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代写硕士论文 药物分析实验室开展绿色化学实验的探究

作者:admin 时间:2017-09-22
绿色化学是一种消除或减少有害物质的产生与使用,保证环境无损害的化学技术,是从源头防止污染的科学方法,绿色化学实验室则以绿色化学为指导,进行对环境无显着毒副作用的实验的场所。药物分析实验是以化学为基础,应用于药品质量检测的一门学科,减少污染、杜绝浪费,实施绿色化实验管理应是这门学科的首要任务。为此,笔者通过“5R”——减少用量(Reduction)、重复使用(Reuse)、可回收(Recycling)、能再生(Regeneration)、排斥有毒物(Rejection),对药物分析实验开展绿色化学实验改革。
一、药物分析实验室开展绿色化学实验的必要性
1.药物分析实验室开展绿色化学实验,是时代赋予我们的重任。在过去几十年间,社会快速进步,尤其是迅速发展的化学工业,给环境造带来温室效应、酸雨、白色污染、雾霾等公害,严重危及人类生存与健康,到了非整治不可的地步,而这些都与化学有关[1]。药物分析是以分析化学为基础的应用性学科,在实验过程中需用到众多化学药品进行化学反应,产生化学物质。虽说排放污染物的量不大,但是与化工厂不同,药分实验所用药品种类多、实际变化多,排放的污染物成分复杂,这些化学反应和化学物质或多或少都对人体、对环境有影响,污染的积累不容忽视。因此药物分析实验室开展绿色化学实验,符合环境的可持续发展的需要[2]。
2.药物分析实验室开展绿色化学实验,是实现缩小与发达国家差距的要求。绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国,他们很多大学的化学实验室都陆续接纳了绿色化学实验的理念,开发绿色化学实验设备,提高社会公众绿色化学意识;日本组建了绿色与可持续发展化学网络,以推动这方面的信息交流、研究与开发、教育和国际交流与合作;德联邦政府通过了“为环境而研究”的计划。我国绿色化学实验的提出已有近十年历史,但是药物分析实验则较为滞后,因此必须赶上,以缩小差距。
3.药物分析实验室开展绿色化学实验,是学科重要性的要求。药物分析是一门运用经典和现代分析化学测定方法和技术研究药品性质、制定药品标准、控制药品质量的综合性学科,而药品质量的优劣又和人们身体健康和生命安全息息相关,因此药物分析实验是药学各专业最重要的专业课程。其目的是通过该课程的教学,让学生规范、准确地掌握药物分析实验技能,培养良好的行为习惯和严谨求实的科学态度、一丝不苟的工作作风。因此探究创造药物分析实验室良好的绿色化学实验条件和实验环境,有利于学生进行各种药品质量把关的实践活动,培养合格的药学人才[3]。
4.药物分析实验室开展绿色化学实验,是培养创新性人才的需要。绿色药物分析实验的研究内容涉及到实验方案优化选择、实验装置和步骤的设计、改进等多个过程,尤其在废物的回收和处理方面需要进行大量研究和探索。在这个过程中可以培养学生观察、分析和解决问题的基本能力,激发创新欲望。因此通过绿色化实验教学,不仅有利于提高实验技能,对促进学生追求真理、勇于创新的科学精神和实事求是的价值观也有潜移默化的作用。
二、药物分析实验室开展绿色化学实验的可能性
1.采用和推广药物微量检测分析,节约化学试剂用量,减少新化合物的产生。传统的药物分析方法所用药物、试剂的量比较大,如滴定分析的体积一般在20~30ml之间,才能达到较好的精密度和准确度,如果改成微量或半微量滴定则可以大大减少用药量。
如将定性实验所用的试管改成点滴板,可使试剂消耗降低至常规实验的■~■;将实验中所用的250ml容量瓶改为125ml,反应试剂全部相应减半,其结果与原先相比,效果相当。推广微量、半微量或减量化实验,能减少环境污染,是实现化学实验绿色化的一个重要途径。
