第一篇:现代生理学研究进展
现代生理学研究进展课程简介
课程名称:现代生理学研究进展
课程英文名称:Progress in Modern Physiological Sciences
总学时:30(理论课)
一、目的要求
生理学是医学专业基础课骨干课程之一。在熟悉本科《生理学》教学内容的基础上,进一步学习生理学基本理论和最新进展,了解新的实验技能,并将生理学基本理论、最新进展和相应的临床疾病的发病机理紧密结合,从理论上和实验技术上为从事本学科和相关学科领域的科学研究奠定坚实的理论基础。
二、教学内容和方式
主要内容:细胞信号转导、细胞膜离子通道与膜片钳、心肌肥大信号转导通路、心肌细胞的生长、死亡与再生、血管内皮细胞功能与动脉粥样硬化、心血管RAS研究进展、气道上皮功能的研究进展与临床、气道平滑肌生理及在支气管哮喘发病中的作用、肺表面活性物质的研究进展与临床、生长因子与肺、消化系统的研究进展、体温调节与发热、肾内分泌与疾病、神经系统研究进展及其相关疾病、神经元信息传导与临床、神经递质的研究进展与临床疾病、脑缺血损伤的分子机制研究进展、疼痛生理研究进展等。
授课方式:全部以专题讲座的方式授课。
三、考试方式
要求学生在课程结束后,就某一专题写出一篇综述,据此由任课教师评定分数。
第二篇:现代居住区景观设计研究进展
沈阳农业大学学士学位论文文献综述
现代居住区景观设计研究进展
摘 要:“居住”是人类的基本生活需要,居住区是城市社会组织和居民生活的基本。住宅建设与景观有共同的目的:建设适宜人类居住的环境。拥有美好的环境,城市才真正人性化并适宜人类居住,城市、建筑、景观一体化已成为必然趋势。近年来居住区景观环境倍受房居民的重视,环境景观在居住区中逐渐发挥着重要的作用。当今的居住区开发设计中,景观已经成为一个重要的组成部分,良好的景观环境是一个小区成熟的标志,也是购房者所青睐的焦点。创建可持续发展的和谐人居,已成为全社会的目标和愿望,也对设计者提出了更高的挑战和要求。本文综述了现代居住区景观设计的发展现状,概括了居住区设计对人们生活环境的影响因素,以及在设计和规划方面的遵循并针对居住区设计中存在的问题,提出了积极的对策。
关键词:居住区景观设计;居住环境;美学原理
研究发现,城市人约有三分之二时间花费在住区中,居住区环境景观质量已经直接影响到人们的心理、生理以及精神生活[1]。景观规划设计方式为了创造出具有高品质和丰富美学内涵的居住区景观,在进行居住区环境景观设计时,硬、软景观要注意美学风格和文化内涵的统一。景观设计范围最重要的内容是住宅小区景观,主要针对人们的生活起居和工作环境中的日常活动,提供一个安静舒适的栖居环境。住宅小区景观是指以小区人群为本,小区外部过渡带以内为范围,综合科学理性的思维方法和艺术感性的构成手段,以设计出适宜人类停留空间为目的的自然和人文现象的综合体[2]。
1.当代居住区景观设计
1.1居住区景观设计涵义
现代英语中的“景观”(landscape)一词大约出现于西方十六与十七世纪之交,作为一个描述自然景色的绘画术语引自于荷兰语,意为“描述内陆自然风光的绘画”,后来亦指所画的对象——自然风景与田园景色,也用来表达某一区域的地形或者从某一点能看到的视觉环境[3],景观设计不再是修补建筑缺憾的“美化”手段,不再为少数权贵炫耀其权势而专有,而是作为一个实践主题几乎了涵盖人与自然环境关系的方方面面[4]。居住区是指城市主要道路所包围的独立生活居住地段。在居住区内设有比较完整的日常性和经常性的生活服务设施,这些设施能满足居民的基本物质和文化生活需求。住宅组团是居住区的基本居住单位,由若干栋住宅组成。住宅组团内可设一些直接与居民日常生活有关的,如小百货、烟杂店、卫生站和自行车存放处等微型服务设施。一般不设幼儿园、百货商店等公共设施。所以称之为住宅组团,以表示它的单纯居住性质。
1.2居住区景观设计分类
《居住区环境景观设计导则》(试行稿)将景观设计分为9大类,其中设计元素根据其不同特征分为功能类元素、园艺类元素和表象类元素, 这三大类元素与绿化种植景观、道路景观、场所景观、硬质景观、水景景观、庇护性景观、模拟化景观、高视点景
观和照明景观等九类设计共同组成了居住区的景观环境[5]。
2.居住区景观设计对居住环境的影响
居住环境作为人居环境的一个重要组成部分,担负着向人们提供舒适的居住生活的任务,同时也提供一定的场所,担负一定的社会功能。
影响居住环境的因素是多方面的,总体来说可概括为两大类:自然生态环境和社会文化因素。自然生态环境可简单地视为外在环境,社会文化环境可视为内在环境[6]。人类的居住形式正是在这两类因素的相互作用和影响下,展现出自身的丰富多彩。随着经济的发展,住宅商品化、市场多元化的刺激以及人们居住消费意识的提高,开发商与居民对居住的要求日益增加,所关注的层面已由单纯的户型平面扩展到住区的整体环境特色和外部空间设计[7]。
3.居住区景观设计的原则
3.1 重点体现地方特色的设计原则
景观设计要充分体现地方特征和基地的自然特色。我国幅员辽阔,自然区域和文化地域的特征相去甚远,住区景观设计要把握这些特点,营造出富有地方特色的环境,同时住区景观应充分利用区内的地形地貌特点,塑造出富有创意和个性的景观空间[8]。自然环境是景观绿化的基础,在住区规划中要充分利用当地的自然地貌、山水环境、气候特征,对地势的利用、水系的改造、树木的保留要因势利岛,创造具有特色的环境空间。
3.2 丰富规划人居舒适性的设计原则
居住区景观设计的舒适性着重表现在视觉上与精神上的享受。事实上,优秀的居住景观不是仅停留在表面的视觉形式中,而是从人与建筑协调的关系中孕育出精神与情感,作为优美的景致深入人心[9]。决定居住区景观舒适性的第一要素是它的规划布局,以确定的特色为构思出发点,应用场地知识规划出结构清晰、空间层次明确的总体布局,将直接决定居住景观的舒适性。第二要素是住宅本体的形式美,她涉及到住宅的体量、尺度、细部、质感、色彩等多种成分。第三要素是居住区道路设计,作为居民生活领域的扩展,道路景观具有动态、静态的双重特征[10]。第四要素是居住区的环境设施,具有实用的功能性和观赏性的景观从幼儿到老人都会感到愉悦,更能丰富人们的室外生活。第五要素是居住区庭院绿化、小品景观的设计,居住区绿化是提高住宅生态环境质量的必然条件和自然基础,同时绿化景观的营造也是居住区总体景观中的权重因素[11]。
3.3 充分体现人性化的设计原则
人性化的设计原则,在外部空间景观设计中,还表现为满足居民的心理需求,为此将外部空间景观环境塑造成具有浓郁居住气息的家园,使居民感到安全、温馨及舒适,产生归属感,被居民所认同[11]。人性化设计原则即想居民之所想,造居民之所需。
3.4 合理利用自然坏境的设计原则
回归自然、亲近自然是人的本性,也是居住发展的基本方向。居住区景观设计第一
步就要考虑到当地的生态,对原有土地、植被、河流等要素进行保护和利用;第二步,就是要进行自然的再创造,即在人们充分尊重自然生态系统的前提下,发挥主观能动性,合理规划人工景观[12]。不论是在住宅本体上或是居住环境中,每一种景观创造的背后都应与生态原则相吻合,都应体现出形式与内容内在的理性与逻辑性。
4.居住区景观设计存在的问题
4.1 人们对居住景观设计认识的局限性
我们往往花很大的精,力去研究风格、手法、形式等问题,往往把建成后的形象当作设计追求的最大目标,而未重视人的行为及心理需求。
4.2 景观设计还局限在植物造景方面
景观设计被简单地理解为绿化,设计,景观布置也以园艺绿化为主,景观规划设计在居住区规划设计中往往成为建筑设计的附属,常常是轻描淡写一笔带过[13]。
4.3景观设计盲目追求“档次” 而轻视内容
目前许多小区的景观设计,在内容上过于强调装饰性的景观,居住区的建设最主要的在于它能否给人们提供一个很方便的居住环境,能否给居民一个彻底放松,完全舒适的家,能否提供让住户感到舒畅的人性空间[14]。
5.居住区规划设计展望
随着社会的发展,规划建设网络化、智能化、信息化、生态化等高标准小区是必然的,但我们更要从实际出发,分析当前市场发展,面对不同收入阶层和生活多样化的需求,应向多档次和可选择的方向发展,因此“以人为本”的居住环境的设计要求已经越来越引起居民的注意[15]。
5.1 居住区的空间布置要以人为本
