发布时间：2023-09-06 17:05:08
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的纳米化学分析样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：化学修饰电极；纳米材料；环境分析
一、碳纳米管修饰电极
1. 化学修饰电极的制备与分类
化学修饰电极的制备是化学修饰电极的关键问题，制备过程中关于修饰方法、过程步骤、制备的优劣都对化学修饰电极有着重要的影响。我们按照化学修饰电极上面固定材料的类型可以将其分为单分子层、多分子层以及组合型等三大类. [1]其中多分子层以聚合物薄膜为主。电极表面的修饰方法按照修饰类型的不同可以分为共价键合法、吸附法和聚合法三类。但是通常情况下我们不会使用单一的方法，而是这几种方法组合使用完成对化学电极的修饰过程。大体的分类如图1所示：
图1 化学修饰电极的制备和分类
（1）共价键合型
我们实际生活中经常用到的固体电极如金属、金属氧化物以及石墨等等，表面存在着多种含氧基。我们可以对其进行氧化还原处理增加含氧基的数目，让其与修饰化合物进行共价键合反应，把特定的功能基团留在电极的表面上。共价键合法的修饰物固定比较牢靠，但是修饰过程复杂，并且修饰效果不高。
（2）吸附型
吸附法最常见的应用是单分子层修饰电极的制备，有时也用于制备多分子层修饰电极。
（3）聚合物型
聚合物型是利用一些聚合方法方法在电极表面形成修饰膜。其中电化学聚合方法是很重要的薄膜合成法方法之一，它主要是利用氧化或者还原反应在电极上产生自由基，然后再经过缩聚反应制备该薄膜。聚合物方法形成的薄膜稳定，厚度均匀并且可控。因此在薄膜制备中得到了广泛的应用。
2. 碳纳米管修饰电极类型
纳米材料表面覆盖着的是一层非晶层，该层没有短程序和长程序。由于原子的周围原子很少，产生了许多悬空键表现出极大地极性。具有相当高的催化效率，因此其是一种很好的修饰材料，并且具有极大的潜力。现如今关于碳纳米管修饰材料的研究很热门。
鉴于碳纳米管的良好的电子特性，其进行化学反应时能很好地促进电子的迁移。关于单壁和多壁的纳米管都可以用来修饰电极和制备电极。其主要分为以下四种类型：
（1） 碳纳米管糊电极
Britto 在1996年将碳纳米管调匀后导入到玻璃管中，并用导线引出，制备出来了碳糊电极。这是碳纳米管在点分析中的最早应用，随后牛津大学、清华大学等也相继制备出了各种糊电极应用于各个领域。[2]但是上述几种纳米管普遍存在着重复性较差、寿命较短等，虽然制备过程较为简单，但是应用受到限制。因此，人们开始便致力于应用更广泛的碳纳米管薄膜修饰。
（2）碳纳米管薄膜修饰电极
碳纳米管有着诸多上述优良特性，但是其的不溶性大大限制了其在碳纳米管薄膜修饰电极方面的应用。碳纳米管的不溶性表现为其几乎不溶于所有溶剂。我们在制备前需要将其进行超声分散得到悬浮体系。根据所用分散剂的不同我们分为以下几个体系：碳纳米管-有机溶剂分散体系、碳纳米管-硫酸分散体系和碳纳米管-表面活性剂分散体系。
二、碳纳米管修饰电极在环境分析中的应用
1.碳纳米管修饰电极测定环境中的重金属阳离子
环境中的重金属阳离子Pb2+、Cd2+、Hg2+等是重金属污染物，严重危害着人们的健康发育，因此对其检测是至关重要的。利用纳米管―石墨糊电极对水体进行测定，性能稳定，使用寿命长，是一种较好的选择。
2. 碳纳米管修饰电极测定环境中的阴离子及其化合物
存在于工业废水以及食物中的亚硝酸根离子对人来有致癌的危险，研究其相关测定方法具有重大意义。人们借助一种对NO2-具有高灵敏度高选择性的壳聚糖-碳纳米管修饰电极可直接富集和测定水样中的NO2-，检测效果较好。
3.碳纳米管修饰电极测定环境中有机污染物
为了测定水环境中的苯酚含量，我们采用多壁纳米管修饰电极对其进行测定。该修饰电极具有较强的吸附特性，苯酚存在着较强的富集效率。使得苯酚在修饰电极上的氧化峰电流显著增加进行测定。
三、展望
碳纳米管修饰电极是一类新兴的电极，在环境分析中有广阔的应用前景。如能进一步研究碳纳米管的分散剂，使碳管和分散剂的作用结合起来，利用吸附和键合作用于待测物质以提高对其测定的灵敏度，必将使碳纳米管修饰电极的应用产生一个新的飞跃。
参考文献：
[1] 姚佳良，彭红瑞，张志琨1纳米碳管的性质及应用技术[J]1青岛化工学院学报，2002，23（2）：39～43
超分子化学，是研究分子间相互作用力，处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的新兴学科。将超分子化学、无机固体材料学、纳米技术等交叉融合已经在传感、可控行为、传输等应用方面取得了巨大的进步。通过控制一些纳米材料行为的技术开启了超分子未来的一个崭新的用途。本书对最近在这个领域发展极其迅速的几个方面进行了综述。
该书第一部分介绍了基础材料的合成、表征以及基本性质。比如有机无机杂化材料硅基微米多孔材料；改性金纳米粒子以及表面、有机功能半导体纳米晶以及在光学领域方面的应用；功能碳纳米管以及生物方面应用；金属有机骨架等。该部分是本书重要方面，集中介绍了超分子领域几类重要的功能材料。第二部分介绍了超分子化学表面自组装的信号以及传感。生物分子一纳米粒子杂化超分子体系的电化学信号；改性纳米粒子作为纳米电催化剂以及改性传感器；金纳米粒子的光物理性能在传感以及影像方面的应用；有机改性的纳米量子点在化学和生物化学分析方面的应用。第三部分就控制超分子纳米自组装、超分子组装行为以及形貌进行了研究。该部分重点介绍了纳米粒子表面的自组装化学作用力；表面生物分子的固定以及图案化；表面的主客体可调控性；杂化材料的介孔介观形貌的调控。该部分是超分子组装最核心的部分，重点介绍了自组装行为以及形貌可控方面的相关知识，体现了超分子特点。第四部分介绍了仿生化学。印记功能化硅材料；仿生嵌端聚合物杂化材料。最后部分就界面化学、多功能以及跨学科交叉视角介绍了一些交叉的概念，比如纳米容器基的自我修复涂层；可调变的多功能材料；超分子化学与杂化材料的前景展望。
第一作者Kunt Rurack在柏林洪堡大学获得博士学位，加入BAM联邦材料研究与监测中心，现在他带领的研究团队主要集中于生物分析领域。他与别人合著约70余部著作，是德国化学会以及美国化学会的会员。
第二作者Ramon Martinez，Manez在巴伦西亚大学获得博士学位，在英国剑桥大学读博士后。目前是瓦伦西亚理工大学化学系的教授，出版170余篇著作，申请了8项专利。是美国化学会的会员。该书集合最热门的两大领域一超分子化学以及杂化材料设计进行了系统的综述，适合从事自组装、仿生化学、超分子、分析化学、材料科学等领域研究学者以及研究生阅读。
赵宇飞，博士生
1引言
芦丁是一种主要分布在植物体内的类黄酮化合物，有较好的抗氧化性，能够维持并且恢复毛细血管弹性， 增强毛细血管的抵抗力，促进其细胞增生和防止血细胞凝集，是一种常用药物。目前，测定芦丁的方法有高效液相色谱法、毛细管电泳法、分光光度法、化学发光法和电化学方法等[1～4]。电化学方法具有灵敏度高、仪器价格便宜、重现性好和成本低廉的优点。芦丁分子中含有4个酚羟基，具有电化学活性，因此可用电方法对其进行检测，其在不同类型化学修饰电极上的电化学研究及测定均有报道[5～7]。
离子液体修饰碳糊电极（CILE）是以离子液体为修饰剂和粘合剂的一种化学修饰碳糊电极，在电中得到了较多的应用[8～10]。它具有电化学窗口宽、导电性好、具有一定催化能力等特点，被应用于测定多种电化学活性物质。本课题组也将不同类型的CILE应用于多种电活性物质（如单磷酸腺苷[11]、ssDNA[12]等）的测定，取得了较好的结果。近年来，纳米材料修饰电极已被应用于电化学传感器的研究。纳米金是一种常用的金属纳米材料，具有导电性高、生物相容性好等特点，已被广泛应用于化学修饰电极的制备与应用[13]。石墨烯（GR）是一种具有二维平面结构的碳材料，力学、热学和电化学性质优异，近年来在电化学和电中得到了广泛应用[14，15]。如Wu等制备了基于GR的电化学传感器并用于NO的检测[16]；Xu等研究了血红蛋白在GR和ZnO复合材料修饰金电极上的电化学行为[17]；Ruan等研究了肌红蛋白在GR和离子液体复合材料中的电化学行为，并应用于三氯乙酸的电催化检测[18]。
本研究以CILE为基底电极，利用电化学沉积的方法将纳米金和GR分步沉积到CILE表面制备了修饰电极。此修饰电极综合了CILE、纳米金和GR的优点：具有导电性好、电化学窗口宽、稳定性好等优点，离子液体的存在为其提供了良好的反应界面，非常有利于电化学沉积反应的进行；纳米金在CILE表面的电沉积能够形成一个比表面积大、导电性好的电极界面；而进一步电沉积GR在纳米金的表面又可以形成一个三维的纳米复合材料修饰电极。利用此修饰电极对芦丁的电化学行为进行了研究，建立了一种检测芦丁的电化学分析新方法。
3结果与讨论
关键词：环境科学；无机及分析化学；教学
中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：2096-000X（2016）24-0140-02
Abstract：Accordingtotherequirementsofthecourse，thearticleexplainshowtoselectteachingmaterialsandteachingcontentofinorganicandanalyticalchemistrycourse.Atthesametime，onthebasisofthecharacteristicsoftheenvironmentalscienceandthestudents'situation，theteachingreformoftheclassroomteachingisdiscussed.
