Unterlagen zur Antragstellung im Rahmen des Lehrförderungsfonds - Inhalt Antrag an den Lehrförderungsfonds
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Unterlagen zur Antragstellung im Rahmen des
Lehrförderungsfonds
Inhalt
Antrag an den Lehrförderungsfonds
Leitfaden
…
Heinrich-Heine-U
niversität
Düsseldorf
H E I N R I C HH E I N E
U NI \ . / ft i 5t I A T t ) u s s t L I ) o R t
Antrag an den Lehrförderungsfonds
1 Antragssteller/in
Name(Fakultät,
Institut,
Wissenschaftliche
Einrichtung):
Prof.Dr.ThomasKurzundDr.FinnK. Hansen
lnstitut
für Pharm.undMed.Chemie
WE Pharmazie
2 rechpartner/in
Titel: Name: vorname:
Prof.Dr. Kurz Thomas
Telefon: Fax:
0211-8114984 0211-8113847
E-Mail: Funktion(2.8.Dekan/in,Institutsleiter/in):
thomas.
kurz@uni-duesseldorf.de Universitätsprofessor
3 urzbesch
Bezerchnung:
Nachhaltige
Umstrukturierung
des Praktikums einschließlich
,,Chemie der Analytikder organischen
Arznei-,Hilfs-und Schadstoffe"
durchverstärkten
Praxisbezuo
und forschendesLernen
zu Zielenund Inhalten(ausführlichen
KurzeBeschreibung Projektbeschreibung
an Handdes Leitfadens
bittein denAnhang):
ZahlreicheEvaluierungen und Gesprächemit der Fachschaft sowieden Tutorenhaben
eindeutigergeben,dass das Praktikum,,Chemie einschließlich der Analytikder organischen
Arznei-,Hilfs-und Schadstoffe" inhaltlich
veraltetist. Für die etwa 100-120Studierenden,
die jedes Jahr die praktischeLehrveranstaltung absolvieren,wurde deshalbein vollständig
neues Lehrkonzeptentwickelt,das durch problemorientiertes und forschendesLernen
charakterisiertist. RealistischeArbeitsbedingungen werdendurch strukturelleMaßnahmen,
neue Praktikumsversuche und punktuelle,gezielteapparativeAnschaffungengeschaffen.
Begleitend zum Praktikumwird in Seminarendie Vermittlung erlernterInhalteund in
anschließender Diskussiondie Kommunikationsfähigkeit trainiert.
InteressiertenStudierenden wird die Möglichkeitgegeben,im Rahmendes
Wahlpflichtpraktikums (ca.8 Studierende pro Jahr)und des Pharmaziepraktikums (ca.2
Studierende pro Jahr)die Thematik,,moderne Synthesemethoden" zu vertiefen.Didaktisch
sollsomitein ,,roterFaden"zwischender Ausbildungim Grundstudium, den
Forschungspraktika des Hauptstudiums und des Pharmaziepraktikums sowieeine optimale
Vorbereitungauf das Berufslebenerreichtwerden.
(in Euro;max.60.000Euro):
Antragssumme
46 872.47€
Beantragter (mind.1 bis max.4 Semester,
Förderzeitraum Beginnist immerder Semesteranfang):
01.10.2012- 31.03.2013
Stand:26.04.201
2 Antragan den Lehrförderungsfonds.
Seite2 von 4
Heinrich-Heine-Universität
Düsseldorf
ErfüllungfolgenderKriterien(Mehrfachnennungen möglich,Nachweise
werdenin der
ausführlichen ng im Anhanggeführt)
Projektbeschreibu
I Forschendes Lehrenund Lernen
E Praxisnähe,Anwendungsbezug, Berufsfeldbezogenheit
I Internationalisierung
E Interdisziplinarität
E Vermittlungvon Schlüsselqualifikationen
E nuctt
Anlagen
1. Detaillierte Projektbeschreibung
2. Erklärung der Antragsteller
3. Strukturplan inkl. Kurzbeschreibung der Versuche
4. Zeitplan
5. Kurze Beschreibung der Festphasensynthese und Flow Chemistry
6. Stellungnahme der Fachschaft
7. Vorstellungen der Fachgruppe Pharmazeutische Chemie der DPhG zur
zukünftigen Apothekerausbildung im Fach Pharmazeutische Chemie
8. Stellungnahme von Future Chemistry
9. Angebote
Anlage 1
Antrag an den Lehrförderungsfonds der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
für das Lehrprojekt
Nachhaltige Umstrukturierung des Praktikums
„Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und
Schadstoffe“
durch verstärkten Praxisbezug und forschendes Lernen
Projektleiter:
Prof. Dr. Thomas Kurz Dr. Finn K. Hansen
Tel.: 0211-8114984 Tel.: 0211-8114582
Fax: 0211-8113847 Fax: 0211-8113847
mail: thomas.kurz@uni-duesseldorf.de mail: finn.hansen@uni-duesseldorf.de
Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie
Universitätsstr. 1
40225 Düsseldorf
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie
Prof. Dr. Thomas Kurz ist Universitätsprofessor für Pharmazeutische und Medizinische
Chemie und ist der verantwortliche Hochschullehrer für die Praktika „Arzneistoffanalytik unter
besonderer Berücksichtigung der Arzneibücher (Qualitätskontrolle und –sicherung)“ und
„Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“. Das
Arzneistoffanalytik- Praktikum konnte durch die finanzielle Unterstützung des
Lehrförderfonds zum Wintersemester 2009/10 umfangreich inhaltlich und didaktisch
umgestaltet werden. Das neu strukturierte Praktikum erfuhr sowohl von Seiten der
Studierenden als auch von Vertretern der pharmazeutischen Industrie regen Zuspruch. Die
damalige Mitantragstellerin Frau Dr. Miriam Pein wurde in diesem Zusammenhang mit dem
Lehrpreis der HHU ausgezeichnet. Die Studierenden Robin Meier, Sandra Lindert und
Karina Schäfer erhielten für ihre Seminararbeit im Rahmen des neu strukturierten Praktikums
den Studierendenpreis der HHU.