住宅空间布局的合理化、科学化应从“以人为本”出发,建筑与环境并重,现实与适当超前结合,一般应做到年不落后,需要时可再改造、提高[16]。居住区以居住为主体,但在教育、医疗、文化娱乐、体育、交通、景观绿化等功能上也要环绕居住中心,根据人的需要,合理布置,而不能盲目追求高档次。要优化居住区空间和功能结构,防止为了盲目提高容积率,只重建房不重环境的倾向[17]。对于住宅区空间的布置,“区内各部分,视其不同之性质,规定人或建筑面积之比例,以保障充分的阳光与空气”,并按生态要求,本着“以人为本”的原则,控制好群体规模和空间效果,在住宅布置、环境布置、交通系统等环节保证住宅区有充分的日照、清新的空气、良好的通风等等。
5.2居住区的配套设施要经济实用
目前的住宅大多数以居住区形式为主,而且要求居住区应配备一套完整的公共基础设施且比重为一,这样的小区实际上成了一个缩小的城市,几乎涵盖了居民生活的方方面面,造成大量重复建设、低水平建设和低效率利用,而对居民来说,实际上承担了一份额外成本[18]。
5.3居住区的景观设计要融洽和谐
在居住区的规划设计中要以自然环境为主,人工环境为辅,要以借景为主,建景为辅, 着力创造能优化人群身心素质、富有地方特色和丰富多彩的居住环境,从而提高城市总体景观的品质[19]。
5.4居住区的绿化规划要简单自然
居住区环境不仅是整个城市的重要组成部分,并且直接关系到居住区的整体水平及质量,而居住区环境中,绿地景观环境又是居住者对居住区外环境的第一认识[20]。其实, 居住区绿地及绿化配置具有保护环境、美化环境、拓展生活空间等诸多作用,是人、建筑与自然和谐共生的自然基础,因此,人们对小区绿化环境、生态环境的要求也就越来越高[21]。大多数人类住区绿地包含一些无论在年龄,大小,文化背景和地理位置的差异。人类对绿色的渴望,往往表现为升值的好处和冲动,就可以与自然融为一体 [22]。城市绿地(开放空间位于市区范围内具有良好的植被覆盖种植面积的设计)接受人类频繁的使用和影响。他们需要不断管理并可能带来负面影响。开明的政府不断改善城市的数量,质量,位置和城市绿地系统的传播,成功地创造了一些宜居绿色城市[23]。
总之,小区景观设计理念所创造出来的景观模式,能够体现住宅小区景观设计的多元性、人文性、地域性和生态性,并对现代住宅小区景观设计具有实践性的指导意义[24]。因此,对景观设计师而言,更应该注重理念的设计,只有这样才能设计出生态和谐环境的住宅景观。
6.结束语
居住小区的设计是一个综合性的课题,他能反映出不同时期的社会经济,文化特点。现代居住区景观考虑最多的是人性化空间,即以人为本。所以我们的设计应符合人的行为方式。社会的发展和形式的需要向我们提出了更高的要求,需要我们用发展的眼光去研究探索这门学问。运用生态小区的观点满足居住区的功能要求,创造风景优美的居住生活环境,这是我们应该不懈追求的目标。
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第三篇:现代生物制药技术的研究进展
燕京理工学院
Yanching Institute of Technology(2016)届化工与制药专业现代制药技术论文 题目:现代生物制药技术的研究进展
学院: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 专业:
XXXXX
学号: XXXXXXX
姓名:
Dream
指导教师:林贝
教研室主任(负责人):林贝 2015 年 6 月 4 日
现代生物制药技术的研究进展 Dream 化工与材料工程学院化药1204班学号XXXXXXX 指导教室林贝 摘要
本文简述了近年来基因工程在生物制药技术的发展和应用。其中主要从基因操作中大分子的分离、PCR技术、基因芯片、外源基因的表达这4个方面叙述基因工程相关技术的应用和发展,以及基因工程药物的产业化现状与发展趋势。关键词:生物技术基因工程基因操作技术生物制药 1 基本概念 1.1 生物技术
广义的生物技术是指人类对生物资源(包括动物、植物、微生物)的利用、改造的相关技术。其发展经历了三个不同的阶段——以酿造为代表的传统生物技术,以微生物发酵为代表的近代生物技术,以基因工程、细胞工程、酶工程和蛋白质工程为代表的现代生物技术。
现代生物技术可以理解为是直接操纵有机体细胞和基因的一种全新技术是二十世纪70年代开始异军突起的高技术领域,在医疗、制药、农业、轻工食品及环保业发展迅速。[1]以上的生物技术成果集中应用于医药工业。1.2 现代生物技术两大核心工程 1.2.1 工程 概念:基因工程是分子遗传学和工程技术结合的产物。是现代生物技术的核心它能按人类需要把遗传物质DNA分子从生物体中分离出来,进行剪切、组合、拼装合成新的DNA分子。再将新的DNA分子植入某种生物细胞中,使遗传信息在新的宿主细胞或个体中得到表达,以达到定向改造或重建新物种的目的。1.2.2 细胞工程 概念:利用细胞融合技术把含有不同遗传物质的细胞合成杂种细胞。并使之分裂生长成为杂种生物。它包括体细胞融合、核移植、细胞器摄取和染色体片段的重组等。 1.3 现代生物制药
主要指基因重组的蛋白质分子类药物的制造过程,即利用基因工程、抗体工程或细胞工程技术生产的源自生物体内的天然物质,用于体内诊断、治疗或预防药物的生产过程(也可称基因工程制药)。2 基因操作技术
基因大分子的分离主要指质粒(plasmid DNA)和基因组DNA的分离。质粒分离的常用方法有碱变性抽提法、煮沸法、去污剂裂解法、质粒DNA释放法、酸酚法等。质粒在基因工程中最常用来做成各种克隆载体(cloning vector)或表达载体(expression vector)。质粒载体还可用于RNA干扰(RNA inter-ference)的研究[1](由于这一技术的研究和应用,美国科学家Andrew Z.Fire博士和Craig C.Mello博士获得了2006的诺贝尔生理学或医学奖)。基因组DNA的分离通常采用酚-氯仿法、基因文库(gene library)、Southern杂交以及PCR扩增技术等。其中基因文库是指含有某种生物基因组不同基因片段的一群DNA重组体克隆,包括cDNA文库(com-plementaryDNA library, cDNA library)和基因组DNA文库(genomic library)。最近又有研究者利用名为chum-RNA的小分子RNA建立非PCR扩增的单细胞cDNA文库[2]。2.1 聚合酶链式反应
聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)是一种在体外模拟天然DNA复制过程的核酸扩增技术。该法由Mullis等人于1985年发明,并于1993年获得了诺贝尔化学奖。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸:DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基互补配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链,重复循环变性--退火--延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需2~4分钟,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。PCR技术可分为定性PCR和定量PCR。2.2 定性PCR技术
定性PCR技术包括:反转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR),是从非常少量的mRNA样品构建大容量cDNA文库的方法,还发展出实时RT-PCR用于定量实验[3];多重PCR(multiplex PCR),是指在同一PCR反应体系中加入多对不同的引物,以扩增同一模板的不同区域;反向PCR(inverse PCR),该法可以对一个已知DNA片段两侧的未知序列进行扩增和研究;锚定PCR(an-chored PCR),现称为cDNA末端快速扩增技术(rap-id amplification of cDNA ends,RACE)[4]。2.3 荧光标记分子
定量PCR技术以实时PCR(real time PCR)为代表,其基本原理是在PCR反应体系中引入荧光标记分子,对每一反应时刻的荧光信号积累进行实时监测,计算出PCR产物量,或通过标准曲线法得出初始模板量。2.4 基因芯片
