發布時間:2024-03-06 14:40:20
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇生物工程和生物制藥,期待它們能激發您的靈感。
關鍵詞:工程實踐;科研創新;生物制藥;卓越工程師;培養模式
中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章
“卓越工程師教育培養計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010―2020年)》的重大改革項目,目的是培養一大批創新能力強、適應社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。生物制藥產業作為21世紀最具希望和發展潛力的新興高技術產業,不僅對國民經濟的發展產生巨大的拉動作用,并且為人類的疾病防治帶來更多、更安全、更有效,甚至難以替代的手段。這種迅猛的發展對生物藥物的設計、生產和管理的高級專門技術人才有著迫切的社會需求。傳統的人才培養模式制約著我國高等學校人才培養質量的提高。高等教育擔負著培養專門人才和推動社會經濟發展的重要使命。培養大批受過良好工程教育并具有堅實基本工程素養和卓越創新能力的未來工程師是國家走新型工業化道路、建設創新型國家戰略目標的必然要求。
一、創新人才培養模式,制定生物制藥“卓越工程師”的培養目標
“卓越工程師教育培養計劃”目標的重點在于改革工程教育人才培養模式,創新高校與行業、企業聯合培養人才的機制,提升學生的工程實踐能力、創新能力和國際競爭力。也就是說“卓越培養計劃”要培養的是適應社會經濟發展和產業結構調整需要并具有良好的職業道德、較高的綜合素質、較強的工程實踐能力與創新精神的高級應用型人才。我們在國家通用標準的指導下,按照行業專業標準的基本要求,結合中國藥科大學的特色、辦學理念和生物制藥專業應用型卓越工程師的培養目標,制定了生物制藥專業“卓越工程師”的培養目標:培養面向基層、具有良好的職業道德,系統掌握生物制藥的理論和技能,具有扎實的化學、生命科學、醫藥學基礎,具有較強的工程實踐能力與創新意識的高級應用型人才,能在醫藥企業第一線從事生物藥物的設計制造、技術開發、應用研究和生產管理等方面工作的“現場工程師”。其核心就是工程實踐加科研創新。我校按照“卓越工程師”的要求,按照國家標準和行業標準對產業結構調整的要求和對應用型人才的需求,整體設計人才培養方案,科學制定培養“卓越工程師”的學校標準、企業標準和教學計劃,深入研究理論與實踐課程教學大綱,強化校企實習實訓基地建設,強化師資隊伍建設,建立相應的配套政策和建立質量保障體系,積極探索培養高層次生物制藥專業卓越工程師人才。作為首批國家生命科學與技術人才培養基地和生物制藥工程師計劃依托專業,生物制藥專業始終堅持把“面向生物醫藥產業,培養創新創業型人才”作為建設高層次應用型專業的指導理念。大膽嘗試校企互動合作,企業全程參與人才培養各環節,體現“本科-研究生”教育對接、“大學-生物醫藥企業”產教協同的專業建設特色,實現學校、企業、學生三贏,引領國內生物制藥人才培養模式的變革。在人才培養模式上,突出學生實踐技能的培養,并且不斷圍繞行業對人才的需求進行教學探索和改革,積極將企業反饋意見用于提升教學質量。在國內率先制定并實施以“工程實踐和科研創新”能力為核心,校企“共享師資、共建課程”為特色的“生物制藥工程師”培養計劃。
二、優化課程體系和教學內容
大學課程體系是指大學根據本校制定的人才培養目標而設計和構建的由既各自獨立又相互關聯的一組課程所構成的有機整體,是大學人才培養的主要載體,是大學教育理念付諸實踐和人才培養目標得以實現的橋梁。生物制藥專業本科階段學生主要采取“3+1”應用型工程師培養模式,實行校企聯合培養,即3年時間在校內進行理論課學習和實踐環節訓練,培養學生的基本理論、工程意識和工程實踐能力;累計1年時間在企業“真刀真槍”學習和實踐,完成基于崗位的項目課程、工程實踐以及畢業設計,培養學生的工程素質、職業素養和實踐創新能力。兩個階段的學習分別制定相應的校內培養方案和企業培養方案。對課程體系和教學內容進行了優化,主要表現在以下幾個方面:第一,在課程設置方面,強化了“工程”的概念,增加和工程領域、生產領域密切相關的課程,同時,聘請有經驗的生產企業人員進行針對性的授課。第二,早期科研訓練:學生從進入卓越工程師班開始,就配備指導教師,每位導師指導4―5名學生。學生平常要參加導師所主持的開放課題、創新課題或其他研究性課題。由導師根據學生的表現評定成績,給予相應的學分。第5―6學期讓學生輪流到生物化學、微生物制藥、生物制藥、生物信息、分子生物學等學科實驗室,在指定導師的指導下,為每個學生制定個性化的早期科研訓練計劃,讓學生盡早參與部分教師承擔的國家和省部級創新項目及企業合作項目的研究,使學生了解到不同學科的實驗技術、科研方法,開闊學科視野,拓寬思維空間,培養學生的學習能力、動手能力和創新能力。第三,充分利用我校自有的大型實訓基地,培養和強化學生的工程實踐能力。