生物医用高分子材料知识的引入及对有机化学教学的辅助作用*

◆崔桂花 白羽 李文亮 隋春红

生物医用高分子材料知识的引入及对有机化学教学的辅助作用*

◆崔桂花 白羽 李文亮 隋春红

有机化学是医学院校重要的基础课，在有机化学教学中加入相关生物医用高分子材料的知识，既能加强学生对有机化学理论体系的理解，又能提高学生学习有机化学的积极性和学习效率，也能使学生了解医用高分子材料的基础理论及发展趋势，为今后更好地从事医务工作奠定基础。

医学课程；有机化学；生物医用高分子材料

10.3969/j.issn.1671-489X.2015.24.099

1 前言

生物医用高分子材料科学与医学、生命科学等密切相关，在临床医学上发挥着越来越重要的作用，如新型抗癌制剂、抗病毒聚合物、载药支架及人工器官等［1-2］。因此，对于医务工作者而言，掌握生物医用高分子材料的基本结构、性能、发展历史和发展方向、生物相容性和稳定性及优缺点等是十分必要的。尤其是药学等专业人才更应系统掌握生物医用高分子材料的基础理论，具备独立开展新型生物医用高分子材料设计、研制、结构和性能表征等技能。

然而目前国内大多数医学院校除药学、生物医学工程等专业外，多数医学类专业并未开设高分子科学等相关课程。因此，基于有机化学与高分子材料科学的密切联系，在有机化学教学过程中适当讲解材料学相关知识，既可以加强学生对有机理论知识的理解，又能提高学生学习有机化学的兴趣与积极性，提高课堂效率，对有机化学的教学具有良好的辅助作用。

2 生物医用高分子材料知识如何引入有机化学教学及其辅助作用

生物医用高分子材料能激发学生的学习兴趣 在教学过程中，由于有机化学的强专业性和基础性会令部分学生感觉枯燥乏味，加上有机化学反应机理及立体结构等知识具有一定的深度和理解难度，因此在某种程度上会降低学生的学习兴趣。若在有机化学教学中适当地引入生物医用高分子材料，尤其是当今世界前沿的新型功能材料，将会激发学生学习兴趣，逐渐消除其潜意识的心理抵触与厌倦情绪。

如课程绪论部分，可由当前流行的美瞳即人工角膜接触镜引起，适度介绍美瞳化学成分硅酮丙烯酸酯（SMA）或氟硅丙烯酸酯（FSA），将使学生感觉有机化学与自身关系密切，从而激发进一步了解美瞳结构、性质及安全性等方面知识的兴趣，对丙烯酸酯自然会有更深入的了解。

在绪论中将生物医用高分子材料中的甲壳质（Chitin，别名壳聚糖、几丁质等）等天然生物高分子知识与碳氢化合物结合，由于甲壳质广泛存在于低等植物菌类，虾、蟹、昆虫等甲壳动物的外壳，真菌的细胞壁等，若由其来源讲起，学生能清楚地意识到有机化学存在于生活的周围，从而会产生对熟悉的物质去探其究竟的欲望，因此顺理成章地便可与有机化学中的糖类等知识融汇到一起。

尤其是壳聚糖-硫代酰胺盐这种新型药用辅料［3］，可用于疫苗和生物菌的控释和靶向给药，能完成对知识层次的逐渐提高，又能激发学生学习有机化学的兴趣；引入前沿性聚（N-异丙基丙烯酰胺），介绍其用于局部高热性实质性肿瘤靶向给药的载体及眼药水［4-5］，使学生明确其基本结构后，介绍其聚合物的产生，由此引出烯烃的聚合反应，在扩展知识的同时也使学生的兴趣自然而然得到提高。

生物医用高分子材料知识的引入能吸引学生的注意力集中学生的注意力是提高教学质量的关键因素。有机化学自身知识体系的复杂性及有机化合物的多样性，会使学生在几个章节的学习后，对有机化学产生“麻木”的感觉［6］，注意力下降，甚至产生“厌学”情绪。因此，适当地插入与所学有机化学章节相关的生物医用高分子材料知识，能吸引学生的注意力。各个章节均可引入相关的生物医用高分子材料，比如烯烃章节便可适当地介绍人工髋关节髋臼、输液容器、各种医用导管、整形材料等聚乙烯［7］和聚丙烯塑料。由中科院长春应用化学研究所和山东威高集团有限公司合作，研发的具有我国自主知识产权的、化学和生物改性功能化聚烯烃热缩弹性体，该材料已成功应用于一次性医用注射器械，对药物无吸附、无溶血和凝血现象等，在国内正逐步取代传统的聚氯乙烯同类产品。

再如在醇的讲解时，可以由日常生活中常用的伤口皮肤修复、眼部滴眼液、面膜及化妆水中有效成分PVA即聚乙烯醇讲起；卤代烷中用于人工肺的聚四氟乙烯，羧酸中用于可吸收缝合线、药物缓释材料、人工血管、止血剂、外科粘合剂和骨折内固定的聚乳酸，含氮有机物中用于制作假肢、假牙、人工肌腱、韧带、牙槽骨、下颌骨以及软骨等聚丙烯腈，杂环化合物中用于代用血浆的聚乙烯吡咯烷酮，羧酸衍生物中用于人工角膜和人工晶状体的聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯，糖类化合物中用于手术缝合线的纤维，骨科材料中可降解的甲壳素等，这些知识是学生日常生活中耳熟能详的，因此能迅速集中学生的注意力，进而提高课堂教学质量。