ZIELE DES PROJEKTS UND ADRESSIERTE ZIELGRUPPEN
Ziel des Projekts ist es für das Praktikum „Chemie einschließlich der Analytik der
organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ ein vollständig neues Lehrkonzept zu
etablieren, welches durch problemorientiertes und forschendes Lernen charakterisiert ist. Es
sollen realistische Arbeitsbedingungen durch strukturelle Maßnahmen, neue
Praktikumsversuche und punktuelle, gezielte apparative Anschaffungen geschaffen werden.
Begleitend zum Praktikum soll in Seminaren die Vermittlung erlernter Inhalte trainiert und in
anschließender Diskussion die Kommunikationsfähigkeit verbessert werden.
Interessierten Studierenden soll die Möglichkeit gegeben werden, im Rahmen des
Wahlpflichtpraktikums (ca. 8 Studierende pro Jahr) und des Pharmaziepraktikums (ca. 2
Studierende pro Jahr) die Thematik „moderne Synthesemethoden“ zu vertiefen.
Prak0kum*„Chemie*einschließlich*der*Analy0k*der*
Grundstudium* organischen*ArzneiE,*HilfsE*und*Schadstoffe“*
(ca.*120*Studierende*pro*Jahr)*
*
Hauptstudium* Wahlpflichtprak0kum*
(ca.*8*Studierende*pro*Jahr)*
Prak0sches* Pharmazieprak0kum*
Jahr* (ca.*2*Studierende*pro*Jahr)*
Abb. 1. Zielgruppen.
HINTERGRUND
Im Mittelpunkt der Ausbildung und des Berufslebens eines Pharmazeuten/Apothekers stehen
die Entwicklung, Herstellung und die pharmazeutische Qualität (Analytik) von Arzneistoffen
(Wirkstoffen). Ein Kerngebiet der Arzneistoffentwicklung ist die Wirkstoffsynthese.
Arzneistoffe wurden über viele Jahrzehnte nur durch die klassische organische Synthese
gewonnen. In der jüngeren Vergangenheit wurden diverse Hochdurchsatz-Assays entwickelt,
Stand: Mai 2012 Antrag an den Lehrförderungsfonds ! Seite 1 von 7
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie die es ermöglichen, eine Vielzahl von Wirkstoffkandidaten auf biologische Wirksamkeit zu untersuchen. Entsprechend haben sich die Anforderungen an die Wirkstoffsynthese verändert, da größere Substanzbibliotheken auf biologische Wirksamkeit untersucht werden können. Konsequenterweise mussten (zeit)effizientere Wirkstoffsynthesen entwickelt, um den Substanzbedarf der Hochdurchsatz-Assays zu befriedigen. Dieser Bedarf konnte durch die Entwicklung von modernen Syntheseverfahren wie der Mikrowellensynthese, Festphasensynthese (kombinatorische Chemie) und „Flow Chemistry“ erfüllt werden. Hierdurch wurde die Wirkstoffsynthese und –Entwicklung (Wirkstoffforschung) nachhaltig verändert. Diese Verfahren zeichnen sich insbesondere durch sehr kurze Synthesezeiten aus und ermöglichen somit, schnell und ergiebig Substanzbibliotheken mit einer großen Diversität zu generieren. Sie werden mittlerweile routinemäßig in der Wirkstoffentwicklung in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt. Bisher ist von diesen modernen Verfahren im Praktikum „Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ nur die Mikrowellensynthese vertreten. Die Festphasensynthese und die „Flow Chemistry“ fehlen bisher in der Ausbildung. AUSGANGSSITUATION Zahlreiche Evaluierungen und Gespräche mit der Fachschaft sowie den Tutoren haben eindeutig ergeben, dass das Praktikum „Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ inhaltlich veraltet ist. Insbesondere bemängeln die Studierenden den geringen Bezug zur späteren praktischen Tätigkeit sowie die didaktische Gestaltung des Praktikums. In diesem Zusammenhang wird ausdrücklich kritisiert, dass sich viele der durchgeführten Versuche von der praktischen Durchführung sehr ähneln und dass erheblich Wartezeiten durch die vorgegebenen Versuchsvorschriften entstehen. Studierende aus den höheren Semestern und Fachschaftsvertreter empfehlen eine Umstrukturierung in Anlehnung an das Arzneistoffanalytik-Praktikum. Unsere Analyse des im 2. Fachsemester durchgeführten Praktikums hat ergeben, dass tatsächlich 70% der durchgeführten Versuche sich mit der klassischen organischen Synthese von pharmazeutisch relevanten Molekülen beschäftigen. In Bezug auf den chemischen Reaktionsmechanismus sind die Experimente zwar durchaus heterogen gewählt, bei der praktischen Durchführungen sind aber diverse Ähnlichkeiten festzuhalten. In der Praxis werden verschiedenen Chemikalien nach einer vorgegebenen Vorschrift in einen Rundkolben als Reaktionsgefäß gegeben und für eine vorgegebene Zeit entweder erhitzt oder bei Raumtemperatur gerührt. Hierdurch entstehen erhebliche Wartezeiten. Die Studierenden können diese Zeit zwar nutzen, um Versuchsprotokolle vorzubereiten, letztendlich geht hierdurch aber viel wertwolle Ausbildungszeit verloren. Nach Beendigung der Reaktion werden sämtliche Rohprodukte dieser Experimente durch Extraktion oder Umkristallisation gereinigt. Didaktisch ist dieses ungünstig, da wenig problemorientiertes Lernen stattfindet und stattdessen die vorhandenen Vorschriften abgearbeitet werden. Weiterhin ist uns aufgefallen, dass die Studierenden Probleme haben, ihre Experimente im Rahmen der Forschungspraktika des Hauptstudiums (Wahlpflichtpraktikum) selbstständig zu planen (siehe didaktische Neugestaltung). METHODISCHES VORGEHEN UND MASSNAHMEN Aufgrund der geschilderten Ausgangssituation ist eine nachhaltige Umstrukturierung des Praktikums „Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ dringend erforderlich. Diese Umstrukturierung soll sowohl eine strukturelle und inhaltliche Modernisierung als auch eine didaktische Neugestaltung umfassen. Insbesondere soll durch den Einsatz moderner Verfahren der Wirkstoffsynthese eine große methodische Vielfalt etabliert werden und die Studierenden somit optimal auf die zeitgemäßen Anforderungen der Arzneistoffsynthese und –Analytik im Hauptstudium und Beruf vorbereitet werden. Hierzu muss das Spektrum der apparativen Ausrüstung erweitert und modernisiert werden. Die Neugestaltung des Praktikums kann mit der bestehenden Stand: Mai 2012 Antrag an den Lehrförderungsfonds ! Seite 2 von 7
