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中医药超分子课程对中药本科专业学生知识重构及创新能力的影响探讨

2024-06-25肖美凤贺琪珺邓凯文石继连唐宇潘雪贺福元

高教学刊 2024年19期
关键词:本科教育交叉学科知识结构

肖美凤 贺琪珺 邓凯文 石继连 唐宇 潘雪 贺福元

基金项目:全国中医药学高等教育“十四五”规划教育科研课题“学术型中药本科专业创新人才素质结构特征与培养模式(方案)的改革与实践”(YB-23-29);湖南省普通高等学校教学改革研究重点项目“学术型药学本科专业人才素质结构特征与培养方案的构建与实践”(HNJG-2022-0132)

第一作者简介:肖美凤(1978-),女,汉族,湖南衡阳人,博士,副教授,硕士研究生导师。研究方向为中药分析学。

*通信作者:贺福元(1965-),男,汉族,湖南衡阳人,博士,教授,博士研究生导师。研究方向为中药药剂学及中医药超分子化学。

DOI:10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.19.021

摘  要:该文根据亟待解决的中医药现代化所面临的重大前沿科学问题和重大工程技术难题,结合国家持续推进“双一流”专业建设实际情况,关注传统应用型中药本科专业培养模式向学术型创新中药专业培养模式转变时对人才专业知识结构的要求。分析中药专业主要课程的内在关系,探讨中医药超分子课程对中药本科专业人才的交叉知识结构和创新能力的影响,提出学术型中药本科专业增开中医药超分子课程的必要性。中医药超分子课程的开设将促进研究学术型人才知识结构重构,满足中药原始创新研究的需求。

关键词:中药专业;本科教育;中药超分子;学术型人才;交叉学科;知识结构

中图分类号:G640      文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2024)19-0083-05

Abstract: In the context of the continuous promotion of the construction of dual first-class majors by the Ministry of Education of the People's Republic of China, this paper focuses on the structural characteristics of talent quality and the problems in the education system when the traditional applied undergraduate training model of the Chinese materiamedica is transformed into an academic and innovative training model of Chinese materiamedica majors based on the main cutting-edge scientific and engineering technical problems faced by the modernization of traditional Chinese medicine. With analyzing the current knowledge structure, quality, and training model of talents in the field of Chinese materia medicine, exploring the characteristics of the cross reform direction for the knowledge structure, curriculum education system, and quality evaluation of academic innovative undergraduate Chinese materiamedica majors to meet the requirements of the country for academic innovative undergraduate Chinese materiamedica talents in the new era, it is proposed to add the course "Chinese Medicine Supramolecules" to academic undergraduate majors in Chinese medicine. The course "Chinese Medicine Supramolecules" would promote the reconstruction of the knowledge structure of research academic talents, which could meet the original innovation requirements of Chinese medicine.

Keywords: Traditional Chinese Medicine major; undergraduate education; Chinese Medicine Supramolecules; academic talents; interdisciplinary; quality structure

目前中国高等教育正处于高质量发展阶段,大部分中医药院校选择教学科研型定位,其中医学、中西医结合、中药学等主体专业都选择学术型培养模式[1]。湖南中医药大学于2023年12月通过教育部本科教育教学审核评估,其中中药学本科专业已定位为创新型学术培养模式。在人才培养方案的课程设置时,面临既能使学生具备交叉知识结构,又能提高本科人才创新能力、满足人才培养需求的交叉学科课程遴选的棘手问题。本文根据学术型中药专业的培养目标,先分析主干课程的相互关系,再结合生物超分子化学的特征、中医药现代化所面临的重大前沿科学问题和工程技术难题,进一步分析在中药本科专业开设中医药超分子课程对重构中药本科专业人才知识结构及提升原创性研究能力的重要作用和意义。

