有机化学案例教学在药学硕士专业学位研究生教学中的应用*

郑东华 赵洪英 罗琼 邱敏

1 包头医学院 内蒙古包头 014040 2 包头市传染病医院（包头市第三医院） 内蒙古包头 014040

0 引言

案例教学，是一种培养学生创造性，提高学生分析、解决问题能力的有效教学方法；学生可以通过对具体案例进行分析、讨论等实践活动将书本知识迅速有效地融入学习过程中[1-2]。这种以学生为教学中心，以案例解析为教学主线的教学方法，可以借助现代教育技术使学生身临案例情境。通过将学生进行分组、分角色，组织、引导学生进行思考，进行小组讨论，最终将所学知识进行归纳总结[2-3]。有机化学学科在药学硕士专业学位研究生课程教学中的地位显著，作为一门非常重要的药学专业基础课，学生通过系统化、深入性地学习有机化学，逐渐培养其从分子层面认识世界、改造世界的能力，并提高他们运用有机知识分析、解决化学现象的技能。所以说，有机化学的学习深度在一定程度上深刻影响着药学专业其他后续课程的学习[2]。

1 案例教学法流程

案例教学法强调双向交流并有一定的流程[4]，见图1。在案例教学的过程中，案例的选择是教学成功的基础，针对药学硕士专业学位的学生选取的案例要与时俱进，应该兼具前沿性和实用性；分析和讨论案例是教学成功的关键所在，学生可以自由组合成若干讨论小组，经过广泛讨论、严谨推理、归纳、总结，最终阐述观点。此过程中，教师要积极协调、沟通，及时给予学生正确的引导。

图1 案例教学法流程

2 案例教学

2.1 案例一：生物传感器中金电极与核酸适配体结合

2.1.1 案例选取

遗传性苯丙酮尿症患者生物监测指标是血液中的苯丙氨酸水平，所以监测血液中的苯丙氨酸水平有助于对患者的诊断、治疗。据麦姆斯资讯报道，加州大学圣巴巴拉分校的研究人员开发出了一种新型生物传感器，可以检测人体内苯丙氨酸的升降水平，为遗传性苯丙酮尿症患者的个性化医疗和饮食提供了可能。该研究团队开发了一种用于测量活体大鼠血液中药物分子的电化学传感器并进行了改造。

2.1.2 案例讲解

该案例中实验团队设计了一种核酸适配体，它能与苯丙氨酸靶标分子结合实现检测。实验中，该核酸适配体的一端通过化学键固定在金电极上，另一端用亚甲基蓝染料做标记，当游离的苯丙氨酸与核酸适配体结合并发生折叠时，就会将作为检测信号的亚甲蓝分子向电极方向摆动，产生检测电流信号（见图2）。

图2 苯丙氨酸检测原理

2.1.3 案例中涉及的有机化学知识点

此案例涉及的活性官能团是巯基。巯基，又称氢硫基或硫醇基，化学式为-SH，硫醇（R-SH）、硫酚（Ar-SH）均为巯基衍生物。生物化学中的“明星化学键”--二硫键（-S-S-）就是由两个巯基氧化、脱水而成的。可以通过牢固的S-Au 键和巯基衍生物实现对金纳米粒子的改性，形成稳定的复合物。具体到检测分子与工作电极的实际工作中，硫原子与金表面能形成很强的化学吸附作用[5-7]。

2.2 案例二：注射用水凝胶微球中的化学成键过程

2.2.1 案例选取

载药微球制剂有很多优点。第一，微球结构能够最大程度地保护所载药物免受降解，维持血药浓度；第二，实验表明微球的粒径与载药量、给药途径密切相关；第三，微球还可以实现对药物的缓释作用，控制血药浓度波动，降低药物毒副作用，保持药效[8-10]。制备微球的材料很多，壳聚糖是目前常用的天然高分子材料之一[10]。

2.2.2 案例讲解

壳聚糖(Chitosan)，见图3，是甲壳素脱除乙酰基后的产物，也称几丁聚糖、脱乙酰甲壳素等，学名为β-1,4-聚-D-氨基葡萄糖，分子式为(C6H11NO4)n。壳聚糖为白色或灰白色、无定形、半透明、有珠光色彩的片状或粉状固体，不溶于水和碱溶液，可溶于稀盐酸、硝酸等无机酸以及醋酸等大多数有机酸。壳聚糖在纺织、印染、医药、环保等行业都具有很广泛的应用。由于壳聚糖分子中含有大量的-NH2和-OH 官能团，因此能够有效地通过交联反应将壳聚糖进行改性。最常见的交联剂是戊二醛。

图3 壳聚糖分子结构

2.2.3 案例中涉及的有机化学知识点

壳聚糖微球表面改性涉及经典有机化学中“醛、酮的化学性质”这一部分知识。其中，醛、酮中的“羰基”与氨基及其衍生物在碱性条件下发生亲核加成反应，然后脱水生成亚胺结构（见图4）。

图4 羰基与氨基反应

3 结束语

在药学硕士专业学位研究生课程教学中引入上述两个案例，既复习了经典有机化学知识，又对前沿科学技术中出现的“微反应”找到了理论依据。这样不仅能提升学生发现问题、分析问题的能力，还能进一步激发学生的学习兴趣，提高学生的积极性和解决问题的能力，有利于培养具备药学学科基本理论、基本知识和实验技能，能够从事药物生产、药物研究与开发等方面工作的高级专业应用型技术人才。