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药品生物测定的发展趋势 〔摘要〕 生物测定是经典的药品检测专业之一，现代仪器分析的广泛应用，给其带来了极大的挑战和机遇，面对目前的基本状况，阐明了生物测定专业在中药开发、新药研制、药物安全性评价及微生物限度检查方面的应用和发展趋势。 〔关键词〕 生物测定；药理；药品药品是特殊商品，药品质量直接关系到用药者的安全和疗效药品检测方法和检测水平随着制药工业的发展不断改进提高。由于现代科学技术的发展，相邻学科之间的相互渗透，分析化学的发展经历了三次巨大的变革，使分析化学发展成为以仪器分析为主的现代分析化学。面对生命科学中复杂的分离分析任务，发展了色谱分析方法。结构分析、价态分析、晶体分析等方面的研究又促进了光谱分析的发展。以计算机应用为主要标志的信息时代的来临，仪器分析迅速发展，为药物检测提供各种非常灵敏、准确而快速的分析方法〔1〕。生物测定受到了极大的挑战，其发展前景令我们从事药品生物测定工作者所关注。 1 药品生物的特点与业务范围 1 药品生物测定的定义与特点 药品生物测定（简称生测）是利用药品（或药品中的有害杂质）对生物（或离体器官及组织）所引起的反应来测定药品的含量或安全性的一种方法。 生测法的优点是测定的结果与医疗要求基本一致，能直接反映药品的效果或毒副作用，这是其他物理学方法或化学方法所不能达到的。因此，目前各国药典仍大都采用这一方法。生测法的缺点是检验周期长，微生物有生长繁殖过程，动物有生理代谢过程，观察分析时间一般在2~7天，有些试验会更长。影响因素多，有生物差异性，也有系统操作误差和环境条件等造成的影响。用品用具、动物质量、仪器设备都会对结果产生影响〔2〕。所以，以生测主检的品种在中国药典中逐版减少。 2 药品生物测定的业务范围 中国药典是法定的药品标准，它将药品质量控制项目归为四类：性状、鉴别、检查和含量。生测的业务主要涉及到中西药品的检查类和含量类其中作为药品安全性检查项目最多，包括：无菌、热原、细菌内毒素、异常毒性、安全试验、急性全身毒性、过敏物质、刺激性、溶血、降压物质、微生物限度等。含量（或效价）测定包括：抗生素微生物检定法，胰岛素、硫酸鱼精蛋白、缩宫素、卵泡刺激素、黄体生成素、升压素等生物检定法。 2 药品生物测定的现状由于现代化检测仪器的广泛应用，药品生物测定的品种和范围，方法和要求，也发生了很大变化。 1 品种和范围的变化 抗生素的含量测定，最初大部分抗生素用微生物法测定含量。随着制药工业发展，提纯方法不断改进，有效组分更加明确，许多品种检测方法不断改为仪器测定和化学测定。例如：2000年版中国药典收载约219个抗生素品种，其中有15个原料药及其制剂从1995年版的化学法和微生物法改为高效液相色谱法（简称HPLC），使该法达到97种，微生物法仅有24个，其中9个品种是新增加的。有人预计本世纪初，HPLC法会发展成为中国药典使用频率最高的一种仪器分析法〔3〕。规定取消抗生素过期检验，抗生素微生物效价测定的业务工作量更是明显减少药品注射剂的热源检查。1942年美国首先将家兔法收入药典，相继世界各国药典均规定用该法。中国药典从1953年开始收载。自1973年以来，鲎试剂被证明是一种检测细菌内毒素（热原）存在的灵敏试剂。用鲎试剂要比家兔试验迅速、经济，所需样品量少，操作过程工作量小，每天可进行许多样品检测。1980年美国药典20版首载“细菌内毒素检查法”，1985年USP21版收载5种注射用水及40种放射性药品。1991年11月执行的USP22版第五增补版公布了185种药品删除家兔法，用细菌内毒素检查法代替。1995年USP23版注射剂的热源项几乎都被细菌内毒素检查法代替〔4〕。 