依托中國藥科大學實訓大樓的GMP生物制藥車間進行綜合實訓,包括微生物育種實訓、代謝控制發酵實訓、分離和純化實訓、生化分析檢測實訓和制劑實訓等。根據實訓項目計劃書,進行為期一個月的校內實踐。實訓期間,學生按照崗位SOP進行菌種培養、發酵、提取、分離純化、制劑等崗位的操作,了解生物制藥車間內設備的結構、工作原理及工藝過程中的常見問題及處理方法。通過校內的實訓,可以大大縮短學生從學校到生產企業之間的適應期,有利于學生在實習階段直接參與企業的生產過程。學生在實訓結束后,提交一份實習報告,結合實訓期間的表現進行綜合考核,通過考核后,獲得相應學分。第四,充分利用我校已有的校企聯合辦學的基礎和優勢,讓學生去企業中學,在企業中做,在生產實踐第一線上培養學生的動手能力、基本技能、工程綜合能力,以及表達能力、團隊合作能力等。在企業學習階段,由企業提供實訓場所,安排有經驗的工程技術人員指導學生,通過學生現場的實踐與學習,結合藥物生產全過程中的實際問題(如生物藥品生產、質量檢測、GMP實施、生產車間及生產工序的設計、施工、檢測、監理、運營、維護、管理等),使學生了解和學習醫藥企業的先進技術。
三、改革教學方法和考核方法
課程教學方法的改革和其他教學環節的實現方式不僅要保證學生有效地掌握教學內容,確保學生的能力得到培養、訓練、形成和提高,而且是保證每門課程或教學環節的目標得以實現的重要手段。
因此,根據教學內容選擇最合適的教學方法就顯得尤為重要。工程類課程的一大特點就是實踐性比較強,如采用傳統的“灌輸式”課堂授課,既不利于培養學生的形象思維能力而且學習起來也枯燥難懂。因此需要教師采用行之有效的教學方法,如基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習和基于項目的參與式學習等研究性學習方法。目前,針對生物制藥卓越工程師班的多門課程都在進行課程改革,以生物制藥設備課程改革為例,由于該課程實踐性強、學習難度大,教師設計了以探究式教學為導向并聯合采用案例教學法進行授課的模式。首先以探究式教學為導向,學生在課堂教學中的探究式學習應體現科學探究的特征、方法和過程,但又區別于科學家的首創性的探究,對于學生探究學習的課堂教學設計,不能脫離“學習”而盲目追求探究的形式,探究式學習的目的是掌握探究的步驟,領悟探究的方法,自主地建構知識,因此需要教師給予必要的指導,對在課堂中進行的探究式學習,必須進行精心設計;其次,聯合采用案例教學法進行授課,在教學過程中通過收集各種工程項目和科研課題的具有代表性的案例,不僅可以使學生加深對知識點的理解,還可以使學生認為自己所學的知識十分有用,大大增強了學習的興趣。也就是說,一方面始終采用以探究式教學為導向,教師始終要在啟發誘導下進行教學,以現有教材為基本探究內容,以自主學習和合作討論為前提,為學生營造出自由表達、充分質疑、深入討論的良好環境,讓學生通過個人、團隊等各種解難釋疑將所學知識用于實際問題解決;另一方面配合案例教學法,運用一些最新科研成果、工程項目或企業實例激發學生學習興趣,“以例激趣,以例說理,以例導行”,這一教學方法的改革將更好地調動學生的學習積極性,并有利于更好地理論聯系實際,有利于學生自主學習能力的培養,完善學生的知識結構。
另外,改革考核方式和評價標準也是勢在必行。我們正在探索使教師和學生均成為評價主體,因為學生是學習的主體,他們需要了解自身的進步,也需要知曉自身的不足,因此,學生也應該成為評價的主體,完成自我評價,并參與對同學的評價。這就意味著要改變教師是唯一評價者的慣例,做到評價主體的多元化。在評價形式上,我們也在探索多元化評價形式,如習題作業、問題討論、階段報告、隨堂測驗、個人展示、項目訓練、設計方案等,隨著我校網絡教學平臺的建立與完善,我們可以采用網上答卷、論文答辯、研究報告、項目設計、創新競賽等多樣化的考核方式,多角度、全方位地測量學生知識、能力和素質水平,促進人才培養。
四、完善教學管理制度
為了保證人才培養目標的實現,我們將對特色班的教學和人才培養質量進行監控與評價。建立新的教學質量評估體系,制定并實施以加強素質教育和提高創新能力為核心的教學質量評估體系,積極進行考試方式的改革,改變只重知識不重能力的考試評估方法,建立新的學生評價體系,引導學生重視能力和創新意識的培養。
同時我們還將建立畢業生質量跟蹤評價機制,跟蹤學生在企業的發展和成長,保持和畢業學生的聯系,學生畢業后根據發展需要可以到學校繼續學習深造,學校為學生構建終身教育體系。
五、培育實踐和創新能力師資
聘請優秀、成功企業家和創業者進校成為導師,為學生講授生命科學與生物技術領域最新科研成果、先進技術及產業化經驗,優化師資結構。通過學、研、產多方交流,使教師了解到本專業最新的發展動態和未來發展方向,積累豐富的實踐經驗,可以大大改變課堂教學與生產實際相脫節的弊端,有助于構建創新型醫藥學專業教師隊伍,拓寬醫藥院校的師資來源,造就一支專兼結合的高水平“雙師型”教師隊伍。
