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北京欧倍尔抗疟疾药物青蒿素提取与纯化虚拟仿真软件,让实验完整再现

2021-03-18
【摘要】:
本软件可以让学生逐步了解并熟悉抗疟疾药物青蒿素提取与分离纯化过程,为深入了解专业知识,锻炼动手能力,快速掌握提取分离纯化技术奠定一个良好的基础。

15世纪的欧洲,由于资本主义的发展,掠夺财富和加速资本原始积累成为资本家们的迫切需求,促使很多欧洲人渴望得到黄金,逐渐产生通过航海冒险,去东方寻找财富的“黄金梦”。历经哥伦布等一众航海家的探索后,新航路被开辟出,各大洲间基本封闭的局面被打破,欧洲人开始走上了对美洲、非洲的“殖民之路”。

从世界地图上看,相比于欧洲与美洲之间的距离,欧洲到非洲可谓是近在咫尺。但为什么欧洲人先是在美洲建立了多个以白人(或混血人种)为主体的国家,而不是在非洲上先建立,舍近取远呢?

原来,非洲有着“热带大陆”的称号,它的气候特点是高温、少雨、干燥,对于欧洲人来讲,是不适宜定居的。再加上当地热带雨林和大草原蚊虫遍地,会导致疟疾等疾病横行,死亡无数。

因为欧洲人对疟疾的认知有限,没有有效治疗疟疾的方法。直到1870年,欧洲人仅仅控制非洲大陆的10%,而且仅限于沿海地区。靠着疟疾的“保护”,非洲内陆地区的居民在短时间内才幸免于难。直到后来,欧洲人找到一种名叫金鸡纳树的植物,用它提纯奎宁,用以医治疟疾。有了药物级的奎宁,欧洲人才得以入侵非洲内陆,很快地控制了非洲。

 

01

科学家屠呦呦发现青蒿素

 

疟疾是由蚊虫叮咬引起的传染病。因在病人发病时会有全身发抖的现象,民间又称之为“打摆子”。疟疾的病原体是疟原虫,一种原生动物,不是病毒、细菌或真菌。

疟疾是一种古老的疾病,远在公元2000年前《黄帝内经·素问》中即有《疟论篇》和《刺论篇》等专篇论述疟疾的病因、症状和疗法,并从发作规律上分为“日作”、“间日作”与“三日作”。直到1880年,法国人Laveran在疟疾病人血液中发现疟原虫; 1897年英国人Ross发现蚊虫与传播疟疾的关系,它的真正病因才弄清楚。

 

当下治疗疟疾的最有效最重要的手段,是以青蒿素类药物为主的联合疗法。青蒿素是治疗疟疾耐药性效果最好的药物,由中国科学家屠呦呦研制出。她从中医古籍中得到启迪,改变青蒿传统提取工艺,创建的低温提取青蒿抗疟有效部位的方法,成为青蒿素发现的关键性突破。

青蒿素是与已知抗疟药化学结构、作用机制完全不同的新化合物,改写了只有含N杂环的生物碱成分抗疟的历史,标志着人类抗疟药物发展的新方向。从上世纪90年代起,世界卫生组织(WHO)推荐以青蒿素类为主的复合疗法(ACT)作为治疗疟疾的首选方案。现已为全球疟疾流行地区所广泛使用,近年来ACT年采购量达3亿人份以上。

 

据WHO《2015年世界疟疾报告》,由于采取有效防治措施,包括ACT的治疗,从2000年全球疟疾发病2.14亿例、死亡73.8万人,到2015年发病率、死亡率分别下降37%和60%,挽救了大约590万名儿童的生命。2015年10月,屠呦呦因创制新型抗疟药—青蒿素和双氢青蒿素的贡献,与另外两位科学家获2015年度诺贝尔生理学或医学奖。

 

02

抗疟疾药物青蒿素提取与纯化虚拟仿真软件

 

为给本专科院校相关专业的学生提供一个三维的、高仿真度的、高交互操作的、全程参与式的、可提供实时信息反馈与操作指导的抗疟疾药物青蒿素提取与纯化虚拟仿真操作平台,使学生通过在本平台上的操作练习,进一步熟悉相关专业知识与应用、培训基本动手能力,为进一步熟悉抗疟疾药物青蒿素提取与纯化奠定良好基础。北京欧倍尔研发出《抗疟疾药物青蒿素提取与纯化虚拟仿真软件》。

本软件采用虚拟现实技术,依据生产设备实际结构搭建模型,按实际生产过程完成交互,完整再现了抗疟疾药物青蒿素提取与纯化过程中运用的各种设备的操作过程。

 

软件配有操作示范、操作手册。3D操作画面具有很强的环境真实感、操作灵活性和独立自主性,为学生提供了一个自主发挥的舞台,有利于调动学生动脑思考,培养学生的动手能力,加深相关知识的记忆,同时也增强了学习的趣味性。

 

软件特色

 

本软件的特色主要有以下几个方面:

 

(1)虚拟现实技术

利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地360°旋转观察三维空间内的事物,界面友好,互动操作,形式活泼。

(2)智能操作指导

具体的操作流程,系统能够引导学生从青蒿素的提取、浓缩、分离、纯化、干燥等过程依次进行学习,并加以文字或视频说明和解释。

(4)评分系统

系统给出任务提示,并根据任务的完成情况进行评定,判断是否得分。

(5)实用性强,具有较大的可推广应用价值和应用前景

本套软件由计算机程序设计人员、虚拟现实技术人员、具有实际经验的一线工程技术人员、专业教师合作完成,贴近实际,过程规范,具有较大的可推广应用价值和应用前景。

 

(6)考核功能(PC机房版)

教师站是基于局域网的网络通信与控制软件,可以方便的对学员机的项目进行统一启动和控制,实时显示得分,对成绩进行统计等。主要有仿真项目考试、班级管理、成绩管理、理论考试等功能。

 

软件定位

 

本套软件主要面向本科、专科以及职业教育中的中制药相关专业学生的实训练习及考核培训。

 

本软件可以让学生逐步了解并熟悉抗疟疾药物青蒿素提取与分离纯化过程,为深入了解专业知识,锻炼动手能力,快速掌握提取分离纯化技术奠定一个良好的基础。