基因芯片(gene chip ormicroarray),是生物芯片的一种,其基本技术包括:核酸方阵的构建、样品的制备、杂交和杂交图谱的检测及读出。根据用途不同可分为表达谱芯片(expression profile chip)、测序芯片和诊断芯片。其中表达谱芯片的应用最为广泛,可用于基因功能分析、疾病发生机制的探讨及药物研究和筛选[5]。(1)确定药靶基因:通过比较正常细胞与异常细胞表达谱之间的差异,从而确定药靶基因。(2)监测药物治疗前后的基因表达变化:该监测可有3方面的作用。一是用于研究药物作用机制,通过监测基因表达的变化,可研究药物作用途径和对细胞信号转导的影响,从而了解该药物的作用机制;二是用于研究药物毒理,从表达谱的改变和异常表达,便可分析药物毒理;三是用于药物筛选,利用用药前后表达谱的改变,通过分析病理、生理、生化原理,能高效地筛选出新的药物或先导化合物。N A 芯片技术在药物基因组学的应用, 一方面可加速药物基因组学的发展;另一方面: D N A 芯片利用药物基因组学的研究成果, 根据基因型将人群划分为各种类型。D N A芯片可自动快速地检测哪些可影响药物效应的基因(为药物代谢酶、药物作用靶标等)例如设计一种淋巴白血病药物基因组芯片, 包括所有可能影响病人化疗反应的基因, 借助于这种芯片, 根据病人的基因型分类, 医生为每一个病人选择合适的治疗药物和剂量。2.5 外源基因
导入宿主细胞的外源基因,通过基因表达得到相应的蛋白质产物。根据宿主细胞的不同可分为原核细胞表达系统和真核细胞表达系统。在外源基因表达时,通常把一个报告蛋白的基因与一个目的蛋白的基因融合在一起,形成融合蛋白,用于目的蛋白的检测与纯化。常用的报告蛋白有β-半乳糖苷酶(β-gal-actosidase)、谷胱甘肽S-转移酶(glutathione s-transfer-ase,GST)、绿色荧光蛋白(green fluorescence protein,GFP)以及硫还蛋白(thioredoxin, Trx)等。其中值得一提的是GFP,2008年8月有3位科学家因此获得诺贝尔化学奖:日本科学家Osamu Shimomura、美国科学家Martin Chalfie、美籍华人科学家钱永健。除了直接标记目的蛋白用于检测与纯化外,还可利用某些GFP具有荧光共振能量转移(fluorescence resonanceenergy transfer,FRET)的现象,用于蛋白质折叠[6]、蛋白质-蛋白质相互作用[7]、信号转导通路等[8]方面的研究。3 现代生物制药的现状
国际上,生物制药业主要集中在美国日本和欧洲,其中美国作为生物制药的发源地,无论是在经费投入、产品开发和研制,还是在产品生产和市场卜都居于国际领先地位,其它开发的产品和市场销售额占全球的90%以上。目前, 美国共有生物制药公司约1400家,具中形成规模生产的有Alzlgen、Seherir一g一Plougll、EliIJ1l一yMcrk、Gelexlteell等20多家公司。日本在生物技术的开发仅次美国, 目前共有生物制药公司约600家,其中麒麟啤洒、中外制药、味之素等著名厂商不仅在日本习内处与生物制药各方面的领先地位,而不断加强世界市场的开拓,进入欧洲和亚洲市场。欧洲在生物技术的开发上稍落后于日本但近两年来欧洲在生物技术的投入和新公司成众的数量上急速增长,目前欧洲的生物制药公司约有300家但还处在发展的开始阶段。
3.1 我国生物制药的现状
至2004年我国有现代生物制药企业114家,其中疫苗生产企业28家,可以生产27种基因工程药物和26种病毒的41种疫苗。按现价统计规定,生物生化制品生产企业全国409家,总产值220亿元,销售收入196亿元。“十五”前四年,平均每年大于20%的速度增长用于该领域的投资不断加大于固定资产平均增长32.5%。我国现已成为世界疫苗最大生产国年产量超过了10亿个计量单位。儿科常见病疫苗年产量达5亿人民币除满足自用外还向世界卫生组织(WHO)提供疫苗产品用于其他国家。3.2 我国生物制药存在的问题及应采取的措施
我国生物制药存在一系列问题开发水平低缺少创新产品生物制药产业下游技术薄弱重复生产严重、资源浪费过大产业化规模小、市场竞争无序。可采取的措施以仿制促进创新最终以创新实现产业飞跃,多渠道建立融资网络改革科研体制建立新的产学研一体化的机制,加强国际交流与合作积极应对国际竞争加强宏观调控强化和规范财税优惠政策。4 基因工程在生物制药中的发展趋势
目前基因工程药物的研发趋势是:(1)发展表达载体:目前最主要的用于生产的表达载体是哺乳动物细胞和大肠杆菌。大肠杆菌属于原核表达系统,没有糖基化功能,只能用于表达功能蛋白不需要糖基化的重组药物,如胰岛素等,且目的蛋白大量表达之后易形成包涵体,不易复性。而功能蛋白需要糖基化的则主要在哺乳动物细胞中表达。也有用真核化的原核表达载体[9]。目前还有“人源化”酵母表达体系和植物表达体系正在发展。(2)对现有的重组药进行基因工程改造和修饰:通过基因工程的改造和修饰使蛋白药物在临床应用上更安全更有疗效,如G-CSF和EPO等突变体药物研究与开发。目前,由于天然基因工程药物品种的研究已经相当普遍,因此采取对现有的重组药进行基因工程改造和修饰的策略,既可以避免侵犯知识产权,又可以为新药研究开辟出新途径。(3)改变给药途径:在继续改进注射用溶液和注射用无菌粉末的稳定性之外,还发展出化学修饰型、控释微球型和脉冲式给药系统。而在鼻腔、口服、直肠、口腔、肺部给药方面也已取得重大进展。5 生物制药研究新进展
5.1 计算机辅助药物设计技术发展
计算机技术的发展和向药物化学学科的渗透,促进了药物设计的发展。20世纪90年代计算机辅助药物设计取得突破性进展,现已成为药物研究和开发的重要方法和工具。
计算机辅助药物设计利用了计算机快速、全方位的逻辑推理功能、图形显示控制功能,并将量子化学、分子力学、药物化学、生物化学和信息科学结合起来,研究受体生物分子与药物结合部位的结构与性质、药物与受体复合物的构型和立体化学特征、药物与受体结合的模式和选择性、特异性、、药物分子的活性基团和药效构象关系等,从药物机理出发,改进现有生物活性物质的结构,快速发现并优化先导化合物,使其尽早进入临床前研究,减少传统的新药研究的盲目性,缩短新药研制的时间。
计算机辅助药物设计有两类方法,一类是基于机理的药物设计(MBDD),另一类是基于结构的药物设计(SBDD),基于机理的药物设计要针对药物作用机理,从靶点出发,考虑药物与受体的作用过程,并要模拟药物在体内的吸收、转运、代谢等动态过程,比基于结构的药物设计更合理,但该法还不成熟。目前的计算机辅助药物设计主要还是基于结构的药物设计,今后的计算机辅助药物设计的目标是向基于机理的药物设计方向发展。相信随着生命科学和计算机科学的发展,考虑药物不同作用机理和全部作用过程的计算机辅助药物设计技术将逐步建立并不断完善。
5.2 组合化学与高通量筛选技术发展
组合化学是近20年发展起来的一种合成大量化合物的新方法,它是建立在高效平行的合成之上,在同一个反应器内使用相同条件同时制备出多种化合物,建立各类化合物库的策略。组合化学通常采用操作、分离简便的固相化学合成。液相化学合成技术也在快速发展和完善中。
在药物研究过程中,通过化合物活性筛选而获得具有药物活性的先导化合物是新药研究的基础。随着分子水平的药物筛选模型的建立,筛选方法和技术都发生了根本性的变化,出现了高通量筛选的新技术,大大加快了先导化合物的寻找和发现,并促进了高通量有机合成。近年来,组合化学与高通量筛选结合,使组合化学的化合物库种类、数量不断扩大,筛选的先导化合物数量和种类也在不断地增多,使新药的种类和数量也在不断地增加。组合化学实现的自动化合成仅20世纪90年代后得到的各类化合物总和已超过了人类有史以来所发现化合物的总和,故有人把组合化学与高通量筛选结合技术称为“新药发现的高速公路”,据文献记载,1992年~1998年的几年,经过组合化学化合物库与高通量筛选,确定的候选药物已有46个,并已进入人体测试阶段。[10]显然,组合化学与高质量筛选的结合技术,大大地加快了新药研制的步伐。虽然如此,组合化学建立的大型化合物库,为筛选也带来了困难,因此,利用组合化学设计,构建具有结构多样性的小型而便于筛选的组合化合物库,结合化学信息学和高通量筛选,将是组合化学与高通量筛选结合的一项重要课题。5.3 药物手性合成技术发展
化学合成技术在新药发现过程中发挥着十分重要的作用。近年来由于有机化学学科新理论、新反应、新技术不断发现,使得合成反应具有化学选择性成为现实,并促进了药物合成技术的快速发展,其中手性合成技术使新药研制的领域不断扩大。
