海力茜·陶爾大洪

新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院 (烏魯木齊市 830011)

藥學(xué)，特別是現(xiàn)代藥學(xué)的發(fā)展，其速度和成果在歷史上都是空前的，對(duì)人類健康事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)度也是前所未有的。藥學(xué)研究的過程卻又是漫長而復(fù)雜的，化學(xué)作為藥學(xué)研究領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的學(xué)科已滲透到了各個(gè)分支學(xué)科，如天然藥物的提取、純化、分離、結(jié)構(gòu)鑒定，化學(xué)藥物的修飾與合成，藥物新劑型的開發(fā)，先導(dǎo)化合物的設(shè)計(jì)，毒理藥理實(shí)驗(yàn)的開展等無不涉及化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，我國高校藥學(xué)本科對(duì)于化學(xué)各個(gè)應(yīng)用學(xué)科的教育也都相當(dāng)重視，開設(shè)了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、藥物化學(xué)等一系列與專業(yè)密切相關(guān)的理論與實(shí)驗(yàn)課程。綠色化學(xué)最早在美國被提出并將其發(fā)展成為單獨(dú)的一門學(xué)科。進(jìn)入21世紀(jì)，我國對(duì)于綠色化學(xué)的重視伴隨著整個(gè)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提升也上升到了一個(gè)新的高度[1]。藥學(xué)專業(yè)研究生作為與藥學(xué)科研實(shí)驗(yàn)接觸最早的一批高層次培養(yǎng)人才，不僅要熟練掌握各個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作步驟，還應(yīng)該將綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念積極踐行到每一個(gè)操作環(huán)節(jié)，成為新時(shí)期下綠色藥學(xué)人才?？梢哉f，藥學(xué)專業(yè)研究生化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的綠色化教育既是高校高層次人才培養(yǎng)的內(nèi)在需求，也是全社會(huì)推進(jìn)綠色產(chǎn)業(yè)的迫切要求。

1 高校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育現(xiàn)狀

1.1 綠色化學(xué)概念的普及

綠色化學(xué)，聽起來很簡單，但是教師要將其豐富的內(nèi)涵發(fā)掘出來讓每一個(gè)藥學(xué)研究生熟悉卻并不簡單。學(xué)生普遍認(rèn)為綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)的是環(huán)境保護(hù)，是讓盡可能多的實(shí)驗(yàn)步驟都趨向綠色方向。然而，真正意義上的綠色化學(xué)卻是將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)綠色化的開發(fā)過程與實(shí)驗(yàn)的效果放在同樣重要的地位進(jìn)行自身的調(diào)整并研究的[2]。教師只有將綠色化學(xué)這種兼顧實(shí)驗(yàn)效能與環(huán)境友好的理念傳遞給學(xué)生，才能從思想上根本扭轉(zhuǎn)學(xué)生對(duì)于綠色化學(xué)不會(huì)影響課題實(shí)驗(yàn)進(jìn)度或者效果的偏見。

1.2 實(shí)驗(yàn)室管理制度

實(shí)驗(yàn)室是藥學(xué)專業(yè)研究生的科研第一陣地，因此實(shí)驗(yàn)室的管理無論對(duì)于保證每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行還是貫徹綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)制度都十分重要。隨著綠色化學(xué)理念的普及，全國高校實(shí)驗(yàn)室，特別是研究生進(jìn)行科研課題的實(shí)驗(yàn)室大部分是學(xué)校軟件與硬件設(shè)施都是最好的實(shí)驗(yàn)室，一些經(jīng)典的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)制度都寫進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的管理制度中。比如早期提出的5R原則，但是由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室管理人員或者導(dǎo)師對(duì)于學(xué)生綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)方面監(jiān)督力度不夠,研究生在實(shí)驗(yàn)時(shí)往往容易疏忽。

1.3 課題的設(shè)計(jì)

藥學(xué)研究生課題的來源大都是國家、部門或者地區(qū)相關(guān)科研基金的申請(qǐng)。目前，越來越多的專家評(píng)委開始從綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的角度去評(píng)審項(xiàng)目申請(qǐng)書。比如在天然產(chǎn)物的提取過程中要求全程不使用有機(jī)試劑，其目的就是為了保證用于細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的天然產(chǎn)物不受污染，保障實(shí)驗(yàn)人員的安全，更是為環(huán)境保駕護(hù)航，所以，藥學(xué)類綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅僅是保護(hù)環(huán)境，更是保護(hù)人類自身身體健康不受有毒化學(xué)物質(zhì)的損害。