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie räumlichen Grundausstattung erfolgen. Im Einzelnen sollen folgende Maßnahmen getroffen werden: Strukturelle Neugestaltung: Das Praktikum wird durch die Einteilung in die Module „klassische organische Synthese“, „organische Analytik“ und „moderne Synthesemethoden“ grundlegend neu strukturiert (siehe Anlage 3). Die zu bearbeitenden Inhalte der jeweiligen Module sind dabei so gewählt, dass die Studierenden auch mit forschungsbezogenen Problemstellungen konfrontiert werden (genauere Beschreibung siehe „Inhaltliche Neugestaltung“). Inhaltliche Neugestaltung: Die Inhalte des Praktikums „Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ sind durch die Approbationsordnung für Apotheker sowie durch die Studienordnung vorgegeben. Weiterhin werden die inhaltlichen Vorgaben von der Fachgruppe Pharmazeutische Chemie der DPhG (Deutsche Pharmazeutische Gesellschaft) präzisiert (siehe Anlage 7). Insbesondere werden neben der Vermittlung von allgemeinen Grundlagen und der Synthese von grundlegenden Präparaten (z.B. Arzneistoffen) verschiedenen Forschungs- und Literaturpräparate vorgeschlagen. Konsequenterweise sollen im Zuge der Umgestaltung diese Vorschläge wie beispielsweise die Peptidsynthese unter Anwendung der Schutzgruppentechnik, Mehrstufensynthesen, Arzneistoffsynthesen in Forschung und Produktion (Literaturrecherche) aufgegriffen und an didaktisch sinnvollen Stellen im modularen Aufbau eingeflochten werden. Die Ergebnisse dieser forschungsnahen Experimente werden in Rahmen von Seminaren zur Diskussion gestellt (siehe auch didaktische Neugestaltung). Die komplett neuen Inhalte im Modul „moderne Synthesemethoden“ sollen eine zeitgemäße Ausbildung im Bereich Wirkstoffsynthese ermöglichen und forschende Lernkonzepte etablieren. Modul „klassische organische Synthese“ Dieses Modul setzt sich aus drei Teilen zusammen. Im ersten Teil werden Grundlagen wie das Erlernen von allgemeinen präparativen Arbeitstechniken wie Destillation, Kristallisation und Extraktion vermittelt. Dieses wird ausdrücklich von der Fachgruppe Pharmazeutische Chemie der DPhG gewünscht (siehe Anlage 7). Die erwähnten Arbeitstechniken sind essenziell für die weiteren Praktikumsinhalte sowie für verschiedene Praktika im Hauptstudium und werden daher von allen Studierenden zu Beginn des Praktikums durchgeführt. Im zweiten Teil werden grundlegenden Reaktionen durchgeführt, wobei hierbei der Schwerpunkt auf der Anwendung der zuvor gelernten präparativen Arbeitstechniken liegen wird. Bei der Auswahl der Experimente wird insbesondere darauf geachtet, dass Arzneistoff-relevante Synthesen durchgeführt werden. Weiterhin werden die oben erwähnten Wartezeiten durch die Auswahl von Synthesen mit möglichst kurzen Reaktionszeiten signifikant reduziert. Im dritten Teil des Moduls sollen die Studierenden selbstständig Synthesevorschriften erarbeiten. Zu diesem Zeitpunkt wurden die grundlegenden Arbeitstechniken bereits erlernt und durch vorgegebene Synthesen vertieft. Nach einer Einführung durch die Assistenten sollen die Studierenden mit Hilfe der Bibliothek und Online-Datenbanken wie Scifinder, Reaxys oder ISI Web of Knowledge Synthesevorschriften für vorgegebene Arzneistoffe erarbeiten. Anschließend werden die Synthesen experimentell durchgeführt. Die Studierenden werden Ihre Ergebnisse in Form von Vorträgen im Seminar vorstellen und somit wird eine engere Verknüpfung zwischen Praktikum und Seminar erreicht. Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, eigenständig Synthesen zu planen und durchzuführen. Die Grundoperationen wurden erlernt und vertieft. Darüber hinaus lernen sie praxisrelevante Literaturrecherchen durchzuführen und ein problemorientiertes Lernen wird somit ermöglicht. Modul „organische Analytik“ In der öffentlichen Apotheke darf nach §6 der Apothekenbetriebsordnung auf Reinheits- und Gehaltskontrollen verzichtet werden, sofern ein Prüfzertifikat vorliegt. Die Identität der ge- Stand: Mai 2012 Antrag an den Lehrförderungsfonds ! Seite 3 von 7