我国从20世纪70年代开始研究制备鲎试剂，1988年卫生部颁布细菌内毒素检查法，1993年中国药典第二增补本收载该法，但未涉及任何品种，1995年中国药典二部正式收载，并规定了注射用水、氯化钠注射液和二十多种放射性药品并删除热源检查，以内毒素代替。2000年版中国药典进一步扩大到68种。预计2005年版中国药典还要继续增加品种，热源项都将被内毒素代替。动物试验改为生化试验。 2 实验动物 生测离不开实验动物，在实验中，为了减少生物差异，提高动物反应敏感性，以最少的动物达到最满意的结果。国家非常重视实验动物，1988年国务院颁布了《实验动物管理条件》，对实验动物的饲管、管理、使用等做出了明确规定，实行达标认证制度，严格管理。按微生物控制程度把实验动物分为四级：普通动物、清洁动物、无特殊病原体动物和无菌动物〔5〕。一般动物实验必须达到清洁动物标准，种系清楚，不杂乱，无规定指出的疾病。动物级别越高，饲养管理条件越严，设施投资越大。实验动物是实验研究的活试剂，既要有纯度，也要有数量，背景明确，来源清楚，符合要求才能使用。（随着药品纯度的提高，凡是有准确的化学和物理方法或细胞学方法能取代动物实验，进行药品和生物制品质量检测，应尽量采用，以减少动物的使用。） 3 药品生物测定在方法上的改进与变化 为了缩短操作时间，减少实验误差，近年来生测方面也研制并投入使用了部分仪器设备，如：抗生素抑菌圈测定仪、微机热原测温仪、集菌仪、细菌数测定仪等，减轻了工作强度，提高了工作效率，检测结果更加准确可靠。 3 药品生物测定的发展趋势生测作为经典方法沿用至今，表明它有其他方法不能替代的特点，在药品检验中发挥了重要作用。不少老产品改为其他方法控制质量，也会不断有新产品离不开生测法，我们应当充分发挥它的优点，尽量克服它的不足，开拓新的业务范围。 1 微生物限度检查工作量大 为了控制药品染菌限度，1975年美国药典19版首载微生物限度检查，1980年英国药典收载，我国在1990年由卫生部颁布了药品卫生标准及检验方法，1995年版中国药典正式收载〔6〕。2000年版中国药典按剂型规定了微生物限度标准，执行范围除注射剂和中药饮片外几乎包括中西药的所有制剂和原料。该项检查成为药典品种适用最多的检查项目，占当前地市级药品检验所生测室业务工作量的80%以上。在这项检查中，有大量的业务技术需要我们进一步研究，改进试验条件，使数据准确，探讨快速检测的新方法。药包材的检查，国家药监局已经发布试行标准，业务范围将更加扩大，这是我们进一步做好工作，努力探讨研究的新领域。 2 药品生物测定在中药开发中的作用 我国是中药王国，2000年版中国药典一部共收载920种，其中中成药398种。有含量测定的157种，仅占总数的17%，中药成分多，杂质和干扰物质很多。复方制剂，尤其大复方制剂专属性的检出处方中所含药材很困难，有大量的研究工作需要做。中成药中的杂质如重金属、残留农药等达到一定水平会产生毒副作用，影响药物安全性〔7〕。要让中药制剂打进国际市场，我们在检查类的控制项目和含量类的方法探讨方面有大量工作要做，生物测定可以在毒理、药理方面进行研究、探讨，逐步完善质量控制标准，提高制剂质量发挥更大的作用。 3 新药研制开发与安全性评价 新药研制开发是多学科合作的系统工程。在获得一个具有生物活性的化合物后，研究开发组织者要在生物医学领域进行药物评价研究，首先必须组织药理学、毒理学、病理学、兽医学、遗传学、生物化学、药代动力学方面的专家进行合作研究，按药物非临床研究管理规范GLP进行管理。组织药理、毒理（包括一般毒理和特殊毒理）、病理、药代动力学和毒代动力学、药物分析、临床化学、实验动物、生物统计、质量保证等部门有关人员进行讨论，分阶段做出评价〔8〕。生测在这方面可以参加开发研究或进行技术指导。 药物动力学研究，通常需要从动物体液或组织器官匀浆中分离、鉴定和检测代谢后的原粉及其他代谢产物。