Keywords：environmentalscience；inorganicandanalyticalchemistry；teaching
在环境科学本科专业的培养方案中，化学课程占了比较大的比重。学生首先学习的化学专业基础课是《无机及分析化学》（有配套的无机及分析化学实验课程），由无机化学与分析化学的化学分析两大部分内容整合形成。它将为后续课程的学习奠定基础，如有机化学、仪器分析化学、物理化学和环境化学等。因此，有必要对无机及分析化学的教学进行探讨，激发学生的学习兴趣，提高课堂的教学效果，以适应科技的飞速发展。
一、教材的选择
目前，该课程采用高等教育出版社的面向21世纪课程教材，《无机化学与化学分析》（第三版），史启祯主编。教材分为两大部分-主篇和副篇，主篇的内容是基础，是对学生的基本要求，副篇的内容供教师选用和学生选读。主篇共有19章，第1章到第12章为无机化学及分析化学的基础理论知识，而第13章到第17章为元素、化合物知识，第18、19章分别介绍氢和核化学的一些相关知识。与旧版相比，新版引入了学科的前沿知识，选取的教材内容更加新颖，有助于学生初步了解学科的发展趋势。为了适应新形势下的课堂教学要求，新版也调整了部分章节内容的编排顺序。别具特色的是，教材中的习题作业全部用英语表达，并且最后还给出了一些英文词汇的解释[1]。
二、教学内容侧重点的选择
该课程是对环境科学本科专业的学生开设的，而不是化学本科专业的学生，所以课时进行了一定的压缩。因此教学过程中不可能面面俱到，不需要像化学专业的学生那么深入，要求讲授基础知识。
环境科学专业毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
1.掌握普通化学、分析化学、物理化学、工程力学、测量学、工程制图、微生物学、水力学、电工学、环境监测与评价、环境工程学科的基本理论、基本知识；2.掌握水污染控制工程、空气污染控制工程、噪声污染控制工程、固体废物处理处置与资源化工程的基本原理和设计方法；3.具有污染物监测和分析、环境监测、环境质量评价、环境规划与管理的初步能力；4.了解环境科学与技术的理论前沿和发展动态；5.掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有初步的科学研究和实际工作能力。由此出发，在主篇内容的教学中，应该把重点放在第1章到第12章的无机化学及分析化学理论知识上。
三、教学改革的四个方面
（一）在教学中渗透学科研究的前沿领域
高校教学必须重视各学科领域的最新发展，将其融会贯通到教学进程中，开阔学生的眼界，培养学生的兴趣，提高学生的知识素养，使教学与时俱进，不断推陈出新，保持足够的吸引力，为培养创新型人才打下夯实的基础。
对环境科学专业的《无机及分析化学》课程而言，教学中主要渗透的是环境学科以及无机、分析领域的发展。例如第六章《氧化还原反应与电化学》讲授中，介绍了废弃干电池是环境杀手，台湾成功大学研发以硫酸亚铁溶解废电池，再萃取成为磁性纳米吸附剂，反而成为污染防治的助手。第19章《核化学简介》讲授中，介绍了中国科学院东北地理与农业生态研究所环境修复材料与技术学科组研制出一种可净化放射性铯污染的新型纳米材料。同时，该材料还可在外加磁场作用下，实现吸附材料与废水的简便、快速分离，为土壤重金属污染治理研究提供了一条新的思路[2，3]。
（二）在教学中多媒体教学与传统教学相结合
目前，多媒体教学已经普遍应用于高校的各学科教学中，因其灵活多变，可以充分调动学生的积极主动性，大大提高了教学质量。
例如讲授现代价键理论的要点-原子轨道最大重叠时，运用多媒体教学，可以直观、具体、形象地演示这一抽象的微观过程，学生在动态的画面中，似乎看得见原子轨道的形状和取向，这是传统的教学手段无法达到的。
但也不能一味地全部采用多媒体教学，摒弃传统教学。不是所有的教学内容都适合使用多媒体手段。《无机及分析化学》涉及到许多基本定律和公式，教师用粉笔在黑板上层层深入地推导，通过板书、语言、动作和表情与学生进行实时交流，这比用多媒体教学更能使学生深刻地理解基本定律和公式的关键之处。例如，在讲授一元弱酸和弱碱平衡计算时，利用多媒体讲授，教师被“固定”在電脑前面，与学生的交流很少，哪怕是逐步地呈现公式，学生也不容易掌握。而在传统的黑板上，教师科学、严谨地一步步推导，加上富有逻辑性的推理语言、板书的停顿、近距离与学生眼神的交流，使学生更容易理清思路，紧跟教学的节奏，学生收获的不仅是一条定律或公式，更是一种思考方法。
因此，如果教师针对不同的章节内容采用不同的教学媒体，将多媒体技术和传统教学方式有机结合起来，将会达到事半功倍的效果[4]。
（三）在教学中创设问题情境
问题教学法是一种以问题为中心进行教学活动的方法。它是贯彻启发式教学的基本教学方法。在传统教学甚至多媒体教学中，“填鸭式”教学是主流模式，教多问少。教师即便提出一些问题，或者学生被动地回答，或者教师自问自答，或者教师只问不答，在教学中几乎没有给学生提供解決问题的时机，学生的能力也就无法提升。
在教学中如何创设问题情境？
1.利用学生代表性的错误创设问题情境
在讲化学热力学的基本概念-热和功时，教师提问：热和功属于状态函数吗？不少学生联想温度和压强，马上回答是！这时教师要求学生回忆状态函数的特性，讨论热、功与状态函数的性质比较，最后由学生自己得出热和功不属于状态函数。
2.利用学生固有知识与客观事实的矛盾创设问题情境
同样是在讨论热和功基本概念，教师提问：热和功是系统的能量吗？学生很有把握地说是。教师明确指出，并非如此。这时教师可以逐步地追问：系统的状态没有改变，有没有热和功？-系统从同样的始态到同样的终态，热和功一样？通过问题教学，学生真正理解和掌握了热和功这两个基本概念。
3.利用学生对同一问题的不同看法创设问题情境
在讲价层电子对互斥理论时，教师提问：水和氨分子的键角大小比较？学生的意见不统一，教师要求学生利用VSEPR理论计算水和氨分子的分子理想模型，继而通过电子对排斥力顺序判断分子的立体结构及键角大小，最后顺利地导出答案：水分子的键角小于氨分子的键角。
4.利用提出的假设创设问题情境
在讲化学热力学的基本概念-自发过程时，教师提出假设：热可以自动从低温物体传向高温物体。创设如下的问题：热从低温物体传向高温物体，再从高温物体传向低温物体，从始态到终态，系统和环境有什么变化？教师要求学生分组讨论。
5.利用课堂演示实验创设问题情境
对于化学课程来说，课堂演示实验是很重要的一种教学形式。结合现代化的多媒体技术，还可以进行虚拟的实验演示，在演示实验过程中，可以询问学生关于实验操作或实验现象的问题。
在教学中有时候会同时应用几种创新问题情境的方法，如提出假设并且利用学生的不同看法来提出问题。这类方法很多，教师只要用心，都可以游刃有余地应用到教学中。
如何给学生提供解决问题的时机？
要留出足够的时间给学生思考回答问题；要设计难度适中的问题给学生解决；给学生的提问要回答，切忌只问不答，尽量避免自问自答；
在教学中创设问题情境，不仅能使学生获取知识，熟练掌握基本技能，更重要的是能调动学生的积极性和主动性，培养学生独立思考、自主学习的能力[5]。
（四）在教学中加强各知识点的联系
在多年的教学生涯中，教师对《无机及分析化学》每个章节的关键点和知识点都了如指掌，在教学中也会强调对每个知识点的讲解，然而对知识点之间的联系尤其是各章节知识点的联系相对不够重视，也较少融入到教学中。如何突出各章节知识点之间的逻辑关系？借鉴思维导图，以图形方式说明各章节的主要教学内容，直观地给出各章节关键点与知识点之间的内在联系，可以反映知识点之间的层层推进，使学生形成一个较为完整的知识网络，培养学生的逻辑能力[6]，例如图1反映了化学热力学和化学动力学的关系。