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie lieferten Ware muss jedoch analytisch bestimmt werden. Da es sich bei Arzneistoffen mehrheitlich um organische Moleküle handelt, spielen organisch-chemische Nachweisreaktionen hierbei eine wichtige Rolle. In diesem Modul werden die Studierenden lernen, organische Verbindungen durch Nachweis- bzw. Derivatisierungs-Reaktionen eindeutig zu identifizieren (qualitative organische Analytik). Weiterhin werden die Studierenden spektroskopische bzw. chromatographische Methoden wie Infrarot- Spektroskopie und Dünnschicht-Chromatographie anwenden, um unbekannte Substanzen nachweisen zu können. Das wesentliche Lernziel dieses Moduls ist es grundlegende Kenntnisse im Bereich der organischen Analytik inklusive der Ergebnis-Dokumentation zu erhalten und somit ein gutes analytisches Fundament für die Anforderungen der analytischen Praktika des 4., 5. und 7. Fachsemesters zu legen. Modul „moderne Synthesemethoden“ In diesem Modul werden die drei wichtigsten modernen Synthesemethoden vorgestellt, um eine zeitgemäße Ausbildung im Bereich der Wirkstoffsynthese zu ermöglichen. Es ist für angehende Wirkstoffforscher notwendig, frühzeitig erste Erfahrungen mit der Festphasensynthese zu machen (siehe Anlage 5). Dies lässt sich idealerweise mit dem Lernziel der Fachgruppe Pharmazeutische Chemie der DPhG verbinden, die Peptidsynthese unter Anwendung der Schutzgruppentechnik in den regulären Praktikumsbetrieb einzubinden. Die Studierenden der Pharmazie an der HHU sollen zukünftig im Rahmen des Praktikums ein Oligopeptid mittels manueller Festphasensynthese herstellen. Hierbei wird gelernt Festphasenharze zu handhaben, Schutzgruppen zu entfernen und Peptidkupplungen durchzuführen. Weiterhin werden die Studierenden das synthetisierte Peptid vom Trägerharz abspalten und somit das fertige Oligopeptid isolieren. In diesem Zusammenhang soll bewusst auf die weitaus kostenintensivere vollautomatisierte Festphasensynthese verzichtet werden, da die Studierenden bei der manuellen Variante die einzelnen Arbeitsschritte besser nachvollziehen und somit die Thematik besser experimentell begreifen können. Als zweite Station im Modul „moderne Synthesemethoden“ soll die „Flow Chemistry“ etabliert werden (siehe Anlage 5). Wir planen im Rahmen der Umgestaltung, die Studierenden zunächst mit den Grundzügen der Flow Chemistry vertraut zu machen. Anschließend sollen die Studierenden eine Mikroreaktor-Synthese optimieren. Ein besonderes Augenmerk wird hierbei auf der Variation von verschiedenen Prozessparametern wie Temperatur, Reaktand- Konzentrationen, Flussgeschwindigkeit und Stöchiometrie liegen. Da die Reaktionszeiten sehr kurz sind, können die Studierenden mehrere Experimente pro Tag durchführen und lernen somit den Einfluss der verschiedenen Prozessparameter einschätzen zu können. Anhand dieser Erfahrungen sollen sie selbstständig zu einem möglichst optimalen Syntheseergebnis (hohe Reinheit, hohe Ausbeute) gelangen und Ihr Vorgehen im Rahmen des Seminars in Vortragsform erläutern und zur Diskussion stellen. Die Thematik Flow Chemistry wurde bereits in verschiedenen Universitäten im Ausland (siehe Anlage 8; z. B. ETH Zürich, Radboud Universiteit Nijmegen) in den Praktikumsbetrieb aufgenommen. Weiterhin gewinnt die Flow Chemistry stark an Bedeutung in den Forschungslaboratorien der pharmazeutischen Industrie. Es handelt sich um eine bei Arzneimittelzulassungsbehörden (FDA und EMA) anerkannte Methode. Nach unserem Kenntnisstand wird die Mikroreaktortechnologie bisher allerdings an keiner Universität in Deutschland in den Praktika der Pharmazie angeboten. Die Etablierung dieser Methodik würde somit maßgeblich zur Profilbildung der HHU beitragen. Als letzte Station im Modul „moderne Synthesemethoden“ soll eine Mikrowellen-gestützte Synthese optimiert werden. Diese Mikrowellen-Technik wurde bereits in das Praktikum eingebunden. Hierzu wurde 2009 aus Studiengeldern ein Mikrowellen-Reaktor („student version“) der Firma CEM angeschafft. Der bestehende Versuch soll nun ausgebaut werden. Insbesondere sollen auch hier die Studierenden lernen Prozessparameter einschätzen zu können und den Einfluss der Mikrowellen-Leistung sowie der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit untersuchen. Nach Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage die drei wichtigsten modernen Synthesemethoden anzuwenden und geeignete Syntheseprotokolle zu Stand: Mai 2012 Antrag an den Lehrförderungsfonds ! Seite 4 von 7
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie
entwickeln. Weiterhin lernen sie den Einfluss von Prozessparametern auf das
Syntheseergebnis einschätzen zu können. Das Konzept soll ermöglichen, dass die
Studierenden durch praxisbezogenes Lernen auf die Anforderungen der Forschungspraktika
des Hauptstudiums sowie der Forschungslaboratorien der pharmazeutischen Industrie
vorbereitet werden.
Didaktische Neugestaltung:
Im Zuge der didaktischen Neugestaltung sollen insbesondere die folgenden Punkte erreicht
werden:
" Verbesserung der kommunikativen Fähigkeiten
" Problemorientiertes und forschendes Lernen
" Engere Verknüpfung von Seminar und Praktikum
" Erhöhung der Eigenständigkeit der Studierenden
" Verbesserte Vorbereitung auf Forschungspraktika und Berufsleben
Als Hauptziel dieser Umgestaltung soll erreicht werden, dass die Studierenden nicht länger
vorhandene Vorschriften „abarbeiten“ und sondern dass stattdessen ein problemorientiertes
Lernen stattfindet. Durch die komplett neuen Literaturversuche sowie durch die Experimente
zu den modernen Synthesemethoden werden die Studierenden lernen, die richtigen
Schlussfolgerungen aus den experimentellen Ergebnisse zu ziehen und dadurch besser in
der Lage sein, die Methoden in der Gesamtheit zu verstehen und die Problematik besser
experimentell zu begreifen. Durch die Besprechung der Ergebnisse im Rahmen des
begleitenden Seminars wird erreicht, dass die kommunikativen Fähigkeiten verbessert
werden. In Seminaren sowie in mündlichen Prüfungen hat unsere Erfahrung gezeigt, dass es
den Studierenden oft schwer fällt, erlernte Inhalte adäquat zu vermitteln und zu diskutieren.