首先,與全國多家藥企廣泛合作,建設國家級、校級、院級等不同層次的校外實踐教學基地。中國藥科大學建校于1936年,是中國最早建立的以藥學研究為主的專業性高等院校,是一所歷史悠久、特色鮮明、學風優良、在藥學界享有盛譽的教育部直屬、國家“211工程”重點建設大學,與國內外多家醫藥企事業單位有著良好的合作關系,在進行科研項目合作的同時,商談實訓基地建設的可能性,爭取每年發展2―3家醫藥企業作為我們的校外實訓基地。另外,有大量的中國藥科大學校友正活躍于全國各醫藥企業的管理崗位,他們對母校懷著深深的熱愛和感激之情,希望能為母校的建設盡自己的綿薄之力。我們可加強與這部分校友的聯系,爭取他們的支持與幫助,建設更多、更優質的校外實訓基地。
其次,與企業合作開設課程,編寫教材。通過與江蘇先聲藥業有限公司、石藥集團等多方的協作和探討,制定并實施以“工程實踐和科研創新”能力為核心,以校企“共享師資、共建課程”為特色的“生物制藥卓越工程師”培養計劃。確定了適合企業需求的課程教學內容,并由企業技術人員負責課程的講授,真正實現了“將教室搬到了企業的生產車間”。
最后,培養“雙師型”教師隊伍。加強對具有發展潛質的中青年優秀人才的培養力度,通過重點培養和支持,有計劃、有步驟地培養一批中青年骨干,進一步優化教師隊伍的結構,提升教學水平。針對生物制藥發展特點,實施中青年教師海外進修計劃項目,選拔優秀的中青年教師,派往美國、英國、加拿大等發達國家學習交流,使本專業教師切實增強與國外學者的充分交流,掌握前沿科學理論和相關技術,拓寬國際視野,培養國際化人才;實施中青年教師企業進修計劃項目,選拔優秀的中青年教師,派往生物醫藥大型企業帶教交流,使本專業教師切實企業現狀和需求,在人才培養、科技創新、成果轉化等多個領域開展產學研的合作,在合作中取得共贏。
隨著我國國民經濟的快速發展,企業對人才的需求不但在層次上逐漸提高,而且對創新能力、應用能力和實際操作能力提出了更高的要求。我國正在發展生物醫藥產業,推進產業升級,因此需要一大批高層次應用型人才。我們力求培養生物制藥專業大學生創新素質,實現產、學、研更緊密、更有效的結合,實現在實踐中育人,這將有利于提高人才培養的針對性和培養人才的創造性,取得良好的育人效益。
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Talent Training Mode Explorations of Biopharmaceutical Excellence Engineers Based on the Core of Engineering Practice and Scientific Research Innovations
WU Min,LIU Yu
(School of Life Science and Technology,China Pharmaceutical University,Nanjing,Jiangsu 210009,China)
關鍵詞:植物的主要功能;配制方法;分析
Abstract: the article discusses the plants in the city the main function of ecological garden design, according to its function of plant in urban ecological landscape architecture of the configuration are analyzed, and puts forward some specific measures.
Key words: the main functions of the plant; Preparation methods; analysis
中圖分類號:J522.3文獻標識碼:A文章編號:
城市生態風景園林是在當前改變城市人們生活,為人們提供休閑、休息場所的主要組成部分,隨之城市工業化越發嚴重,城市園林對綠化的要求越來越高。這就要求在已建和新建的城市生態風景園林中對植物的配置提出了更高、更復雜的要求,因此了解植物在園林中的重要性、分析其合理的配置方法是十分必要的。
一、植物在城市生態園林設計中的主要功能
1、植物是城市生態園林的空氣調節器
生物課中已經明確植物的巨大作用,它可以通過光合作用吸收二氧化碳同時釋放氧氣,提高了空氣質量;同時它還可以通過蒸騰作用,降低自身溫度的同時釋放大量的水蒸氣,提高空氣濕度,讓空氣更加清新。因此它是生態園林設計的基礎。
在綠化好的生態園林中,人們可以明顯地感到空氣清晰、精神煥發,這正是植物釋放出的大量氧氣和水蒸氣產生的效果,據調查,一般有綠化的區域比沒有綠化區域的空氣濕度高10%-20%。
2、植物是城市生態園林的氣候改造者
根據植物的生理機能,它不僅具有調節空氣的作用,同時對于當地的氣候也有較好的影響。據調查,一般綠化好的城市,夏季中暑率很低,而冬季則較綠化不好或沒有綠化的城市溫度高出12℃。目前,我國大部分城市都出現“城市熱島”效應,所以,注重城市生態園林建設,注重生態園林中的植物配置,讓植物冬暖夏涼的作用得以體現已勢在必行。