目前，我们正在录制慕课视频。接下来，我们将会尝试线上学习和线下教学按一定比例相结合的混合教学模式。总之，我们的教学模式也不是一成不变的，需要在教学中不断前行，摸索总结经验，提出更多、更好的教学方式、方法来改进教学质量。
作者；许妙琼
参考文献
[1]史启祯.无机化学与化学分析（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011.
[2]邱锐.中科院东北地理所制备出可净化核污染新型纳米材料[N].第四版.中国科学报，2014，3（6）.
[3]董斌，吕仁庆，曹作刚.无机化学研究的前沿领域在教学中的应用[J].高等函授学报（自然科学版），2011，24（2）：29-33.
[4]杨影洲.无机化学教学中使用多媒体技术应注意的问题[J].长春理工大学学报综合版，2006，2（2）：113-114.
[关键词] 中药制剂；抗肿瘤；物质基础；多靶点；制剂工艺
[中图分类号] R285[文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2010）10（a）-009－03
Multidimensional progress in anti-tumor preparation of Traditional Chinese Medicine
YAN Lu, HUANG Shengwu
(Pharmacy College, Zhejiang University of Traditional Chinese Medical, Hangzhou 310053, China)
[Abstract] Summarize the research of anti-tumor preparation of traditional Chinese medicine(TCM) on components,multi-target effects and preparation process and point out the contents which are needed to pay more attention on. Identify that the main research directions are components and multi-target effects.
[Key words] Preparation of Traditional Chinese Medicine; Anti-tumor; Components; Multi-target; Preparation process
恶性肿瘤已成为危害人类健康最严重的疾病之一。临床上，对肿瘤采取综合治疗的措施，即手术、放疗、化疗相结合的治疗方法。化疗可起到一定的治疗作用，但伴随着免疫抑制、骨髓抑制等严重毒副反应，未必能确实提高患者的生存质量、延长寿命。中药抗肿瘤制剂具有毒副作用小和多靶点抗肿瘤的优势，在物质基础及多靶点作用等方面的研究有很大进展，本文对此作一综述。
1 中药抗肿瘤制剂物质基础研究
由于中药作用的整体性、中药成分和作用机制的复杂性，使中药抗肿瘤制剂药效物质基础的阐明进展缓慢，成为制约共发展的瓶颈。寻找合理的研究方法，阐明药效物质基础及作用的本质，建立科学的质量控制方法，是研究的关键问题。
物质基础的研究主要运用“分离解析”研究思路及植物化学逐步分离、药理活性示踪模式。从宏观到微观，从整体到局部，从3个化学层次(整体-部位-成分)、4个药理水平(整体动物-组织器官-细胞-分子基因)进行筛选,确定药效物质。虽然取得了一定进展，但存在活性成分≠药效物质≠中药，制剂整体临床有效而“活性成分”效果较差甚至无效等诸多问题[1]。由此，提出了许多新的、合理有效的研究方法和技术，主要有：
1.1计算机辅助药物设计分析技术
在计算机上建立三维化学分子结构模型，通过计算机模拟探讨药物与靶点的相互作用关系，从分子层面上阐释中药的药效物质基础。郑春松等[2]研究槲皮素抑瘤物质基础使用计算机模拟方法，通过分子对接，得到与靶酶最佳相互作用模式。槲皮素中色原酮结构可与COX-2多个部位作用，发挥抑瘤作用，验证了其是药效的物质基础。
1.2血清药理学和血清药物化学分析方法
结合体外血清药理活性测定方法，对血清中有效成分分离鉴定，将中药入血成分进行体外活性筛选，最终确定有效成分和代谢产物。王喜军等[3]对复方安替威胶囊物质基础的研究运用血清药物化学分析方法，分析其入血成分，认为绿原酸、黄芩苷既是入血的主要成分，又是众多代谢产物的前体化合物，最有可能成为药效的物质基础，以其为指标进行工艺及其相关研究，能体现药物的内在质量。
1.3谱效关系分析
通过建立各色谱峰表征的化学物质和以药理指标为表征的药效之间的关系，运用多元非线性回归、主成分分析等方法分析数据，找出和药效正相关的色谱峰，归属其代表的化学成分，确定中药或复方的药效物质基础。
卢红梅等[4]对鱼腥草注射液进行谱效分析，发现色谱图中17~21 min中的色谱峰是药效的主要相关峰，包含的主要化合物有甲基正壬酮、癸酰乙醛、月桂醛、β-蒎烯、β-芳樟醇、1-壬醇、4-松油醇、α-松油醇，其中3种有效物质的活性与文献报道相符。
1.4 生物色谱技术
以各种具有生物活性的材料作为固定相，将活性大分子、活性细胞膜、甚至活细胞固着在色谱载体上，作为生物活性填料用于现代色谱技术，形成一种能模仿药物与生物大分子、靶体或细胞间相互作用的色谱系统。色谱中的各种技术参数可定量表征药物与生物大分子、靶体间相互作用，研究药物与各种生物活性材料间的特异性结合情况，模拟生理或病理状态下药物在体内生物活性表达的一些关键步骤，筛选活性成分，揭示药物的吸收、分布、生物转化、代谢等机理，探讨药物间的竞争、协同、拮抗等相互作用，具有一定的药理学或生理学意义[5]。
H.L.Wang等[6]用人血清白蛋白生物色谱技术研究茵陈蒿甲醇提取物在色谱柱上的结合状态，发现5个主要的保留峰并鉴定了其中两个化合物滨蒿内酯和茵陈新酯，表明这两个化合物具有生理活性。
1.5 系统生物学
将代谢组学、蛋白质组学、基因组学、转录组学等整合起来，使用高通量的筛选技术通过本质和表征的变化揭示体内物质的变化[7]。如利用代谢组学评价中药对病理机体的回调能力及其影响机体的多种途径；采用基因芯片技术、蛋白质组相关分析技术，将中药的多组分、多靶点、多途径作用特点与基因、蛋白表达关联起来，比较各自不同的表达差异，确定不同有效成分对基因及蛋白表达靶点。对于复方，根据表达量的多少与复方的君、臣、佐、使理论和用药剂量，分析不同有效成分对应基因及蛋白靶点的相互作用、复方各组成单药之间的密切关系，阐明复方的组成原理[8]。
王喜军等[9]将代谢组学用于茵陈蒿汤的研究发现茵陈蒿汤对造模后的标记物回调作用明显，说明其对肝脏疾病有预防作用，从药物代谢组学角度对经典方剂防治肝损伤给出了全新解释。
近期提出了基于热力学观和还原整合的研究方法[1]及体内外物质组关联网络分析[10-11]。前者通过测定中药的药效活性物质对生物体生长代谢的干预作用引起的能量转移和产热变化，推断药物的生物活性，具有准确、灵敏、高通量、普适性好、实时、动态、在线等优点；后者在全面分析中药组分及其在生物体内形成的代谢物组的基础上，确定在生物体内具有适宜药代动力学特征的成分组作为潜在药效物质组，并通过化学信息学手段，阐明中药成分组与其在生物体内的潜在药效物质组之间的网络对应关系，针对体内潜在药效物质组进行多重药效筛选与确证，在体外、体内两个层次揭示中药的复杂药效物质基础，是中药物质基础研究的一个重要补充。
2 中药抗肿瘤制剂多靶点作用研究