手性是自然界的本质属性。在生物体手性环境,如酶、受体、离子通道、蛋白质、载体中,分子之间手性匹配是分子识别的基础,受体与配体的专一作用,酶与底物的高度、区域、位点和立体催化专一性,抗原与抗体的免疫识别都与手性有关,同时药物的生物应答常受到手性影响,包括药物在体内的吸收、转运、分配、位点活性的作用以及代谢和消除。所以,手性药物的开发是当前医药界重点研究的热点之一,并取得了令人注目的成就。目前已上市的药物中手性药物约占1/3,如2000年全球手性药物销售额达1233亿美元。手性药物的制备技术主要有拆分法、化学合成法和生物合成等三大类,发展较快的是后二类。化学合成法是在不对称催化剂存在下,利用化学反应的动力学和热力学不对称性,进行单一对映体合成。在已上市的手性药物中,其手性中间体均可通过现有的重(双)键不对称还原技术,特别是不对称氢化和不对称转移氢化来合成。至今为止在不对称催化合成中,昂贵的手性配体和贵金属的使用,以及手性催化剂的催化效率仍是制约其在手性技术上应用的关键。因而,手性催化剂的设计和合成,以及催化剂的回收循环使用是当今不对称催化合成研究的方向。
生物合成法则利用催化剂, 酶-催化反应的高度、底物、区域、位点和立体选择性来合成手性药物。生物合成法具有选择性高、产率高、反应条件温和等特点,随着科学技术的发展,生物合成法将成为手性制备的高效手段。5.4 药物生物技术发展[11] 生物技术药物是指利用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其它生物技术研制的蛋白质、抗体或核酸类药物,它是目前生物技术研究最为活跃的领域,给生命科学的研究和生物制药工业带来了革命性变化。参考文献
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[11]生物制药产业发展概况[J].化学试剂, 2008,(04)
第四篇:近三年针灸推拿与镇痛的生理学研究进展
近三年针推与镇痛的生理学研究进展
作者:××× 单位:×××
【摘要】:从针推镇痛的镇痛原理、镇痛进展、取穴部位、止痛特点、四大武器、五类腧穴等几个方面研究针推与镇痛的几年来的进展 【Abstract】:From the principle of Acupuncture analgesia analgesia, analgesic progress acupoints site, pain characteristics, the four arms, five acupoints and other aspects of Acupuncture and pain of years of progress 关键词:针灸 镇痛 原理 机制 进展
引言:
一、过去:
针灸治疗疼痛可追溯到砭石时期,砭石和荆棘成为最古老的针具,疼痛的部位就成了最原始的腧穴(以痛为腧)。
《帛书》中已有灸法镇痛的记载,《内经》中涉及疼痛的篇章有十余篇,有三篇是痛症专论,对疼痛的病因病机、临床表现、治疗原则、预后转归进行了系统的论述,是现存最早的关于疼痛的理论。在明代杨继洲《针灸大成》一书中,针灸疗法最常用的是治疗局部或附近部位的各种疼痛,在所罗列的三百多个穴位中绝大多数有这种功能。
针灸镇痛既是一个古老的、基本的话题,又是一个新型的、永恒的话题。一直为中外医学界尤其是针灸临床所注重。针灸疗法最初就是以治疗疼痛病症为基点的。远古的石器时代砭石疗法的发现(百会、合谷、少商、足三里)。从偶然到必然、从被动到主动、从不自觉到自觉、从无意识的发现到有意识的运用。
二、现在:
那么关于镇痛,到目前2011年根据发展现状涉及疼痛诊疗项目可分为:
1、急性疼痛;
2、慢性疼痛;
3、顽固性疼痛;
4、癌性疼痛;
5、特殊疼痛类;
6、相关学科疾病 病痛(疼痛即为病)、痛苦(有痛就苦恼)
我国针灸医学历经了漫长历史岁月的千锤百炼,已经昂然挺立于世界医学之林。在针灸镇痛方面创立了一系列基础理论,积累了丰富的实践经验,强有力地指导着针灸对临床各科病症的治疗。正文
三、针灸镇痛进展(08年~11年)
根据针刺镇痛的作用原理,结合“治神调气”的临床效应,我国针灸医务工作者与外科、麻醉学科医务人员在针灸镇痛临床实践基础上,首先将针刺技术同外科手术结合起来。经过多年的摸索、探讨和实践,1957年——扁桃体摘除术。六十年代后期才向世界公布,继而在全国范围内乃至世界上许多发达国家普遍展开。
上个世纪七十年代末和八十年代初,日本、法国、美国、前苏联、德国、意大利等国家也开始运用针刺麻醉技术。针刺麻醉的成功并在国内外推广使用,既 是针灸发展史上的一个飞跃,也是外科麻醉史上的一大创举。
2008年最初的肺、胃切除术——80多个穴位——好几位针灸医师持续捻针——
七、八、上十个小时。手术切口处也要取穴针刺,给手术操作带来不便。现在2011年,结合经络理论,采用按手术切口处的皮肤分部循经远取最佳腧穴,加上耳穴的介入,仅用数穴甚至1~2穴即可在几十分钟内顺利完成手术。
四、针灸镇痛取穴部位
合谷、太冲、内关、水沟、承浆;耳穴为肺、神门透肾。
面部——合谷、太冲;开颅——耳穴神门透肾;胸部——内关(内关透三阳络既止恶心呕吐,又升血压)、郄门(三阳络透郄门即可施行肺切除手术,郄门兼有防止纵膈扑动作用);上腹部——足三里;下腹部——三阴交等。
《中国针灸》杂志1984年第4期介绍唇针针刺麻醉(水沟配承浆)用于十几种腹部手术324例,除阑尾手术成功率为97.3%外,其余均为100%。
五、针麻止痛特点显著特点:
由于针刺腧穴距手术部位较远,既方便了术者操作,又缩短了手术时间。例如针麻剖腹产手术,就由最初的几个小时缩短为二十几分钟。
电针治疗仪的推广应用解决了最初作针麻手术需要好几位针灸医师持续捻针的现状。
比起药物麻醉来,针麻具有以下几个显著的特点:
1.使用安全:
针麻效应主要通过针刺而非药物,所以安全度大,对患者脏腑、器官的功能无不良作用。能减少药物麻醉的副作用和事故,避免药物麻醉过程中可能出现的因用药过量或患者对药物过敏而发生的麻醉意外。药物麻醉约有5%并发肺部感染、脑干损伤;2%死于严重并发症。对不适宜药物麻醉的患者(诸如心、肺、肝肾功能不良、休克、年老体弱、对麻醉药过敏者)均可使用。
同时,针麻手术过程中,患者始终处于清醒状态,便于观察和反映情况。若有异常情况,能及时采取相应的措施,也增强了手术的安全性。
2.有利于手术进行:
在针麻手术过程中,患者始终保持清醒状态,除痛觉消失外,其他感觉和运动功能基本保持,患者可以与医务人员密切配合,有助于手术操作的顺利进行,提高手术的准确度,及时检查手术效果。如在颅脑手术中,手术医师可以通过询问和检查患者肢体的感觉和运动功能,最大限度地减少对脑区和神经的损伤。3.生理干扰少:
针刺麻醉能调节机体各种功能,不但对患者的正常生理功能干扰较少,而且对患者因手术创伤所致的功能紊乱还有调整作用。所以,手术中出血较少,呼吸、血压、脉搏等情况一般都比较平稳。加上针刺腧穴具有包括镇痛、促进组织代谢、增强免疫功能等针刺后效应,术后感染、后遗症、并发症少,少见头痛、腹胀、尿闭等现象。患者术后的创伤反应较轻,发热和创口疼痛持续时间较短,胃肠蠕动等生理功能恢复较快,可较早进食,较早下床活动,有利于创伤组织修复,有助于身体康复。4.简便、易行:
针麻所需要的器具比较简单,不受时间、地点、条件的限制,在无药物麻醉设备条件的情况下也能使用。(急性阑尾炎、胸部皮下纤维瘤)
六、好处与不足之处 针刺麻醉与外科手术的成功结合,既为外科手术的麻醉方法开辟了新路,为麻醉医师增添了新的武器,又丰富了针灸医学的理论和临床应用,推动了针灸医学的发展。
世界卫生组织(WHO)的代表在七十年代的一次针刺麻醉推广大会上指出:针灸学是东方医学的一个珍宝,针刺麻醉更是一个伟大的创举,针刺麻醉是在合格的麻醉师的武器库中又增添的一种宝贵武器。
不足之处:针麻有很多优点,当然也难免有一些不足之处,如针刺镇痛不全,有时尚不足以完全消除手术创伤所引起的疼痛;与药物麻醉相比,肌肉的松弛程度也不够满意,尤其是腹腔手术中肌肉紧张往往会给手术操作造成一些困难;内脏反应虽然通常比药物麻醉时要轻,但还不能完全控制。这在一定程度上限制了它的应用。
七、针灸镇痛的两大实施领域: 1.体表疼痛(“痹证”系列):《素问·痹论》篇说:“风、寒、湿三气杂至,合而为痹。”《千金方》中说:“凡病皆由血气壅滞不得宣通,针以开导之,灸以温暖之。”可见,“经络不通,不通则痛”就是体表疼痛性病症的基本病因病机。现今针灸临床上,体表疼痛诸如肌肉风湿、落枕、颈椎病、肩周炎、腰腿痛、坐骨神经痛以及各种骨关节病、扭挫伤等,占据了针灸诊室大半壁河山。这既是一种好现象,又是一种不正常现象。
大力宣传针灸疗法的适应症,扩大针灸的治疗范围。
