化学在医学中的应用范例(3篇)

化学在医学中的应用范文

1990年启动的人类基因组计划把生物学由分子生物学时代推向了系统生物学时代,生物学由分解转向整合。代谢组学是继基因组学、转录组学、蛋白质组学之后,系统生物学的重要组成部分。细胞内的生命活动大多发生在代谢物层面,如细胞信号释放、能量传递、细胞间通信等,因此,代谢组学被认为是“组学”研究的最终方向[1]。中医药学是有着几千年历史的古老科学,中医药的现代化研究迫切要求将古老的中医“语言”用现代科学加以阐释,而近年来用现代医学的还原论思想模式来衡量和改造中医药学,却出现了中医药学在现代科学面前无法证明其科学性的尴尬局面[2]。代谢组学与中医药学都是用整体思维模式来研究机体的,因此,如果能寻找到有机的切合点,将处于科学研究前沿的代谢组学与中医药学研究结合起来,势必能更好地推动中医药现代化的进展。笔者重点探讨了代谢组学与中医药学的联系及代谢组学在中医药现代研究中的应用,以期抛砖引玉,为代谢组学应用于中医药的现代化研究提供理论帮助。

1代谢组学与中医药学理论体系的联系

中医药学是有着数千年历史的古老科学,在历代医家不懈的医疗实践中,形成了以整体观念和辨证论治为特点的理论体系。所谓整体观念,是关于人体自身的完整性及人与自然和社会环境统一性的认识,是整体思维方法在中医理论中的体现。中医药学非常重视人体的统一性和完整性,认为人体的每个局部都是整体的一部分,都具有整个生命的全部信息；另一方面注重人体与环境的统一性,认为人的生命活动与自然运动规律相统一。这种观念贯穿于中医学对人体的生理活动和病理变化乃至疾病的诊断、预防和治疗等各个方面的理性认识之中。近年来,中医药现代化研究已经成为学术科研上的焦点问题,学者们力图用现代科学方法论来衡量和改造中医药学,却出现了中医药学在现代科学面前无法证明其科学性的尴尬局面[2]。这都是由于现代医学的方法论与中医药学的方法论之间存在着明显的鸿沟,中医药学研究用的是整体思辨的网状思维模式,它注重把握事物之间的联系,而不是事物本身,因而其知识结构是综合的、整体性的；同时,中医药学善于把人与环境因素综合地加以考虑,其思维呈网状结构。而现代医学研究是还原分析的链式思维模式,它是建立在实验分析基础上的,注重研究事物本身的特性,往往忽略了事物之间的联系,其知识结构是分析性的、局部的。然而,人体本身是一个复杂的整体,人体的复杂性及疾病的联系性,与中医的整体网状思维模式接近现代医学,也正由一元化向多元化转变,由单一性向系统型转变。基因组计划基本完成,标志着生物学研究进入了“后基因时代”,而系统生物学研究是后基因时代的最主要研究任务。基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学都是系统生物学的重要组成部分,基因组学、转录组学和蛋白质组学分别从基因、mrna、蛋白质层面探寻生命的活动,然而,代谢物是生命活动的最终产物,代谢物的水平可以被看作是基因或环境发生变化时生物体作出的最终的应答,正如oliverfiehn所认为的“代谢物是基因型到表现型之间的桥梁”[3],“基因组学和蛋白质组学告诉你可能发生什么,而代谢组学则告诉你已经发生了什么”[4]。因此,代谢组学是系统生物学研究的终点。总之,代谢组学属于全局系统生物学(globalsystemsbiology)研究方法,与中医药学的整体观念相对应；且代谢组学研究的目标是代谢物,而“代谢物是基因型到表现型之间的桥梁”,其研究更接近表现型,由此,代谢组学用于中医药现代化研究具有不可比拟的优势。

