浅谈中药学特色与物理化学实验课程建设融合-以复方丹参片降解动力学为例
(1. 广州中医药大学中药学院, 广州 510006
2. 广州中医药大学国际中医药转化研究所, 广州 510006)
摘要: 本文从中药学的专业特色出发, 探讨中药学专业的物理化学实验课程与中药学特色深度融合的可能性。以中药复方降解动力学为切入点, 分析传统实验教学的局限性, 提出“以专业应用为导向”的实验课程融合新方案。通过设计中药特色实验案例, 实现基础理论与专业应用的融合与衔接。本文以复方丹参片为例, 展示如何将物理化学原理应用于中药稳定性研究, 为培养具有交叉学科创新能力的中药学人才提供教学改革思路。
DOI: 10.48014/atcm.20250508004
引用格式: 刘坤, 罗翔, 吴爱芝, 等. 浅谈中药学特色与物理化学实验课程建设融合———以复方丹参片降解动力学为例[J]. 中医药研究进展, 2025, 1(1): 7-10.
文章类型: 研究性论文
收稿日期: 2025-05-08
接收日期: 2025-06-09
出版日期: 2025-06-28
1 背景
1.1 中药学专业与物理化学实验教学的现状
作者从广州中医药大学物理化学实验教学现状出发，总结实验教学现状。中药学专业作为独具特色的应用型学科，其研究对象的复杂性非西药体系所能及。中药复方多成分、多靶点的作用特点[1]，与物理化学传统实验教学中采用的单一组分、理想化体系形成了鲜明对比。
目前，中药学专业物理化学实验课程设置上存在一定的问题，主要分为三类:一是物理化学实验内容与中药学专业的市场需求脱节，许多实验仍然沿用经典物理化学实验，例如蔗糖水解反应速率常数的测定、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定等[2]，明显缺乏中药的专业特色实验;二是研究方法与专业实际问题的脱节，忽视中药复杂体系的特殊性质;三是教学导向与创新能力培养的脱节，验证性的物化实验占比过高，探究性不足，例如正丙醇-水双液系相图、络合物不稳定性的测定等。此外，还存在一些问题，例如:教师科研课题(如中药活性成分筛选)未转化为学生实验项目，导致学生前沿技术接触滞后;90%实验为验证性实验，学生按标准流程操作，缺乏设计环节。
图1 中药学专业物理化学实验课程建设问题与改革方向思路图
Fig.1 Construction issues and reform directions of physical chemistry experimental course in traditional Chinese medicine major
1.2 中药学与物理化学实验教学融合思路
那如何针对以上痛点进行改革呢?作者提出“以专业应用为导向”的实验课程融合新方案，例如，以热力学第二定律教学为例，传统实验多测定纯物质的燃烧热，而中药复方配伍引起的熵变等更具专业特色的内容更值得讨论和实验;以化学动力学为例，中药复方的降解动力学更是企业和消费者所关注的中药性质。以这些特色案例为抓手，则更容易将物理化学原理迁移到中药研究和应用中。本文接下来将以复方丹参片(丹参、三七、冰片)为例，浅谈中药学特色与物理化学实验课程建设融合的新方案。
2 实施路径
2.1 复方丹参片降解动力学研究
中药复方降解动力学研究药物成分随时间变化的规律，涉及反应级数判定、速率常数测定、活化能计算等核心物理化学内容，是理论联系专业的理想桥梁。
2.1.1 研究背景
以复方丹参片(包含丹参、三七、冰片)为例，丹参酮IIA是丹参的主要活性成分(二萜醌类化合物)[3]，具有抗氧化、抗炎、心血管保护等作用，但易受环境因素(光、热、湿度、pH等)影响发生降解[4]。丹参中的丹参酮类成分降解遵循一级动力学规律，而三七所含的三七皂苷降解或许呈现更为复杂的反应级数特征[5]，同时，还要注意复方中成分间的相互作用可能影响丹参酮IIA的稳定性[6]。
2.1.2 研究目标
(1)根据实验数据，明确丹参酮IIA在不同温度下的降解规律;
(2)建立降解动力学模型，预测丹参片的有效期;
(3)根据实验结果，提出优化制剂工艺及储存条件的可行技术或方案。
2.1.3 实验设计与仪器使用
复方丹参片中丹参酮IIA的降解动力学的实验设计如图2所示。以温度作为控制变量，探究复方丹参片失效行为与温度的关系，引导学生思考中药复方的保存与工艺优化路径。
主要仪器:恒温恒湿箱(Memmert HPP 108)、高效液相色谱仪(Agilent 1260 Infinity II)等。
实验过程:
(1)称取相同质量的复方丹参片，根据测试点设置平行样品;
(2)分三组分别放入不同温度的恒温箱中;
(3)前两个小时每间隔20分钟取出样品，使用HPLC测量样品中丹参酮IIA的浓度;分别在两周和四周后再次进行浓度测定;
(4)根据浓度和时间的数学关系，判断复方丹参片受温度影响的降解规律。
图2 复方丹参片中丹参酮IIA的降解动力学实验设计
Fig.2 Experimental design of degradation kinetics of Tanshinone IIA in compound danshen tablets
2.1.4 预期结果
(1)丹参酮IIA的降解可能符合一级动力学;
原理解释:一级动力学(First-order kinetics)是指反应速率与反应物浓度的一次方成正比，其积分形式为:
(1)
式中，C为t时间丹参酮IIA的浓度;C0为丹参酮IIA的初始浓度;k为反应速率常数。
若实验数据中浓度(lnC)与时间(t)拟合呈线性关系，则符合一级动力学。
(2)温度对丹参酮IIA的降解至关重要，高温会显著加速其降解;
原理解释:速率常数(k)与温度的关系可用阿伦尼乌斯方程(Arrhenius Equation)描述:
(2)
式中，A为指前因子;E为活化能;R为理想气体常数;T为热力学温度。
从公式中可以看出，温度越高k值越大，失效速率也就越快。
(3)复方中的其他成分(如冰片)可能通过挥发或与丹参酮IIA的化学反应调控降解速率。
原理解释:冰片为双环单萜醇，羟基(-OH)为氢键供体，丹参酮IIA为菲醌结构，酮基(C=O)为氢键受体，冰片与丹参酮IIA可能通过氢键或范德华力形成临时复合物，改变其化学稳定性;温度升高时，冰片挥发加快，失去保护作用，导致丹参酮IIA暴露并加速降解;冰片挥发还可能影响复方丹参片的孔隙率，从而改变丹参酮IIA的溶出行为，间接影响降解。此外，还可以推断，传统复方中冰片的加入可能不仅增强药效，还隐含稳定性调控作用。