3、植物是城市噪音的消音器
當今城市噪音污染已經嚴重影響了人們日常的生活和工作,并且對人們的身體健康也帶來了諸多傷害,科學證實,長時間處于噪音中的人容易出現精神不振、身心疲勞、心率加快、血壓上升等病癥。而植物,尤其是高大的樹木會利用其濃密的枝葉將各種噪音有效地吸收和隔離。研究證實,擁有良好樹木覆蓋的街道會降低5倍以上的噪音強度。
4、植物是生態系統的保衛者
科學已經證明一個生態系統越復雜,越有助于生態平衡。城市園林的生態系統亦然,植物同樣扮演著為動物提供食物和氧氣的重要責任,所以,植物的多樣性、覆蓋面積直接決定著城市生態園林生態系統的多樣性和生態平衡。
二、城市生態風景園林中植物的配置方法
城市生態園林的建設是源于人工機制和多種目標相結合的產物,基于植物在城市生態風景園林中的重要作用,對植物進行科學、合理的配置已經逐漸演變成一門專門學科。它需要園林規劃者和執行者將園林學和植物群落生態學理論,以及當地植被和環境特點有效結合,從而發揮植物在城市生態風景園林的重要作用。而系統而科學的植物配置方法正是從這些方面記性綜合考慮的。
(1)植物配置前的科學分析
在城市生態風景園林建設中,應首先組織專門的研究人員與園林規劃者組成分析小組對所選的園林地點進行土壤、地形地貌和周圍環境進行系統的分析,這是在生態園林中進行植物選擇和搭配的前提。只有掌握了生態園林周圍環境的相關資料,才能保證在選則植物種類和相應地形上種哪種植物進行規劃和配置。
在具體的分析中,小組成員可首先針對具有明顯邊界的斑塊區域進行針對性的研究,然后根據它們各自的面積記性面積分級,從而讓城市生態風景園林植物的整體上清晰明朗。
然后以城市生態風景園林的植物群落建立為基礎和目標,進行系統的分析。一般因為城市園林的植物群落與自然植物的植物群落有著明顯的差別,因為它的上層食物鏈較固定,所以完全可從此入手,并以植物的功能性為依托建立人工植物生態群落。
一般,城市生態風景園林將植物生態群落主要分成保健型、知識型、生產型、抗逆型、防護型和文化型六種類型。小組成員可根據實地需要,以及對園林風景的設計需要進行取舍,并根據可用植物一并分析,從而讓植物對號入座。
(2)城市生態風景園林中對植物的配置
待生態園林中植物生態群落的類型確定之后,就需要進行具體的設計配置了。想得到最優化的城市生態園林設計效果,一般設計者在對風景園林植物配置中會從以下方面進行綜合考慮,然后進行具體配置。
首先,應確定植物類型的選擇配比,以達到整體合理、協調的目的。即上述的六個類型中,選擇哪種、不選哪種,選擇種類的相應面積。如此,生態園林中的植物結構功能就有了清晰的定位。在這個過程中,園林設計者都會從當地植物的情況出發,結合本體的特色植物進行優化配置,這樣做的好處不但可以讓園林體現城市特色,有益于植物移植后的存活率,而且因為是當地的特色植物,所以在運輸等方面也是經濟實惠,所以,作為園林設計者應考慮這種一舉多得的配置辦法。
其次,在對整體配置上明晰之后,就要從景觀的美化上考慮,對不同區域的植物進行實物落實,在這個過程中,設計一般都會在每個區域選擇幾種植物作為備選。然后根據不同區域植物的特點進行相應的強化。總的指導思想是,要保證園林中的植物在不同季節體現出不同美感,即春天生機勃勃、夏季鳥語花香、秋季層次分明、冬季純潔蒼勁。如此,每個季節便擁有了不同美感,實現了城市生態園林不同階段的不同特色,在為城市“排憂解難”的同時,給人以美和精神的享受。
第三,在植物配置的過程中,除了考慮植物自身的配比之外,還應考慮其周圍環境,比如湖泊、河流等水體,以及假山、建筑等達到和諧的統一,然后從顏色規劃、植物疏密程度,以及平面和立體效果等進行綜合整合確定,最后形成最佳的配置方案。
值得注意的是,城市生態風景園林雖然在政府的努力下發展得較快,但是在設計和建設的過程中也體現了一些不足。尤其是相關專業人員,以及既懂園藝又懂生態學的綜合性人才缺失,這是導致一些生態園林無法發揮其功能或者功能效果降低的最大原因,畢竟城市生態風景園林是人造的生態系統,所以,相應部門應重點培養這方面的人才,以免風景園林的資源浪費和功能失效。
總結:
城市生態風景園林的植物配置直接關乎園林的綠化效果,以及整個園林生態的平衡,它是風景園林集觀賞和實用功能得以最佳展現的重要環節,因此應堅持理論和實際相結合,將風景園林中的植物分配達到最科學、最合理的狀態。
參考文獻:
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【關鍵詞】磷酸鈣;支架材料;載體
文章編號:1004-7484(2013)-01-0480-02