2.针灸治疗内脏痛:主要有心绞痛、胃痛、腹痛、胃肠痉挛性绞痛、胆绞痛、泌尿系绞痛以及有关脏腑、组织的炎性肿痛、肿瘤疼痛。早在1979年,联合国世界卫生组织建议在全世界推广应用的43种针灸适应病症中,就有胃痛、十二指肠溃疡、急性细菌性痢疾、急性扁桃体炎、牙痛等。1996年公布的第二批病症中,又有胆绞痛、尿路结石、肾绞痛、痛经、分娩疼痛、手术后痛等。
针灸镇痛在这两个领域中的运用,体表疼痛因于风、寒、湿邪,以实证为主;而内脏疼痛则虚实兼而有之(虚寒证疼痛隐隐,喜暧喜按;实热证痛势剧烈,恶热拒按)。八、三条治疗法则:
针灸镇痛有三大治疗法则,也即三条治疗指导思想——疏经通络、温中补虚、镇静宁神。
1.疏经通络止痛法:
广泛用于针灸临床之中,已为大家所熟知。既然“凡病皆由血气壅滞不得宣通”,经络不通,不通则痛。那么我们就应该本着“针以开导之”(疏通)、“灸以温暖之”(温通)之法,疏经活络、通行气血、活血化瘀、消肿止痛。经络疏通,通则不痛,这是所有体表疼痛性病症和部分内脏实性痛症的治疗总则。2.温中补虚
由于受古代医家“疼痛为实”(金元·窦汉卿《针灸指南·标幽赋》)学术偏见的影响,温中补虚止痛法常常被人们所忽视。大凡内脏疼痛,实证多由气滞血瘀(癌肿)或腑气不通,这种疼痛以行气活血、通调腑气(即第一种止痛法则)即可获效。虚证常因气虚感寒、血虚不荣引起,此类疼痛则应补益气血、温中散寒。3.镇静宁神
相比之下,镇静宁神止痛法更是鲜为人知。疼痛是大脑皮质对疼性刺激的一种主观感觉,针灸临床如果能利用经络、腧穴对大脑皮质的镇静功能,乃至于在针灸治疗中巧妙地利用医者的语言或行动暗示,调动脑神,治神守气,则能提高机体的抗痛能力,增高痛阈。
《针灸大成》引用华佗为关羽刮骨疗毒的故事(“心不惧怕,晕从何生”)。耳穴麻醉开颅手术——“神门透肾”作主打穴位,也在于调动脑神的抗痛能力(癌肿患者可用)。九、四种有力武器
三棱针刺血疗法、电针疗法、穴位注射和浮针疗法,是针灸临床医生治疗疼痛性病症的四件武器。1.三棱针点刺出血
三棱针点刺出血术谓之“刺络”,独具疏经活络、通行气血、活血化瘀、消肿止痛功能。尤其对各种急性扭挫伤引起的肌肤、关节的剧烈疼痛,往往是针到痛止、血出痛消。是“宛陈则除之”针灸治疗原则的具体体现(例)。2.电针疗法
电针疗法中的连续波,就是一种对各类疼痛有明显抑制作用的镇痛波。在使用中,更可配合频率的调节,来达到抑制疼痛的最佳效果。针刺麻醉手术,也少不了电针治疗仪的良好镇痛作用。3.穴位注射
西医的封闭疗法,是针灸穴位注射(非“水针疗法”)疗法的前身。它借助某些药物的止痛功效以及药液对疼痛部位的挤压、松解而产生镇痛效果。例如当归、川芎、防风、寻骨风、元胡、红花、骨宁等中药注射液穴位注射对(风湿性)关节病痛、跌打损伤的治疗;西药阿托品、普鲁卡因654-2穴位注射对体表和内脏疼痛的作用。现今针灸临床以5%低渗葡萄糖液穴位注射,治疗泌尿系结石绞痛,既止痛、又排石,已经取得了令人信服的疗效。4.浮针疗法
浮针疗法是一种治在体表、针在皮下、类似腕踝针、皮内针和羊肠线穴位埋藏的新疗法。目前主要用于体表疼痛性病症,例如颈椎病、肩周炎、腰椎间盘突出、坐骨神经痛、各种关节疼痛及扭挫伤等。对内脏痛症(如胃痛、胆绞痛、癌肿疼痛等)也在观察应用之中。它与针刺疼痛部位阿是穴不一样,要求在距痛点6~10cm处进针,针尖朝着压痛点的方向进针,但针尖不抵达压痛点(距2~3cm),不要求得气。十、五类特定腧穴:
1.郄穴:郄穴是经脉气血深聚之处,主要用于脏腑、经脉的急性、发作性、疼痛性病症,诸如阴郄、郄门治疗冠心病心绞痛,梁丘止急性胃肠痉挛性绞痛,地机治疗妇人突发性痛经……正所谓:郄有空隙义,本是气血聚,病症反应点,临床能救急。
2.募穴:募穴是脏腑、经脉气血输注于胸腹部的一组经穴,主治相应脏腑的急性实证、痛证。如中府(肺募)治咳嗽胸痛,巨阙(心募)、膻中(心包募)治心绞痛,期门(肝募)、日月(胆募)治肝胆区疼痛,中脘(胃募)治疗胃痛,天枢(大肠募)治疗急性阑尾炎……急性痛症(阳证)在胸腹部(阴面)取募穴施治,充分体现了中医学“阴病治阳、阳病治阴”的法则(肺经经络痛例)。
3.下合穴:下合穴是专治六腑急性痛症的特效穴,“肚腹三里留”,足三里主治消化系统(包括胃、脾、大肠、小肠、肝、胆、胰等)一切痛症;“腰背委中求”,委中主治各种腰背疼痛以及下腹膀胱区的疼痛;胆结石、胆道蛔虫症引起的绞痛当取阳陵泉;肠道病引起的腹痛可取上、下巨虚(下巨虚止疝气坠胀痛例);满腹胀痛无定处则取三焦下合委阳穴。临床上可以结合脘腹疼痛的不同区域来分别选用下合穴:胃区(以中脘穴为中心,上至巨阙穴,下至下脘穴,两旁至足阳明经线)取足三里;大肠区(以天枢穴为中心,上至滑肉门,下至水道穴,距任脉2寸左右)取上巨虚;小肠区(以肚脐为中心,上至水分穴,下至关元穴,距任脉1寸左右)取下巨虚;胆区(以胁肋下部为中心,内至足阳明经的不容、太乙穴,外至季肋,下至带脉穴)取阳陵泉;膀胱区(以中极穴为中心,上至关元穴,下至曲骨穴,距任脉1寸左右)取委中(若疼痛非因膀胱引起者,则另当别论);三焦区(疼痛走窜无定处)取委阳穴。
4.“四关”穴:“四关”即合谷配太冲,合谷为手阳明大肠经原穴,属阳主气;太冲属足厥阴肝经原穴,属阴主血。二穴相配,疏经络以通利关节,行气血以化瘀止痛,治疗范围十分广泛。在针灸镇痛中,主治肢体及内脏的多种疼痛,正如《标幽赋》所云:“寒热痹痛,开四关而已之”。“开四关”,即用泻的手法施术(点刺出血、电针连续波、开合、呼吸、强刺激)。正因为“四关”的镇痛作用明显,才被后来的针刺麻醉列为止痛要穴。
5.筋会穴:筋会穴即八会穴之一的筋之会穴阳陵泉,又为足少阳胆经下合穴。其在痛症中的运用,古今文献多用于体表的各种疼痛,例如膝关节及下肢痹痛、经脉拘急、腓肠肌痉挛及各种扭挫伤等。内脏疼痛仅涉及到肝胆疾患引起的胁痛、胆绞痛。
个人认为:
十二经筋的主体结构是机体外周的筋肉系统,在其循行过程中只是与脏腑没有属络关系而已,但并非完全不入内脏。部分经筋,除在体表聚结外,也进入体内散络,形成有关脏腑的组织结构(如内脏系膜、平滑肌等)。也就是说,胃、胆、膀胱、大肠、小肠这些实质性组织结构,也应属于经筋的范畴。作为筋之会穴,阳陵泉在体表可舒筋通络,在内脏能缓急解痉,在针灸镇痛中能发挥独特的治疗作用。
十一、外国相关文献(摘录)
1Acupuncture has been accepted to effectively treat chronic pain by inserting ○needles into a specific “acupuncture points”(acupoints)on the patient's body.During the last decades, our understanding of how the brain processes acupuncture analgesia has undergone considerable development.Acupuncture analgesia is manifested only when the intricate feeling(soreness, numbness, heaviness and distension)of acupuncture in patients occurs following acupuncture manipulation.Manual acupuncture(MA)is the insertion of an acupuncture needle into acupoint followed by the twisting of the needle up and down by hand.In MA, all types of afferent fibers(Aβ, Aδ and C)are activated.In electrical acupuncture(EA), a stimulating current via the inserted needle is delivered to acupoints.Electrical current intense enough to excite Aβ-and part of Aδ-fibers can induce an analgesic effect.Acupuncture signals ascend mainly through the spinal ventrolateral funiculus to the brain.Many brain nuclei composing a complicated network are involved in processing acupuncture