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探索药物分析硕士专业学位培养中基本训练体系

2022-10-16 10:45

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一、前言

生物医药是近几年发展较快的行业，特别是在国家临床试验管理改革、加快上市审评审批、新药知识产权保护、力推医药工业转型升级等一系列政策出台的背景下[1]，更鼓励创新药物的研发。全国多地也掀起了创建生物医药产业园的热潮，创新药物研发公司如雨后春笋般涌现，对药物研发人才的需求日益增加。药物分析贯穿药物研发的整个流程，因此，对药物分析人才的需求急剧增长。

研究生培养方案中，专业学位是相对于学术学位来说的研究生培养的学位类型，较为扎实的理论基础是其目的之一，更重要的是培养适应于特定行业或职业工作需要的社会紧缺的应用型或者工程研究型人才[2]。培养药学硕士研究生以及加强其实践方面的能力，关系到我国医药领域专门人才的发展水平和对未来培养模式的科学建构[3]，而药物分析学研究生可以说是药学各学科中需求量最大的，同时对药物分析各项技能都有更高要求，例如，药物发现阶段中的新化合物鉴定、临床前研究阶段的杂质研究、生产阶段的质量控制等，均涉及到多种分析技能和仪器设备。特别是在现代生物医药火热的情况下，硕士毕业生可在制药相关企业从事药物发现、药物改造、临床前研究、临床试验、药物生产等环节的多项工作，这更加要求药物分析学研究生掌握新型仪器设备和适应新的多样性的法规要求[4, 5]。

在科研过程中，研究生阶段往往期望发表科研论文，有广度和深度的课题研究，也是必要经历。一方面不同来源的学生知识储备和基本技能熟练程度差异较大，另一方面不同课题组之间所涉及的研究方向千差万别，这就导致了学生进入科研正轨的时间长短不一，研究生毕业后知识面不够丰富。良好的基本训练是保障课题顺利进行的入门途径。因此，我们探寻一种药物分析方向研究生入门的基本训练体系，以期通过基本训练让研究生能快速进入科研状态和具备创新药物研发所需的核心技能。

企业界新员工入职，一般结合岗位所需技能，参加两到四周的岗前培训，以快速掌握岗位所需技能和满足岗位要求。有鉴于此，笔者根据药物分析学专业研究生培养的需要，参考中国药典和生物医药制品研究规范（ICH质量指导原则），结合本学科专业研究生实践基地的产业特征，提炼出以下三个基本训练，如图1所示。基本训练体系涵盖了液相色谱、药物核磁和文献综述三个核心技能。

图1 药物分析学专业学位研究生基本训练体系流程图

二、药物分析学专业学位研究生基本训练体系

2.1 液相色谱定量分析训练

液相色谱是药物分析中最常用的工具之一。据统计，中国药典2015版52.6%的药品质量控制都涉及到了液相色谱方法，而在创新药物研发和生产各个环节中液相色谱都是必不可少的工具，有必要针对大学《分析化学》所学液相色谱知识进一步深化知识架构和强化技能训练。

（1）理论知识。《实用高效液相色谱方法建立》是液相色谱方法开发的经典案头书，囊括了液相色谱的基本原理、仪器设备、色谱柱固定相和流动相、中性和离子化样品等方法开发的各方面，掌握这本书的理论知识能够为以后科研和工作建立牢固的知识架构。因此在我们的实践中，要求研究生每周阅读这本教材的一章，并以思维导图的方式概括各章节中的核心知识点，以架构理论知识体系和促进记忆。

（2）实验操作。经典的液相色谱定量分析实验，涵盖样品前处理、仪器操作、上机分析、数据处理等方面。在我们的实践中以中药材秦皮为样品，以秦皮素为待测化合物进行定量分析。高效液相定量分析的方法主要有面积归一化法、标准曲线法（外标法）、内标法、标准加入法。本实践主要采用标准曲线法对秦皮中秦皮素的含量进行测定。用对照品配置储备液，以甲醇溶解并稀释得到系列浓度的标准溶液，对已经稀释好的不同浓度的对照品溶液进行HPLC分析，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线，根据峰面积计算原样品中秦皮素含量。

（3）研究报告。撰写研究报告时，前言部分介绍液相色谱仪器各部件，以及定量的原理；实验材料与试剂部分，汇总所使用试剂的名称、纯度、厂家、批号等信息，形成实验记录的习惯；实验步骤部分也按照发表论文的规范撰写；所获得的色谱数据，应该导出成TEXT格式，重新用origin绘图。避免了截屏的图片清晰度不够和不方便后续数据处理；结果与讨论部分，除了讨论表面的浅显的结果，还应深入讨论实验中观察到的现象、所导致现象的原因、处理方式，以及可能的优化方案；最后，用凝练的语句，给出明确的结论。