但是，将服药动物按指定时间间隔处死，测定随时间变化的血药浓度，不仅动物用量大，而且常因动物个体差异无法得到可靠结果，也无法在同一动物重复实验确证。处死动物的代谢产物也只能反映被处死时的结果，无法了解药物代谢的全过程。有学者报道，采用微透析取样技术，可在活的动物不同部位重复取样，用微柱液相色谱〔9〕或毛细管电泳〔10〕进行分析，测定药物的吸收、分布、代谢和排泄情况〔11〕。 自动进取样装置和计算机工作站应用于药理实验的探讨，使药品生物测定趋向微量、灵敏、专属、简便、快速和自动化的方向发展。 综上所述，药品生物测定是药物分析的重要组成部分，是不可缺的检测专业，现代仪器的大量使用，不仅不会影响其发展，而是如虎添翼，让药品生物测定展示出新的前景。 
在新形势下，为了培养合格的制药工程专业人才，要结合专业特点，依据社会需求，进行生物化学教学。文章结合多年的生物化学教学经验，对制药工程专业生化课程的教学内容整合和教学方法进行了探讨。 关键词：制药工程专业； 生物化学； 教学内容； 整合； 教学方法 Essay on the Biochemistry Teaching in Pharmaceutical Engineering
随着改革开放和科学技术的不断发展，我国医药产业整体呈现高速发展势头，对具备丰富的理论知识，同时又具备现代化药品生产技能，熟悉行业管理和运行过程，并能解决一定现场问题的技能型、复合型高层次制药人才的需求也越来越迫切。制药工程本科专业的设立及时地迎合了这种需求，它是国务院学位委员会和教育部在1997年调整学科结构与大幅度整合高等学校专业的时候推出的新专业，在1998年公布确定制药工程本科教育在化工与制药类下设立，重在药物生产过程的技术集成和产业化［1］，而生物化学是制药工程专业的主干课程，是研究生命物质的化学组成、结构、性质，以及这些物质在体内发生新陈代谢的过程和代谢变化与复杂生命现象之间关系的一门学科，它是制药各专业课程的基础，是学生进行后续课程学习及深造必不可少的重要基础。在新形势下，如何结合专业特点进行生物化学教学，为培养合格的制药专业人才，满足社会需求奠定良好基础，是我们生物化学教师的一个共同目标。为此，笔者结合多年的生化教学经验，从教学内容的整合、教学方法两方面分析如下。 1 整合教学内容 1 协调各相关课程关系，重新整合教学内容 生物化学是一门年轻的学科，虽然1903年才从有机化学、生理学等学科中独立出来，发展却非常迅速。生物化学课程的特点是知识点多、涉及多门学科内容、概念抽象、代谢途径多且杂又相互联系、相互影响，因此，一直被师生看作是最难啃的骨头。生物化学虽然自成体系，但是在内容上与有机化学、物理化学、药理学等课程相互关联甚至重复，尤其是一些基本的理论知识重复较多。为了避免不必要的重复及时间的浪费，避免浪费师生双方的精力，提高教学效率，一定要注意与相关学科的关系，最好根据各门课程的开设时间，使相关任课教师事先协商，划分各自的教学范围，作好教学内容的取舍，及后续课程衔接。根据教学经验，笔者对该课程教学内容的整合有这样的建议：首先，在课程安排时间上，有机化学、物理化学、分析化学、无机化学应该先于生物化学（而药理学、药代学等课程要安排在生化课之后），因为学习生物化学需要应用到这些课程中的一些基本原理、概念和方法，这种安排有利于学生对生化知识的理解和掌握；其次，在教学内容上，可以把与上述课程重复的琐碎知识点直接从生化中删除，不必重复讲授，这样即节省了教学时间，简化了教学内容，又达到了教学目的，如，传统静态生化中主要讲述糖类、脂类、蛋白质、核酸以及对代谢起催化和调节作用的酶、维生素和激素，即生物化学中的四大基本物质和三大活性物质的组成、结构、性质和功能，而有机化学含概了糖类、氨基酸、脂类、核酸的组成、结构和理化性质以及构型、构象、手性分子、反应