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211重点学科
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"211工程“重点学科——现代合成与分离分析化学

  本项目由我校化学学科业已形成的中药标准化研究与标准品生产、催化合成以及表面界面分析监测新原理新方法等三个颇具特色的研究方向组成,涉及化学、化工、药学、生物和材料等学科领域。项目瞄准学科发展前沿,围绕为国家特别是湖南省地方经济建设服务的宗旨,对药用植物资源分离提取、纯化、检测与表征、标准化,实现标准品高通量生产,进而指导与之相关的催化合成、功能基团的修饰及药用植物绿色培育相关的化学品等进行研究与开发,体现学科方向的高度集成和交叉融合,具有明显的创新性。项目建设意义和必要性按方向分述如下:
  
  
  
  1.1.中药标准化研究与标准品高通量生产:
  
  当今世界,医药工业最大的特点是产业的高度专利依赖性和专利药品发达国家的高度垄断性。随着全球贸易一体化的推进和知识产权保护的加强,新药仿制几乎不可能。我国有丰富的中草药资源、历史悠久的中医药理论和比较坚实的中药制药非工业基础,因此,中草药研究是我国加入WTO后最有可能形成自主知识产权同时又关系到我国医药产业生死存亡的关键性研究领域。目前,我国中药在国际市场所占份额仅为3-5%,尚有很大的发展空间。湖南省中草药自然资源名列全国第二,常见的植物药品种多达1700余种,但在中草药关键技术研究方面尚相对落后,导致了作为中草药资源大省却是制药弱省的尴尬局面。
  
  要改变我国中药在国际市场份额过小的局面,要使湖南由中草药资源大省变为制药强省,必须实现中药现代化和产业化。中药和天然药物的药效物质研究与中药现代化有着密切关系,其研究成果对中药创新药物的研制开发、中药炮制理论的阐明、中药制剂现代化的发展和中药药品的质量控制均会起到极大的促进作用。依据中医药整体观和辨证论治的原则,研究适用于中药复方有疗效的化学成分测定标准和方法,择其具有生理活性的主要化学组分定量测定以评价药品的内在质量,是实现中药现代化的核心问题之一。而成分对照品的完善及标准化分析方法的建立则是这一核心工作所不可缺少的分子基础。中药现代化的一个重要标志是有效地控制中药制剂的质量,药效成分标准对照品及标准化分析方法的缺乏和不全严重影响了中药质量控制、有效成分研究及系列标准建立和中药产品量效关系的准确评估等。目前在国际上许多药用植物中的药用成分如:银杏叶提取物(GBE)中的内酯、黄酮,人参中的人参皂甙,贯叶连翘中的金丝桃素、茶叶中的茶多酚、紫锥菊中的菊苣酸等的测定已完全由高效液相色谱法完成,这些方法在我国已有部分开始应用,但未完全铺开。主要问题和障碍是由于缺乏该方法所必需的高纯度对照品,此类对照品国产来源不稳定,主要依赖进口(由Sigma、Merk等几个大型国际化学品公司控制),价格昂贵,不易得到,这严重阻碍了我国中药现代化进程。
  
  针对这种状况,我们在国家“十五”科技攻关项目的支持下,在中药标准化研究方面已开展了大量卓有成效的研究工作。本方向集分离分析科学、中医药学、植物化学及药物化学为一体,其建设成果对于中药现代化及重要产品科技含量的提升具有明显意义,可派生出分离工艺方面和分析所得的指纹谱库等发明专利,对于我国传统方剂及中药保护品种等研究和生产将产生一系列涉及知识产权保护及专利方面的重要成果。
  
  2.催化合成与绿色农用化学品:催化合成是将催化科学与技术、纳米技术和组合化学等应用于现代合成化学领域的基础与应用基础。多年来我们面向国家和地方经济建设主战场,围绕医药中间体及香料新品种的催化合成和新农药创制开展了大量创新性研究工作,取得了突出的基础和应用研究成果,已有多项成果在省内外大中型企业和乡镇企业转化为生产力,并产生显著的经济效益,《湖南日报》曾做专题报道。该方向在1987年被湖南省教委确定为重点发展学科。
  
  我们通过对植物光合作用的化学调控,利用发光材料的转光性能将阳光中的绿色成分转换成红色光或将紫外光成分转换成蓝色光和红色光,提高太阳光的利用率,达到了使作物根系发达、茎叶茂盛、品质优越、抑制病害虫害、增产增收的突出效果。该研究对发展生态农业具有重要意义。
  