Eben dieser Mangel an Kommunikationskompetenz wird immer wieder von den
pharmazeutischen Betrieben bemerkt und erschwert den Studierenden später den Einstieg
in das Berufsleben. Andererseits wird somit eine engere Verknüpfung des Seminars mit dem
Praktikum erreicht.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Erhöhung der Selbstständigkeit der Studierenden. Alle
Studierenden der Pharmazie absolvieren nach dem 7. Fachsemester ein
Wahlpflichtpraktikum von 112 Stunden in einem wissenschaftlichen Arbeitskreis ihrer Wahl.
Weiterhin besteht die Möglichkeit vor dem 3. Staatsexamen als Pharmazeut im Praktikum für
6 Monate ein wissenschaftliches Projekt zu bearbeiten. Diese Praktika sollen insbesondere
für eine abschließende Qualifikation für den Beruf sowie zur Vorbereitung auf eine Promotion
genutzt werden. Ziel ist es daher, die Studierenden durch forschungsnahe Versuche an das
wissenschaftliche Arbeiten heranzuführen und frühzeitig das Interesse für wissenschaftliche
Problemstellungen zu wecken. Insbesondere soll interessierten Studierenden die Möglichkeit
gegeben werden, im Rahmen des Wahlpflichtpraktikums und des Pharmaziepraktikums die
Thematik „moderne Synthesemethoden“ zu vertiefen. Die anzuschaffenden Geräte sollen
auch für diese die „fortgeschrittenen“ Praktika genutzt werden. Dieses ist vorteilhaft, da die
Studierenden bereits mit der funktionsweise vertraut sind und somit andererseits eine
optimale Auslastung der Geräte erreicht wird. Didaktisch soll somit ein „roter Faden“
zwischen der Ausbildung im Grundstudium und den Forschungspraktika des Hauptstudiums
sowie des Pharmaziepraktikums erreicht werden (siehe Abb.1).
Apparative Anschaffungen
Um die Rolle der modernen Wirkstoffsynthese in den verschiedenen pharmazeutischen
Arbeitsfeldern besser vermitteln zu können, sind folgende Anschaffungen notwendig, um die
apparative Ausstattung des Praktikums gezielt zu verbessern (Preise siehe
„Finanzierungsbedarf für das Lehrprojekt“):
a) Flow Chemistry System: Die „student version“ eines Flow Chemistry Systems besteht
aus dem eigentlichen Gerät, drei Pumpen sowie ein Starter Kit an Mikroreaktoren. Die
Ausstattung des Gerätes ist speziell für studentische Praktika entwickelt worden.
Stand: Mai 2012 Antrag an den Lehrförderungsfonds ! Seite 5 von 7Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie b) Manueller Festphasenreaktor „student version“: Ein manueller Festphasenreaktor setzt sich aus einem geeigneten Laborschüttler und speziellen Spritzen (bestehend aus Einwegspritze, Fritte und Luer-Verschluss) für die Festphasensynthese zusammen. c) Absaugsystem für Festphasensynthese: Absaugvorrichtungen werden in der Festphasenchemie eingesetzt, um die überschüssigen Reagenzien aus den Festphasenspritzen zu entfernen und die an das Festphasenharz gebundenen Moleküle durch Waschvorgänge zu reinigen. Ein geeignetes Absaugsystem setzt sich aus einem Vakuumpumpenstand und Saugflaschen zusammen. d) Eppendorf Pipetten: Die Verwendung von Eppendorf Pipetten erlaubt es, kleine Volumina mit höchster Präzision zu chemischen Reaktionen hinzuzufügen. Da in der Festphasenchemie nur kleine Substanzmengen umgesetzt werden, ist die Anwendung von Eppendorf Pipetten essentiell. e) Personal Computer (PC): Die Studierenden sollen im Rahmen der Literaturversuche selbstständig Synthesevorschriften für vorgegebene Arzneistoffe erarbeiten. Dieses soll eine praxisnahe Ausbildung ermöglichen. Zur Durchführung der Literaturrecherche müssen 2 PC´s angeschafft werden. NACHHALTIGKEIT DES PROJEKTS UND BEITRAG ZUR PROFILBILDUNG DER HEINRICH-HEINE-UNIVERSITÄT DÜSSELDORF Das neue Praktikumskonzept wird einmalig entwickelt und es entstehen keinerlei Folgekosten. Bereits ab dem SoSe 2013 könnte das umstrukturierte Praktikum „Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ erstmalig durchgeführt werden können (siehe Anlage 4 im Anhang). Um die neuen Praktikumsversuche vor Beginn des SoSe 2013 zu etablieren und die Lernmaterialien zu überarbeiten, werden zwei wissenschaftliche Hilfskräfte für jeweils 6 Monate benötigt. Eine WHK wird den Flow Chemistry Block etablieren, die andere WHK soll die Festphasensynthese vorbereiten. Weiterhin wird eine studentische Hilfskraft zur Vorbereitung der Literaturversuche benötigt. Zusätzliches Personal ist in der Folgezeit nicht notwendig. Die Nachhaltigkeit des Projektes ist auch dadurch gewährleistet, dass die anzuschaffenden Geräte eine jahrelange Lebensdauer besitzen. Das beantragte Projekt besitzt unter vollständiger Berücksichtigung der Inhalte der Approbationsordnung für Apotheker Vorbildcharakter und es ist anzunehmen, dass das Konzept Nachahmung an anderen Universitäten finden wird. Weiterhin werden organisch-chemische Grundpraktika auch in anderen Studiengängen wie beispielsweise Chemie, Biochemie und Lebensmittelchemie durchgeführt. Dieses Projekt kann folglich auch als Pilotprojekt für andere Studiengänge an der HHU betrachtet werden. Das Profil der HHU wird durch das beantragte Projekt daher erheblich gestärkt. Stand: Mai 2012 Antrag an den Lehrförderungsfonds ! Seite 6 von 7
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie
MITTELEINSATZ (FINANZIERUNGSBEDARF FÜR DAS LEHRPROJEKT)
Flow Chemistry:
Mikroreaktorsystem, student version 17.558,45 €
Festphasensynthese:
2 Schüttelapparaturen 3.069,01 €
(bestehend aus Laborschüttler und Aufsätzen)
2 Absaugsysteme 6.980,42 €
(bestehend aus Vakuumpumpenstand, Saugflaschen)
Eppendorf Pipetten (3 Starter Kits) 1.592,22 €
Festphasenspritzenset 894,76 €
Literaturversuch:
2 Personal Computer 1.071,00 €
Verbrauchsmaterialien zur Vorbereitung der Versuche 200,00 €
Personalkosten:
2 wissenschaftliche Hilfskräfte
(jeweils 17 Wochenstunden für 6 Monate) 14.390,04 €
1 studentische Hilfskraft
(10 Wochenstunden für 3 Monate) 1.116,57 €
Gesamt: 46.872,47 € inkl. MwSt.