1.4 實(shí)驗(yàn)室差距

我國藥學(xué)專業(yè)研究生實(shí)驗(yàn)室大都集中在醫(yī)科大學(xué)、中醫(yī)藥大學(xué)和綜合性大學(xué)的藥學(xué)院，由于地區(qū)和綜合實(shí)力等差異往往造成各校實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施的差距很大，有些大學(xué)對(duì)于綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主觀重視程度往往不夠，此外由于經(jīng)費(fèi)不夠、設(shè)施不完善等客觀因素造成的沒有能力配套相關(guān)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，致使綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展情況存在差距。

1.5 綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體應(yīng)用

1.5.1 5R原則

5R原則，即在綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)中:拒用危險(xiǎn)品(Reject);減量使用(Reduce);循環(huán)使用(Recycle);重新使用(Reuse);再生(Regenerate)[3],是目前推廣的較為典型的綠色化學(xué)策略。各高校無論從無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)到藥物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)室的教育管理都已應(yīng)用該原則。白廣梅[4]等將經(jīng)典的5R原則應(yīng)用到了高?；瘜W(xué)的實(shí)驗(yàn)教育中，在多相離子平衡實(shí)驗(yàn)中將傳統(tǒng)的沉淀離子及沉淀劑Pb2+和K2CrO4經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)更換成Cu2+和NaOH，避免了Pb、Cr有毒重金屬的使用，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯著。曹忠[5]等在針對(duì)教研室研究生的綠色化學(xué)教學(xué)研究中，從基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)抓起，從研一開始就灌輸學(xué)生綠色化學(xué)的理念，利用博士直接監(jiān)管研究生的機(jī)制配合5R原則，將強(qiáng)酸強(qiáng)堿試劑進(jìn)行中和后再回收，取得了一定的成果。

1.5.2 半微量實(shí)驗(yàn)

微量實(shí)驗(yàn)不僅僅是減少試劑的使用量那么簡單，其要求實(shí)驗(yàn)室配套的設(shè)施也應(yīng)在常量操作的基礎(chǔ)上有所調(diào)整。比如稱量用具、反應(yīng)容器、測(cè)定儀器都要進(jìn)行一定程度的更新。介于微量實(shí)驗(yàn)對(duì)于綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革帶來的效果最為明顯，并且改革不需要耗費(fèi)太多的精力用于替代反應(yīng)或者試劑的摸索，故該法常被許多實(shí)驗(yàn)室所采納。付引霞[6]等在推進(jìn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微量化改革的實(shí)踐中，先通過推廣半微量化實(shí)驗(yàn)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)具體操作中的應(yīng)用，進(jìn)行教學(xué)改革評(píng)估后再對(duì)微量化實(shí)驗(yàn)改革進(jìn)行設(shè)計(jì)，效果顯著。因微量化實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)施的更新上有一定的要求，而且更主要對(duì)實(shí)驗(yàn)操作人員技術(shù)提出挑戰(zhàn)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，特別是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)經(jīng)過多年的發(fā)展其反應(yīng)試劑的量已經(jīng)控制得很小，再進(jìn)行微量的改進(jìn)勢(shì)必造成誤差的放大，無論對(duì)于學(xué)生還是教師都是一種考驗(yàn)。但是，微量實(shí)驗(yàn)是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，隨著科學(xué)研究水平的提高，細(xì)胞、分子和基因水平的科學(xué)研究已成為熱點(diǎn)，培養(yǎng)藥學(xué)專業(yè)研究生微量化學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，有助于他們更好地完成研究課題。

1.5.3 實(shí)驗(yàn)廢棄物的綠色化處理

藥學(xué)專業(yè)研究生化學(xué)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢物大都是一些強(qiáng)酸強(qiáng)堿或者有毒物質(zhì)。對(duì)于此類廢棄物的處理，高校實(shí)驗(yàn)室大部分都有著明確的規(guī)定，有專門的人員負(fù)責(zé)回收，也有固定的時(shí)間、場(chǎng)地和容器統(tǒng)一回收。像垃圾分類那樣，實(shí)驗(yàn)廢棄物可簡單地分為無機(jī)試劑和有機(jī)試劑，而有些國家卻將可以回收的垃圾再次細(xì)分，而將化學(xué)試劑廢棄物盡可能精細(xì)地分類是新時(shí)期綠色化學(xué)的更高要求。馬曉光[7]在研究高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物的分類回收時(shí)提出了按照實(shí)驗(yàn)廢棄物的具體理化性質(zhì)進(jìn)行處理后再回收的方法，將實(shí)驗(yàn)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染降低后再丟棄。比如一些劇毒的金屬鹽類廢棄物，可以將金屬沉淀后使其與電解質(zhì)溶液分開再進(jìn)行回收。