通过本实践，研究生可系统地学习高效液相色谱法。特别是在撰写报告过程中，培养学生的实验记录规范性、报告的完整性、数据分析的深度和结果与讨论的技巧性。

2.2 药物合成及波谱解析训练

药物合成虽然不是药物分析的主要研究方向，但是药物合成所涉及的化合物分离纯化和波谱鉴定是药物质量研究的重要技能。药物合成经验对原料药的杂质分析是十分有益的。药物中有机杂质的潜在来源主要包括合成原料及中间体、合成原料引入的杂质、副反应产物、原料药的降解产物以及反应中使用的催化剂等。了解合成工艺对鉴别杂质及其来源是非常必要的。

药物杂质的鉴定中，对未知杂质经纯化后核磁和质谱鉴定，往往需要合成出相应的对照品，以进一步验证杂质种类和含量。这些工业实践中的需求，对药物分析人员提出了较高的要求。因此，药物合成核心训练中选取了1-(6-氯-1H-苯并[d]咪唑-2-基)乙烷-1-酮的合成的合成，包括两步：

（1）第一步为缩合成环反应。由原料4-氯邻苯二胺和乳酸，在4M盐酸中，95 ^oC加热回流2h进行反应，反应完成后，搅拌时滴加氨水，生成沉淀。沉淀用二氯甲烷清洗，即得中间体1-(6-氯-1H-苯并[d]咪唑-2-基)乙烷-1-醇。在此反应过程需要控制回流操作，反应需进行pH值调节和抽滤，烘干等基本操作。

（2）第二步为经典的Dess-Martin反应。由第一步所得中间体，在冰浴下加入1.2当量的戴斯马丁试剂，反应1h，通过薄层色谱监测反应进度。反应完成后，加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应。加入二氯甲烷萃取产物，之后依次用饱和碳酸氢钠溶液、水和饱和食盐水萃取去除杂质。最后收集二氯甲烷层，加入无水硫酸钠进行干燥，过滤旋干后，即得到终产物1-(6-氯-1H-苯并[d]咪唑-2-基)乙烷-1-酮。此步反应过程中，反应物的添加需要在低温下进行，以防止温度过高导致的副反应过多及反应失败。最后，利用硅胶柱层析分离及薄层色谱监测，纯化终产物，获得纯品。

以上合成过程涉及多项药物合成的基本单元操作，完成这两步实验，可以使研究生对药物合成反应的中的大部分基本技能操作有很好的认识及掌握，为学生能独立完成药物合成实验提供了良好的训练。

（3）最后进行结构解析。获得纯品后，由研究生自己动手进行紫外、红外、核磁、质谱和HPLC的分析操作，和进行系统的波谱解析，与药物分析方向进行良好的衔接。以下信息是对基本训练中学生要求掌握的：

1. 化合物的骨架及极性/疏水性；

2. 柱层析纯化过程及纯化工艺开发；

3. 薄层色谱法进行馏分控制；

4. 化合物纯度分析（归一化法）；

5. 氢谱和碳谱的解析，以及二维核磁谱的解析；

6. 质谱分子量测定以及二级质谱碎片的解析。

药物降解杂质的结构确认须通过开发HPLC分析方法识别杂质、通过分离纯化获得杂质和通过波谱鉴定杂质。药物合成的基本训练，可以使得药物分析学研究生掌握工业界药物质量研究的必备技能，在专业实践基地的实践中胜任相应的岗位职能。同时，这些技能，也为后续科研课题的研究奠定好基础。

2.3 文献综述训练

研究生培养不仅是掌握实验技能，更重要的是掌握解决问题的方法和培养解决问题的能力和思维。文献调研就是一个有效的训练方式，充分的文献调研、优良的文档管理和详尽的归纳分析对课题的研究和对企业研发任务的推进都具有重要作用。因此，在我们的实践中，针对研究生课题方向进行文献调研并撰写成综述作为一项基本训练。

（1）学会情报获取。文献检索的途径可以分为中文文献和外文文献，中文文献的检索可以从知网、万方，外文文献可以从Pubmed、Elsevier、SciFinder等数据库进行检索。在文献检索阶段务求全面，以避免漏下关键文献，导致实验开展一段时间后才发现该课题已被发表的尴尬境地。

（2）掌握文献管理工具。常用的有Endnote、Mendeley、NoteEpress、Zotero等。Endnote是一款集文献检索、文摘及全文管理、文献共享等功能于一身的老牌软件；提供Word插件，支持边书写论文边插入参考文献并调整顺序或删除，编号也会即时更新；对插入的参考文献的样式可进行新建、修改，以适应不同期刊的参考文献格式。

