平，所以監測血液中的苯丙氨酸水平有助于對患者的診斷、治療。據麥姆斯資訊報道，加州大學圣巴巴拉分校的研究人員開發出了一種新型生物傳感器，可以檢測人體內苯丙氨酸的升降水平，為遺傳性苯丙酮尿癥患者的個性化醫療和飲食提供了可能。該研究團隊開發了一種用于測量活體大鼠血液中藥物分子的電化學傳感器并進行了改造。

2.1.2 案例講解

該案例中實驗團隊設計了一種核酸適配體，它能與苯丙氨酸靶標分子結合實現檢測。實驗中，該核酸適配體的一端通過化學鍵固定在金電極上，另一端用亞甲基藍染料做標記，當游離的苯丙氨酸與核酸適配體結合并發生折疊時，就會將作為檢測信號的亞甲藍分子向電極方向擺動，產生檢測電流信號（見圖2）。

圖2 苯丙氨酸檢測原理

2.1.3 案例中涉及的有機化學知識點

此案例涉及的活性官能團是巰基。巰基，又稱氫硫基或硫醇基，化學式為-SH，硫醇（R-SH）、硫酚（Ar-SH）均為巰基衍生物。生物化學中的“明星化學鍵”--二硫鍵（-S-S-）就是由兩個巰基氧化、脫水而成的。可以通過牢固的S-Au 鍵和巰基衍生物實現對金納米粒子的改性，形成穩定的復合物。具體到檢測分子與工作電極的實際工作中，硫原子與金表面能形成很強的化學吸附作用[5-7]。

2.2 案例二：注射用水凝膠微球中的化學成鍵過程

2.2.1 案例選取

載藥微球制劑有很多優點。第一，微球結構能夠最大程度地保護所載藥物免受降解，維持血藥濃度；第二，實驗表明微球的粒徑與載藥量、給藥途徑密切相關；第三，微球還可以實現對藥物的緩釋作用，控制血藥濃度波動，降低藥物毒副作用，保持藥效[8-10]。制備微球的材料很多，殼聚糖是目前常用的天然高分子材料之一[10]。

2.2.2 案例講解

殼聚糖(Chitosan)，見圖3，是甲殼素脫除乙酰基后的產物，也稱幾丁聚糖、脫乙酰甲殼素等，學名為β-1,4-聚-D-氨基葡萄糖，分子式為(C6H11NO4)n。殼聚糖為白色或灰白色、無定形、半透明、有珠光色彩的片狀或粉狀固體，不溶于水和堿溶液，可溶于稀鹽酸、硝酸等無機酸以及醋酸等大多數有機酸。殼聚糖在紡織、印染、醫藥、環保等行業都具有很廣泛的應用。由于殼聚糖分子中含有大量的-NH2和-OH 官能團，因此能夠有效地通過交聯反應將殼聚糖進行改性。最常見的交聯劑是戊二醛。

圖3 殼聚糖分子結構

2.2.3 案例中涉及的有機化學知識點

殼聚糖微球表面改性涉及經典有機化學中“醛、酮的化學性質”這一部分知識。其中，醛、酮中的“羰基”與氨基及其衍生物在堿性條件下發生親核加成反應，然后脫水生成亞胺結構（見圖4）。

圖4 羰基與氨基反應

3 結束語

在藥學碩士專業學位研究生課程教學中引入上述兩個案例，既復習了經典有機化學知識，又對前沿科學技術中出現的“微反應”找到了理論依據。這樣不僅能提升學生發現問題、分析問題的能力，還能進一步激發學生的學習興趣，提高學生的積極性和解決問題的能力，有利于培養具備藥學學科基本理論、基本知識和實驗技能，能夠從事藥物生產、藥物研究與開發等方面工作的高級專業應用型技術人才。