2.培养学生实验操作规范化,妥善处理化学实验的废弃物。在实验教学中,大部分实验的药品用量在教材中都未明确给出限量。以至学生很难把握药品的实际用量。这样既影响实验的科学性和实验效果,又会造成药品的浪费,还会对环境造成一定程度的污染,也不利于培养学生的规范操作和实验品质。若将药品规定了用量和浓度,既方便施教,又方便操作,更易让学生接受、观察和记忆,从而培养学生严谨的实验态度和科学的实验方法,同时节约药品,减少环境污染。
3.采用和推广药物仪器分析。仪器分析的特点是用药量小、精密、灵敏,是药物分析检测的发展方向,传统的药分实验对化学分析、仪器分析、无菌检验和中药检测四部分各占一定比例,为了进一步适应检测技术的发展,提高检验效率,减少污染排放,在教学中增加仪器分析的教学比重,也可以减少化学废物的排放量[4]。
4.将药物分析实验与其他相关专业整合,建立绿色、仿真系列实验[5]。我们将药物分析实验与其他相关专业整合,按图1由化学制药专业合成中间体、副产品、原料药,交予药检专业检测,检测合格后由药剂专业生产出制剂,经药检专业检验合格后由市场营销专业销售,药检专业再按GSP进行质控。
实践教学中所有的试验器材、试剂、仪器在内部循环使用,一个实验的产物成为下一个实验的原料。如图2,试剂重复使用率提高,实验产物充分利用,减少实验原料的购买支出,降低实验成本,最大程度地实现了资源共享。教学内容整合后打破各专业课程间的壁垒,加强课程间的交叉、渗透。学生经历药物生产、流通全过程,将跨学科的相关知识点实现了有机连接,获到了单科教学难以达到的效果。
4.计算机虚拟实验软件的开发利用。对一些污染严重、耗能大的药物分析实验,设计虚拟实验软件,让学生在计算机上完成药物分析实验,也实现了循环利用和零排放。比如我们开发制作了“高效液相虚拟实验室”,该软件基于flash技术,学生可以在人机交互界面完成高效液相色谱仪的“教”、“学”、“做”、“考”、“评”,突破了时间、地点、资源的限制。本软件选取药学专业核心课程——药物质量检测技术的单元实训教学内容——《高效液相色谱法测定盐酸环丙沙星含量》,学生进入虚拟实验室,首先阅读实验须知,然后跟随虚拟教师进入仪器讲堂,聆听关于高效液相色谱仪的结构、原理、使用、维护等方面的知识。走出仪器讲堂,学生进入虚拟实验室完成四大部分六个模块的实操训练及技能考核,并将数据填写在实验报告里,系统会针对学生的学习结果给出综合评价。学生在学习过程中遇到困难,可以点击答疑解惑寻求帮助。针对高职学生的特点我们还将仪器的重点、难点设计成游戏冲关,寓教于乐,帮助记忆。软件使用两年来历经两次改版,三次升级,2012年获得全国信息化教学大赛一等奖、浙江省教学软件比赛一等奖。
5.优化实验管理,实现实验管理的绿色化。优化实验安排,减少中间环节的药品用量,如将高锰酸钾标准液的配置和标定与过氧化氢含量测定组合,减少实验药品用量;药品、试药使用和管理绿色化[6]。用低成本、低污染的药品代替实验用药物。制定药品科学管理方案,减少浪费;设立试剂、药品回收制度和处置方案,做到减少污染和排放,如中药质量检测常常用到有机溶剂,必须回收处理;仪器设备管理绿色化研究。药物分析实验离不开各种仪器设备,尤其是贵重仪器,探讨仪器设备分级是管理方案、定期维护制度、合理使用制度,使仪器设备发挥最大化效能;加强网络平台的信息化建设和利用,构建开放运行机制。实现实验中心网上管理、资产设备网络化管理和药品库管理。学生和教师可在网上浏览实验教学文件、教学进度和查阅、领用药品。中心主任和实验教师可以通过网络系统进行实验教学信息发布和实验教学管理。
总之,根据药物生产经营企业的需要设置药物分析实验绿色化教学内容,引入微量、仿真、虚拟、循环、生态实验技术。转变教育观念,达到药物分析实验废物的零排放,实现可持续发展是我们的职责和任务。
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