文献管理涉及文献下载、导入、分组、标识和在Word中引用，一般各文献数据库均具有导出功能。在此想要强调的是分组和标识功能，随着课题/项目的研究进展，参考文献会越来越多，研究生阶段所阅读的文献将超过200篇，如此庞大的文献管理需要用Endnote中分组功能；在众多文献中进行筛选分类以获得想要的信息，则需要用到标识功能。标识功能是对所阅读文献关键知识点的摘录和贴标签，有助于在浏览文献时快速回忆起该文献的重要内容。

分组功能是指按照不同研究课题/项目的方向对文献进行分类，可提高学生查阅文献的效率。智能分组功能是跟踪课题/项目最新研究进展的一个灵活工具， EndNote会自动从导入的文献库中筛选符合条件的文献归为一类，并添加到创建的智能文献组中，并且当不断添加新的文献至EndNote时，该智能文献组也会即时同步更新。

（3）以表格的形式汇总主要文献。综述的撰写应避免浮于表面，且应具统计的功能，在综述撰写过程中应用表格的形式对关键文献中关键成果进行汇集，以我们常进行的植物多糖研究为例，关注的是新型多糖的提取纯化、结构分析和活性表征，那么在表格设计时就分为多糖的提取工艺（包括热水/微波/超声等提取方式、水/乙醇/碱液等溶剂类型、得率/糖含量等指标）、多糖的结构特征（组分数目、分子量、单糖组成、连接方式等参数）和药理活性评估（药用部位、活性类型、作用机理、给药剂量等）。

（4）研究进展的撰写。参考同类型的综述论文，选定研究课题方向后，围绕该课题充分的文献调研，汇总研究进展。该研究进展按照发表科研论文的标准撰写成综述型论文，在课题组内部交流。撰写过程中，强调语言句子的科学性、逻辑性，从对外文文献的准确翻译、从对关键段落的照抄和模仿撰写中，形成科学表述的逐步训练，注重科学表述的规范性，最终形成针对某一课题方向的具有结论性的报告材料。

该综述报告不以论文发表为目的，而重在对学生的情报获取能力、数据分析能力、文档撰写能力和总结归纳能力的一次实操演练。本次综述完成后也会形成对下一步研究方案的规划，从而有一定的时间进行实验方案的验证，为后续研究课题开题报告进行了可行性评估，有力保障了课题的顺利进行。这一综述文献的撰写也将为进入研究生专业实践基地进行实践打下良好的基础，也为将来工作中主持研发任务，奠定了良好的项目管理能力。

三、小结

相对于学术型硕士研究生，专业硕士研究生更注重理论与实践相结合，特别是基本研究技能与工业界实际应用需求相结合，从而形成了药学专硕培养的特点。在药物分析这个运用广泛的学科中，学生培养方案尤其重视与校外实践基地的联合培养。

本实践方案的制定兼顾了在校期间的课题研究和校外实习的工作要求，遴选了三个核心训练项目，从液相色谱这种应用最广泛的技能到波谱解析这种综合性的知识，再到研究进展这种报告撰写能力，多方位地进行培训，在较短时间内使研究生具备科研和工作的核心技能，为下一步研究课题的开展、专业实践基地的日常工作打下了良好的基础，这一实践方案也克服了不同学生科研素养参差不齐的问题。

诚然，这一基本训练方案仅在本课题组实施，尚未大规模验证。这一基本训练方案也是笔者近年研究生培养过程中点滴思考的初步总结，在此与教学科研中的同行商榷。

参考文献

[1] 张焕, 杨明利, 王维维. 2015年至2018年国家医药政策对药学人才需求的影响分析[J].科学咨询(科技·管理), 2019(05): 53-54.

[2] 国务院学位委员会. 关于印发金融硕士等19种硕士专业学位设置方案的通知[Z]. 学位[2010]15 号.

[3] 蒋心惠, 尚京川, 母昭德, 赵华. 药物分析方向药学硕士专业学位研究生培养探索[J]. 科教导刊(上旬刊), 2016(16): 39-40. DOI:10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.019.

[4] 梁洁, 孙正伊, 余靓, 柳贤福. 浅谈药物分析硕士研究生培养状况[J]. 中国民族民间医药, 2011, 20(20): 20-21.

[5] 梁洁, 谢珍珍, 杨颖欣, 金青青. 药物分析学硕士研究生创新能力培养的探讨[J]. 大众科技, 2014, 16(10): 191-192.

原文已发表，李笃信; 季雯; 邓益斌. 药物分析硕士专业学位培养中的基本训练探索. 教育教学论坛 2022, (29), 41-44.