以往对肿瘤的治疗主要应用单靶点的高选择性配体化学药物分子，很难达到预期效果或毒性很大，难以治愈肿瘤这种涉及多基因，影响多个组织或细胞的疾病。因此提出了多靶点药物治疗以克服单靶点药物的局限性，中药抗肿瘤制剂是一种天然的多靶点制剂，具有多角度攻击和调节疾病网络系统中的多个环节、不易产生抗药性等优点[12]。目前，对其多靶点作用的研究主要有：
2.1 抑制肿瘤血管生成
陈刚等[13]用C57BL小鼠接种Lewis肺癌细胞造模，用川芎嗪注射液50、100、200 mg/（kg・d）腹腔注射21 d后，检测肿瘤体积、重量、肺转移灶数及微血管密度，并用Western Blot法和免疫组化法分析肿瘤细胞VEGF表达，结果显示川芎嗪能减少小鼠Lewis肺癌肿瘤体积、重量和肺转移灶数，并降低肿瘤微血管密度，抑制肿瘤细胞VEGF表达。
2.2 诱导细胞凋亡
赵益等[14]研究肿节风注射液抗肿瘤作用，发现其可促使早期凋亡和中晚期凋亡的细胞出现凋亡小体，诱导细胞凋亡，对肿瘤具有良好的抑制作用。
2.3 抑制端粒酶活性
Kim等[15]实验发现肿瘤组织中端粒酶活性表达呈阳性，正常组织中端粒酶活性表达呈阴性。肿瘤细胞由于缺乏调节端粒酶的机制，有无限增殖的能力。因此抑制端粒酶活性成为治疗肿瘤的一个靶点。苦参碱是中药苦参抗肿瘤的主要活性成分之一，将不同浓度的苦参碱加入肝癌细胞株HepG-2细胞，发现苦参碱在750 μg/ml浓度可抑制端粒酶活性，明显下调人类端粒酶逆转录酶（hTERT）启动子的表达[16]。彭彦辉等[17]研究苦参碱对肠癌HT-29细胞株作用表明苦参碱通过抑制DNA合成和诱导细胞凋亡来抑制肿瘤细胞增殖，抑制端粒酶活性是苦参碱抑制肿瘤细胞增殖的一个重要途径。
3 中药抗肿瘤制剂新工艺研究
3.1中药抗肿瘤靶向制剂
中药抗肿瘤靶向制剂可分为被动靶向制剂和主动靶向制剂。被动靶向制剂的研究主要有：脂质体、纳米粒和乳剂等。El-Samaligy MS等[18]创造性地把水飞蓟素包裹在由卵磷脂、胆固醇、环己胺、吐温-80组成的脂质体中，并通过颊黏膜给药提高水飞蓟素的生物利用度。吴旭锦[19]等以小麦胚芽油为油相，聚氧乙烯氢化蓖麻油为表面活性剂，制备紫苏子油纳米乳，提高紫苏子油的溶解度和稳定性，重现性好，有一定的靶向效应。
主动靶向制剂多由被动靶向制剂经修饰而来，可增加对特定组织或器官的靶向性，主要的研究有经修饰的脂质体、微球和微囊、纳米粒等。时军等[20]用聚乙二醇2000-二硬脂酰磷脂乙醇胺修饰足叶乙苷脂质体膜制得足叶乙苷长循环脂质体，提高了脂质体的靶向性、稳定性和包封率。张方宇等[21]采用逆向蒸发-短时超声法制备苦参碱脂质体，用乳糖酰磷脂酰乙醇胺修饰苦参碱脂质体得到乳糖脂苦参碱脂质体，对肝区有特异性亲合力，强化靶向作用，在肝脏中相对于其他脏器的靶向效率有显著性差异。体外对人肝癌HepG2细胞的杀伤率也大大增加，有望成为一种新型靶向抗肝癌药物。
3.2 中药抗肿瘤缓控释制剂
研究主要集中在：渗透泵片、微球和微丸、纳米粒等。刘占军等[22]以二羟基二过碘酸合镍钾为引发剂，在壳聚糖上接枝醋酸乙烯酯，后者水溶液中生成壳聚糖纳米粒，再利用超声震荡技术将0.5～5.0mg的紫杉醇与上述纳米粒混合制备负载紫杉醇的壳聚糖纳米粒。制剂粒径均匀，稳定性好，包封率高，体外释药具有明显的缓释作用。朱陵君等[23]以mPEG-PCL为原料，采用乳化-挥发法，制备负载汉防己甲素的高分子纳米微球，制剂具有明显缓释特征。何燕等[24]比较了灯盏花素凝胶骨架片和渗透泵片的释放行为，得出以L-PEO为辅料制备的灯盏花素双层渗透泵片具有良好的控释释放行为，稳定性高，体内外顺应性好，有较好的发展前景。
4 结语
我国中药资源丰富，有着悠久的应用历史和临床经验。近年来，我国学者在中药抗肿瘤制剂方面做了大量研究，取得了显著的成绩。但仍需在以下方面深入研究:物质基础方面，加强对中药抗肿瘤制剂物质基础和整体作用的研究等；制剂工艺方面，加强对主动靶向制剂、控释制剂及二者相结合制剂的研究。同时，注意结合中药药理学、免疫学、细胞生物学、分子生物学等多学科研究方法和多种技术手段，推动中药完善发展。为提高肿瘤患者的生命质量、促进人类健康做出更大的贡献。
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[KH*3/4D][HTH]关键词 [HTSS]纳米功能化金电极; 微生物; 快速检测; 脂质过氧化; 计时电流法
[HT][HK]
[FQ（32,X,DY－W][CD15] 20110826收稿；20111219接受
本文系苏州市科技局项目（No. YJC0910） 及常熟理工学院毕业设计（论文） 团队课题项目资助
* Email: tuyf@suda.省略；wxy62@cslg.省略[HT]
1 引 言
牛奶为人类生活中价值最高的营养物质之一，但易酸败变质\[1\]。我国90％以上的奶牛由农民饲养，规模小、生产水平低、卫生设备不足，因而很多牛奶原料达不到一级标准。在牛奶的生产、运输、销售过程中，还可能受到多种细菌的污染，其中含有很多潜在的有害微生物，这些微生物不仅破坏牛奶质量，而且可能危害饮用者身体健康\[2～4\]。传统的微生物检测技术非常繁琐，需要耗费大量的人力物力，而且检测周期长。按国标GB/T 4789.2进行菌落总数检测需要48 h才能得出结果，难以满足食品安全检测的要求。聚合酶链反应（PCR）\[5\]、酶联免疫吸附实验（ELISA）\[6,7\]等几种快速检测技术通过富集、分离、形态学检测、生物化学测试来鉴别食品中致病菌，缩短了检测时间，但检测费用高、仪器昂贵。电化学阻抗技术亦可应用于细菌的检测，但在分析含菌量较少样品时，检测时间较长，且只有当微生物数目达到106～107个/mL时，这种电阻的变化才能被记录到\[8,9\]。因此，开发快速、简易的适合于牛奶样品中细菌检测的方法具有十分重要的意义。电化学分析方法在这方面具备独特优势\[10～12\]，所需设备简单、操作简便易行、测定速度快、检测成本低，可望开发出实用的检测技术。
纳米材料因具有高比表面积、高催化活性等独特性质而备受关注，对许多物质有很高的电催化效应。纳米修饰技术在电化学分析方面亦得到了广泛的应用\[13～15\]。通过表面修饰或功能化获得的化学修饰电极在分析性能上较传统电极取得了长足的进步，从而为开发适合于特定目标的检测技术奠定了良好的基础。
纳米功能化电极表现出巨大的潜在应用前景，特定的纳米修饰电极可催化H2O转化成羟基自由基（・OH），・OH具有极高的反应活性，可以使微生物细胞膜发生脂质过氧化\[16\]，在电极上产生氧化电流，且电流的大小与微生物的量成线性关系，通过电流检测实现对微生物的定量检验。文献\[11\]应用此原理成功地进行了水体中大肠杆菌（E. coli）的检测。本研究采用控制电位电解法，以中性的磷酸盐缓冲溶液（PBS）为电解质，一步操作实现对金电极表面的纳米功能化修饰，使其表面形成一层蓬松的纳米级粗糙层，并应用于牛奶中微生物的检测。制备方法简便，线性范围为1.1×103～2.5×107 cfu/mL，检测时间缩短至1 h以内。本方法重复性好、灵敏度高、不需要预处理，有望在牛奶及其它食品的微生物检测中得到应用。
2 实验部分
2.1 仪器、材料与试剂
CHI660C 电化学工作站（上海辰华仪器公司）；金电极（Φ2 mm）为工作电极，铂电极（Φ2 mm）为对电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极；Dimension Icon原子力显微镜 （美国Bruker 公司）；UV3600紫外可见分光光度计（日本岛津公司）；YX400Z型电热蒸汽压力消毒器（上海三申医疗器械有限公司）；S・SWCJ・2F型超净工作台（上海博泰实验设备有限公司）；303A3S型电热恒温干燥培养箱（上海浦东荣丰科学仪器有限公司）。