2代谢组学与“证”的现代研究

辨证论治是中医学认识和治疗疾病的基本思路,是中医理论体系的基本特点之一。“证”是辨证论治的起点和核心。所谓“证”,是指在致病因素作用下,机体内外环境各系统之间相互关系发生紊乱所产生的综合反应,是反映疾病处于某一阶段病因、病性、病位、病势等病理要素的综合性诊断概念。因此,“证”的现代研究是中医药现代化研究的核心任务。近年来,学者们对“证”进行了广泛而深入的研究,主要集中在证候的标准化、客观化、证候的本质、计量诊断、证候的动物模型等方面。其中证的标准化、规范化是进行“证”的其它方面研究的基础,如果对证候没有一个客观的尺度加以评价,其它方面的研究也就无法进行。每一个证候都有其外象(外候)与内涵,证的标准化研究中,对其外候的研究主要是根据中医文献及临床资料,并结合临床流行病学研究,制订某些证的诊断标准,使辨证达到规范化,并将现代医学的实验指征结合到证的研究标准之中；但外候是用四诊——望、闻、问、切所获得的信息进行整理而得,很难量化,即使用流行病学方法加以分析,亦是靠专家经验打分,最多亦只是半定量。这种诊治的准确性很大程度上依赖医生的诊疗经验,无论在准确性、稳定性、敏感性等方面都更多地受到医患双方主观因素的影响。因此,从证的内涵方面去制定“证”的诊断标准十分有意义。近年来,学者们致力于探索证候的高特异性和高灵敏性的指标,试图建立证候实验诊断单个金指标,然而,由于证的整体性、动态性和异病同证、同病异证等特征,不可能用单一指标作定性、定量、定位的说明。据此,证候客观化研究采用综合指标,精选非特异指标进行特异组合,建立能反映证本质并能区别它证的定性、定量、定位综合实验指标,辅助四诊,确定证候诊断具有重要的意义。代谢组学正具备反映和解决这些问题的“组”、“群”、“谱”集成的分析功能。它能够通过检测不同时间患者的尿液或血液,对这些代谢产物进行分析,从而确定不同的证所对应的代谢组,使“证”可以得到客观化的表述。另外,利用代谢组学方法,通过研究代谢物图谱随时间的变化,能够帮助人们更好地理解疾病过程中“证”的变化与机体内物质的代谢途径和代谢状况的关系,还有助于疾病生物标记物的发现和辅助诊断,使诊断、治疗达到个体化。其准确性依赖于仪器的性能,可以提高诊治的科学化、定量化,避免了人为因素的误诊。

3代谢组学与中医药疗效的整体评价

既然疾病具有系统化、动态化、整体化的特征,所以,在治疗时应随疾病的进程不同相应地调整药物剂量和种类。因为疾病发生的不同阶段需要不同的药物组分发挥调节作用,而以单一成分作用到单靶点的西药对此束手无策。从这个意义上讲,中药没有无效成分。所谓无效成分只是相对疾病的不同阶段而言。因此,未来的若干年,复方药或多组分药将在疾病治疗中担当重要角色。中药及复方具有多种组分,其多效性、多靶点、多途径发挥作用等特点又为其临床疗效评价带来了很多难题。近年来,对于中医药的临床疗效评价,自觉不自觉地照搬西医过去生物医学模式的疗效评价和标准,从单侧面、单生物学因素着手,缺少系统地反映中医个体诊疗特色和复合干预策略的疗效评价方法和指标[5],这一点严重影响了中医药的质量和水平及其可信度。另一方面,又无法有效地将可能存在的临床疗效优势客观的表现出来。因此,中医药的临床疗效必须用系统方法学加以评价,寻找客观、系统的临床疗效评价方法是中医药现代研究中急需解决的重点问题。