analgesia, including the nucleus raphe magnus(NRM), periaqueductal grey(PAG), locus coeruleus, arcuate nucleus(Arc), preoptic area, nucleus submedius, habenular nucleus, accumbens nucleus, caudate nucleus, septal area, amygdale, etc.Acupuncture analgesia is essentially a manifestation of integrative processes at different levels in the CNS between afferent impulses from pain regions and impulses from acupoints.In the last decade, profound studies on neural mechanisms underlying acupuncture analgesia predominately focus on cellular and molecular substrate and functional brain imaging and have developed rapidly.Diverse signal molecules contribute to mediating acupuncture analgesia, such as opioid peptides(μ-, δ-and κ-receptors), glutamate(NMDA and AMPA/KA receptors), 5-hydroxytryptamine, and cholecystokinin octapeptide.Among these, the opioid peptides and their receptors in Arc-PAG-NRM-spinal dorsal horn pathway play a pivotal role in mediating acupuncture analgesia.The release of opioid peptides evoked by electroacupuncture is frequency-dependent.EA at 2 and 100 Hz produces release of enkephalin and dynorphin in the spinal cord, respectively.CCK-8 antagonizes acupuncture analgesia.The individual differences of acupuncture analgesia are associated with inherited genetic factors and the density of CCK receptors.The brain regions associated with acupuncture analgesia identified in animal experiments were confirmed and further explored in the human brain by means of functional imaging.EA analgesia is likely associated with its counter-regulation to spinal glial activation.PTX-sesntive Gi/o protein-and MAP kinase-mediated signal pathways as well as the downstream events NF-κB, c-fos and c-jun play important roles in EA analgesia.2【Abstract】 Literatures on acupuncture analgesia of the recent 30 years are ○analyzed through the target pain syndromes, points and tools selected for needling as well as the chosen direction, angle and depth of insertion.The relationship between effect of acupuncture analgesia and needling direction, angle as well as depth is initially optimized to enhance the analgesic effect.The result shows that the 3 factors are the key influences.However, studies on the above mentioned relation are still far from enough.Aiming at enhancing the effect of acupuncture analgesia and exploring the relative mechanism, it is held that multivariate analysis should be adopted to do systematic analysis on relationship between effect and mechanism of acupuncture analgesia and direction, angle and depth of the needle insertion(Acupuncture & Moxibustion, 2010.11)
十二、总结:
针灸作为一种治疗疼痛的方法,愈来愈多地得到国际医学界的关注。通过对近几年来针灸治疗疼痛文献的统计分析,表明目前针灸治疗疼痛还是以中国的研究较多,但是国外发达国家的研究发展也很迅速,尤其在针刺镇痛机制的研究方面,国外研究涉及到各种细胞分子或基因成分,更加深入细微,而中国的研究以传统临床试验方式为主,生理学机制方面研究较少。从文献学角度看,中国在针灸治疗疼痛的研究中,文献发表在国际权威期刊杂志的数量较少,这在一定程度上表明中国针灸治疗疼痛的文献质量与国外相比仍有差距,与我国是针灸大国不符。因此,应该重视针灸文献被数据库收录的情况,了解针灸治疗疼痛相关疾病的发展现状,让世界了解中国针灸。
如今中医药与针灸的研究在全世界已遍地开花,各项研究也在热火朝天的进行中,关于针灸镇痛的治疗方法因为其各项优点也受到社会各界的关注与支持。作为我国的传统医学,在未来碰到了各种机遇与挑战。
总体来说,国际针灸在治疗疼痛方面做了较深入的研究,关于针刺镇痛效应的机理,世界各国做了较广泛的研究。
参考文献 : 中文:
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英文:
1Inhibiting pain with pain LIU Xiang 2001; ○2Effects of acupuncture on patients with fibromyalgia:study protocol ○of a multicentrerandomized controlled trial.Jorge Vas, Manuela Modesto, Inmaculada Aguilar, Koldo Santos-Rey and Nicolás Benítez-Parejo, et al.2011;
3Central neurotransmitters and acupuncture analgesia; ○4Acupuncture Analgesia-I.The Scientific Basis ; ○5Acupuncture Analgesia-II.Clinical Considerations ; ○6Acupuncture ○Anesthesia and Analgesia for Clinical Acute Pain in Japan; ○7Neural mechanism underlying acupuncture analgesia