0.1 mol/L PBS溶液，pH分别为7.0和7.4。LB 培养基：牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，NaCl 5 g，琼脂20 g，蒸馏水1000 mL。大肠杆菌、嗜热链球菌、金黄色葡萄球菌由常熟理工学院生物与食品工程学院发酵工程技术研究中心提供。牛奶样品由常熟市圣力乳业有限公司提供。实验用水均为二次蒸馏水。
2.2 纳米功能化金电极的制备及表征
金电极用0.3 和0.05
SymbolmA@ m的A12O3粉抛光，依次在HNO3（1∶1, V/V）、无水乙醇及二次蒸馏水中超声清洗5 min，红外灯下烘干。上述电极置于0.1 mol/L PBS溶液（pH 7.0）中,于2.0 V恒电位电解600 s; 在0～1.5 V范围内循环伏安扫描至电流稳定; 用水反复冲洗，并储存在水中备用。采用原子力显微镜表征纳米功能化修饰膜的表面形貌。采用亚甲基蓝检验法验证纳米功能化金电极的性能：用PBS溶液将8 mL 0.15 mmol/L亚甲基蓝溶液释至100 mL，分别以裸金电极和纳米功能化金电极为工作电极，在1.0 V恒电位电解30 min，分别测定原溶液和电解后溶液的吸收光谱曲线。
分 析 化 学第40卷
第5期汪学英等： 原位制备纳米功能化金电极快速检测牛奶中的微生物
2.3 细菌总数的测定方法
大肠杆菌（E. coli）是生物肠道内和环境中最普遍存在，且最大量的细菌，通常作为细菌研究的模式生物。牛奶中的细菌总数在很大程度上决定于环境卫生、挤奶机、牛奶贮存和运输设备的清洁程度和牛奶的冷藏温度等因素，因此大肠杆菌是最可能存在的细菌。健康奶牛的内也总存在一些细菌，但仅限于少数几种细菌，如小球菌、链球菌等，细菌数量约为102个/mL；如奶牛发生炎，则在奶中会检出大量的金黄色葡萄球菌、链球菌和化脓杆菌等致病菌。因此，本研究主要以大肠杆菌作为研究对象，并分别考察大肠杆菌、嗜热链球菌、金黄色葡萄球菌的响应，以进行比较，评估本方法对检测不同种类细菌的适用性。
2.3.1 平板计数法 参照GB 4789.22010 《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行。
2.3.2 计时电流法 于37 ℃恒温水浴中，用无菌移液管准确移取10 mL经高压灭菌的0.1 mol/L PBS溶液（pH 7.4）于电解池内，以纳米功能化金电极为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极，恒电位1.0 V进行计时电流测定，记录加入一定量样品后产生的电流响应值。
2.3.3 校正曲线与定量测定 对同一样品用标准平板计数法和计时电流法同时进行测定，得到电流响应和牛奶中细菌数量的对应关系，建立校正曲线。根据仪器测定的相应样品的电流响应，计算每毫升样品细菌数量。
2.4 电极的活化再生
由于电极表面是纳米尺度粗糙结构，具有较强的吸附性，测定中细菌氧化产物会吸附在电极上，所以测定中电流响应会逐步减小。因此，每次测定后需对电极进行活化再生处理。处理方法是用PBS液冲洗后，再在其中于2.0 V电解产生氧气，利用氧气带走细菌被氧化的中间产物，从而使电极重新活化。3 结果与讨论3.1 纳米功能化金电极的性能和作用机理
采用AFM技术对纳米功能化金电极表面形貌进行表征。从图1可见，经阳极氧化活化处理后，电极表面形成了蓬松的结构。这是由于金电极表面吸附的・OH或O与Au原子发生交换，进入电极表层所致，电极表面的吸附的・OH或O和Au原子具有较强的活性\[17\]。
[TS（][HT5”SS] 图1 金电极纳米功能化表面的原子力显微镜图（A）三维形貌，（B）2
SymbolmA@ m尺度，（C）500 nm尺度
Fig．1 Surface morphology of nanofunctionalized gold electrode （A） 3D AFM image, （B） at scale of 2
SymbolmA@ m and （C） at scale of 500 nm[HT][TS）]
图2A为所制备纳米功能化金电极在0.1 mol/L PBS溶液（pH 7.4）中的循环伏安图。在修饰电极上，除了在电位约为1.5 V处因产生氧气而使电流增大外，还出现一对很强的氧化还原峰（a），而普通金电极几乎不出峰（b）。据文献报道，电流的增加主要是因为在纳米功能层的催化下生成了・OH，且・OH被吸附于电极表面，占据着电极表面的活性位点\[17,18\]，其反应如下：
Au*＋H2OAu*OH（1
Symbolm@@ n）
Symbolm@@ ads＋H＋＋e
Au*＋OH－Au*OH（1
Symbolm@@ m）
Symbolm@@ ads＋e
[TS（][HT5”SS]图2 （A） 纳米功能化金电极（a）及裸金电极（b）在0.1 mol/L PBS溶液（pH 7.4）中的循环伏安曲线（扫速：100 mV/s），（B） 1.2×10
Symbolm@@ 5 mol/L亚甲基蓝溶液（a）及经裸金电极（b）或纳米功能化金电极（c）电解30 min后的吸收光谱
Fig．2 （A） Cyclic voltammograms of （a） nanofunctionalized gold electrode and （b） bare Au electrode in phosphate buffer （pH 7.0, scan rate:100 mV/s）; （B） Absorption spectra of 1.2×10
Symbolm@@ 5 mol/L methylene blue （MB ） （a） and electrolyzed for 30 min with bare Au electrode （b） or nanofunctionalized gold electrode （c） as working electrode[HT][TS）]
图2B采用亚甲基蓝检验法进行了验证。呈蓝色的亚甲蓝溶液遇到强氧化剂时失电子形成无色的3,7双二甲氨基吩噻嗪离子，通过亚甲蓝溶液吸光度的变化可确定・OH的含量\[19\]。以裸金电极电解30 min后亚甲基蓝溶液,吸光度（b）较原溶液（a）下降并不明显; 以纳米功能化金电极电解后,亚甲基蓝溶液吸光度值较电解前明显减小（c），说明在此条件下，修饰电极上产生了・OH，使亚甲基蓝失电子形成无色的3,7双二甲氨基吩噻嗪离子。
细菌细胞膜主要由脂类和蛋白质组成的双层膜结构，其脂质分子相当稳定，但当有活泼自由基存在时，就可以导致脂质过氧化\[16\]，从而在电极上产生电流。当将修饰电极置于含菌的PBS溶液中，电极表面活性位点的羟基自由基将会引起细菌细胞膜的脂质过氧化，细菌数量越多，产生的氧化电流越大。因此，可以根据氧化电流的变化与细菌数量变化的关系对牛奶中细菌总数进行快速检测。
3.2 测定条件的优化
考察了计时电流检测工作电位及pH值对测定结果的影响。结果（图3）表明，随着电压的增大，响应电流随之变大。但当电位超过1.0 V时，电流不稳定，故选择测定电位为1.0 V。在所研[TS（][HT5”SS]图3 （A）检测电位及（B）pH值对测定响应的影响
Fig．3 Effect of （A） applied potential and （B） pH value of buffer solution on detection response
25
SymbolpB@ C，在0.1 mol/L PBS溶液，含菌量约1.1×106 cfu/mL。
Temperature: 25
