绿色化学在药学和药物制剂专业实验中的探索和应用

景永帅，张丹参，戎欣玉，谢英花，杜红霞，栗章彭

（河北科技大学，河北石家庄050018）

绿色化学在药学和药物制剂专业实验中的探索和应用

景永帅，张丹参，戎欣玉*，谢英花，杜红霞，栗章彭

（河北科技大学，河北石家庄050018）

结合河北科技大学药学和药物制剂专业的实验教学改革实施情况，从实验教材编写、实验安排优化、绿色实验室建设以及规章制度完善等方面，探讨在药学实验教学过程中实施绿色化学改革的实践和经验。

绿色化学；药学和药物制剂；实验教学

在环境污染问题日益严重的当今社会，化学污染为主要的污染源。因此，绿色化学应运而生。绿色化学又称清洁化学、环境无害化学或环境友好化学，是指在没有或者只有尽量小的环境副作用的情况下，在经济和技术上可行的设计和生产的化学品和化学过程［1］。绿色化学旨在利用能够保护环境的化学技术，考虑节约资源、减少废弃物的排放，从而从根本上解决化学污染。

实验室是高校进行教学和科研的重要基地，是激发学生学习兴趣和培养学生实践能力的重要场所［2］。然而，目前许多高校实验室都存在滥用化学制剂、不合理处置“三废”等现象，这不仅会造成环境污染，而且不利于培养具有可持续绿色发展意识的专业型人才［3］。我校药学和药物制剂专业学生从二年级开始进行药学相关实验的理论和操作的学习，如开展药物分析、药物化学、天然药物化学、药剂学等实验。在实验教学中，要大量使用有机溶剂，不可避免地会产生化学污染物，因此，在药学实验教学中，我校采取一些切实有效的办法解决实验造成的环境污染问题，在培养学生实验技能的同时，增强其保护环境的意识。笔者结合本校的实验教学改革实施情况，从实验教材编写、实验安排优化、绿色实验室建设等方面谈谈绿色化学在药学和药物制剂专业实验改革中的应用体会。

1　修订实验教材，培养学生绿色化学新理念

本校以传统药学实验内容为基础，加大绿色化学实验教材的改革力度，在保证教学目标达成的同时，将绿色化学内容逐步渗透。例如：采用无毒无害的碳酸钠作为催化剂合成阿司匹林，比原来将浓硫酸当作催化剂的加热合成法速度更快，产率和纯度均有所提高，无污染，操作更安全。另外，本实验合成的乙酰水杨酸粗品，可作为基本操作实验“重结晶”之用，精制以后的乙酰水杨酸纯品又为基本操作实验“熔点的测定”之用，这不但可以节省试剂和原料，而且可通过熔点检查学生做的产品是否合格。

此外，本校在实验教材中添加开放性实验课题供学生选择，如中药的有效成分提取工艺优化、蔬果中有机磷农药的含量测定以及非诺贝特胶囊的制备研究等。学生可以结合自己的兴趣爱好选择课题，查阅相关文献，设计实验方案并加以实施，同时，教师在潜移默化中将绿色化学的理念灌输到学生心中，从而让学生树立可持续发展的绿色观念。

2　优化实验安排，深化绿色化学教育

2.1选择无污染替代品

依据绿色化学的理念，在实验设计中应该充分考虑试剂和产物的毒性以及“三废”的处理。在设计实验时，本校选用无毒或低毒的试剂代替有毒的试剂，从而在源头减少污染物的排放，如用溴乙烷代替溴苯、用食用乙醇代替工业乙醇、H2O2和ClO2代替氯气发挥漂白作用等。这样，在不影响教学实验的前提下还能够达到保护环境的目的。

2.2设计循环实验

循环实验即通过调整实验的顺序，将上个实验的产物作为下个实验的原料，努力延长产物的使用周期，从而构成一个有机结合的实验序列，达到循环使用的目的［4］。如我校开展的“乙酸乙酯的合成与水解实验”和“芦丁的提取实验”，乙酸乙酯水解得到的产物乙醇可以作为溶剂提取槐米中的芦丁成分。这样就可有效利用产物，既节省时间和药品，又减少污染。设计循环实验，不仅可以节约实验经费，使本来存在的几次污染变成一次污染，甚至变得没有污染。

2.3设计微量实验

一般微量实验所使用的试剂是常规试剂的1/10甚至更少，但不影响实验结果的清晰度和准确性，这样可以在试剂使用方面控制到最少量，最大限度地减少源头污染［5］。本校的多个药学实验已采用微量或半微量实验方法，比如在“天然药物化学物质性质分析”实验中利用点滴板，实验效果较明显，且在试剂方面控制到最小的计量，大大减小了对环境的污染。另外，在“维生素C注射液的处方考察与制备实验”中，原实验采用5 mL安瓿瓶灌封，经实验改革后采用2 mL安瓿瓶，这样不仅可以减少实验经费，缩短实验时间，还可以减少实验废弃物排放量。