Stand: Mai 2012 Antrag an den Lehrförderungsfonds ! Seite 7 von 7Anlage2
ERKLÄRUNG
Die Untezeichnererklären,dasskeineanderweitige
Förderungfür das LehrpQekt
gewährtoderbeantragtwordenist.
Düssefdorf,
den 25.05.2012
7,@
Prof.Dr.ThomasKurz Dr.FinnK. HansenAnlage 3
Struktur des neu gestalteten Praktikums inkl. Kurzbeschreibung der Versuche, die
von den Studierenden durchgeführt werden:
Modul „organische
Modul „klassische Analytik“ (nur didaktische Modul „moderne
organische Synthese“ Umgest., Raum für Synthesemethoden“
Folgeantrag)
Allgemeine Grundlagen Spektroskopische Festphasensynthese
Methoden in der
Erlernen von allgemeinen organischen Analytik Erlernen der Fest-
präparativen phasen-Methodik und
Arbeitstechniken wie Nachweis von funktionellen Anwendung von
Destillation, Kristallisation, Gruppen mithilfe von Schutzgruppenchemie
Extraktion Infrarot-Spektroskopie und am Beispiel der
Farbreaktionen Synthese eines
Oligopeptids
Grundlegende Präparate Derivatisierungsreaktionen
und Mechanismen Mikroreaktorsynthese
Identifizierung von
Durchführung von unbekannten Substanzen Ausarbeitung und
ausgewählten Synthesen mittels organisch- Dokumentation der
aus dem Bereich der chemischer Reaktionen Optimierung einer
Arzneistoffsynthese Synthese unter
continuous flow
Forschungs- und Bedingungen in einem
Literaturpräparat Mikroreaktor
Einführung in die Mikrowellen-Synthese
Benutzung der Bibliothek
und Onlinedatenbanken. Bewertung des
Selbständige Erarbeitung Einflusses von
einer Synthesevorschrift verschiedenen
für einen Arzneistoff und Reaktionsparametern
anschließende auf die Reaktions-
Durchführung der geschwindigkeit und
Synthese -AusbeuteAnlage 4
Zeitplan für die Umgestaltung
06/2012 Antragstellung
07/2012 Bestellung der Geräte und Einstellung der Hilfskräfte (im Erfolgsfall)
10/2012 Inbetriebnahme der Geräte, Arbeitsbeginn der Hilfskräfte, Beginn der
Etablierung der neuen Versuche
02/2013 Erstellung der neuen Lernmaterialien
04/2013 erstmalige Durchführung des neu gestalteten Praktikums im SoSe 2013Anlage 5 Festphasensynthese Die Festphasensynthese ist die Grundlage der kombinatorischen Chemie, die es möglich macht, innerhalb von kürzester Zeit größere Substanzbibliotheken herstellen zu können. Das Prinzip der Festphasenchemie bedient sich einer festen Phase, welche in der Regel ein Harz aus Polystyrol darstellt. Dieses Harz wird chemisch so modifiziert, dass es beispielsweise mit einer geschützten Aminosäure beladen werden kann. Die Schutzgruppe kann nun abgespalten werden und die Peptidkette verlängert werden. Die Reaktionsprodukte bleiben am Trägerharz gebunden und die Reinigung erfolgt lediglich durch einfache Waschvorgänge. Durch die einfache Reinigung und Durchführung lassen sich sehr ergiebig größere und chemisch diversere Moleküle herstellen. In einem finalen Schritt wird das Reaktionsprodukt vom Harz abgespalten. Robert Bruce Merrifield wurde für die Entwicklung der Festphasensynthese mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Flow Chemistry Die Flow Chemistry ermöglicht organische-chemische Reaktionen in einem Durchfluss- Mikroreaktor. Aufgrund der Bauweise der Mikroreaktoren entsteht eine sehr große Oberfläche für chemische Reaktionen, die unter dem kontinuierlichen Fluss der Reaktanden stattfinden. Dies wird mit der Möglichkeit kombiniert, Reaktionen oberhalb der Siedepunkte der verwendeten Lösungsmittel durchzuführen. Diese Konstellation ermöglicht extrem schnelle Reaktionszeiten und eine hohe Steuer- und Reproduzierbarkeit der Experimente. Diese Technik ermöglicht es weiterhin aufgrund der sehr kurzen Reaktionszeiten sowie durch die Anwendung von Mehrkomponentenreaktionen schnell und einfach Substanzbibliotheken zu generieren und erfüllt somit alle Anforderungen an die moderne synthetische Wirkstoffforschung. Ein besonderer Vorzug liegt in dem einfachen up-scaling des Reaktionsmaßstabes. Somit lassen sich die hergestellten Mengen an Arzneistoff an die Erfordernisse der Arzneistoffentwicklung anpassen. Die erforderlichen Substanzmengen liegen in der präklinischen Entwicklung im Milligramm-Bereich und erhöhen sich im Laufe der klinischen Phasen bis zu mehreren Kilogramm.