在骨組織工程中,藥品這個詞不僅包括抗生素和抗炎藥物,還包括生長因子,具有生物活性的蛋白質,酶,非病毒基因(DNAs,RNAs)等物質,在組織工程中應用不同藥物的目的是加速植入生物材料骨誘導愈合過程。作為藥物的載體,這種物質必須具有良好的生物相容性,可以和骨組織結合,具有骨傳導性和骨誘導性,在靶器官部位被逐漸吸收由新骨組織代替[1]。磷酸鈣可以很好地滿足這些條件,所以這種材料有希望成為骨骼系統理想的藥物載體。成骨活性是骨組織非常重要的屬性,雖然磷酸鈣沒有成骨活性,但是已有學者證明,加入生長因子,具有生物活性的蛋白質或成骨藥物的磷酸鈣生物材料具有成骨活性。與其他陶瓷相比,磷酸鈣由于有良好的生物相容性和生物降解性而應用于骨科和口腔科。本文主要探討采用磷酸鈣涂層,骨水泥和支架材料作為目前常用藥物和生長因子的載體在骨科和口腔科領域的應用。
1磷酸鈣支架材料作為生長因子的載體
人們將支架定義為:一個能為生長的細胞和組織提供機械支持,使細胞內和細胞外基質相互作用的結構。在理想的情況下,支架材料在新生成的組織占據空間后會降解消失,這些磷酸鈣支架材料的降解速度取決于不同類型磷酸鈣的溶解度。支架的孔隙可以有兩種類型:大孔(孔徑>50μm)和微孔(孔徑
人體骨組織由無機-有機成分復合構建而成,所以人們常常應用磷酸鈣與有機高分子聚合物聚合,從而提高磷酸鈣陶瓷聚合物支架材料的機械性能,磷酸鈣支架表面的有機聚合物涂層可以改善其脆性和提高強度。在載藥過程中,聚合物涂層還有利于陶瓷支架的表面藥物吸收以及控制藥物的釋放。有時,藥物也會浸潤到聚合物涂層表面,最近人們越來越關注聚合物涂層親水性官能團,它能與藥物更好地結合,并與藥物形成共價鍵。Kim等人,用羥基磷灰(HA)石粉末和聚己內酯(PCL)的混合物,通過聚氨酯網狀發泡的方法,制成了孔隙率為150–200μm,孔隙度為87%的羥基磷灰石聚合物涂層支架材料。藥物的釋放依賴于支架涂層材料的溶解,而溶出率主要取決于HA/PCL比率。人們發現,隨著涂層溶液濃度的增加,藥物釋放的百分比呈下降趨勢,在PBS中最初的2小時,被載的藥物約20-30%釋放,根據涂層組成成分的不同,在7天時間里約40-60%的藥物釋放。還有學者指出,隨著孔隙度百分比的增加,抗壓強度隨之下降,而隨著PCL濃度的增加,抗壓強度隨之增加。
組織工程中所用的支架材料的建筑性能與生物和機械性能一樣,也非常重要。支架的3-D互連孔必不可少,他可以更好地促進細胞粘附、宿主組織和支架材料間的機械連鎖、養分和代謝廢物的運輸。支架材料要有足夠的強度,來承擔體內的壓力,在新骨代替可降解生物材料之前在靶作用點承擔壓力。支架可以有微孔或大孔,或兩者兼而有之。藥物釋放主要取決于磷酸鈣和藥物以及周圍環境之間的化學和靜電作用。當藥物分子和磷酸鈣之間有相互作用時,藥物的釋放還取決于磷酸鈣的溶解度/降解率。藥物或蛋白質分子也可以浸潤到聚合物涂層內。磷酸鈣支架聚合涂層的藥物釋放也取決于藥物分子在聚合物涂層上的擴散和降解、百分比孔隙率、孔徑、固有的微孔的存在、孔徑互聯率,所有這些因素可能對藥物的吸附率和釋放行為有重要影響。Kundu發現,藥物吸收率隨著表面積和百分孔隙率的增加而增加。人們觀察了許多情況下的釋放,發現百分孔隙率高的樣品釋放率也高。與低體積分數孔隙和孔隙尺寸小的樣品相比,高體積分數孔隙和孔隙大的樣品藥物釋放的速度更快。
2磷酸鈣骨水泥(CPC)作為藥物的載體
在20世紀80年代,LeGeros、Brown和Chow介紹了磷酸鈣骨水泥的制作方法。CPC是指半固態或膏狀的磷酸鈣形成固體磷酸鈣。半固態或膏狀的磷灰石是由磷酸鈣骨水泥粉末和水泥溶液混合制成的。CPC粉末是由兩種或兩種以上的磷酸鈣混合而成,而液體只能是水或者水溶液。CPC的可注入性使它可以完全適合于骨缺損和骨腔。CPCs的另一個重要的功能是,他可以在體內較低的溫度自我凝結而不損傷任何周圍組織。此外,CPCs也可以用于不同骨骼疾病的靶作用點給藥,如骨腫瘤,骨質疏松癥或骨髓炎。利用CPC將藥物遞送到靶部位,可長時間保持有效藥物濃度,為臨床治療骨疾病開辟了新的治療途徑。由于CPC有較高的微孔結構,因此可以將藥物納入到材料中。藥物既可以引入到液態又可以引入到固相的CPC,但我們應該注意,在CPC凝固和發生反應時藥物和蛋白質的物理和化學性質是不應該改變的,將不同種類的藥物,包括抗生素,抗癌藥物,生長因子,蛋白質/氨基酸,抗菌肽(AMPS),用不同的方法納入到CPC中,人們發現,阿侖膦酸鈉(AD)可以影響CPC基質的凝結時間、抗壓強度、藥物釋放動力和生物學活性。將順鉑和咖啡因一同加入到CPC中,由于咖啡因的持續釋放,可以延長抗腫瘤的活性,這樣順鉑可以進一步抑制由腫瘤細胞增殖帶來的破壞。咖啡因作為一種抗癌藥物,可以增強對骨與軟組織腫瘤的細胞殺傷。
通常情況下,藥物的納入可能使CPC的機械性能惡化。Alkhraisat等人發現加入鹽酸強力霉素(DOXY-h)(一種抗生素,常用于牙科擊敗牙周致病菌)可以使CPC最終凝結時間增加,拉伸強度下降。Ratier等人在將磷酸鈣與鹽酸四環素結合后再納入到CPC上,一定程度上解決了這一限制。盡管CPC有優異的骨傳導性和方便的適用性,但是將其用于載藥還是受到限制的。CPC使用的局限性主要是由于載入藥品的濃度和生物利用度的改變而使其最終活性的改變。另外,由于磷酸鈣的機械性能很弱,人們常常在其中加入聚合物來增加其機械性能,控制其退化。