代谢组学的出现为中医药临床疗效评价提供了全新的思路和工具,中药(尤其是复方)的整体性作用机制和疗效在系统代谢组学的研究方法下将可能得到充分的展示和挖掘。疾病状态可以引起机体内代谢物的整体发生变化,成功的治疗必须使代谢网络中的缺陷部分正常化,同时又不得干扰其它维持健康所必须的代谢途径的调控[6]。利用代谢组学方法,通过监测分析尿液、血液、唾液及细胞和组织的提取液等一系列样品的谱图在用药前后的整体变化,再结合模式识别方法,不仅可以客观地评价药物对于疾病的治疗效果,还可以对人体功能活动、生存质量和影响健康等的重大事件加以评价。中药及复方的临床疗效评价得以客观化后,对于中医药学用循证医学的方法进行进一步疗效评价提供了可能性。另外,在中医药研究中要高度重视其对肠道菌群的影响。现代研究发现,在正常情况下肠道菌群之间存在着复杂的动态平衡关系,此种平衡不仅为肠道正常菌群的生存所需要,而且对其宿主的多种生理功能(尤其是代谢)乃至生命活动亦至关重要,即肠道微生物群落实际上参与了人体的生理、病理和药理(毒理)过程,形成了人类代谢网络中重要的组成部分。中医从整体出发研究人体的平衡与失调问题,并通过中药使其恢复平衡,与肠道内微生态环境的平衡理论有异曲同工之处。中药大多数给药途径是通过口服,经过消化道在局部起作用或通过吸收在全身起作用。中医药的整体观虽然与西医相比具有其特殊性,但与现代微生态学具有一致性,因此,肠道菌群研究很可能会成为用代谢组学的方法来研究中医药的突破口。正如代谢组学鼻祖nicholson教授所提出,“在globalsystemsbiology的框架下,将人看作一个superorganism来进行代谢组学研究的思想,把人与环境(地理的、社会的)、人与肠道菌群之间的相互作用加以综合考虑,使我们能够更全面、真实地反映人体疾病与代谢变化的关系,从而达到个性化医疗(personalizedhealthcare)的理想目标”[7]。这种思想与传统中医药强调人与社会环境的整体观、四时和饮食对人的影响、辨证施治等思想是一致的。

4代谢组学与中药新药研究

中药的化学成分复杂,中药及复方在治疗疾病时,主要是由于药效组分在多靶点或多器官上发挥整体综合调节作用,具有多因微效的特点。正由于中药及复方的多组分和作用具有多效性、多靶点性、多途径性等特点,为其新药开发带来了诸多的障碍,如中药的质量控制、发挥作用的物质基础、作用机理、安全性研究等都是中药新药研究亟待解决的重点和难点问题[8]。

中药材的质量直接影响中药饮片和中成药的质量,最终影响其临床疗效。中药材的质量好坏与其所含的化学成分直接相关。因此,对中药组成成分的控制是中药材质量控制的着眼点。中药的多种组分,其实质就是其多种代谢产物的集合,其组成、含量和存在状态等受到产地、气候、采集季节及后处理等多方面因素的影响。代谢组学可以用于分析中药中各种组分的类型、含量和状态随各种因素的变化,可以定量地对其进行评价,从而实现对其质量进行控制。所以,代谢组学用于中药栽培、采集、加工阶段,符合药品生产质量管理规范(gmp)的质量控制以及药物监督部门针对药物质量的控制,无疑是最佳方法。这种方法准确、重复性好,而且不依赖于操作人员的经验[9]。对于中药及复方的药理作用机制的研究,代谢组学也具有绝对的优势。成功的疾病治疗必须使代谢网络中的缺陷部分正常化,同时又不得干扰其它维持健康所必须代谢途径的调控。药物的作用机制的研究就是研究药物在这种调控作用中所起到的作用和如何起作用。通过认识体液“代谢指纹图谱”变化的原因,联系基因组学和蛋白质组学的方法,可以寻找药物作用的靶点或受体,从而发现药物作用的机制。正如nicholson教授提出的proteo-metabonomics的概念,即将蛋白质组学与代谢组学相结合,以便更全面、有效和准确地寻找药物作用的生物标志物。在中药及复方的安全性评价方面,代谢组学通过分析与毒性作用的靶位和作用机制密切相关的生物体液中的代谢产物谱随时间的变化,可以确定毒性作用的靶器官和组织、毒性作用的过程和生物标志物[10-11]。因此,代谢组学可以反映出毒性效应的终点状况,并且可以与生化和病理指标联系起来。所有的代谢物都有其特征nmr谱峰,故代谢变化的指纹图谱可以作为毒物检测的定性依据,以便从功能和安全性两方面使药物筛选更有效,为新药临床前安全性评价提供可靠的技术支持和保障。因此,代谢组学在毒物药物学的研究中将发挥极其重要的作用。