一  学术型中药本科专业的培养目标及开设的课程体系

学术型中药本科专业是培养适应社会主义现代化建设需要,系统掌握中药学专业的基础理论和基本知识,能在中药开发、生产、检验、流通与管理等领域从事新药研究、中药材鉴别、成分提取、饮片生产、成药检验及营销等方面工作的创新学术型人才。

目前医药院校中药本科专业一般开设必修课40~50门,限选课20~30门,任选课因学校条件不同而相差很大,多者达100余门,少者亦有20余门;主要由有关人文素质、生命科学、化学知识、文献检索与科研论文写作、临床应用、药厂管理、人际关系、中西药对比和药物研发等方面课程组成,所开设的选修课程可以反映出该校的中医药创新文化氛围[2-4]。湖南中医药大学中药本科专业的课程知识结构基本上能与药学本科专业接轨,开设以中医药理论、化学、生物学与医学为理论基础构建知识框架,所开设的专业基础和专业课程情况如下:①专业基础课必修为14门,分别为高等数学、物理学、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、中医学基础、药物植物学、生物化学、药理学、人体解剖学、生理学、医学微生物与免疫学和中药学。限选课开8门,包括药学业英语、文献检索、药用植物学、药用植物学实验、数理统计、中药学、拉丁文和中药资源学等。②专业课原9门,分别是临床中药学、方剂学、中药药理学、中药化学、中药鉴定学、中药药剂学、中药炮制学、中药分析和药事管理学。限选课不分方向,现12门,包括药学专业英语、波谱解析、生物药剂学与药动学、中药调剂与养护学、新药开发与研究、药品生产/经营质量管理规范、市场营销学、医药商品学概论、临床医学概论、临床药物治疗学、中药资源学和文献检索。

二  学术型中药本科专业主干课程之间的关系

依据各课程对中药本科专业学生素质结构所起作用可划分成现代基础理论课程,中医药基础理论课程和专业课程。而专业课程根据其在中药专业毕业后实际工作中所起作用的性质可划分成实施课程、判别课程、监控课程,三者之间的关系在文献中已阐明,若进一步结合中药与人体的超分子体特征,其关系如图1所示。目前所开设课程的关系可归纳为以中医药基础理论为指导,以现代科学基础理论为基石,专业课程互为支撑,四大环节共集成。

(一)  中医药基础理论为指导

对于中医学基础、中药学、方剂学等中医药基础课程,应“守正”指导,采取整体观念、辨证施治、复方用药的基本思维来指导中药专业各专业课的发展。从宏观的角度来引导其发展,以免陷于中药专业“唯成分”化之泥潭。如中医基本理论指导中药炮制学的加工技术,中药药剂学的提取、剂型改革和制剂成型,中药药理学中病症模型及作用机理研究,中药化学成分指纹图谱的研究;中药学的性味归经指导中药提取、靶向制剂、丸剂包衣、中药不同炮制方法的选择;方剂学中配伍原则、功能主治指导新药开发的剂型、提取制备工艺条件、质量标准指标的选择等,但这些指导的现代科学内涵亟需进行揭示,才能推动中药制药水平高质量发展。

(二)  现代科学基础理论为基石

在中药传统经验的继承“守正”基础上,运用现代科学基础理论对中药“产”“销”“用”“研”四大环节的药物知识进行创新研究,不断地丰富、发展和创立中药各专业知识领域。目前中药专业所开设的现代基础课程有一数(高等数学、数理统计,近年增加了多元统计学)、二植(药用植物学、植物化学(中药化学))、三理(生理学、药理学、病理学)、四化(无机化学、有机化学、分析化学和物理化学)及微生物和生物化学共14门;不同学校开有不同程度的选修课,分中药现代研究概况、植物化学分类学、光谱解析在医药中的实践与应用、医学分子生物学、植物生理学、遗传学、系统生物学和人工智能等10余门选修课。