藥物釋放動力學,受到藥物的理化性質影響如溶解度和化學性質,也受到CPC的微觀結構,結晶度,密度的影響。CPCs的降解行為以及藥物和骨水泥的相互作用通常在水化和凝結的過程中發生變化。如果一種藥物應用于CPC,那么他的釋放動力學還取決于其分子量,溶解度,降解率,藥物和聚合物間的相互作用。
3結束語
綜上所述,在生理條件下,磷酸鈣的化學性質與部分無機骨相似,因此它具有良好的生物活性和生物相容性,而且是非免疫原性的。他們通常以涂層和支架的形式應用于靶作用點給藥。雖然,在過去十年我們目睹了陶瓷系統中不同的給藥方法的突出進展,但是許多科學和技術的挑戰依然有待解決。由于我們對植入物和周圍宿主骨組織界面的微環境有了進一步的了解,這就要求我們開發出更有效的治療骨骼疾病的藥物。我們這里討論的磷酸鈣為基礎的藥物運輸系統,是磷酸鈣作為藥物和生長因子的運載工具來治療不同的骨骼肌肉紊亂和疾病。這方面未來發展需要關注的挑戰和問題也是本文一再強調的問題。我們相信在不久的將來,新的和改進的方法可以解決現有的限制,并將為磷酸鈣的可適用性開辟新的途徑。成功的做法是在微米和納米水平進行更精確的研究,進行多學科基礎知識的學習,如化學基礎,工程學以及動物的深入研究,從而開發以磷酸鈣為基礎的藥物運輸系統。
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我國自上世紀七十年代末開始開展的現代生物技術研究,取得了很大的進步。這得益于國家的重視。國家不僅將生物技術列為863計劃之首,而且納入七五、八五、九五國家重點攻關計劃。這些措施大大促進了我國生物技術在醫藥領域的發展,同時使生物技術形成了一定的產業規模,為經濟建設和社會發展做出了重要貢獻。目前生物技術在我國已廣泛應用于農業、醫藥、環保、輕化工等重要領域。另外,由于基礎設施的改善、國外留學人才的回歸以及跨國生物技術公司的進入,這些因素加速了中國生物制藥行業的快速發展。2000年我國生物技術產業產值已經達到200多億元,北京、上海、廣州、深圳等地已建立了20多個生物技術園區。目前,涉及現代生物技術的企業約500家,從業人員超過5萬人。但是生物技術應用到醫藥領域在我國的起步較晚。隨著生物制藥企業的快速發展,生物技術的不斷創新,政府的大力支持下,我國生物制藥產業結構日趨合理化。
一、生物技術在醫藥領域的應用
生物技術是指“用活的生物體(或生物體的物質)來改進產品、改良植物和動物,或為特殊用途而培養微生物的技術”。生物技術統稱為生物工程。生物制藥就是把生物工程技術應用到藥物制造領域的過程,生物醫藥制品主要包括三大類:基因工程藥物、生物疫苗和生物診斷試劑,其中最為主要的是基因工程方法。生物技術在醫藥領域的發展成為衡量生物技術發展水平的重要標志,同時,生物制藥產業也成為繼IT產業后發展最快的高技術產業。
二、生物技術在醫藥領域的發展現狀
1.生物技術在醫藥領域的發展
然我國生物技術藥物的研究和開發起步較晚,但在國家產業政策(特別是國家“863”高技術計劃)的大力支持下,這一領域得到了迅速發展,縮短了與先進國家的差距。尤其是基因工程技術在醫藥領域的得到了較快的發展。目前我國已有15種基因工程藥物和若干種疫苗批準上市,另有十幾種基因工程藥物正在進行臨床驗證,在研制中的約有數十種。
隨著國產生物藥品的研發不斷取得成績,涌現出一些技術實力較強的生物制藥企業。在對醫藥企業的管理上,我國為了更好的與軌跡接軌,對藥品生產企業采用GMP管理方法,為醫藥的國際化奠定基礎。這樣不僅有利于開拓國際市場,而且有利于生物制藥企業與國外企業的合作,促進國內企業的更快發展,同時可以積累經驗、培養人才,為我國參與國際競爭打下良好基礎。
2.生物技術在醫藥領域發展中存在的問題
生物技術由于在醫藥領域的發展時間較晚,與國際水平還有較大差距。在發展過程中出現了許多亟待解決的問題:
2.1產業規模小。從銷售額看,我國只有5家銷售額在億元以上,全國生產基因工程藥物的公司總銷售額不及美國或日本一家中等公司的年產值。由于企業規模過小,無法形成規模經濟,在參與國際競爭過程中降低了企業的競爭力。
2.2產品缺乏創新。我國的生物制藥產品主要是對國外產品的模仿,原因是仿制的產品費用遠遠低于自己研發的費用。國外研制一個新藥需要5―8年的時間,平均花費3億美元,而我國仿制一個新藥只需5年左右時間,費用也只需要幾百萬元人民幣。所以在利益的追逐下,導致國內制藥企業對產品研發不重視,在產品眼地方上投入嚴重不足。這使得我國的生物技術落后,產品研發速度慢,不利于企業的發展。
2.3重復建設現象嚴重。由于生物藥品的附加值高,而且可以通過仿制的手段用較少的投入獲得較高的回報,所以很多企業,甚至是一些非制藥的企業,對生物醫藥項目進行投資開發,導致同種產品多家企業生產,重復建設現象嚴重,出現行業的惡性競爭現象。
生物制藥產業存在的問題成為阻礙其進一步發展的障礙。除了上述問題外,市場開發理念失常、品牌意識缺乏、企業管理方法落后、人才匱乏等也是影響生物制藥發展的制藥因素。
三、生物技術在醫藥領域的發展前景分析