5结语

代谢组学是处于科学研究顶端的前沿性科学,近些年中,其发展非常迅速。虽然由于技术和设备等的局限,我国在这方面的研究才刚起步,但其在中医药领域的应用已初步显现出了明显的优势,将其用于中医药学的研究,必将对中医药的现代化研究起到推波助澜的作用。因此,引进先进的技术和设备,大力开展代谢组学在中医药领域的研究,对于推进中医药现代化的进程具有重要的现实意义。

【参考文献】

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化学在医学中的应用范文篇2

关键词：转化医学；基础医学；研究生

中图分类号：G643文献标志码：A文章编号：1674-9324（2019）25-0147-02

转化医学（TranslationalMedicine）是近20年来国际医学健康领域出现的一种新概念，旨在把基础研究获得的成果快速转化为适用于临床的新方法，更快速地推进临床医学的发展，其根本目的是打通基础医学与临床医学、药物研发之间的壁垒，搭建起彼此之间的桥梁，最终使患者更快受益于这个医药领域科技发展，并引领一场新医药革命。转化医学研究代表了现代医学发展的方向，以转化医学理念加强创新型、复合型研究生的培养，对现阶段复合型基础医学人才的培养具有重大意义。

一、转化医学研究的国内外现状

转化医学的核心理念即在以健康为本的思想的指导下，以重大疾病为研究出发点，积极倡导基础医学研究向临床应用的转化。该理念从一开始便受到整个医学界的广泛重视，各种与转化医学研究相关的组织如雨后春笋不断涌现，以转化医学为主题的国际会议也在世界各地陆续召开，大量文献的讨论核心也逐渐向着是否具有转化特质转移，转化医学理念日益深入人心。近年来，我国转化医学研究发展速度迅猛，国家政府对转化医学给予了高度的重视和支持，大幅增加对转化医学研究领域的投入。许多著名高等院校和科研机构都组建了转化医学中心，并发表了一系列转化医学相关论文。这些措施均有利于打破基础医学研究与临床应用之间的传统屏障，加速培养转化医学研究的专门人才，加强转化医学学科建设，对医学研究具有里程碑式的意义[1]。

二、转化医学概念的提出对基础医学研究生的影响

转化医学的实质是基础医学与临床医学之间的互通和整合，是基础研究成果向临床和社会应用转化。医学研究和教育的根本目的和出发点是以人为本，对于基础研究和临床医学来讲，预防疾病，保证人类健康始终是第一要务，因此转化医学不仅涉及基础和临床学科的改革，更将对我国未来医学人才培养产生直接影响[2]。在转化医学的理念倡导下，当今的基础医学研究生教育理念也随之发生了变化，它不仅是单纯培养具备过硬知识技能的基础医学方向研究生，还应该培养能够在高等医学院校和医学科研机构、生物科技公司等部门从事教学、科学研究及基础与临床、生物学等各学科相结合的医学实验研究工作的医学高级专门人才。

三、探索以转化医学理念为核心的基础医学研究生培养模式

当前，按照培养模式来划分我国医学研究生主要可以分为以下两种：科研型和临床型。在我国医学人才的培养中，这两种传统的研究生培养模式都发挥了不可替代的作用，但是近年来，随着医学领域技术的飞速发展，基础和临床之间的鸿沟日益加深。在国际上转化医学自提出以来取得了显著的医学、社会和经济效益，这时候如何在日常的基础医学研究生培養中引入转化医学理念，并能以转化医学理念为指导思想进行日常的实验研究，显得尤为重要。

1.打破学科壁垒，丰富基础医学研究生生源类型。目前基础医学类的研究生基本上来自临床医学、生物学、医学检验等学科。但是随着整个科学领域发展的多元化和立体化，医学领域的发展已不仅仅只依赖于这些传统的相关学科，网络信息学、工程学等相关学科的作用日益重要。因此在设置招生生源类型的时候，我们可以全方面考虑招取本科背景为工学、理学甚至农学的研究生，这样不仅能营造多元化的学术氛围，也有利于学生转化思维的形成。