2.1.5 评价与分析
传统中药学实验教学存在学情分析缺失、考核单一、反馈滞后等问题，导致学生能力差异被忽视、创新培养不足。本文中的创新教学则通过三大策略实现突破:
(1)一是精准学情分析，运用能力图谱和学情追踪系统实施分层教学，提升教学匹配度;
(2)二是构建多元考核体系，增加过程性评价和创新加分，使学生解决问题能力提高;
(3)三是建立实时反馈机制，通过AI评分和学习雷达图，缩短技能达标时间。
这些改革系统性解决了传统教学的标准化、记忆导向等痛点，未来有可能进一步开发智慧评价系统，实现中药学人才培养的数字化转型。
3 结语
本文以复方丹参片降解动力学为典型案例，融合了中药学与物理化学的学科优势，构建了“以中药为主体、以物化方法为应用手段”的实验教学体系。通过以上手段有望培育出既精通传统中药理论，又能熟练掌握现代研究方法的复合型专业人才，后续可进一步探寻将相平衡原理与中药提取、胶体化学与药物递送等物理化学理论融入中药学课程的可行性，打造更具中药学特色的新型物理化学实验课程体系。但课程改革也存在些许挑战，例如中药动力学模型复杂、化学教师中药知识储备不足及实验成本有所增加，建议通过跨学科教研活动、校企合作开发实验平台等方式逐步完善。
致谢:感谢广州中医药大学中药学院化学教研室各位同事提供的物理化学实践经验。
利益冲突: 作者声明没有利益冲突。
[②] *通讯作者 Corresponding author:刘坤，liukun@gzucm.edu.cn
收稿日期:2025-05-08; 录用日期:2025-06-09; 发表日期:2025-06-28
参考文献(References)
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https://doi.org/10.20087/j.cnki.1672-8114.2023.19.060.
A Brief Discussion on the Integration of Chinese Medicine Characteristics and Physical Chemistry Experimental Course Construction:Taking the Degradation Kinetics of Compound Danshen Prescription as Example
(1. School of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006, China
2. International Institute of Translational Chinese Medicine, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006, China)
Abstract: This paper explores the possibility of integration of physical and chemical experimental courses of Chinese medicine major, starting from the professional characteristics of Chinese medicine. The present study commences with an examination of the degradation kinetics of Chinese medicine compounds, which is then used to analyze the limitations of traditional experimental teaching methods. This analysis results in the formulation of a new experimental course integration plan that is “oriented by professional application. ” The integration and connection of basic theory and professional application is realized through the design of characteristic experimental cases in Chinese medicine. This article takes compound Danshen tablets as an example to demonstrate how to apply physical and chemical principles to the stability research of Chinese medicine, providing teaching reform. ideas for cultivating interdisciplinary and innovative talents in Chinese medicine.
Keywords: Chinese medicine, physical chemistry experiment, curriculum integration, teaching reform
DOI: 10.48014/atcm.20250508004
Citation: LIU Kun, LUO Xiang, WU Aizhi, et al. A brief discussion on the integration of Chinese medicine characteristics and physical chemistry experimental course construction taking the degradation kinetics of Compound Danshen prescription as example[J]. Advances in Traditional Chinese Medicine, 2025, 1(1): 7-10.