SymbolpB@ C, substrate solution: 0.1 mol/L phosphate buffer containing 1.1×106 cfu/mL of bacteria.[HT][TS）]究范围内，随pH值增大，氧化电流变化值增加，至pH=8时达到一个平台。但此时稳定性变差，故最佳pH值选取为7.4。
3.3 电极对细菌的响应特性
在选定的最佳工作条件下，向10 mL 0.1 mol/L PBS溶液（pH 7.4）中依次加入10
SymbolmA@ L含1.1×106 cfu/mL细菌悬浊液，修饰电极上的计时电流曲线见图4，表明修饰电极催化细菌脂质过氧化速度很快，可用于细菌的快速检测。
培养基中的共存组分的干扰情况如图5所示： NaCl、琼脂对测定无影响；10 mL PBS溶液中加入100
SymbolmA@ L的蛋白胨、牛肉膏、牛奶时，电流响应略有波动，但并不产生明显的电流响应，故亦不影响测定。分别考察了加入含550和1100 cfu/mL混合菌的牛奶，及分别加入同浓度的大肠杆菌、嗜热链球菌和金黄色葡萄球菌的牛奶悬液后的电流响应， 从图5可见，等量不同种类的细菌产生的响应值基本相同，表明本方法对各种不同的细菌产生基本相同的响应，而牛奶等基质不产生响应，因而可作为牛奶中细菌总浓度的测定方法。
[TS（][HT5”SS] 图4 修饰电极对细菌响应的计时电流曲线，插图A为电极响应对细菌总数的校正曲线
Fig．4 Chronoamperometric curve of response upon the adition of bacteria. Inset is calibration curve of current response versus concentration of bacteria[HT][TS）]
[TS（][HT5”SS] 图5 培养基成分及等浓度不同细菌的电流响应
Fig．5 Current response of culture medium constitution and different bacteria
a, b为550、1100 cfu/mL的混合菌；c, d, e 分别为1100 cfu/mL的大肠杆菌，嗜热链球菌，金黄色葡萄球菌。
a, b mixed bacteria at concentrations of 550, 1100 cfu/mL respectively; c, d, e Escherichia coli, Streptococcus thermophilus and Staphylococcus aureus respectively, at concentration of 1100 cfu/mL[HT][TS）]
3.4 电极分析性能及对实际样品中细菌总数的测定
以计时电流法进行牛奶样品中细菌总数的测定，同时用平板计数法进行对照，建立校正曲线 （图4A），其回归方程为：Δi （nA）＝1.43 logC
Symbolm@@ 4.58 （C为样品中细菌的浓度，单位：cfu/mL），电流响应与细菌浓度在1.1×103～2.5×107 cfu/mL范围内呈良好的线性
[FQ（9*2。19*2，Y－WZ][HT5”SS][*4]表1 本方法与平板计数法检测大肠杆菌样品结果比较
Table 1 Comparison of analytical results obtainedfrom present method and GB （national standard） method
[HT6SS][BG（][BHDFG3,WK5，WK7。2，WK6W]样品
Sample本方法Present method国家标准方法GB Method相对误差RE（%）152060482008.0
25576859500
Symbolm@@ 6.3361180570007.341536001470004.551367501300005.2[BG）F][HT][]
关系，r＝0.9959。制备5份牛奶样品，用本方法进行测定，对每个样品平行测定5次，并与GB4789平板菌落计数法相对照，结果见表1。从表1可见，用2种方法测定5个样品， 其最大相对误差为8.0%；同时采用t检验法判断 2种方法所得结果之间并无显著性差异（t＝1.375＜t0.05＝2.776）；电极经活化再生处理后重复使用所得相对标准偏差（RSD）为2.9%。
结果表明，本研究制备的纳米功能化修饰金电极的方法简便，性能稳定，电极可更新，使用寿命长。本修饰电极用于牛奶中细菌总数的测定是可行的。将此电极用于牛奶中细菌的测定相比于传统生物学方法更简单、快速和准确，大大缩短了分析时间，且检出限低，具有一定的推广应用价值。
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Rapid Detection of Microorganisms in Milk Using an Insitu
Prepared Nanofunctionalized Gold Electrode
WANG XueYing*1, GU Feng1, YIN Fan1, TU YiFeng*2
1（Department of Chemistry, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China）
2（Institute of Analytical Chemistry, Soochow University, Suzhou 215123, China）
Abstract An insitu, facile and rapid method was developed to prepare a nanofunctionalized gold electrode. By the electrolysis under applied potential of ＋2 V in PBS of pH 7.0 for 10 min, a rough nanoporous film formed on the surface of a polished gold plate electrode. This novel nanofunctionalized gold electrode could be applied for rapid detection of bacteria quantity in milk. The detection was based on the catalysis of lipid peroxidation on cell membrane of bacteria by the nanoporous Au film. The response of the current in chronoamperometry would linearly respond the bacterial content in milk which was calibrated by the national standard method （Standard plate count method）. Therefore the accurate quantity of bacteria was attained from the current response on prepared electrode. The results showed that the target bacteria could be detected at a content range from 1.1×103 cfu/mL to 2.5×107 cfu/mL. The whole process of the detection could be completed within 1 h.