第五篇:现代生物制药技术的研究进展
燕京理工学院现代制药技术论文
燕京理工学院
Yanching Institute of Technology
(2016)届化工与制药专业现代制药技术论
文
题目: 现代生物制药技术的研究进展 学院: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 专业: XXXXX 学号: XXXXXXX 姓名: Dream 指导教师: 林贝 教研室主任(负责人): 林贝
2015 年 6 月 4 日
燕京理工学院现代制药技术论文
现代生物制药技术的研究进展
Dream 化工与材料工程学院 化药1204班 学号XXXXXXX
指导教室 林贝
摘 要
本文简述了近年来基因工程在生物制药技术的发展和应用。其中主要从基因操作中大分子的分离、PCR技术、基因芯片、外源基因的表达这4个方面叙述基因工程相关技术的应用和发展,以及基因工程药物的产业化现状与发展趋势。
关键词:生物技术
基因工程
基因操作技术
生物制药 基本概念 1.1 生物技术
广义的生物技术是指人类对生物资源(包括动物、植物、微生物)的利用、改造的相关技术。其发展经历了三个不同的阶段——以酿造为代表的传统生物技术,以微生物发酵为代表的近代生物技术,以基因工程、细胞工程、酶工程和蛋白质工程为代表的现代生物技术。
是二十世纪70年代开始异军突起的高技术领域,在医疗、制药、农业、轻工食品及环保业发展迅速。[1]以上的生物技术成果集中应用于医药工业。
1.2 现代生物技术两大核心工程 1.2.1 工程
概念:基因工程是分子遗传学和工程技术结合的产物。是现代生物技术的核心它能按人类需要把遗传物质DNA分子从生物体中分离出来,进行剪切、组合、拼装合成新的DNA分子。再将新的DNA分子植入某种生物细胞中,使遗传信息在新的宿主细胞或个体中得到表达,以达到定向改造或重建新物种的目的。
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燕京理工学院现代制药技术论文
1.2.2 细胞工程
概念:利用细胞融合技术把含有不同遗传物质的细胞合成杂种细胞。并使之分裂生长成为杂种生物。它包括体细胞融合、核移植、细胞器摄取和染色体片段的重组等。
1.3 现代生物制药
主要指基因重组的蛋白质分子类药物的制造过程,即利用基因工程、抗体工程或细胞工程技术生产的源自生物体内的天然物质,用于体内诊断、治疗或预防药物的生产过程(也可称基因工程制药)。基因操作技术
基因大分子的分离主要指质粒(plasmid DNA)和基因组DNA的分离。质粒分离的常用方法有碱变性抽提法、煮沸法、去污剂裂解法、质粒DNA释放法、酸酚法等。质粒在基因工程中最常用来做成各种克隆载体(cloning vector)或表达载体(expression vector)。质粒载体还可用于RNA干扰(RNA inter-ference)的研究[1](由于这一技术的研究和应用,美国科学家Andrew Z.Fire博士和Craig C.Mello博士获得了2006的诺贝尔生理学或医学奖)。基因组DNA的分离通常采用酚-氯仿法、基因文库(gene library)、Southern杂交以及PCR扩增技术等。其中基因文库是指含有某种生物基因组不同基因片段的一群DNA重组体克隆,包括cDNA文库(com-plementaryDNA library, cDNA library)和基因组DNA文库(genomic library)。最近又有研究者利用名为chum-RNA的小分子RNA建立非PCR扩增的单细胞cDNA文库[2]。
2.1 聚合酶链式反应
聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)是一种在体外模拟天然DNA复制过程的核酸扩增技术。该法由Mullis等人于1985年发明,并于1993年获得了诺贝尔化学奖。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引
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物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸:DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基互补配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链,重复循环变性--退火--延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需2~4分钟,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。PCR技术可分为定性PCR和定量PCR。
2.2 定性PCR技术
定性PCR技术包括:反转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR),是从非常少量的mRNA样品构建大容量cDNA文库的方法,还发展出实时RT-PCR用于定量实验[3];多重PCR(multiplex PCR),是指在同一PCR反应体系中加入多对不同的引物,以扩增同一模板的不同区域;反向PCR(inverse PCR),该法可以对一个已知DNA片段两侧的未知序列进行扩增和研究;锚定PCR(an-chored PCR),现称为cDNA末端快速扩增技术(rap-id amplification of cDNA ends,RACE)[4]。
2.3 荧光标记分子
定量PCR技术以实时PCR(real time PCR)为代表,其基本原理是在PCR反应体系中引入荧光标记分子,对每一反应时刻的荧光信号积累进行实时监测,计算出PCR产物量,或通过标准曲线法得出初始模板量。
2.4 基因芯片
基因芯片(gene chip ormicroarray),是生物芯片的一种,其基本技术包括:核酸方阵的构建、样品的制备、杂交和杂交图谱的检测及读出。根据用途不同可分为表达谱芯片(expression profile chip)、测序芯片和诊断芯片。其中表达谱芯片的应用最为广泛,可用于基因功能分析、疾病发生机制的探讨及药物研究和筛选[5]。(1)确定药靶基因:通过比较正常细胞与异常细胞表达谱之间的差异,从而确定药靶基因。(2)监测药物治疗前后的基因表达变化:该监测可有3方面的作用。一是用于研究药物作用机制,通过监测基因表达的变化,可研究药物作用途径和对细胞信号转导的影响,从而了解该药物的作用机制;二是用于研究药物毒
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理,从表达谱的改变和异常表达,便可分析药物毒理;三是用于药物筛选,利用用药前后表达谱的改变,通过分析病理、生理、生化原理,能高效地筛选出新的药物或先导化合物。N A 芯片技术在药物基因组学的应用, 一方面可加速药物基因组学的发展;另一方面: D N A 芯片利用药物基因组学的研究成果, 根据基因型将人群划分为各种类型。D N A芯片可自动快速地检测哪些可影响药物效应的基因(为药物代谢酶、药物作用靶标等)例如设计一种淋巴白血病药物基因组芯片, 包括所有可能影响病人化疗反应的基因, 借助于这种芯片, 根据病人的基因型分类, 医生为每一个病人选择合适的治疗药物和剂量。
2.5 外源基因
导入宿主细胞的外源基因,通过基因表达得到相应的蛋白质产物。根据宿主细胞的不同可分为原核细胞表达系统和真核细胞表达系统。在外源基因表达时,通常把一个报告蛋白的基因与一个目的蛋白的基因融合在一起,形成融合蛋白,用于目的蛋白的检测与纯化。常用的报告蛋白有β-半乳糖苷酶(β-gal-actosidase)、谷胱甘肽S-转移酶(glutathione s-transfer-ase,GST)、绿色荧光蛋白(green fluorescence protein,GFP)以及硫还蛋白(thioredoxin, Trx)等。其中值得一提的是GFP,2008年8月有3位科学家因此获得诺贝尔化学奖:日本科学家Osamu Shimomura、美国科学家Martin Chalfie、美籍华人科学家钱永健。除了直接标记目的蛋白用于检测与纯化外,还可利用某些GFP具有荧光共振能量转移(fluorescence resonanceenergy transfer,FRET)的现象,用于蛋白质折叠[6]、蛋白质-蛋白质相互作用[7]、信号转导通路等[8]方面的研究。现代生物制药的现状