运用现代科学理论可阐述中药四大环节之间的关联,促进中药现代化研究。例如运用数学知识建立药物动力学方程,研究中药成分及复方的药物动力学或群体药物动力学,开辟中药药物动力学新领域。近年来,网络拓扑学知识运用到中药药理学形成了网络药理学阐明中药有效性的局面[5];运用PCR技术研究中药成分与原植物细胞及人体病理细胞中DNA密码及基因表达之间的关系,阐明中药成分与中药质量控制及人体病理之间的关系,开辟了中药基因学,特别是质量标志物的选择。运用现代CO2超临界流体萃取、雾化、流动床、悬浮喷、制粒、压片、微囊和纳米化等技术进行中药提取、制剂制备;现代同位素技术研究中药有效成分在体内的分布情况;利用红外光谱、紫外光谱、核磁共振和质谱四大光谱研究中药化学成分,阐明中药药理作用机理;利用计算机网络理论和多元统计分析研究中药化学模式和有效性等;运用动力学与热力学知识阐明中药成分与靶点的量-时-效关系,注重理论和技术,特别是交叉学科知识与中药专业要求结合,促进中医药理论的突破,也是培养学术型人才所要求的知识结构与素质[6-7]。

(三)  专业课程互为支撑

中药专业课程是针对中药在“研”“产”“用”“管”四大环节应用所需的知识而产生的,归纳起来有判别课程,如中药药理学、中药化学,主要研究中药“研”和“用”的过程,也就是研究中药及制剂中各类成分化学结构;判别疗效产生的归属,阐明其药理作用机理。其次是实施课程,如中药炮制学、中药药剂学,其研究领域主要是中药产品“产”和“用”的过程,也就是生产制剂和直接应用于临床,实施于病人。再有监管课程,如中药鉴定学、中药制剂分析,主要研究领域是“研”“产”“用”环节伪真、优劣监管问题,研究中药及制剂原始形态,药材形态显微特征,理化分析四大鉴别;监控中药生产与疗效的原植物—药材—成分—药品在各环节运用中的相互统一性,是真还是假。因此,各专业课相对独立,有自己的研究领域,但又相互联系,互为对方提供相应的理论和实践基础。也就是说,中药专业课程涉及中医药理论、用于治病救人各环节中药物存在形式及监控方式等内容,相互依存制约,从而保证用药各环节的正常运转和平衡发展。

(四)  四大环节共集成

中药专业课程是针对中药人才在四大环节所需知识和可能遇到的实际问题而设置的。在上述各学科理论、技术及实际运用中不断渗透、融合,形成各专业课程和专业研究领域。因此,中药专业将以中医药基本理论为指针——守正;以现代科学基础理论为基础——创新;以中药“研”“产”“用”“管”应用四大环节为研究目标,各学科知识不断渗透融合,各专业课程以现代科学诠释,在实现中医药理论现代化的基础上构建新型课程体系,培养创新学术人才。

因此,通过对中药本科专业主干课程之间关系分析可知,中药本科专业所开课程中现代科学基础知识模块对学生素质结构潜在影响最深。但目前的课程体系基本上是沿袭了药学专业的化学思维,强调化学物质基础对药物效应的直接影响,导致难以阐明中药成分群的动态变化,难以解释中药的“异原等效”“同原异效”等用药现象。因此,在强调化学、生命科学基础知识对中药本科专业学生创新能力影响的情况下,还应注重中药成分簇的“分子社会”属性对其特殊影响,应设置生物超分子化学相关课程,沟通联系所有中药本科专业课程。

三  生物超分子化学对中医药基础理论现代化的作用

置中药与人体于自然界生物演化的大背景中来考虑,中医药基础理论是古时代医家对生命体微观物质运行规律的宏观总结,本质上是对人体与自然界“分子社会”信息交流管控规律的揭示,常采用人文社会科学语言来表述医学科学的运行规律,具人文自然交融特质,是最典型的交叉学科。若要从现代自然科学中去寻觅既具有人文社会自然交融属性,又能反映生命体本质演化规律的学科,这便是生物超分子化学。为此,本团队于2011年展开了中医药基础理论、经络、药性、药理、品种归属、炮制、药剂和质量等超分子化学研究,完整提出了中医药学科发展面临三个重大科学前沿问题和三个重大工程技术难题的破决之策,继而总结形成了现代化的中医药超分子“气析”理论诠释体系[8-10]。