Keywords Nanofunctionalized gold electrode; Bacteria; Rapid detection; Lipid peroxidation; Chronoamperometry
（Received 26 August 2011; accepted 19 December 2011）
中国化学会第十一届全国分析化学年会
（第二轮通知）
由中国化学会、青岛科技大学承办的第十一届全国分析化学年会，定于2012年10月26～29日在青岛召开，10月26日报到。会议将就我国自上届学术会议以来分析化学学科的新成就、新进展进行学术交流和讨论，会议邀请国内外从事分析化学研究的著名科学家、中青年学者、技术人员和仪器生产厂商参加，热忱欢迎踊跃投稿并到会交流。
一、征文要求
征文范围详见第一轮通知（可访问会议网站ac.qust.省略/）。投稿论文要求主题明确、数据可靠、逻辑严密、文字精炼。文稿必须包括题名、作者姓名和单位、中文摘要和关键词 （3～6个）、中图分类号、正文、参考文献、英文题名和作者姓名及单位。请严格按照论文模板投稿。模板见会议网站（ac.qust.省略/）。
在首页页脚处写明第一作者简介（出生年、性别、职称、学位）以及基金资助情况（标出项目批准号）。请同时提供稿件联系人的电话、传真、详细通讯地址和 Email。论文用Word文件，通过会议网站网上投稿系统提交会议论文。
本次会议将增设青年论坛及仪器专场报告会。
二、会议注册和回执
1、注册费标准、要求和汇款方式可登录本会议网站ac.qust.省略/查询。中国化学会会员和学生注册后需提交有效证件以享受注册费优惠。
2、2012年6月在会议网站上公布宾馆住宿标准及预订事项。请拟参加会议的代表请在线填写会议回执。
三、其它事项
会议相关事宜请与青岛科技大学化学与分子工程学院张书圣教授、丁彩凤教授联系。筹备组联系电话：0532－84022750 （张书圣），053284022946 （丁彩凤），传真：0532－84022750。
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专业学术之路
孙益民教授是恢复高考制度后首届大学生，就读于安徽师范大学化学系，毕业后的第一份工作是在母校的化学系物理化学教研室从事《物理化学》等专业课的教学工作，第二年起担任了化学系的实验室主任一职。
孙益民教授兢兢业业，教学和科研工作两手抓，两方面都作出了突出成绩。由于精湛的专业技术和深厚的学术功底，1987年国家教委将他派往到四川外国语学院学习，随后前往瑞典皇家工学院物理化学系学习，从事计算机在物理化学、物理化学分析、化学工程教学与研究应用的课题研究。在瑞典学习期间，进行了包括红外、紫外可见光谱、质谱、核磁共振、X射线、化学分析电子能谱等多项内容在内的波谱学及波谱仪器的使用维修理论和技术研究工作，均取得了优异的成绩。
回国之后的孙益民教授返回母校工作，担任化学系物理化学教研室的讲师、副教授，从事多门课程的教学事务，同时还承担了学校的多个科研项目，与此同时，他也没有停下自己在科研道路上不断求索进取的脚步。自1994年起他在北京科技大学物理化学系攻读工学博士学位，研究方向是“稀土金属卤化物相图计算与模式识别评估”，在此期间参与了两项国家重点自然科学基金研究项目，其中“冶金物理化学若干前沿问题探讨”为重大项目，同时还在“无铅焊料研究”课题项目中担任了神经网络计算焊料的表面张力研究工作。
1996年至1998年，孙益民再次出国深造，就读于加拿大蒙特利尔大学工学院，主要攻读方向为材料热力学研究。1998年10月份返回北京科技大学，就读于冶金学院，1999年6月份以优异成绩通过了博士论文答辩，之后回到安徽师范大学，历任有机化学研究所所长、化学与材料科学学院科研副院长、教授、博导等专业技术职务。
回首孙教授的求学历程，扎实的学术功底和严谨的治学精神为他今时今日取得的成就奠定了坚实的基础。
用心培育人才
孙益民教授在国内外的权威学术刊物上发表了数十篇各类学术论文，在材料科学、物理化学、稀有金属有机化合物物理性质研究、超临界流体提取技术系统研究等多个专业领域均有不凡的建树，但是谈及自己，他对自己的身份定位始终有着“大学教授”这一项，教书育人、为国家培养科技人才既是梦想，也是他从未曾偏离的坚持。
早在上世纪80年代大学毕业初期，那个时代的大学生是时代的骄傲、社会各行业都紧缺的人才，孙教授就已经选择了留校任教，从事紧张繁重的科研实验工作的同时还担任了化学系“物理化学”和“物理化学实验”等课程的教学工作。
在瑞典皇家工学院学成归国之后，回到安徽师范大学的孙益民作为科研中坚力量承担起多个纵向和横向研究项目，同时他依然没有放松教学工作，担任了“化工仪表自动化”、“分析仪器使用及维修”，用英文开设“物理化学”等多门课程的教学工作。
虽然因为继续求学的原因，孙益民有五年时间分别在北京科技大学和加拿大蒙特利尔大学度过，取得博士学位回到安徽师范大学后的他研究工作更加繁忙、研究任务也更重，但是教学工作始终在他的工作当中占了相当的比重。他坚持在教学的第一线培养青年一代的科技工作者，在化学与材料科学学院先后担任研究生导师和博士生导师，多年来，已经为祖国培养出了多位在化学与材料科学领域学有所长的青年人才。
研究硕果累累
孙益民教授的研究方向包括了材料热力学的优化与计算、天然产物提取的物理化学机制研究、金属有机化合物物理性质计算的应用研究、多组分共存物系浓度同时测定计算应用研究、相图模式识别构筑、新型结构材料改性研究、微波法制备纳米材料、熔盐化学与技术、中药现代化研究、农作物脱农残研究、医用复合材料研究、生物质杀菌剂研究、超临界流体提取有效成分群工艺系统研究、活性炭绿色生产工艺、重金属同时检测及脱除、农药残留快速同时测定、大米脱农残研究等多个领域的项目，2010年提出室温（常温）沥青概念，为节能减排二氧化碳做出贡献。
研究项目当中，其中有国家自然科学基金研究项目和安徽省自然科学基金项目以及高校自然科学基金项目，不少已经获得了发明专利或实用新型专利，其中的医用复合材料已经开始了有规模的产业化生产。
累累的研究硕果为孙益民教授赢得了荣誉，先后获得北京市科学技术进步二等奖，中国高校科学技术进步二等奖以及安徽省教育厅优秀教学成果奖等多个科研和教学奖项。
工业技术优化
孙益民教授集三十年从事高等教育经验，二十多年的科研经历以及十多年的工业实践，在数据采掘、神经网络应用、非线性科学、材料计算设计等领域的探究，以及在化学化工领域、工业技术等方面积累的经验知识，在21世纪初自主研发了多因素多水平多目标可视化分析m³VA方法。可以较为有效地解决实验科学和工业技术优化的“多因素多水平多目标问题(m³)”这一世界性难题。2005年起被联合国经济及社会理事会聘为谘商专家，谘商领域为材料科学、天然产物科学、物理化学、计算化学。
M3VA方法在多个工业技术领域方面得到了成功应用，确实解决了很多困扰各类企业的技术难题。如常温沥青、沥青混料研究、高分子材料改性研究、中医骨伤外固定材料、大米脱农残、超临界二氧化碳提取植物有效成分群系统研究、化工工艺优化、多元物质混合焓神经网络模型研究、重金属同时测定研究等多个工业领域中的问题。孙益民教授多次出访美国、加拿大，2011年1月又随安徽省新能源团去德国进行技术学习交流。在国内，孙益民教授一直坚持免费为企业提供工艺优化设计。
目前列入推广的工业化技术有：I²S-MH (中药-保健品原料工业信息化系统)；TOMDO(新材料设计与优化技术)；TOSMAS(一步法沥青混料技术)；I²S-C (化工工艺优化技术)；ACIP(活性炭精深加工产业化)；I²P-1 (高分子材料改性系统技术)。
关键词：电分析化学；药物分析；实验教学；课程改革
药物分析是我国高等院校药学专业的核心主干课程，旨在培养学生强烈的药品质量观念和规范的药物分析操作技能。药物分析以分析化学等课程为基础，利用各种分析方法、技术和仪器对药品的真伪、杂质和药物主成分进行定性和定量分析。药物从化学合成（或提取分离）、制剂生产再到临床应用均离不开药品检验[1]。学生只有通过对常见药物分析方法、原理以及药物检验项目的深入理解并接受规范的实验操作训练，才能建立严格的药物质量安全意识，适应新形势下社会对药物分析人才的需求。目前，国内医药院校药学专业药物分析实验教学内容设置大体相似，均采用常规的化学分析法、光谱法和色谱法对药品进行质量分析和治疗药物监测，且对光谱法和色谱法最为倚重[2]。这些分析技术大多需要配置相应的大型分析仪器，教学成本高，不利于经济欠发达地区高校的专业建设和可持续发展。