1.5.4 新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法的引入

藥物合成實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到有毒、有害、易燃易爆的試劑，而且廢氣、廢液和廢渣的排放如果不合理處置也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染。對(duì)這些試劑及廢物的回收已經(jīng)不是解決綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的根本所在，而應(yīng)該從實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)方法的更換上去著手。

任巧等[8]提出了將高效能的生物催化劑和過渡金屬催化劑引入藥物合成實(shí)驗(yàn)過程中，以提高反應(yīng)效率，節(jié)省實(shí)驗(yàn)試劑使用量；在實(shí)驗(yàn)方法上引入離子液體、超臨界CO2和超臨界H2O代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)溶劑。

2 藥學(xué)研究生綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育改革

基于當(dāng)前全國高校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀及改革方向分析，結(jié)合本校自身特點(diǎn)，筆者提出以下幾點(diǎn)改革建議。

2.1 研究生綠色化學(xué)意識(shí)的培養(yǎng)

2.1.1 綠色化學(xué)基礎(chǔ)理論的教育

藥學(xué)專業(yè)的研究生不只來源于藥學(xué)專業(yè)，通常還包括農(nóng)林、生物、化工、醫(yī)學(xué)及護(hù)理等跨專業(yè)的生源。針對(duì)有些本科化學(xué)基礎(chǔ)薄弱的研究生，教師要推廣綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育，首先要幫助他們鞏固掌握基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理和提高操作技能。教師可以在開展正式課題實(shí)驗(yàn)之前安排他們參加本科生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，使他們掌握相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理，操作步驟，這樣有助于更好地開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育。

2.1.2 綠色化學(xué)教育考核的推進(jìn)

本校研究生實(shí)驗(yàn)室由學(xué)校統(tǒng)一進(jìn)行管理，每名研究生在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前都有入站培訓(xùn)教育，通過考核后才能進(jìn)站。目前，對(duì)于入站的培訓(xùn)大多數(shù)內(nèi)容都是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全方面的，所以研究生對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的安全守則掌握較好，那么適當(dāng)?shù)丶尤刖G色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的培訓(xùn)與考核機(jī)制，使綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核結(jié)果與其能否進(jìn)站以及平時(shí)的考評(píng)掛鉤，將使綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位得到顯著提升，可增強(qiáng)研究生綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的意識(shí)。

2.1.3 少數(shù)民族研究生的教育

本校藥學(xué)研究生有一半以上為新疆少數(shù)民族學(xué)生，這些學(xué)生中又有一大部分為本科“民考民”生源，他們的漢語水平相對(duì)較弱，這就造成在一定程度上綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推廣會(huì)遇到語言文字溝通方面的障礙。比如少數(shù)民族研究生導(dǎo)師和實(shí)驗(yàn)室管理人員是漢族，那么綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體教育就會(huì)受到影響，因?yàn)樗煌趥鹘y(tǒng)的教育模式，更多的要求新思維和新信息的滲入，有些概念即使?jié)h族學(xué)生領(lǐng)會(huì)起來也沒有那么容易。所以學(xué)?？梢钥紤]為這類研究生安排一位少數(shù)民族實(shí)驗(yàn)室管理人員或者漢語水平高的研究生對(duì)其指導(dǎo)。

2.2 實(shí)驗(yàn)試劑的入庫管理

本校地處祖國西部邊陲，化學(xué)試劑生產(chǎn)企業(yè)較少，藥學(xué)研究生使用的試劑大部分需由內(nèi)地試劑生產(chǎn)企業(yè)或經(jīng)銷商經(jīng)長途運(yùn)輸送達(dá)。由于許多化學(xué)試劑性質(zhì)不穩(wěn)定，廠家在考慮運(yùn)輸問題時(shí)往往又忽視了長途和極端氣候的影響，這些因素會(huì)造成部分試劑在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)一系列問題。比如95%乙醇常會(huì)由于運(yùn)輸過程中的震蕩造成容器密封性降低，引起揮發(fā)。所以各個(gè)課題組在采購試劑時(shí)應(yīng)盡可能多地考慮到長途運(yùn)輸過程對(duì)試劑造成的影響，選擇正規(guī)廠家，做到試劑入庫前的檢查，以防止失效或者變質(zhì)試劑流入實(shí)驗(yàn)過程中，從而對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)造成影響，避免浪費(fèi)更多的化學(xué)試劑，從源頭試劑質(zhì)量的控制上來節(jié)省試劑。