该理论包括:①人与中药为自然界的超分子体,其生理、病理、药理与毒性作用均遵循超分子“印迹模板”作用的自然普遍规律。②人与中药为生物超分子体,包括主体分子,亦经络脏腑大分子;客体分子,亦运行于经络脏腑之中的小分子。③主客体分子按“印迹模板”“气析”进行作用,有序管控“分子社会”运行秩序。经络是生物界普遍存在的由逐级小分子按“印迹模板”组成的大分子水通道结构,是管控“分子社会”的工具。④在心脏搏血功能的推动下,外源性客体分子经吸收、分布、代谢与排泄,进入人体血液或组织体液,经“印迹模板”通道与主体分子产生作用;如同色谱层析一样表现出机体结构对小分子的各向异性作用,亦“气析”作用,体现出共“印迹模板”特征的“气析”流和分子信息流交换受控现象,便是产生经络脏腑现象的物质本原,由此便能从“分子社会”管控的普遍规律层面解释和统构现代化的中医药理论,实现“通天”而“法于自生”的现代化目标。

因此,中医药超分子“气析”理论可破解中医药发展所面临难题,守正创新,奠定中医药现代化研究的方法学基础。中医药超分子课程是搭建中医药各课程现代化诠释的桥梁,对中药本科专业创新能力的培养起到十分重要的作用。

四  中医药超分子课程的开设内容及对中药本科专业人才培养的作用

中医药超分子课程的开设内容能诠释中医药理论、中药药性、炮制、药理、药剂、复方配伍、质量控制和品种归属等现代化研究。

(一)  中医药基础理论诠释的超分子化学

中医药超分子“气析”理论能诠释中医药的“理”“法”“方”“药”各个环节,从而奠定了创新中医药现代化研究方法学研究基础,缘于自然中医药超分子课程的开设可帮助学生进一步理解中医药理论产生的科学性和自然属性:人体及中药都是超分子体,中医药基础理论是中药与人体超分子按“印迹模板”作用的综合结果,据此进行的中医药超分子“印迹模板”的印迹性方法学研究,是创新中医药现代化的研究手段,可用于中药的药性、药理、炮制、制剂和鉴定等各个环节的创新性研究。

(二)  中药药性及品种归属研究的超分子化学

运用中医药超分子“气析”理论能诠释中药四性、五味、升降浮沉、归经及中药毒性超分子机理。中药作为天然超分子 “印迹模板”聚集体,经口服或注射后必然寻找到与自身“印迹模板”相吻合的人体脏器超分子主体发生自识别、自组织、自组装与自复制作用,从而产生特异性的药性效应。四性是其热力学的表现;五味是用舌头味蕾表征与经络脏腑作用的“印迹模板”分类规律;归经和升降浮沉是印迹作用在机体选择性趋势的宏观表现;毒性是“印迹模板”作用的不可逆性。配伍禁忌是配伍后“印迹模板”选择性作用变化规律。

中药品种归属时常出现“同原同效”“异原异效”“异原同效”“同原异效”四种情况,前两种情况易理解,但后两种情况只有通过超分子“印迹模板”作用规律才能解释。本团队通过对金银花与山银花的“异原等效”与桑原药材的“同原异效”的超分子“印迹模板”作用机理研究,首次建立了中药超分子“印迹模板”品种归属法,具有相同(似)的体内外“印迹模板”作用中药,具有相同(似)药性和药效,可划归同一中药品种[11]。