Anlage 6 Stellungnahme der Fachschaft Pharmazie zum Projektantrag „Nachhaltige Umstrukturierung des Praktikums Chemie einschließlich der Analytik der Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe durch verstärkten Praxisbezug und forschendes Lernen“ Die Umsetzung der gewünschten Umstrukturierung des Praktikums „Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs und Schadstoffe“ wäre für die Studierenden der Pharmazie eine große Bereicherung. Anordnung und Inhalte des jetzigen Praktikums sind veraltet, die Abläufe recht monoton. Die Studenten „kochen“ meist mehrere Tage ihre Analysen, der dabei entstehende Leerlauf lässt sich nicht immer durch das Schreiben von Protokollen füllen, sodass auch ungenutzte Laborzeit entsteht. Die Umstrukturierung in die 3 genannten Module lässt die klassischen Synthesen nicht unberücksichtigt, sodass die Studenten zusätzlich zu den modernen Methoden weiterhin alle Grundlagen der organischen Synthese vermittelt bekommen. Die Neustrukturierung dieses Moduls wäre nicht nur im Praktischen zu finden, der theoretische Teil würde einen enormen Vorteil erfahren. Des Weiteren wird im Hauptstudium der Pharmazie von den Studierenden erwartet, mit den gängigen Computerprogrammen wie Scifinder und Reaxys eine Literaturrecherche zu betreiben. Dieser Grundstein würde nun hier gelegt, indem eigenständig Synthesevorschriften erarbeitet werden sollen. Die damit erlangte Kenntnis über diese Programme und das selbstständige Auseinandersetzten mit Synthesevorschriften ist nicht nur in Chemiepraktika, wie dem Praktikum „Arzneistoffanalytik unter besonderer Berücksichtigung der Arzneibücher (Qualitätskontrolle und –sicherung)“ von Bedeutung. Für einen Pharmazeuten ist es wichtig Struktur-Wirkungs-Beziehungen, Metabolisierungen und Arzneimittelinteraktionen zu verstehen. All diese Prozesse beruhen letztendlich auf den unterschiedlichen chemischen Strukturen der Arzneistoffe. Durch das Auseinandersetzen mit Reaktivitäten und Merkmalen von Arzneistoffmolekülen, kann der Blick der Studenten für diese Reaktionen geschärft werden. Darüber hinaus gewährt die Modernisierung den Studenten einen Einblick in die Verfahrenstechniken, wie sie in der Industrie gängig sind. So arbeiten die Studenten schon im Grundstudium forschungsbezogener, was letztendlich selbstständiges Arbeiten und Motivation fördert. Zudem entstünde so eine Wissensvermittlung in alle Richtungen der Synthesechemie, die sehr zu begrüßen ist. Die Studenten sollen, wie im Antrag erwähnt, einen vorgegeben Versuch optimieren. Wie auch in der Industrie und Forschung ist dabei eigenständiges Handeln gefragt, einfaches Abarbeiten einer Vorschrift fällt weg. Die Studenten setzen sich dadurch intensiv mit dem Problem auseinander, was auch in höheren Semestern immer wieder auf sie zukommen wird. Dies ist zudem eine bereichernde Erfahrung für das zukünftige Arbeiten, sei es in der Industrie, Apotheke oder in einem anderen Bereich, denn für die meisten Problemstellungen gibt es hier kein Skript. Die erarbeiteten Ergebnisse werden in Seminaren vorgetragen. Hier gilt: je früher man freies Sprechen und das Erarbeiten von Präsentationen erlernt, desto einfacher wird es. Frontalunterricht wird dabei durch studentische Vorträge und Diskussionen im Semester ersetzt, was wir sehr begrüßen. Des Weiteren befürworten wir ausdrücklich die Anschaffung der aufgeführten Geräte, da nur durch diese eine sinnvolle Umstrukturierung gewährleistet werden kann und darüber hinaus die Attraktivität der Universität Düsseldorf steigen wird, da wir eine Vorreiterposition einnehmen.
Anlage 6 Die Fachschaft Pharmazie stimmt dem Antrag auf „Nachhaltige Umstrukturierung des Praktikums „Chemie einschließlich der Analytik der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ durch verstärkten Praxisbezug und forschendes Lernen“ ausdrücklich zu.
