体内药物分析教学融入绿色化学理念的思考

程忠哲，刘晓利

（1.潍坊医学院，山东 潍坊 261053；2.淄博市疾病预防控制中心，山东 淄博 455026）

体内药物分析教学融入绿色化学理念的思考

程忠哲1*，刘晓利2

（1.潍坊医学院，山东 潍坊 261053；2.淄博市疾病预防控制中心，山东 淄博 455026）

体内药物分析；绿色化学；环境保护

绿色化学是指在化学品的生产中尽可能减小或避免使用产生环境副作用的化学品，又称为环境友好化学。绿色化学作为一种有效的预防污染的科学方法，使用创新的科学解决方案，从源头对污染进行预防和控制[1]。

体内药物分析也称生物分析，是指体内样品（生物体液、器官或组织）中药物及其代谢物或内源性生物活性物质的定量和定性分析。随着生命科学的发展，体内药物分析与药物的研究、开发和临床应用已密切相关。在新药研究过程中，按照国家新药注册审批有关规定，需进行动物和人体内药代动力学、毒代动力学研究；在药物一致性评价中进行生物等效性研究；为保证临床用药安全有效，还要进行治疗药物监测研究等。因此，体内药物分析直接关系到药物质量评价和药物临床使用的有效性和安全性[2]。

近年来，随着制药企业、药物研发机构、医院、高等医药院校、医药科研机构、药检与医药监督管理部门对体内药物分析人员需求的增加，许多医药类高校面向高年级本科生、研究生开设体内药物分析课程。目前，绿色化学尚未发展成为一门独立的学科，因此，有必要将绿色化学理念融入学生的专业课教学中。本文就如何在体内药物分析教学中融入绿色化学理念进行探讨。

1 改革理论课教学内容，增加绿色化学新知识

1.1 提炼和渗透绿色体内药物分析的主要内容

目前，体内药物分析课程尚无统一的教材，并且相关教材中没有体现绿色化学内容。为使学生了解绿色体内药物分析这一新领域和树立可持续发展的观念，我们围绕绿色化学十二原则提炼出与体内药物分析密切相关的内容。绿色体内药物分析的主要内容：（1）防止废弃物产生；（2）安全的溶剂和辅料；（3）能量的使用要讲效率；（4）分析过程要安全，防止事故发生。在体内药物分析绪论中，结合现实环境污染问题，如我国的雾霾、美国的洛杉矶烟雾和勒甫河事件、东京化学烟雾、水俣病、痛骨病事件等，让学生认识到化学物质的使用可能会对人类健康和环境造成危害。如果绿色化学在体内药物分析过程中没有得到足够重视，同样也会对环境造成副作用，从而引出绿色体内药物分析的基本内容。

1.2 绿色体内样品前处理方法

体内样品前处理方法众多，如蛋白沉淀法、液-液萃取法、固相萃取法等。如何选择样品前处理方法、这些样品前处理方法有哪些异同等往往是学生把握不好的问题。此外，样品前处理方法消耗大量有机溶剂，这也是体内样品前处理方法需要绿色化的关键问题。因此，在讲授这部分内容时，比较不同的样品前处理方法，渗透绿色化学理念，通过比较分析，让学生选择一种回收率高、重现性好、快速、成本较低、易于自动化且绿色环保的样品前处理方法。与液-液萃取法相比，蛋白沉淀法所需有机溶剂体积小、耗时短。然而，蛋白沉淀法对样品的净化程度不如液-液萃取法，还可能导致色谱柱压力升高、基质效应等问题。因此，在选择液-液萃取法时，可以减少萃取用有机溶剂的体积，减少样品吹干后的复溶液体积，这样既环保又避免了灵敏度降低对分析方法造成的影响。固相萃取法不但可以去除体内样品中的干扰成分、选择性地富集目标分析物，还能减少有机溶剂的使用。经过优化的固相萃取法在减少有机溶剂使用的同时，还能满足分析方法对目标分析物高回收率的要求。此外，将一些绿色化的新样品处理方法，如固相微萃取技术、液-液微萃取技术、超声提取技术、加速溶剂提取技术、挥发性有机物真空蒸馏技术及超临界流体萃取技术等介绍给学生，一方面，让学生了解样品前处理技术的发展前沿，提高学生的学习兴趣；另一方面，使学生知道科学工作者为体内药物分析的绿色化做出的努力，培养学生的绿色体内药物分析观念。

