物理药剂学融入药剂学实验探索

2022-09-21 16:46:53 来源:写作指导

物理药剂学融入药剂学实验探索

摘要:总结物理药剂学与药剂学实验课程开设现状,分析物理药剂学基本理论融入药剂学实验的意义,对物理药剂学基本理论融入药剂学实验进行初步探索与实践,使药物制剂与物理化学性质密切联系,促进学生对相关知识的理解与掌握。

关键词:物理药剂学;基本理论;药剂学实验

药剂学作为药学专业的核心课程,是以制剂过程中辅料、制药设备、制药技术为主要研究对象的一门综合性课程[1]。药剂学实验是以药剂学、物理药剂学等理论知识为基础,对常见剂型和制剂进行制备和质量评价,使学生对药剂学进一步学习与实践的一门实践性学科。物理药剂学作为药剂学重要的分支之一,揭示了在药剂制备过程中所涉及的物理化学原理,其内容与药剂学紧密联系,是各类药剂生产过程中涉及的相关基本原理[2],把物理药剂学的基本理论融入药剂学实验中,可以强化药学专业学生的专业技术,帮助其在实验过程中牢固掌握操作步骤及原理,培养操作能力。本次教学改革对物理药剂学基本理论融入药剂学实验进行了初步探索,使学生巩固药剂学与物理药剂学理论相关性,系统地了解物理药剂学相关知识,并与药剂学实验联系,理论与实践相结合,促进学生对物理药剂学和药剂学知识的掌握和运用。

1教学内容

1.1药剂学实验

药剂学实验以理论与实践相结合为核心,学生在课程中通过对常用药物制剂的制备,熟练掌握主要剂型的制备方法、剂型特点等知识,通过实验操作,训练独立自主、正确观察的能力。以我院的药剂学实验授课内容为例,实验类型分为验证性实验、综合性实验、设计性实验三类,验证性实验包含溶液型液体制剂、胶体型液体制剂、软膏剂、栓剂、滴丸等的制备;综合性实验包含浸出制剂、注射剂等的制备;设计性实验为药剂的稳定性研究,具体内容见表1。

1.2物理药剂学

物理药剂学以物理化学原理和实验方法为主导,解释药物及其制剂的物理化学性质变化规律和机理,研究药物制剂形成的理论与作用特点,在指导药物制剂的制备工艺、质量控制和稳定性研究等方面起到了举足轻重的作用。国内外先后出版了多种版本的物理药剂学相关教材,如PhysicalPhymacy(AlfredNMartin)、《物理药学》(赵士寿等)、《物理药剂学》(王玉蓉等)[3]。以我院为例,物理药剂学课程选择由中国中医药出版社出版、吴清主编的《物理药剂学》,内容包括药物的溶解与分配;药物的表面现象与表面活性剂;剂型的物态特征;药物扩散、溶出与释放;制剂处方与实验设计;制剂成型原理等。

2药剂学实验教学现状

药剂学实验有助于学生对药剂学中的基本概念、药剂制备方法有更深的理解。现阶段实验课教学效果有待提高,部分高校提出新的教学改革模式。针对学生对理论知识与仪器的熟悉度不高,侍慧慧等[4]采用线上线下结合的教学模式教授药剂学实验,根据课程的内容,要求学生制作与本节课授课内容相关的PPT课件,此类课件的内容偏向实验基本原理或仪器的使用,帮助学生快速理解药剂的制备。高恒[5]提出了网络与实验教学结合的新教学模式,通过组建学习小组,进行任务分配、组间比拼、成果互评以及教师指导,突显学生理论与实践的主体地位,培养学生创新思维和实验探究能力。李文静等[6]初步探索了线上教授药剂学实验,教师将实验目的、原理以及流程等通过长江雨课堂推送到相应班级群。实验过程中学生通常会因实践经验不足出现错误,如由于乳钵不够干燥或研磨力度不足导致乳剂制备失败,因此预习课件中会将关键步骤的操作要点和注意事项进行特别说明,为使学生更好地将理论与实践相结合,教师还会在课件中设置相关习题,使学生巩固理论知识,提高教学效果。吴素香等[7]在中药药剂学实验课授课过程中采用多元化教学,该模式是根据不同剂型灵活教学,采用示范、示错、验证性实验与设计、成品展示等教学法进行教学,现阶段药剂学实验所采用的教学模式见表2。