  3.表面与界面分析监测新原理新方法:现代化学学科的发展趋势和前沿之一是从体相拓展到涉及表相的研究。广为存在的多相体系中,反应或作用总是在表面界面上进行的。表面界面微区原位动态分析监测新原理新方法新技术的研究和发展,是深入探索众多学科领域表面界面重要基础问题和开展应用研究的关键。本方向将研究探索获取表面界面微区原位动态多维信息,应用于药物分析、药物活性高通量筛选微器件、化学/生物传感器与阵列、表面功能性修饰改性和催化剂表面科学等领域,对化学、化工、生物、药学和材料科学等领域的研究开发具有十分重要的理论意义和应用价值。
  
  综上所述,通过对“现代合成与分离分析化学”进行“十五”“211工程”重点建设,在中药标准化、标准品生产、分析检测新方法和催化合成等方面取得处于国内一流、有国际影响的成果,为国家和湖南省地方经济建设服务。
  
  
  
  二、项目建设的指导思想、建设目标
  
  坚持为国家和地方经济发展服务的建设方向,提高科技创新能力,形成创新团队,使科学研究在相关领域具有承担国家重大项目的能力,取得在理论上具有国际先进水平、在应用上能为发展地方经济做出重大贡献的成果,使本项目建设学科成为知识创新、技术创新以及高学历和高素质人才培养中心。
  
  
  
  三、项目已有的基础
  
  1.中药标准化研究与标准品高通量生产:近年来在中草药成分分析、分离及标准品制备方面进行了大量的研究工作,对贯叶连翘、银杏叶等10余种药用植物原材料及标准化提取物中的成分进行了较为深入的研究,在国内外重要学术刊物上发表了一批高质量的研究论文;开发了博落回标准化提取物月产50公斤的工艺,并已中试生产;研制出的红花黄色素A等8种标准对照品已投入批量生产,这些对照品已在相关中药生产厂家应用,并被卫生部采用。该方向已有3项成果获部省级科技进步奖,申请国家发明专利1项。目前主持国家“十五”科技攻关项目1项(100万元)、国家计委现代中药产业化专项项目1项(300万元),承担国家自然科学基金项目2项。该方向学术队伍中有中国科学院院士1人,教授7人,具有博士学位的8人。该方向在国内同类学科方向中处于领先水平。
  
  2.催化合成与绿色农用化学品:在催化合成新方法、催化新材料、可再生资源深度加工利用中的重要催化反应和绿色农业新材料等方面开展了卓有成效的研究工作。已主持完成国家自然科学基金课题3项(1项被选为国家基金委重要成果),省杰出人才基金、省计委、省经委重点开发项目和省教委重点课题等6项,有多项应用成果在企业推广。获部省级科技进步奖2项、国家发明专利1项;在国内外学术刊物发表了80余篇高质量论文。目前主持国家自然科学基金项目3项、省部级课题10多项,与长岭炼油厂、国家南方农药创制中心和长沙卷烟厂等有多项合作项目,获横向课题经费近300万元。该方向学术梯队中有教授7人,其中留学归国人员3人,具有博士学位的5人。
  
  3.表面与界面分析监测新原理新方法:近年来已在药物分析传感、血液流变学、微生物检测、电极/溶液界面多参数动态表征、界面非线性过程分析、近红外无损生医分析、电(化学)镀表面过程表征、界面传输与液膜分离和催化剂表征等领域完成了大量的创新性工作。在Anal.Chem.,J.Phys.Chem.及《中国科学》等国内外高质量学术刊物上发表论文200余篇,SCI引用500多次。成果获国家和部省级奖4项。目前主持国家自然科学基金项目5项、教育部高校优秀青年教师教学科研奖励计划和湖南省杰出人才基金项目3项、其他省部级课题6项。该方向目前有教授6名,5人具有博士学历。
  
  四、主要建设任务及具体目标
  
  1.主要学科方向的凝炼及学科集成、融合、交叉的设想
  
  方向一:中药标准化研究是中药现代化的关键。该方向将分离分析科学、中医药学、植物化学及药物化学有机结合,基于湖南省丰富的中草药资源,结合树脂吸附分离、液相色谱和毛细管电泳、质谱等现代分离分析技术提取纯化中草药成分,并实现标准品高通量生产。
  
  方向二:以合成化学、化学生物学为基础,融合催化科学与技术,在中草药有效成分活性基团结构修饰、农药与医药中间体和香料新品种的创制、环保技术和绿色农用化学品等领域形成特色,实现多学科的交叉与融合。
  
  方向三:深入探索化学、化工、生物、药学和材料等领域一些重要的表面与界面基础问题,开展表面界面微区原位动态多参数分析监测的新原理新方法新技术研究,应用于药物分析、药物活性高通量筛选和化学/生物传感膜与器件研究等领域。
  
  整个项目围绕为国家特别是湖南省地方经济建设服务的宗旨,是通过对学科方向的凝炼、集成而来的有机系统,涉及药学、药物分析学、有机化学、分析化学、应用化学、物理化学、材料化学、表面科学和环境科学等诸多学科领域。
  