国际上,生物制药业主要集中在美国日本和欧洲,其中美国作为生物制药的发源地,无论是在经费投入、产品开发和研制,还是在产品生产和市场卜都居于国际领先地位,其它开发的产品和市场销售额占全球的90%以上。目前, 美国共有生物制药公司约1400家,具中形成规模生产的有Alzlgen、Seherir一g一Plougll、EliIJ1l一yMcrk、Gelexlteell等20多家公司。日本在生物技术的开发仅次美国, 目前共有生物制药公司约600家,其中麒麟啤洒、中外制药、味之素等著名厂商不仅在日本习内处与生物制药各方面的领先地位,而不断加强世界市场的开拓,进入欧洲和亚洲市场。欧洲在生物技术的开发上稍落后于日本但
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近两年来欧洲在生物技术的投入和新公司成众的数量上急速增长,目前欧洲的生物制药公司约有300家但还处在发展的开始阶段。
3.1 我国生物制药的现状
至2004年我国有现代生物制药企业114家,其中疫苗生产企业28家,可以生产27种基因工程药物和26种病毒的41种疫苗。按现价统计规定,生物生化制品生产企业全国409家,总产值220亿元,销售收入196亿元。“十五”前四年,平均每年大于20%的速度增长用于该领域的投资不断加大于固定资产平均增长32.5%。我国现已成为世界疫苗最大生产国年产量超过了10亿个计量单位。儿科常见病疫苗年产量达5亿人民币除满足自用外还向世界卫生组织(WHO)提供疫苗产品用于其他国家。
3.2 我国生物制药存在的问题及应采取的措施
我国生物制药存在一系列问题开发水平低缺少创新产品生物制药产业下游技术薄弱重复生产严重、资源浪费过大产业化规模小、市场竞争无序。可采取的措施以仿制促进创新最终以创新实现产业飞跃,多渠道建立融资网络改革科研体制建立新的产学研一体化的机制,加强国际交流与合作积极应对国际竞争加强宏观调控强化和规范财税优惠政策。基因工程在生物制药中的发展趋势
目前基因工程药物的研发趋势是:(1)发展表达载体:目前最主要的用于生产的表达载体是哺乳动物细胞和大肠杆菌。大肠杆菌属于原核表达系统,没有糖基化功能,只能用于表达功能蛋白不需要糖基化的重组药物,如胰岛素等,且目的蛋白大量表达之后易形成包涵体,不易复性。
而功能蛋白需要糖基化的则主要在哺乳动物细胞中表达。也有用真核化的原核表达载体[9]。目前还有“人源化”酵母表达体系和植物表达体系正在发展。(2)对现有的重组药进行基因工程改造和修饰:通过基因工程的改造和修饰使蛋白药物在临床应用上更安全更有疗效,如G-CSF和EPO等突变体药物研究与开发。目前,由于天然基因工程药物品种的研究已经相当普遍,因此采取对现有的重组药进行基因工程改造和修饰的策略,既可以避免侵犯知识产权,又可以为新药研究
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开辟出新途径。(3)改变给药途径:在继续改进注射用溶液和注射用无菌粉末的稳定性之外,还发展出化学修饰型、控释微球型和脉冲式给药系统。而在鼻腔、口服、直肠、口腔、肺部给药方面也已取得重大进展。生物制药研究新进展
5.1 计算机辅助药物设计技术发展
计算机技术的发展和向药物化学学科的渗透,促进了药物设计的发展。20世纪90年代计算机辅助药物设计取得突破性进展,现已成为药物研究和开发的重要方法和工具。
计算机辅助药物设计利用了计算机快速、全方位的逻辑推理功能、图形显示控制功能,并将量子化学、分子力学、药物化学、生物化学和信息科学结合起来,研究受体生物分子与药物结合部位的结构与性质、药物与受体复合物的构型和立体化学特征、药物与受体结合的模式和选择性、特异性、、药物分子的活性基团和药效构象关系等,从药物机理出发,改进现有生物活性物质的结构,快速发现并优化先导化合物,使其尽早进入临床前研究,减少传统的新药研究的盲目性,缩短新药研制的时间。
计算机辅助药物设计有两类方法,一类是基于机理的药物设计(MBDD),另一类是基于结构的药物设计(SBDD),基于机理的药物设计要针对药物作用机理,从靶点出发,考虑药物与受体的作用过程,并要模拟药物在体内的吸收、转运、代谢等动态过程,比基于结构的药物设计更合理,但该法还不成熟。目前的计算机辅助药物设计主要还是基于结构的药物设计,今后的计算机辅助药物设计的目标是向基于机理的药物设计方向发展。相信随着生命科学和计算机科学的发展,考虑药物不同作用机理和全部作用过程的计算机辅助药物设计技术将逐步建立并不断完善。
5.2 组合化学与高通量筛选技术发展
组合化学是近20年发展起来的一种合成大量化合物的新方法,它是建立在高效平行的合成之上,在同一个反应器内使用相同条件同时制备出多种化合物,建立各类化合物库的策略。组合化学通常采用操作、分离简便的固相化学合成。液
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相化学合成技术也在快速发展和完善中。
在药物研究过程中,通过化合物活性筛选而获得具有药物活性的先导化合物是新药研究的基础。随着分子水平的药物筛选模型的建立,筛选方法和技术都发生了根本性的变化,出现了高通量筛选的新技术,大大加快了先导化合物的寻找和发现,并促进了高通量有机合成。近年来,组合化学与高通量筛选结合,使组合化学的化合物库种类、数量不断扩大,筛选的先导化合物数量和种类也在不断地增多,使新药的种类和数量也在不断地增加。组合化学实现的自动化合成仅20世纪90年代后得到的各类化合物总和已超过了人类有史以来所发现化合物的总和,故有人把组合化学与高通量筛选结合技术称为“新药发现的高速公路”,据文献记载,1992年~1998年的几年,经过组合化学化合物库与高通量筛选,确定的候选药物已有46个,并已进入人体测试阶段。[10]显然,组合化学与高质量筛选的结合技术,大大地加快了新药研制的步伐。虽然如此,组合化学建立的大型化合物库,为筛选也带来了困难,因此,利用组合化学设计,构建具有结构多样性的小型而便于筛选的组合化合物库,结合化学信息学和高通量筛选,将是组合化学与高通量筛选结合的一项重要课题。
5.3 药物手性合成技术发展
化学合成技术在新药发现过程中发挥着十分重要的作用。近年来由于有机化学学科新理论、新反应、新技术不断发现,使得合成反应具有化学选择性成为现实,并促进了药物合成技术的快速发展,其中手性合成技术使新药研制的领域不断扩大。
手性是自然界的本质属性。在生物体手性环境,如酶、受体、离子通道、蛋白质、载体中,分子之间手性匹配是分子识别的基础,受体与配体的专一作用,酶与底物的高度、区域、位点和立体催化专一性,抗原与抗体的免疫识别都与手性有关,同时药物的生物应答常受到手性影响,包括药物在体内的吸收、转运、分配、位点活性的作用以及代谢和消除。所以,手性药物的开发是当前医药界重点研究的热点之一,并取得了令人注目的成就。目前已上市的药物中手性药物约占1/3,如2000年全球手性药物销售额达1233亿美元。
手性药物的制备技术主要有拆分法、化学合成法和生物合成等三大类,发展较快的是后二类。化学合成法是在不对称催化剂存在下,利用化学反应的动力学
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和热力学不对称性,进行单一对映体合成。在已上市的手性药物中,其手性中间体均可通过现有的重(双)键不对称还原技术,特别是不对称氢化和不对称转移氢化来合成。至今为止在不对称催化合成中,昂贵的手性配体和贵金属的使用,以及手性催化剂的催化效率仍是制约其在手性技术上应用的关键。因而,手性催化剂的设计和合成,以及催化剂的回收循环使用是当今不对称催化合成研究的方向。
生物合成法则利用催化剂, 酶-催化反应的高度、底物、区域、位点和立体选择性来合成手性药物。生物合成法具有选择性高、产率高、反应条件温和等特点,随着科学技术的发展,生物合成法将成为手性制备的高效手段。
5.4 药物生物技术发展[11]
生物技术药物是指利用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其它生物技术研制的蛋白质、抗体或核酸类药物,它是目前生物技术研究最为活跃的领域,给生命科学的研究和生物制药工业带来了革命性变化。
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