3物理药剂学的基本理论融入药剂学实验教学的意义

现阶段物理药剂学课程在国内常作为本科生理论教学的选修课,并且理论教学较多,实践教学相对较少。物理药剂学学科内容交叉大、涉及基础学科众多、知识点多而分散,学生学习较为吃力[11]。本次教学改革将物理药剂学原理与应用相结合,能够提高学生对药剂理论知识与药物成型原理的理解,构建知识体系,提升教学效果。由于学生具体问题具体分析能力稍显欠缺,并且实验课与理论课安排不合理,出现实验课早于理论课的情况,使学生对实验课内容理解有所欠缺,实验内容相对陈旧,学生与教师积极性不高。本次教学改革充分调动学生与教师的积极性,在学习药剂制备时,通过课前对物理药剂学自主学习,查阅相关资料,开阔学生视野,掌握制备原理,使学生提早掌握科学研究的基本技能,同时消除学生对复杂理论知识学习吃力的困扰。此种教学模式对学生的知识运用、创新思维以及实践能力均有所培养,而这些能力也会促进学生形成严谨的研究态度和掌握良好的研究方法。

4物理药剂学的基本理论融入药剂学实验教学实践与探索

4.1“休止角”融入“固体制剂的制备”

4.1.1引入相关案例胶囊剂、颗粒剂、散剂等固体制剂在优化。成型工艺时常将休止角作为评价指标,优选出最佳工艺,余国胜等[12]将休止角和成型率作为评价指标,采用单因素试验与正交试验相结合的方式优选出最佳赋形剂种类及其混合比例、提取物浸膏最佳相对密度。高雅等[13]测定了氧化苦参碱磷脂复合物胶囊中休止角、堆密度等7个物理指标,证明氧化苦参碱磷脂复合物胶囊内容物流动性良好。谢伟杰等[14]在对复方石斛清肺散的成型工艺考察中,测定休止角α、相对临界湿度CRH、粒度等评价指标,确定了半提微粉的工艺路线。4.1.2融入实验教学———散剂的制备休止角作为成型工艺中的评价指标可获得更稳定、可靠的制备工艺,为制剂的生产应用提供可靠保证。例如,在散剂相关实验中,改变相关制备工艺因素,将休止角作为评价指标,考察益元散、痱子粉、颠茄浸膏散休止角与相关制备工艺因素的关系,并判定休止角对散剂流动性的影响,使学生充分了解休止角在固体制剂成型工艺优化过程中发挥的作用。

4.2“粘弹性”融入“半固体制剂的制备”

4.2.1引入相关案例。尹辉府等[15]通过测量黄芩苷、小檗碱、黄芩素等5种乳膏的屈服值以及粘弹性分析中药乳膏剂的结构强度,由此验证凝胶网状结构理论,即相对于基质乳膏,中药单体的加入使乳膏自由水增多、亲脂凝胶水相降低,层状液晶结构形成受阻,乳膏凝胶结构强度削弱,且这些凝胶结构信息与乳膏基质差异越大,乳膏物理稳定性越差。胡伟健[16]以涂布性等因素作为复方丙酸氯倍他索软膏的制备工艺评价标准,测定其物理稳定性,对辅料种类进行筛选,确定了处方组成;进行处方用量考察,确认关键辅料用量对软膏的影响。4.2.2融入实验教学———软膏剂的制备。实验过程中,学生将使用不同基质制备的水杨酸软膏,放入流变仪中,设定适宜恒定切应力、温度、时间、参照数据点、转子等参考数据,观察得到蠕变曲线、松弛曲线,由此测定软膏稳定性,优化制备工艺。

4.3“溶解度”融入“液体药剂的制备”