雖然生物制藥產業存在各種問題,但國內企業經過多年的發展,也取得了許多成績。科研能力快速增長,經濟實力不斷增長,市場規模不斷擴大,綜合實力不斷上升。例如中國是第一個批準甲型H1N1流感疫苗的國家,而且有8家公司的甲型H1N1流感疫苗獲得了國家食品藥品監督管理局(SFDA)的批準。中國的生物制藥公司正在開發的新的人重組蛋白藥物已經進入世界領先行列,
在我國加入WTO以后,隨著國外生物制藥企業的進入,雖然在一定程度對國內制藥業形成了沖擊,但與此同時也帶來了發展的機遇。外國制藥企業在與國內企業的合作中提供新的技術和管理經驗,提高了國內企業的軟實力。國內市場的需求旺盛,也為生物制藥的發展提供了動力。另外,國家對生物技術的重視,加大了對該行業的投入和政策支持,為生物制藥產業的進一步發展創造了良好的環境。
盡管中國的生物制藥企業還很年輕,但是發展的動力卻十足,并且正在穩固發展。隨著生物制藥行業基礎結構的改善,中國生物制藥行業與跨國公司合作的加強和尋找不同資源能力的提高,預計中國生物制藥產業在未來必定會以更快的速度發展。預計中國生物制藥市場未來幾年年均復合增長率將達到28%,到2015年,這一市場將達到350億美元。
三、結語
面對國際生物技術藥物的飛速發展與日趨激烈的國際競爭,我國生物制藥產業要想在國際競爭中占據有利位置,必須堅持立足創新、以需求為導向、結合轉化醫學的最近進展,優化資源配置、確定優先發展方向,通過政府、監管體系和研發機構的聯合,建立技術平臺、培育復合型人才和優勢企業,進一步強化產業化能力建設,同時建立良好的資金運作機制,積極推動成果轉化,以促進生物醫藥產業的良性發展。
參考文獻:
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[3]陳德亮,王愛君 《有效市場競爭環境建設的理性選擇》 河南師范大學學報,2003,30(3):21-23.
專業建設初期,我們一直思考農業院校生物工程應辦出怎樣的特色?我們認為只有因地制宜,利用現有的學科優勢,根據全省的實際需求,才能有效地確定專業特點。我校是農業部與地方共建的農業院校,有傳統的優勢學科,例如,作物學、植物學是湖南省重點建設學科。生物學基礎強,是生物學博士點一級學科。但工科基礎弱,貯備的工科背景老師少,如何體現農業院校的生物工程特色,確實需要動腦筋,利用已有資源學科優勢,豐滿教師的工科知識,并結合湖南農業經濟特點才能辦出農業生物工程專業特色,辦好生物工程專業。首先,根據湖南經濟發展特點分析,湖南是農業大省,正在向新型產業轉變,要發展成農業強省;其次,湖南農產品如水稻、茶葉、柑桔、苧麻等產量居全國前列;植物資源豐富,特別是藥用植物資源在湘西、湘南地帶分布廣泛;農副產品和廢棄物很多沒得到增值利用,或直接排到環境或直接燃燒,嚴重影響了生態環境,農民增產不增收。如果利用生物技術加工、改造農副產品,不但增加農副產品的附加值,節能環保,還能促進新型產業的快速發展,加速農業大省農業強省的跨越。農業生物工程培養的人才應該既掌握生物技術又具有良好的工程技能,有能力將生物技術的成果轉變為生產力。那么,落實到我校生物工程人才掌握的知識點上,我們確定以發酵工程和天然功能產物提取和制藥應用為核心的知識群為抓手,建設我校生物工程專業特色。
2課程設置與課程建設要體現培養目標
生物工程課程設置分為公共必修課,專業基礎課,專業主干課,選修課(必選課和自修課)。公共課程英語、體育、計算機、數學等外。生物工程專業基礎課程群包括生物化學、分子生物學、生化與分子生物學實驗技術、微生物學、化工原理、機械制圖、基因工程等專業基礎課。生物學師資力量雄厚,依托生物化學與分子生物學學位點進行課程建設。生物工程專業主干課程群包括發酵工程、酶工程、生物制藥工程、生物分離工程和相應的實踐教學等課程。依托生物工程與技術碩士學位點進行課程建設。生物工程專業基礎課有深厚的生物學學科作為建設后盾。“生物化學、分子生物學”已建成湖南省精品課程,“細胞工程”以及“基因工程”已建設成校級精品課程;“微生物學”得到學校教學改革課題和多媒體制作經費資助,多媒體制作獲得“優秀獎”。
“分子生物學概論”和“生物化學與分子生物學實驗技術”已分別成為全校本科生和碩士研究生的熱門公選課。生物工程專業主干課程設置我們體現兩個模塊:以發酵工程為技術核心課程模塊和以生物制藥為核心的課程模塊,以兩個模塊方向的理論知識要求和技能實踐要求制定其他課程,并依托學科建設課程。該課程群是生物工程專業重點建設內容,也是最能體現專業特色的課程群。雖然師資年青,但力量較強、思維活躍,充滿創造力,教師大多來自外校,學緣豐富。課程建設卓有成效,專業特色明顯。為加強專業特點,專業發揮教師學術特長,根據發酵工程技術和天然產物開發與綜合利用兩個科學研究分向,建設了專業發酵工程與生物制藥工程兩個專業方向的課程體系,進行專業實驗內容和生產實踐內容的建設,將兩個方向的理論課程進行整理和更新。以發酵工程為核心的課程群包括發酵工程、酶工程、微生物育種與變異、氨基酸發酵等;以天然產物開發與利用的課程群包括生物工程制藥實驗技術、藥理學、藥物分析和天然產物化學。