机理等内容，所以，要把这一部分重复内容在有机化学中详细讲授，而有关这类物质的功能、高级结构及结构与功能的关系等内容则要在生化中细致讲解；另外，在生化课中的生物氧化及氧化磷酸化这章中涉及到的热力学三定律、氧化还原电位及电极电势等知识点是物理化学中的重点内容，因此，这部分内容应该从生化教学内容中删除，由物化老师在物理化学课程中讲授；而生化本身的内容也要重新进行梳理和整合，如，维生素在生物体内主要作用是作为酶的辅酶和辅基参与新陈代谢过程，故可将维生素（重点是维生素与辅酶、辅基的关系、维生素缺乏症）这章内容穿插在酶化学中讲解；而生物氧化和氧化磷酸化是物质分解代谢、水、二氧化碳和ATP生成的基本理论，是物质代谢及能量产生必须的理论基础，所以最好的安排就是把这部分内容放在糖、脂、蛋白质及核酸的代谢的前面讲解；最后，再结合图示讲解各代谢之间的联系，突出三羧酸循环的核心作用，从而有利于学生理解并轻松地掌握本课程难点、重点中最复杂的代谢内容。经过梳理整合之后，不仅可以有效地简化多而杂的生化知识点，使其条理清晰、简洁明了，而且还使得整个课程体系的联系更加密切，衔接更加通畅，每门课程各有侧重，既有利于学生的理解、掌握，又提高了教学效率。 2 用英语注释部分专业术语，为双语教学作准备自从我国教育部在2001年秋发出通知，要求各高校大力推广双语教学以来，陆续在全国各高校掀起了双语教学实践高潮，我院制药工程专业为双语教学的开展也进行了积极的准备。根据已经开设双语课程教学的一些高校反映，教学效果并不是十分理想，有喜有忧。分析其原因很多，但笔者认为，影响双语教学效果的一个主要因素是学生、双语教师的专业词汇量、英语表达和听力水平。一般来说，专业课涉及到大量的专业术语，其内容本身就很难懂，用母语讲学生理解都有难度，何况再加之上述因素，双语教学效果可想而知。因此，在借鉴其他兄弟院校的双语教学实践经验基础上，设立了我院制药工程专业的双语教学课程体系。由于生物化学课程与有机化学、物理化学、药理学、药代学等基础、专业课程密切相关，而且，其所包含的专业性较强的词语是后续专业课程中必须掌握的术语，所以，为了双语教学的顺利开展，我们选定在生物化学教学过程中，适时采用英语对一些词汇进行注释、讲解，让学生提前接触英语专业词汇，提前适应在专业基础课中出现、使用英语的教学模式，从而使他们掌握一定的基本专业词汇，奠定双语教学的基础。例如，当新陈代谢失调时会引发疾病，而新陈代谢停止时则意味着生命终止，所以动态生化所研究的代谢对制药专业而言是非常重要的。因此，在讲解这部分内容时，把体内研究（in vivo）、体外研究（in vitro）、生物氧化（biological oxidation）、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）、新陈代谢（metabolism）、三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate）、葡萄糖（glucose）、蔗糖（saccharose）、多糖（polysaccharide）、淀粉（starch）、糖原（glycogen）、糖酵解（glycolysis）、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）等等这些术语的英文解释一定要随着课程内容的进行而不断的讲解，从而达到耳熟、嘴熟的目的，使得师生双方在任何课程中遇到这些专业词汇也不会陌生，为双语教学的进行作好充足的准备。 2 更新教学方法，因材施教 1 根据学生特点，采用启发式教学一直以来，我国教育（从小学到大学）模式几乎都是“填鸭式”教学，只强调教师的“教”，忽视了学生“学”的个体差异及主体作用。随着知识经济的到来，人们对教育越来越重视，教学方法也逐渐更新，以便更适应现代学生的教育。