4.3.1引入相关案例。药物都需经过溶解方能透过生物膜而被吸收,最终发挥药效[17]。总结增加溶解度提高BCSⅡ类药物口服吸收的措施有制成可溶性盐、加入助溶剂、使用混合溶剂等,并且认为这些增加溶解度的措施可以通过调节转运蛋白的状态,达到增强BCSⅡ类药物在胃肠道中渗透性的效果。卢萍等[18]认为药物溶解度是影响经巩膜给药后药物在眼内生物利用度的首要因素,由于溶解度过高时药物溶出速度快,大量的药物在巩膜表面溶出,经过血液和淋巴循环进入全身而引起不良反应;当药物溶解度过低时,容易被血液和淋巴循环移除,难以发挥药效。因此,提高难溶性药物的溶解度是开发经巩膜给药剂型的常用手段。4.3.2融入实验教学———溶液型液体药剂的制备溶解度的高低影响药物疗效,在教学过程中融入“药物溶解度”,如制备薄荷水过程中,薄荷油为挥发油类成分,在蒸馏水中溶解度较小,此时将吐温-80作为增溶剂,与薄荷油混匀后加入蒸馏水中,可使薄荷油充分溶解于蒸馏水中。学生在适宜温度下,将薄荷油、吐温-80按照不同比例配比后分别加入蒸馏水,记录溶液浑浊时的三者占比,绘制三元相图后,将记录的数据绘制成增溶曲线,三元相图的绘制使学生更加直观地了解当各组分占比不同时薄荷水溶解的程度。4.4“沉降体积比”融入“混悬剂的制备”4.4.1引入相关案例。沉降体积比是混悬剂制剂重要的质量标准要求[19]。孙燕等[20]以沉降体积比作为评价指标采用正交试验考察助悬剂黄原胶用量、羟丙甲纤维素用量、崩解剂交联羧甲基纤维素钠用量,并对处方进行优化。张翔[21]对贝西沙星混悬型滴眼剂进行了处方摸索、工艺放大、质量研究等,通过沉降体积比、可见异物、粒度研究贝西沙星混悬型滴眼剂。霍巍等[22]以沉降体积比和粒度作为考察指标优选制备伊曲康唑混悬滴眼液,并将沉降体积比作为质量评价标准,确定伊曲康唑混悬滴眼液符合标准。4.4.2融入实验教学———混悬型液体制剂。在药剂学实验中,检测混悬剂加入稳定剂后的效果,可利用沉降体积比这一概念,以复方硫洗剂中的羧甲基纤维素钠作为稳定剂,将复方硫洗剂倒入具塞量筒中,振摇约1分钟,记录此时高度H0,按规定时间一次测量静置后混悬剂高度H,依据沉降体积比=H/H0,计算规定时刻数据,判定加入稳定剂前后混悬剂的稳定性变化。

4.5“热力学、动力学不稳定性”融入“乳浊液型液体药剂的制备”

4.5.1引入相关案例。制备乳剂,常采用耐寒、耐热、离心等实验测定乳剂的热力学、动力学等方面的性质是否稳定。稳定性能测试可作为乳剂制备的评价指标,合格的乳剂应具有良好的热力学、动力学稳定性。祁小妮等[23]利用耐寒、耐热性能、离心稳定性测试,测定沙棘果多糖保湿型乳剂的稳定性能,证明双水相体系提取的沙棘果多糖配制的乳剂优于其余对照组乳剂。张敏等[24]以粒径大小、分层现象、乳滴合并速度作为稳定性评价指标,优化对呋塞米乳剂初乳的稳定性有影响的三大因素(乳化剂、甘油用量、油水体积比)。4.5.2融入实验教学———乳浊液型液体药剂的制备。学生可通过离心的方式观察液体石蜡乳分层程度,以此证明乳化剂在稳定性方面的作用。使用离心机,在设定一定转速和时间后,观察乳剂是否出现分层现象,若无分层,则证明该乳剂稳定性良好。乳剂分为O/W和W/O两种类型,转相现象的测定,可以对液体石蜡乳与水进行混合,观察其是否被水稀释,若出现稀释或扩散现象,则为O/W乳剂。带有电荷的胶粒具有电学性质,该性质通过电泳、电渗现象反应,在电泳测定仪的U型管中注入制备的乳剂,两端乳剂上方注入蒸馏水方便观察电泳方向,通过调节电压,观察乳剂的移动方向,若向正极移动则为带有负电荷的负溶胶,反之则为正溶胶。

作者:陈莘雨 陈新梅 赵元 单位:山东中医药大学药学院