現在發酵工程、酶工程、生物制藥工程、微生物實驗技術已建成校極精品課程,生物分離工程、藥理學同樣得到院級的課題資助。圍繞發酵工程和生物制藥的課程群體系的相應建立,其目的是擴展學生的在微生物應用和藥學方面基本知識和技能,擴大其就業范圍。延伸功能已擴展到研究生與自考生的教學和實踐活動。在選修課的設定中,結合農業學科專業拓展知識面,培養學生的創新能力,主動適應人才市場的需要,鼓勵學生選修其他相關專業的選修課。如食品科學院開設的食品營養學、農產品加工與貯藏;資源與環境學院開設的環境工程等課程都添置在生物工程專業選修課內;為了適應部分學生考研要求,我們也將遺傳學、細胞生物學、免疫學等設置在選修課內。學生通過自己就業或學業定位,可以有多門課程選擇。
3重視實踐教學,并圍繞兩模塊課程群實踐課程體系建設
我們采用理論教學實習教學生物工程設計教學“三段式”教學模式組織實施實踐教學。在此模式中,特別注重后兩個環節,按小試驗大試驗生產實習工程設計教學的循序漸進的辦法培養學生的實踐能力。小試驗設計針對性強,每個試驗都有考核技能的重點,旨在規范學生的操作技能培養模式,對學生實踐能力和創新能力的培養,取得了實效。通過理論——實踐——理論——實踐的反復學習過程,可使學生理論掌握扎實,實驗操作規范,分析問題和解決問題能力增強。對于綜合大實驗,根據學科的內在聯系,將專業主干課程綜合大實驗重新組合,將原來零散實踐環節組合成相對獨立于理論教學體系又與之相銜接的實踐教學體系。例如,我們把原來的發酵工程、酶工程、生物制藥工程和分離工程四門課程的綜合技術課合并在一門生物工程實踐課中,集中在4周進行實踐訓練,例如,發酵工程環節學生自己利用菌種優化條件生產酶制劑,在酶工程環節利用酶制劑催化反應,并同時研究酶的催化特性。分離工程環節通過提取植物功能產物,在生物制藥工程環節利用包埋技術等制成藥膠囊并研究藥理作用。這樣,使同學們對實踐工藝有直觀的感受,同時也綜合運用了理論知識。對于一些重要的選修課,適當設計10個小時左右的實驗課,例如,把藥理學、藥物分析實驗納入在生物制藥實驗中開設。生產實習教學中,以熟悉大規模生產流程和設備為主,將理論與生產實際結合,在實際生產中發現問題和思考解決問題。
2010年,我校生物工程專業得到國家支持,建設生物工程實訓基地,基地建設的的模擬生產線仍然根據發酵工程和天然產物提取和藥物制造兩條工藝路線設計。這樣,從課程群到實驗基本培順再到生產實習都可歸納在這兩條主線上。專業建立了穩定的校內外實習基地,湖南紅鷹翔生物工程有限公司、湖南泰古生物技術有限公司、株洲千金制藥有限公司等為校外教學實習提供了良好的條件。畢業實習是學生專業實踐的重要環節,根據學生考研要求和就業去向,分別進行畢業論文和畢業設計。專業充分利用校內外良好的科研平臺提供畢業生實習機會。除開一些生物技術公司外,湖南作物種質創新與資源利用國家重點實驗室培育基地、作物生理與分子生物學省部共建教育部重點實驗室、食品科學與生物工程重點實驗室、煙草工程技術實驗室、國家柑橘改良中心長沙分中心、中國煙草中南農業試驗站、湖南省農業生物工程研究所、湖南省棉花科學研究所、湖南省畜牧研究所等研究機構每年提供生物工程專業畢業實習崗位。北京大學生命科學院、華南農業大學生命科學學院、中國科學院亞熱帶農業研究所、國家雜交水稻工程中心都接納過我專業學生的畢業實習。
4積極推進“產學研”聯合開發,大力提升生物工程本科教學創新平臺,促進教學質量的提高
本專業在本校建立了與企業合作的產學研型“湖南農業生物工程研究所”,還與科研單位合作聯合培養研究生,這些措施為培養學生專業能力、提高實踐水平、優化人才培養環境提供了良好的條件。通過“產學研”合作,有大批的企業橫向課題與生物工程本科教學直接相連,在專業教師指導下,在大三學生中成立了“酶制劑研究小組、抗生素研究小組、天然產物研究小組、釀酒小組”等課外興趣小組。另外,專業建設還通過湖南農業大學校級平臺、以及生物科學技術學院院級平臺資助生物工程專業學生廣泛進行創新項目研究;從2006級以來,每年立項6~10項創新項目。學生都有機會參加工程實踐訓練和工程項目課題研究,提高了實踐教學水平和科研能力,根據學生在科研活動中的表現,從根據創新能力、實驗技術、書寫研究報告或情況,給與學生以學選修課學分。
5以學科建設帶動專業建設
我校生物工程所依托的學科為生物學一級學科博士點下自主設置的生物技術與工程博士點和碩士點。根據國內外該學科現狀和發展趨勢,結合我校多年來建設生物技術、生物工程專業的經驗以及生物工程技術領域相關產業發展對人才的需求,我校生物技術與工程博士點設置三個研究方向:(1)轉基因與生物反應器工程方向;(2)細胞培養、酶與發酵工程方向;(3)生物轉化與生物分離工程方向。科學研究從師資隊伍、教材建設、教學模式、教學內容改革和教學實踐等多層面帶動了專業建設。專業建設水平提高,學生質量優秀,也促進了學科研究的進步和教師從事科學研究的積極性。
6師資隊伍的建設
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