生物医用高分子材料知识的引入能加深学生对有机知识的记忆 生物医用高分子材料本身易实体化，学生具有浓厚的熟悉感和兴趣，可以使知识点形象化，从而加深学生对知识点的记忆，达到深入浅出的效果。如烯烃反马氏规则机理讲解时，可以由药用包装材料聚丙烯高分子长链的形成入手，既能将自由基的稳定性知识加以巩固，又能强化学生对反应机理的掌握。

聚乳酸（PLLA）是FDA（美国食品和药物管理局）认可的一种可完全生物降解，对环境无污染的聚酯类高分子材料，属于人工合成的可生物降解的热塑性脂肪族聚酯［8］。合成聚乳酸的主要原料是乳酸，乳酸是有机化学取代羧酸教学过程重要的化合物，在讲解过程中便可以讲解其在支架材料、牙科材料及纳米纤维缝合线等方面的应用，有利于学生掌握羟基酸的结构、性质及应用等知识。

对不饱和卤代烃四氟乙烯学生会感觉陌生，但是隆鼻术则是非常熟悉的，因此可以从隆鼻材料聚四氟乙烯讲起，在讲解其形成过程时可以加深学生对烯烃聚合知识的记忆，并可顺理成章地引入到卤代烃的稳定性。

这些生物医用高分子材料来源于有机小分子，学习有机化学能够更多地掌握这些材料的相关知识，开阔眼界的同时更能巩固学生记忆。

生物医用高分子材料知识的引入能提高学生学习的主动性 有机化学是一门实用性非常强的课程，在教学过程中发现，学生并不了解其在今后医学课程学习中的重要性。有学生曾经向笔者询问：医学生大学时期学习有机化学是否有用？用途在哪？等等。因而不少学生仅将其作为一门课程拿到学分完成任务而已，缺乏能动性与目的性，教学质量很难提高。

在有机化学授课过程中，在所讲章节适当地引入生物医用高分子材料知识并讲解其在今后工作中的应用，对学生在就业和考研方向选择等方面将产生积极影响。如讲述苯环取代基及定位效应等知识时，可以结合局部麻醉药物普鲁卡因（即4-氨基苯甲酸2-）二乙氨基）乙酯）和退热消炎药物氨酚烷胺（基本结构对乙酰氨基酚），此类药物中基本结构含有苯环，在其合成中涉及苯环上不同定位基及定位效应，可以提高学生学习的主动性。

同时，生物医用高分子材料知识的引入，会使学生的学习方向更加明确。如与医学密切相关的甾体化合物和含氮有机化合物章节，所涉及的内容较多，但是在一些医学院校有机化学教学中所占学时却很少，考核中所占分值也较少，如何能引起学生的重视，从而引导学生主动去学习相关内容是十分必要的。若在讲解甾体化合物时加入头孢菌素等甾体类抗炎药物，在含氮化合物引入聚丙烯腈并讲解其在制作假肢、假牙及吸附性人工肾、人工肝等方面的应用，将会极大地激发学生的求知欲，提高学生主观学习的积极性，主动地学习相关知识，为今后医学知识学习奠定基础。

3 结语

由以上论述可以看出，适当地将生物医用高分子材料知识引入有机化学教学过程中，能激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意力，加深学生对有机知识的记忆，提高学生学习的主动性，对有机化学教学具有良好的辅助作用。医学有机化学教学改革是一项长期的、探索性的过程，在多年教学过程中，笔者发现通过在有机化学课程教学中融合相关生物医用高分子材料知识，能激发学生的学习兴趣和学习主动性，增强教学效果。■

［1］高长有，顾忠伟.生物医用高分子［J］.中国科学:化学，2010（3）:195-196.

［2］刘亚军，黄华.医用高分子材料在医疗领域的应用及前景［J］.医疗卫生装备，2012（6）:72-73.

［3］Krum K， Alexander H， Krauland M. Synthesis and in vitro evaluation of a novel thiolated chitosan［J］.Biomaterials，2005（26）: 819-826.

［4］Chilkoti A， Dreher M R， Meyer D E， et.al. Targeted drug delivery by thermally responsive polymers［J］.Adv.Drug.Delivery.Rev，2002，54:613-630.

［5］Hsiue G H， Chang R W，Wang C H， et al. Development of in situthermosensitive drug vehicles for glaucoma therapy［J］.Biomaterials，2003，24:2423-2430.

［6］徐传辉，何熙璞.高分子材料学辅助有机化学教学 培养与增进学生学习的浓厚兴趣［J］.广州化工，2014（2）:150-151.

［7］Harris W H， Muratoglu O K. A review of current cross-linked polyethylene used in total joint arthroplasty［J］.Clin Orthop，2005，430:462.

［8］吴桐.浅谈几种生物医用高分子材料的应用［J］.科技资讯，2011（29）:52.

Knowledge of Biomedical Polymer Material’s Supplementary Role for Organic Chemistry Teaching

Cui Guihua， Bai Yu， Li Wenliang， Sui Chunhong

Organic chemistry is an important basic course in medical colleges. It can enhance students’ understanding of the theory system of organic chemistry， improve students’ enthusiasm and efficiency and make students understand the basic theory and development trend of medical polymer materials to do better for future work by inserting related knowledge of the biological medical polymer materials in organic chemistry teaching.

medical courses； organic chemistry； biological medical polymer materials

G642.4

B

1671-489X（2015）24-0099-03

*项目来源：吉林省卫生计生青年科研基金（2014Q049），吉林省教育厅“十二五”科研项目（吉教科合字〔2015〕第394号）。

作者：崔桂花，博士，吉林医药学院化学教研室副教授，从事有机化学教学工作，科研方向为智能高分子的设计及合成；白羽、李文亮、隋春红，吉林医药学院化学教研室（132013）。