2.成立独立的转化医学研究机构，打造各学科交融会合的平台。众所周知，目前我国医学教育和研究体制造成了基础医学研究和临床应用极度脱轨，许多临床上有价值的发现无法准确反馈给基础研究工作者，同时许多基础医学研究工作者的研究成果在临床医生们看来属于无任何实用性的科研数据。而转化医学恰恰强调基础与临床之间双向、开放性交流，为基础研究和临床应用搭建桥梁，其目的是将基础研究成果尽快转化为现实的医疗社会化效益，进一步促进整个医疗健康领域的发展。因此，成立独立的转化医学研究部门不仅是集科研、教育、转化为一体，包含产学研用的综合性高端平台，而且可以最大限度的整合多学科合作，充分体现转化医学的应用，并且在加大成果产出的同时，还可以培养一批既懂基础研究，又了解临床应用、有转化医学理念和能力、具备科研能力并且能将成果转化的具有广阔的就业前景的高端复合型人才。

3.加强基础医学研究生与临床医学之间的学术交流。最近几年来随着转化医学理念的日益深入人心，国家上下对转化医学越来越重视。在此情况下怎样让基础和临床的师生们知道彼此的需求成为一个急需解决的问题。在笔者看来主要解决方法包括以下几种：（1）在学校、学院的组织下，基础医学相关学科和附属的各个教学医院科室一起开展学术讨论会，每次选取当今相关领域最热门的研究方向，各自交流经验，探讨相关的问题。（2）定期邀请校内外临床领域的相关专家进行学术讲座，让同学们及时了解临床医学领域的最新动态。（3）共享研究资源，各院校的基础医学相关院所和附属医院可以互相开放自己的实验室和标本资源库，实现资源共享，互相促进。只有通过上述或者是更丰富的手段才有可能培养出既精于基础医学科学研究，又了解临床知识，能敏锐发现临床中尚待解决的问题，开展科学研究的基础医学研究生。

4.加强基础医学相关专业实验室与医药公司合作，组建产学共建机构。对于基础医学而言，研究成果不仅可以转化为临床相关的应用，转化为服务大众的健康产品也同样重要。目前基础医学领域的研究成果市场应用前景一片广阔，特别是干细胞和再生医学研究方面，已经在世界范围内发展得如火如荼，随着多学科技术领域的突破与生物技术不断交叉融合，以干细胞和生物材料为主的再生医学将成为未来人类生命科学及医学诊疗新的突破口[3]。广大基础医学研究生应该积极关注基础医学、生命科学相关成果的市场化转化最新进展，积极实现自我研究成果和市场需求挂钩。同时对于管理方面的高校而言，作为高校服务地方经济社会发展的一种主要方式，跟企业合作项目，实现科研成果转化同样具有重大意义。

四、转化医学背景下基础医学研究生教育的前景与展望

化学在医学中的应用范文

关键词：任务驱动教学法；医用化学；学习评价；实验教学

为提升教育教学水平，探索人才培养模式，我校在第四轮教育教学改革别提出了“以学生的学习成长为中心”的教学理念。如何真正做到以学生为中心，增强学生的学习兴趣与学习主动性，是每位教师必须思考的问题。医用化学是一门主要介绍与医学相关的化学基本知识及基本理论的课程。实验教学是医用化学课程的重要组成部分，它对医学院校学生在今后从事相关具体工作具有重要的指导作用。在我校，医用化学实验教学主要以传统实验教学模式进行讲授，即授课教师首先对实验目的、实验原理、实验设备、实验步骤、注意事项等进行讲解，然后学生按照书中操作步骤按部就班地操作，最终完成实验。考核评价则以学生课后完成的实验报告为主要参考依据。由于此种教学方法相对滞后，依然把教师放在主置，突出原理知识的讲解，所以使得实验课如同理论课的第二课堂，学生的自主操作能力、主动思考能力根本没有得到应有的锻炼发挥。任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学方法，与传统的教学方法相比，该方法强调教学中以学生为主体，教师通过把教学的主要内容设计成几个明确的任务，用完成任务的方式使学生积极参与课堂，学生在完成任务的动机驱动下，主动且有目的地进行思考，查阅资料，主动学习，最终掌握知识、技能。而在任务活动的启发之下，能够显著加强学生学习的主动性，提高学生学习兴趣[1]。由于任务驱动教学法兼具趣味性与科学性，并提供了一个学生乐于主动学习的情景，所以目前任务驱动教学法已经被应用于多种学科的教学当中[2]。笔者自2015年开始，将任务驱动教学法引入医用化学实验教学中，通过不断努力和积极探索，已经取得了一些成效，现介绍如下。