3　多方面进行改进，建立绿色实验室

3.1开展虚拟仿真实验，减少试剂使用

运用现代化教学手段，以多媒体为载体进行模拟仿真实验可以达到化学试剂以及仪器设备“零投入”和废弃物“零排放”［1］。本校引进“药物制剂虚拟仿真实验”，采用计算机虚拟仿真技术，涵盖GMP标准下的药物颗粒制剂生产、片剂生产、胶囊剂生产、水针剂生产以及卫生水系统、空调空压设备等场景。通过仿真实验，可以更好地培养学生的实践能力。另外，本校以实验原理、实验过程、实验现象和实验数据为基础，引进和改进实验模拟软件，可以让学生在机房通过计算机直观地体验实验过程。通过开展仿真实验，既解决了环境污染的问题，又达到了教学目的。

3.2引进新技术和新设备降低能耗、减少污染

我校实验室引进微波、超声波以及超临界萃取等设备建立绿色实验室。在天然药物化学实验中，采用超声波辅助提取技术提取板蓝根中的有效成分，与传统的电炉加热提取方法相比较时间更短、提取率更高。

3.3利用有利条件种植绿植净化环境

绿色植物如万年青、芦荟、月季花、吊兰等对甲醛、硫化氢、乙醚、苯等有害气体有很强的吸收能力，种植绿色植物既能美化环境，又能吸收一些有毒有害的气体，使实验环境绿色化［5-6］。本校在实验楼周围种植树林和草坪，在实验室的角落或周围摆放一些价格便宜且容易栽种的芦荟、吊兰、绿萝等植物，不仅能有效地吸收有毒有害的气体，净化空气，还能美化环境。

3.4妥善处理“三废”

实验过程中产生的废弃物主要包括废气、废液和固体废弃物［7］。对于废气，一般的有毒气体本校通过改进实验通风装置、添加尾气吸收的设备来减少污染。部分气体如氯化氢、二氧化硫等可以用水吸收，苯和甲苯经酒精吸收后回收。对于废液，按照其理化性质，按照酸、碱、重金属溶剂等分类处理，使用专用的废液桶收集，之后集中处理。对于固体废弃物，能够回收的直接回收，不能回收的由专业人员进行掩埋、焚烧处理。破损的实验仪器尽可能修复后再使用，减少废弃物。

4　健全实验室规章制度

实验室建立了一套《药学实验教学中心规章制度汇编》的规章制度，对于实验室安全管理、应急预案、试剂及仪器的使用、人员岗位职责以及实验室“三废”处理办法等，均有严格的管理制度。学院设置专门的机构和负责人负责废弃物的处理，同时实验中心设有安全专员，定时检查实验室的设备和安全情况，以保障师生的安全。对于有毒试剂也有专员负责，放在专门的加锁安全柜中，防止学生滥用、乱用试剂。

5　结语

本校药学和药物制剂专业在绿色化学理念的指导下，通过修订实验教材，优化实验安排，选用绿色试剂，减少实验中“三废”的产生，建立完善的规章制度等方面的工作，形成了较为完善的实验教学体系，将绿色化学理念深深植入教师和学生心中，起到了节约实验资源、改善实验环境、防止环境污染的作用。

［1］张赛男，施伟梅.“绿色化学”在医学院校药学实验中的应用初探［J］.考试周刊，2015（91）：132.

［2］胡馨，周振环，黄子豪.在药学专业化学实验教学中渗透绿色化学新理念［J］.考试周刊，2014（94）：135-136.

［3］张兰芳，何文涓.高职药学专业药物化学实验教学绿色化［J］.职业技术，2009（10）：34.

［4］赵英福，吴兆华，李春彦.在药学专业化学实验课中渗透绿色化学新理念［J］.解放军药学学报，2008（1）：90-91.

［5］杨美珠.“绿色化学”在药学实验中的应用探索［J］.教育教学论坛，2014（8）：211-212.

［6］苑娟，王俊敏，李晓飞，等.药学专业物理化学实验教学的绿色化改革［J］.药学教育，2011（4）：57-59.

［7］赵英福，汪洋，孙长安.在药学专业化学实验课中强化“绿色化学”理念［J］.西北医学教育，2007（4）：669-671.

（*通讯作者：戎欣玉）

G424.31

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1671-1246（2016）22-0083-02

河北省教育厅高等学校实验教学示范中心建设项目资助；河北科技大学博士启动项目（1181184）