1.3 绿色分离技术

体内药物分析中常用的分离技术包括高效液相色谱法（HPLC）、超高效液相色谱法（UHPLC）、气相色谱法（GC）、毛细管气相色谱法及液相色谱串联质谱法（LC-MS）。对样品分离技术内容，参考绿色体内药物分析的基本理念，讲授不同分离技术的特点。如传统的HPLC色谱柱较大且分析时间长，导致耗能高，产生大量流动相废液。UHPLC技术在提高分离度的同时，能显著降低分析时间，节省有机溶剂。UHPLC需要更少的样品进样体积，可以降低样品处理消耗的溶剂。另外，与HPLC相比，UHPLC消耗更少的洗针溶液。气相色谱法，特别是毛细管气相色谱法通常用来分析挥发性和半挥发性的化合物。GC无需溶剂作为流动相，因此更符合绿色化学理念。然而，对于一些需要衍生化（如硅烷化和肟化）才能使用GC分析的化合物，采用液相色谱法即可避免衍生化。只有在理解不同分离技术的特点的基础上，才能根据目标分析物的特点来选择适宜的绿色分离技术。

1.4 绿色流动相和可替代溶剂

流动相是液相色谱法主要消耗的有机溶剂。在反向色谱中，当采用质谱检测时，流动相的组成大部分为有机溶剂；当采用紫外检测器时，分析时间的延长，同样会增加有机溶剂的消耗。对流动相的选择这部分内容，要着重讲授如何选择合适的色谱柱和优化流动相中有机溶剂与缓冲溶液的比例，以达到减少有机溶剂使用的目的；在液质联用分析时，应尽量避免流动相分流导致产生大量废液；在多组分分析时，升高温度可以改善分离度，从而缩短分析时间；同时，也要注意尽量避免选择有害的溶剂作为流动相，如乙腈，可以采用甲醇作为替代溶剂，或者用甲醇和乙腈按一定比例混合，减少乙腈的使用。

2 加强课堂外绿色体内药物分析教育

体内药物分析理论课时有限，教师应给学生推荐绿色化学相关参考书、网络资源，例如美国化学会定期更新的绿色化学文献库和绿色化学应用实例相关网站等[3]，让学生对绿色化学知识有进一步的认识。组织学生参观学校分析测试中心、制药企业分析部门等，体会绿色分析技术在实际中的应用。设计一些体内药物分析开放性s研究课题，让学生以小组为单位，按自己的兴趣选择课题、查阅文献、设计实验方法，包括样品采集、样品前处理及仪器设备的使用等，通过评选具有创新性、可行性的方案进行课题研究。

随着体内药物分析技术的发展，绿色体内药物分析方法越来越被重视。绿色体内药物分析技术在减少或防止废弃物产生、使用安全的溶剂、节省能源的同时，将对分析人员的风险及对环境的副作用最小化。体内药物分析的绿色化发展，有赖于新一代药学专业人才的教育与培养。将绿色化学理念融入体内药物分析教学中，不仅拓宽了学生的知识面，提高了学生的学习兴趣，更培养了学生的绿色环保意识，使学生树立了对社会、对未来的责任感。

[1]朱清时.绿色化学和新的产业革命[J].现代化工，1998，18（1）：4-6.

[2]杭太俊.药物分析[M].北京：人民卫生出版社，2016.

[3]Dennis L，Hjeresen，David L，et al.Green Chemistry and Education[J].J Chem Edu，2000（12）：1543-1547.

（*通讯作者：程忠哲）

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1671-1246（2017）08-0064-02