  2.科学研究及标志性成果
  
  方向一:
  
  以本省中草药优势品种或引种品种如:厚朴、紫花前胡、杜仲、金银花、吴茱萸、牡丹皮、紫锥菊等为基础,选定5~7个具有明确生理功效的单体成分为植物品种中的标识或药效成分,对其进行成分标准对照品的分离、纯化及制备研究,同时研制目前市场急需的标准对照品如:人参皂甙,刺五加甙B、E,五味子甲、乙素,金丝桃素等,并以所研制的对照品为基础建立相关品种、成药等产品中的标准化分析方法,为所研究的中草药提供全面而准确的成分基础,并将对照品生产进行产业化。
  
  研制拥有自主知识产权及高度自动化的多成分、高产量的标准对照品高通量分离纯化系统,并对整个生产实验室进行GMP改造,以符合国际国内药物生产的现代化要求,同时成为国家药品监督管理局及卫生部中国疾病预防控制中心的标准对照品生产基地。
  
  方向二:围绕中药现代化、农药与医药创新和精细化工发展,以高效低毒的药物分子和功能化合物为目标,通过对催化活性中心的构造及组装方法、不对称合成的Pd和Ti催化剂设计及催化反应的研究,开创有机合成新技术,合成出一批具有A类活性的化合物;针对我国农产品和可再生优势资源深度加工的需要,在催化合成含天然碳源的光学活性物和生物活性物上形成新的突破,发展绿色化学品;研究植物光合作用的调控新技术,开发绿色农用材料复合转光膜和转光玻璃,促进相关高新技术产业的发展。
  
  方向三:通过电化学、光谱学、声学及扫描探针技术的交叉融合,研究表面形貌和结构等及其对化学/生物扰动的响应;实现表面界面微区原位动态多参数分析监测新原理新方法新技术上的突破,应用于中草药活性成分分析检测、表面修饰改性、催化表面过程、时空振荡分析、膜传质与分离、金属腐蚀与防护研究等方面,促进对相关反应和过程的深入了解;研究开发化学/生物传感器及其阵列、药物活性高通量筛选微器件。
  
  通过“十五”期间的建设,取得以下标志性成果:
  
  (1)(1)建成国家药品监督管理局及卫生部中国疾病预防控制中心的中药标准对照品生产基地,争取年产值达500万,进入国际市场;
  
  (2)(2)为年产万吨级的农膜提供转光剂或生产技术;
  
  (3)(3)获国家、部省级科技成果奖3-5项,申请和获得专利5-8项,出版专著2-3部,在J.Am.Chem.Soc.,Anal.Chem.,J.Org.Chem.,J.Phys.Chem.,Langmuir等国际著名刊物上发表高水平研究论文100篇以上。
  
  3.人才培养
  
  办好已有的化学、应用化学、化学工程与工艺三个本科专业和有机化学、应用化学、分析化学、化学学科教学论四个硕士专业。获得药物分析学、物理化学、无机化学、环境科学、工业催化和高分子化学与物理硕士点;获得有机化学博士点和分析化学博士点,并争取化学一级学科博士点,使在校研究生规模达到200人左右,成为高学历和高素质人才培养中心。
  
  4.学术队伍建设
  
  着眼于造就未来学术大师、两院院士的目标,培养和引进在本领域具有国际影响的中青年优秀科技人才(包括长江学者计划、湖南省芙蓉学者计划和学校的人才引进计划),强化博士群队伍建设,加强国内外学术交流,形成一支结构合理、可持续发展的强有力的科技创新团队。
  
  5.条件建设(主要包括设备、实验室等方面的建设)
  
  添置毛细管电泳-质谱仪、液相色谱仪、高效串级柱层析系统、超临界萃取与反应装置、微反色谱系统、化学吸附与物理吸附测定仪、光合作用测定仪、激光粒度分布测定仪、电化学-表面等离子体共振联用仪、激光拉曼光谱仪、原子力显微镜等仪器设备,建立和完善中草药树脂吸附分离、中草药色谱分离与标准化、催化合成、发光材料、光谱学、电化学、表面能谱、显微技术、分子设计与模拟等实验室,以满足开展国际合作研究和人才培养的需要。
  
  6.其他建设
  
  包括图书资料建设、学术交流和师资队伍建设。
  
  
  
  五、学科建设创新性分析
  
  本项目紧密结合国家特别是湖南省经济建设和人才培养的需要,产-学-研结合开展知识创新、技术创新和教育创新,突出体现在中草药标准品高通量分离纯化系统与产业化、质量标准化综合体系;不对称催化合成新技术、光学与生物活性物催化合成新技术、新型转光材料及产业化;表面界面微区原位动态多参数分析监测新原理新方法新技术研究与应用。
  

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