其中最值得一提的，我认为就是启发式教学--以“学为主体、教为主导、发展智能”为原则，在教师指导下，充分调动学生学习的主动性，激发学生的兴趣，训练学生独立思考、解决问题的能力。在这几年生化教学实践中，我深深的体会到启发式教学的好处。学生都比较讨厌学习枯燥、抽象的知识，喜欢时尚、挑战自我，对能引起他们好奇心、兴趣的内容格外青睐，所以在教学时，分别采用下列启发手段，可以取得良好的教学效果：① 适时提问。为了使学生在课堂上能够集中注意力，有效提高授课效率，在讲课过程中要在适当的时候提出一些问题，使学生既能集中精力听课，又能积极思考，得到启发，尝试运用所学知识，温故而知新。如，在讲解糖有氧分解代谢时，首先说明该途径释放的能量是无氧分解代谢途径的18（或19）倍，然后提出问题：计算该途径所净产生的ATP。这样，学生就会认真听课，开动脑筋，结合前面学过的无氧代谢能量计算方法，主动寻求问题答案。② 带着问题预习。由于生化课本身内容杂而多，所以一次课要讲授的知识点也比较多，学生想要当堂消化理解课堂内容是很难的，除非积极作好课前预习，因此，最好的办法就是下课前，将下节课要讲的重点、难点内容中提出几个典型的问题，让学生带着问题去看教材、参考书或查阅资料，进行预习，然后，在上课时让学生回答这些问题，这样，即可以调动学生学习的积极性，使其主动参与到教学活动中，又可以锻炼学生查阅、利用文献资料解决问题的能力。一般通过这种方式讲解的内容，学生都掌握的比较牢固、持久，而且学生也学会了独立获取信息的能力，这是最佳的教学目的。③ 理论联系实际。生化知识跟我们的日常生活密切相关，在教学过程中，若能结合病历、实际问题讲授理论知识，可以起到事半功倍的效果。如"体检时为什么通过验血可以判断患者是否有肝炎？口服超氧化物歧化酶药片可以防止衰老吗？沙漠中骆驼为什么耐饥渴？"等等这些实际生活中遇到的问题使得深奥、抽象的生化知识变得浅显、具体、形象起来，不仅可以极大地激发学生的学习兴趣，唤起他们的求知欲，而且可以启发学生的思维，促进学生学习的主动性，有助于学生对生化知识的理解和消化吸收。 2 多媒体与传统板书教学的合理结合 目前，多媒体教学已成为我国高校普遍采用的一种现代化教学手段，虽然多媒体教学具有信息量大、直观、图声俱全等优点，但它不能代替传统的板书教学模式，它只是传统教学模式的重要补充。“寸有所长，尺有所短”，多媒体总是处在被支配的地位，它是教师教学活动的辅助设施，不能反客为主，我们为了教学而使用它，并不是为了使用它而教学。多媒体教学应立足于传统教学资源，充分发挥教师的人格力量和榜样力量，教学活动只是一个过程，重要的是教学效果，多媒体教学必须服从于提高教学效果的要求［2，3］。因此，是否使用多媒体，应取决于课堂教学的内容，要根据上课内容进行传统板书与多媒体教学的合理结合，从而达到预期的教学目的，取得良好的教学效果。如，在静态生化中涉及到的知识点比较抽象，象蛋白质、核酸的分子结构、生物膜流动镶嵌模型、DNA复制等这些内容十分抽象，单凭传统板书加上老师的讲授是很枯燥，很难讲解清晰的，学生也很难理解。如果能够配上多维彩色图片，或制成动画，那么教师一边播放多媒体，一边讲解，则能取得神奇的效果。再如，在动态生化中主要讲解的就是糖、脂、蛋白质和核酸的代谢，用多媒体可以有效的节约在黑板上书写反应步骤、分子式等过程所耗的时间，提高了教学效率，但是，由于代谢过程往往比较复杂，不能把某一代谢途径完整的呈现在一个多媒体屏幕上，不利于学生从整体上把握和理解这部分内容，因此，必须要结合板书，把整个代谢历程简要的以流程图的形式写在黑板上，尤其要注明与能量产生和消耗有关的步骤，以及限速的步骤，然后，再根据这个流程图计算出代谢所净产生或消耗的能量，从而给学生以清晰的思路，有效地理解和掌握这部分内容。