电分析化学是一类微型仪器分析技术，对于药品检验具有独到的优势[3]；相比于现代大型光谱和色谱仪器，电化学仪器简便灵巧、成本低，设备易于批量配置和更新，因此非常适合常规的本科教学[4]。国内高等院校化学、应用化学、化学工程等专业均开设有电分析化学课程，但至今未被纳入到药学专业的课程体系。
因此，在药学本科专业中开设电分析化学实验课程将是一项全新的教学体系尝试，将电分析化学技术融入药物分析实验，可为其转化为常规的药品检验提供一定的实践基础，从而丰富药物分析课程建设内涵。
我们利用指导药学专业本科生开展“大学生创新创业训练计划项目”（以下简称“大创”）这一契机，将电分析化学实验引入开放实验和本科毕业论文设计等环节，通过构建实验平台、编写实验讲义、设计实验方案、指导实验操作以及科研提升训练等步骤循序渐进地加以落实，取得了一定的教学效果。
一整合实验资源，构建实验平台
实验平台是开展实验教学的基础，我们从实验平台的构建入手。开展此类实验所需基本硬件包括电化学分析仪（工作站）、电极系统（工作电极、对电极、参比电极）、电极抛光材料、电解池、个人电脑等。三电极体系连接电化学工作站，并通过电化学软件进行控制。除此，我们整合了分析化学、无机化学、物理化学方面的教师和实验人员，共同组成教学团队。
二编写实验讲义，突出课程特色
前已述及，目前电分析化学并未纳入药学及其相关专业分析化学课程体系，为了弥补知识上的缺陷，我们选用美国亚利桑那州立大学JosephWang教授[5]主编的英文原版专著《Analytical Electrochemistry,Third Edition》和北京大学邵元华教授[6]译著《电化学方法—原理和应用，第二版》（原著为国际著名电化学家Allen J.Bard和Larry R.Faulkner）作为教材，旨在帮助学生快速熟悉电化学相关理论知识、方法原理、仪器构成以及分析应用。由于实验的目的是利用电化学技术进行药品质量分析，因此，对电化学理论知识的介绍不可能面面俱到。为此，我们精选几个章节内容，编写成实验讲义，内容包括电分析化学简介、电化学工作站的基本原理、电极体系及常用电极的特点、电化学反应过程动力学、循环伏安法、微分脉冲伏安法、化学修饰电极、体内药物分析和治疗药物监测等。
三精细编排实验内容，培养协同创新能力
由于药学专业学生并未接受电分析化学理论课程学习和实验训练，因此在实验项目的设计上必须精心编排。特别地，电化学理论知识比较深奥，因此，实验内容上应着重突出电分析化学技术在药物分析中应用；力求将电分析化学技术和药物分析实践有机融合，不追求大而全，而应该做到由浅入深，循序渐进。为此，我们设计了几个针对药物质量分析的实验项目，基本上涵盖了常规的伏安分析方法，并适当引入纳米电化学和生物电化学等前沿内容，见表1。
四实施全程引导，强化思维训练，提升实验技能
（一）集体备课
电分析化学实验是对药学专业药物分析实验全新的尝试，项目实施前，对实验室教辅人员进行适当的培训和指导，并共同制定教学目标、实验内容、实施方案、技术细节以及实验讨论等内容，形成统一的教学纲要和实验讲义。由于是针对大学生创新训练计划，培养学生创新能力是根本。因此，在教学模式上，我们采取科研实验的思路开展教学实践，引导学生进行自主性、开放性和研究性地学习。如表1所示，我们选择几个有代表性的临床常用药物作为实验项目，所涉及的电化学测量技术也最为常用，但在分析策略上可以做出创新性的东西。实验开始前，项目组成员进行集体备课，针对不同药物的分析特点，共同讨论并制定出详细的计划，包括实验讲稿、教案和PPT课件，PBL教学[7]中问题的设置、引导和展开，实验教学手法的探索，试剂、药品和常规仪器的准备等。
（二）课前互动
学生以2~3人组成实验小组，接到实验任务后，整个实验小组共同准备，借助图书馆和网络资源，制定实验计划，理解实验原理、确定实验步骤、标明注意事项等，并形成书面材料（实验预习报告），在实验开始一周前交给带教老师，带教老师对实验预习报告进行审阅和评价，指出其中的问题，然后反馈给相应的实验小组，让实验小组对即将开展的实验项目的方案和步骤作进一步的优化。最后，集中时间，教学组对学生进行统一的开题论证报告，通过学生汇报、教师提问等互动环节，考查学生对即将开展的实验理解和掌握程度，对学生存在的问题进行讲解。
（三）实验开展
在实验实施阶段，各小组自行操作并处理实验数据，教师主要引导学生对实验中遇到的问题进行分析，尽量保持学生实验的独立性，强化他们的自己解决问题的能力。特别地，在异烟肼、葡萄糖、地高辛的电化学检测实验中，教师在巡回观察学生操作时随行设置提问：（1）氧化过电位高的原因是什么？高的过电位给定量分析带来什么挑战？（2）为何糖类物质在铜和镍表面具有较高的电化学活性？金属纳米粒子的形貌对其电催化性能有何影响？（3）构建电化学免疫传感分析的基本策略是什么？与核酸适配体相比，抗体的优缺点有哪些？以上这些问题可以引导学生深入思考相关实验的意义，培养学生创新性思维。实验结束后，要求学生撰写实验报告和实验总结。
五建立评测机制，考察实训效果
为了有效地评价教学效果，建立发展性评价机制十分必要[8]。我们采用了终结性与过程性评价相结合的原则，评价内容包括实验计划、实验操作、实验报告以及实验总结，涵盖了实验的全部环节，从中发现学生对该次实验的掌握情况以及存在的问题，给出详细的评阅意见，并形成最终的评测报告，该评测报告也为构建更加完善的药物电分析化学实验课程提供基本的素材。
六结语
以实验课程为依托，训练大学生的创新思维和能力，是培养高素质药学人才的重要途径。“药物电分析化学实验”给药学本科生搭建了一个培养创新思维和提高专业技能的平台。《教育部关于做好“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练计划实施工作的通知》明确要求将大学生创新创业训练计划纳入人才培养体系中，这也将是今后一段时期高校人才培养战略的重要举措[9]。为全面落实国家“大创”实施意见，我们以《药物分析》课程为载体，将《电分析化学》的方法和技术引入“大创”课题。为突出创新这一要义，就必须要求学生在完成基本的电分析化学实验之后，适度挖掘学科前沿性研究课题，做到学术性、创新性和实用性的统一。“大创”项目的初衷在于强化本科生研究性学习、自主性学习以及实践性学习能力，因此必须得到教师的积极引导，教师将部分科研成果介绍给本科生，激发学生的科研兴趣。
经过三年的尝试，从实验平台的构建、实验项目的设计，到实验的实施，电分析化学与药物分析两门课程实验教学达到了较好的融合。从基础入门到科研提升，较好地训练了学生的科研素质，提高了学生分析问题和解决问题的能力，形成了特色鲜明的“大创”实验训练体系。从课程教学角度而言，利用绿色环保、资源节约的实验技术解决药品质量控制的教学实际问题，对促进少数民族地区高等药学本科教育的可持续发展具有重要意义。
参考文献
[1]杭太俊.药物分析[M].北京：人民卫生出版社,2016.
[2]Vogt,F.G.,Kord,A.S.Development of quality-by-design analytical methods[J].Journal of Pharmaceutical sciences,2011,100(3):797-812.
[3]Kimmel,D.W.,LeBlanc,G.,Meschievitz,M.E.,et al.Electrochemical sensors and biosensors[J].Analytical Chemistry,2012,84(2):685-707.
[4]赖瑢,戴宗,罗学军,等.电分析化学实验教学改革探索与实践——以伏安法实验为例[J].大学化学,2016,31(1):7-10.
[5]Wang,J.Analytical Electrochemistry[M].John Wiley&Sons,Inc.,2006.
[6]邵元华,等译.电化学方法原理和应用[M].北京：化学工业出版社,2005.
[7]何洁,吴昊.PBL教学法在现代仪器分析课程中的实施及成效[J].药学教育,2018,34(4):50-53.
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[9]谢美华,张增辉.探究式教学在研究生课程教学中的实践[J].高等教育研究学报,2011,34(2):61-63.