2.3 實(shí)驗(yàn)室節(jié)能減排

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要求對(duì)化學(xué)試劑的綠色處理，更要求整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的綠色化。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室由于采用公共平臺(tái)管理模式，每個(gè)課題組水電的使用情況都得不到統(tǒng)計(jì)，這極易造成研究生節(jié)能減排意識(shí)淡薄。比如旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的使用過程需要循環(huán)水的接入冷卻，而且其水的使用量很大，水龍頭一開就是幾個(gè)小時(shí)，造成自來水嚴(yán)重浪費(fèi)，那么引入一套自來水的回收加冷卻裝置便可以解決這個(gè)問題。

2.4 實(shí)驗(yàn)室試劑的回收循環(huán)利用

乙醇是目前藥物提取實(shí)驗(yàn)中耗費(fèi)比較多的一種試劑，其常作為某些藥物的溶劑或者沉淀劑使用，藥物提取出來后又需將其除去，而乙醇是一種易揮發(fā)物質(zhì)，收集相對(duì)簡單，而且回收后的溶劑純度較高，可以在經(jīng)過一定雜質(zhì)和濃度的檢定后反復(fù)使用。一些催化劑，比如[Ru2 Cl3(p-cymene)2][PF6]也可以通過萃取反復(fù)循環(huán)使用[9]。所以利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)自身的一些特點(diǎn)，使更多試劑可循環(huán)利用，將為綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建增加更多的內(nèi)容。

2.5 仿真實(shí)驗(yàn)的引入

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的軟件被開發(fā)出來應(yīng)用于各行各業(yè)，朱平平等[10]將檸檬酸法制備SDC的實(shí)驗(yàn)操作步驟放入了電腦中，方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。陳田[11]利用計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件對(duì)一些高危實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模擬操作教學(xué)，讓學(xué)生在電腦上動(dòng)手操作每一個(gè)步驟。這樣學(xué)生不僅避免了有害試劑的接觸，也在增加他們興趣的同時(shí)讓其掌握了更多實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)往往避免不了操作不當(dāng)帶來的誤差，操作的失誤不僅影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且會(huì)造成試劑和實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。教師利用計(jì)算機(jī)軟件模擬研究生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)前先在電腦上操作一遍，包括試劑的處理、儀器的操作、反應(yīng)條件的選擇及結(jié)果的預(yù)期分析等每一個(gè)步驟，使學(xué)生做到心中有數(shù)，可以從一定程度上降低預(yù)實(shí)驗(yàn)的操作失誤，提高實(shí)驗(yàn)效率。所以，各課題組或者實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)的需要購買相對(duì)應(yīng)的軟件，模擬實(shí)驗(yàn)操作，避免試劑不必要的浪費(fèi)與污染。

2.6 微信平臺(tái)的搭建

現(xiàn)代研究生時(shí)刻都在關(guān)注微信，因?yàn)閷W(xué)校的重要通知以及導(dǎo)師的工作安排幾乎都是通過微信平臺(tái)進(jìn)行傳遞。相關(guān)實(shí)驗(yàn)室可構(gòu)建一個(gè)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)公眾號(hào)或者交流群讓所有實(shí)驗(yàn)室的管理人員和實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)入，管理員可以發(fā)布綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的最新動(dòng)態(tài)、制度和具體要求，方便實(shí)驗(yàn)人員及時(shí)了解遵守；實(shí)驗(yàn)人員也可以在線提問，方便實(shí)時(shí)溝通和交流。此方式將綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)融入實(shí)驗(yàn)人員每天的學(xué)習(xí)工作中去，讓其變成科研實(shí)驗(yàn)的一部分。

3 結(jié)語

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是目前全社會(huì)都在提倡的一種實(shí)驗(yàn)新思維，藥學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)努力深化綠色化學(xué)的理念，構(gòu)筑人類的綠色健康，藥學(xué)專業(yè)研究生更要樹立綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，積極實(shí)踐，相關(guān)教師也要加大綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育，更好地指導(dǎo)研究生參與綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。雖然目前全國高校實(shí)驗(yàn)室綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)存在一定的問題，但也取得了一定的成果，每位教育工作者從自身工作崗位出發(fā)，不斷地提出新問題、新思路和新方法必將為全社會(huì)的綠水青山貢獻(xiàn)出自己的一份力量。