(三)  中药药理及复方配伍机理研究的超分子化学

中药进入人体后经吸收、分布、代谢与排泄四大转运,中药成分“印迹模板”(药素)与人体疾病诸证“印迹模板”(证素)按印迹规律产生“气析”作用。中药学是基于“分子社会”弱作用力的超分子“印迹模板”(药素)印-效关系构筑中药药理学大厦,因此,中药药理学宜采用反映生物体“分子社会”间属性的超分子化学进行研究,包括“印迹模板”作用的微观定性和宏观趋势定量的双重研究。用该方法可建立中药超分子化学、网络动力学、谱毒学、谱毒效动力学和(类)致敏原筛查等方法,诠释动态中药成分簇与稳态效应之间的作用机理。

而中药复方配伍是药素与证素之间“气析”作用的改变,包括中药复方成分群“印迹模板”测定的定性研究和印迹作用定量作用的网络拓扑学、动力学、热力学(化学势)、谱动学、谱效学和谱效动力学的定量作用药理学规律,目前已对补阳还五汤抗脑缺血作用机理进行了详细的研究,建立起了中药复方“印-效”研究模式,阐明了其“印迹模板”作用特征及量-时-效作用规律。

(四)  中药炮制学的超分子化学

中药炮制就是对生物巨复超分子体的炮制,其本质是在外界高温、高湿条件下,加辅料与不加辅料对生物超分子主客体进行化学变化的中药制药技术。中药饮片是其主客体分子产生变化的产物,如结合水的逸出、化学键的断裂、脱水、炭化及其与辅料作用等。如中药“炒炭存性”就是炒主体分子的炭,存客体分子的性。炮制后的饮片药性与药效变化程度决定于主客体“印迹模板”变化程度,可采用对人体超分子“印迹模板”的印迹作用测出。

(五)  中药药剂学的超分子化学

中药药剂学是研究中药“分子社会”经配伍后其成药性变化规律,提高中药新药创制的成功率。中药制剂是基于中药超分子“印迹模板”聚集体,单用以确定的“印迹模板” 而发挥作用,合用时以动态“印迹模板”修饰规律而发挥调配作用。中药的提取、分离和干燥过程是离解药材中的客体成分,将“印迹模板”作用群与溶剂分离后分类,便于质量控制。中药制剂制备过程中的增溶是根据“印迹模板”自主作用改变溶解性能生成新型超分子胶束。中药控缓释制剂和靶向制剂制备分别是所获得“印迹模板”群的整体受控,入血“印迹模板”群对人体经络脏腑选择靶向作用。中药注射剂的制备是根据控制其中的 “印迹模板”自主组合而产生超分子来建立(类)致敏原的筛查和制备工艺等。

(六)  中药质量控制与评价的超分子化学

由于中医药超分子“印迹模板”自主作用贯穿“理、法、方、药”全过程,其质量控制和评价体系就必须建立起以超分子“印迹模板”的印迹作用为核心的质量控制与评价体系[12]。因此,首先需要建立中药“印迹模板”的表征和测定方法,表征方法可采用以分子连接性指数为指标的拓扑指数表征体系。基于各“印迹模板”在色谱柱上呈簇状分布,不同“印迹模板”簇可通过特征峰出现的频数进行划分,建立“印迹模板”群的划分方法,然后建立能反映印迹性、表征色谱时序性的“印迹模板”的评价方法,同时对各成分群进行含量测定,体现“印迹模板”印迹时序性和量效性的统一[13-14]。

五  结束语

综上所述,经中医药理论诠释和实验研究,可构建起中药本科专业各学科的超分子化学现代化研究框架:以中医药学科超分子理论研究方法为基础,紧紧围绕以经络脏腑与中药“印迹模板”结构特征及其物质运行规律为核心的基础研究,展开中药药性、功能主治、药理、炮制、药剂和鉴定等关键科学问题的诠释,构建起中药超分子的现代科学理论体系,从而实现中医与西医在生物超分子化学、医学层面上彻底融合。因此,中药本科专业开设中医药超分子课程将起到非常重要的作用。

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