1研究对象

选取我院2015级三年制护理专业4个班196名学生作为研究对象，其中男生19人，女生177人，每班均49人，年龄18~21岁。

2研究方法

2.1任务的设计

设计任务是任务驱动教学法的核心环节，整个教学过程都围绕任务进行[3]。任务设计的系统性、难易程度及能否唤起学生的学习兴趣，是任务驱动教学中必须思考的问题，它直接影响到最终教学效果的好坏[4]。考虑到医用化学实验是学生进入职业教育以来接触的第一门化学实验课程，因此我们所设计的任务都尽量贴近学生日常生活，难易适中，由浅入深，让学生在熟悉的情景中感受化学的乐趣。笔者通过查阅文献、问卷调查、请教护理学专家等方法，根据教材大纲要求并结合医院对护理专业的实际工作要求，设计了3个医用化学实验对应的实验任务。

2.2任务的提出

首先教师把学习任务提前两周告知学生，使学生事先充分做好准备。传统的化学实验课程一般要求学生课前写好预习实验报告，多数学生的做法是照着课本把实验原理一字不差抄一遍，而抄写完后可能连实验题目都很难记住。而在明确的任务提出后，学生会带着任务分析实验，自查自学，通过网络课程学习平台等搜索解决方案，从而极大地调动了学习的积极性，培养了分析问题、解决问题的能力[5]。

2.3在课堂教学中完成任务

在完成任务的过程中，主要以学生操作为主，事先教师已根据实际情况，将全班学生分成7组，每组7人，学生可以根据事先已查到的任务方案，在实验室中选择合适的实验器材，大胆尝试，进行具体实验操作。每组学生之间需要相互协作，共同完成任务。组内及组间成员具有充足的时间进行交流沟通、讨论协作[6]。团结协作是任务驱动教学的重要环节，学生能够在协作过程中打开思路、开阔视野、相互学习。此过程要充分体现“以任务为主线，以教师为主导，以学生为主体”的指导思想，学生以团队形式完成任务[7]，教师要认真负责组织工作，做好引导，并深入学生当中，认真倾听各小组的任务方案，鼓励他们大胆做出决策。不同层次的学生会面临不同的问题，教师要逐一进行指导。对学生集体存在的问题，教师可统一集中解决。与此同时，教师要控制好时间，把握课程进程。

3考核机制

相比于“一纸实验报告定成绩”的传统评价方法，任务驱动教学考核评价不仅关注学生学习的结果，更加侧重于对过程的评价。教师要关注在完成任务的过程中，学生在制订任务方案、大胆做出尝试、敢于提出自己想法等方面做出的努力，主要对学生学习态度、解决任务能力、小组间协作精神等方面做出评价。

4教学效果评价

教学效果评价是教学中非常重要的一个环节，有效的评价可以促进教师反思和进步[8]。故学期结束后给学生发放调查问卷，调查学生对该教学模式的效果评价。笔者自行设计调查问卷，包括9个条目。为避免人为因素影响，任课教师回避，请教科办工作人员现场组织调查。从调查结果来看，绝大多数学生认为将任务驱动教学法合理应用于医用化学实验教学中，有助于分析问题和解决问题能力、创新能力、团队协作能力以及运用所学知识能力的提高，有助于在没有增加学习负担的前提下提高学习效率。笔者在任务驱动教学法实施过程中也感受到，这种教学模式确实能够提高学生的积极性和主动性，提高学生的团队协作能力，培养他们的创新意识和探索意识。正是由于工作任务的引入，使被动“填鸭式”学习变成了主动探索式学习，学生的主体地位得到了明显体现。在我院医用化学实验教学中采用任务驱动教学模式是一种新的尝试，通过这种尝试，不仅使教学任务圆满完成，还积累了宝贵的教学经验，同时教学质量也得到了明显提高，希望通过我们的努力和探索能够培养出满足临床护理岗位需求的高素质技术型人才。

参考文献：

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