Anlage 7 Fachgruppe Pharmazeutische Chemie der Deutschen Pharmazeutischen Gesellschaft: Vorstellungen zur zukünftigen Apothekerausbildung im Fach Pharmazeutische Chemie 1. Präambel Die Pharmazeutin/der Pharmazeut nimmt in der heutigen Gesellschaft eine Vielzahl von arzneimittelbezogenen Aufgaben wahr. Als Arzneimittelfachmann obliegen ihr/ihm Herstellung, Prüfung sowie Beratung bei der Abgabe von Arzneimitteln. Darüber hinaus hat sie/er bedeutenden Anteil an der Entwicklung neuer Medikamente, der Erfassung von Arzneimittelrisiken und an der allgemeinen Gesundheitsvorsorge. Die Pharmazeutin/der Pharmazeut übt ihre/seine Tätigkeit in den öffentlichen Apotheken, in Krankenhäusern, an wissenschaftlichen Hochschulen, in Forschungseinrichtungen und Verwaltungen des Bundes und der Länder sowie in der Industrie aus. Für dieses breite Spektrum von Tätigkeitsfeldern ist eine naturwissenschaftliche Ausbildung unverzichtbar, die in dieser Form nur an einer Universität erworben werden kann. Die Universität hat hierbei die Aufgabe, eine auf alle Tätigkeitsbereiche vorbereitende, d. h. berufsbefähigende Ausbildung zu vermitteln. Das Studium muß in seiner wissenschaftlichen Ausrichtung darauf abzielen, der Ärztin/dem Arzt einen naturwissenschaftlich orientierten Arzneimittelfachmann, die Apothekerin/den Apotheker, zur Seite zu stellen. Es widerspricht dem Bildungsauftrag der Universitäten, reine Berufsfertigkeiten zu vermitteln. Soweit Tätigkeitsbereiche eine ausschließlich praxisbezogene Ausbildung erfordern, ist diese in außeruniversitären Ausbildungsabschnitten anzusiedeln. Die Pharmazie ist ein multidisziplinäres Fach mit den vier Hauptgebieten Chemie, Biologie, Technologie und Pharmakologie. Der Chemie kommt als Grundlagenwissenschaft besondere Bedeutung zu, da sie für die vier Teilbereiche der Pharmazie gleichermaßen unverzichtbar ist. Die chemische Grundausbildung dient somit allen Fächern und wird aufgrund der erforderlichen Fachkompetenz von den Hochschullehrerinnen/Hochschullehrern der Pharmazeutischen Chemie durchgeführt. Die Pharmazeutische Chemie nimmt somit zwei Aufgaben wahr. Sie vermittelt im Grundstudium chemisches Basiswissen, das bereits soweit wie möglich pharmaziebezogen ist, und im Hauptstudium die spezifisch pharmazeutisch-chemischen Lehrinhalte. Dazu gehören Struktur, Eigenschaften, Struktur-Wirkungsbeziehungen, Synthese, Analytik sowie Methoden und Prinzipien der Qualitätssicherung der Arzneistoffe und rationale Arzneistoffentwicklung („drug-design“) genauso wie Wirkungen der Pharmaka auf den Organismus (Pharmakodynamik) sowie Wirkungen des Organismus auf die Pharmaka (Pharmakokinetik). Die Medizinische Chemie ist somit ein Teilgebiet der Pharmazeutischen Chemie. Pharmakodynamik und Pharmakokinetik sind besonders dann zu berücksichtigen, wenn sie einer chemischen Betrachtung zugänglich und Bestandteil der biochemisch orientierten Pharmazeutischen Chemie sind. Durch verstärkte Konzentrierung auf diese Gebiete soll dem erhöhten Beratungsanforderungen, gerade in der öffentlichen Apotheke, Rechnung getragen werden. Die medizinisch-therapeutische und -diagnostische Zweckgebundenheit des Arzneistoffs ist dabei die Orientierung. Modernes Wirkstoffdesign soll ebenfalls integraler Bestandteil der Vorlesungen der Pharmazeutischen Chemie im zweiten Ausbildungsabschnitt sein. Zu diesen theoretischen Lehrinhalten gehören wie in jedem naturwissenschaftlichen Studium ausreichende praktische Übungen, damit die Pharmazeutin/der Pharmazeut auf den experimentell ausgerichteten Tätigkeitsfeldern konkurrenzfähig bleibt. [...]
Anlage 7
2.4. Chemie der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe (bisher „Prak-
tikum Pharmazeutische Chemie I“(organisch-chemische Arzneistoffe),
195 Stunden)
Vorschlag der Kommission: 169 Stunden
Allgemeine Grundlagen (Teil 1)
1. Gefahrstoffverordnung - Chemikalien-Verbotsverordnung; TRGS 451; Umgang mit
Gefahrstoffen im Hochschulbereich; Entsorgungsprobleme
2. Sicherheitsbestimmungen und Unfallschutz
3. Einführung in die Benutzung der Bibliothek
4. Allgemeine präparative Arbeitstechnik (auch Halbmikromaßstab)
Destillation, Kristallisation, Sublimation, qualitative Zusammensetzung einer organischen
Substanz (Elementaranalyse), Derivatbildung; Schmp.-Sdp.-DC. Aufgaben
(Reinigungsoperationen): Destillation unter Normaldruck; Destillation unter vermindertem
Druck, Umkristallisieren, Sublimation
Grundlegende Präparate und Reaktionsmechanismen (Teil II)
Stationen (soweit wie möglich aus dem Bereich der Arzneistoffsynthese)
1. Nucleophile Substitution am gesättigten C-Atom.
2. a) Eliminierung zu C-C-Mehrfachbindungssystemen;
b) Addition an C-C-Mehrfachbindungssysteme - Cycloadditionen.
3. Radikalreaktionen
4. Substitutionsreaktionen an Aromaten: a) elektrophil; b) nucleophil.
5. Oxidationen - Reduktionen.
6. Reaktionen an der Carbonylgruppe von Aldehyden und Ketonen - Grignard - Reaktionen.
7. Heterocyclen.
8. Umlagerungen.
9. Analytik funktioneller Gruppen.
Forschungs- und Literaturpräparat (Teil III)
Beispiele:
− Mehrstufensynthesen mit vorangehender Literatursuche, mit und ohne Anbindung an den
Forschungsbetrieb des Instituts, unter dc-Verfolgung des Reaktionsverlaufs und Prüfung
auf synthetisch bedingte Verunreinigungen.
− Synthese von Arzneistoffen, Arzneistoffmetaboliten, Arzneistoffvorstufen,
Arzneistoffverunreinigungen und Arzneistoffderivaten.
− Arzneistoffsynthesen in Forschung und Produktion (Literaturrecherche).
− Enantiomerentrennungen über diastereomere Salze.
− Peptidsynthesen unter Verwendung der Schutzgruppentechnik.
− Untersuchungen der Eigenschaften von Biomolekülen.
Über die Aufgaben dieses Teils berichten die Studierenden in Kurzreferaten.
[...]Quotation
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2 B-444 Back pressure regulator micro 1 150.00 150.00 0.00
This back pressure regulator increases the pressure in the
microreactor. The pressure can be adjusted using a hex
screw from 0.35 to 5.1 bar. The internal volume is 5 µL.
3 B-442 Outlet Module for FlowStart Evo 1 65.00 0.00 65.00
The Outlet Module connects to the Microreactor through
the Microreactor Chipholder. It carries the effluent
(outflow) of the reactor to the Collection Flask. For your
convenience, the Outlet Module is delivered fully
assembled and tested.
spare parts
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4 B-441 Set of three inlet Modules for FlowStart Evo 1 190.00 0.00 190.00
The inlet module connects the syringe to the microreactor
through the microreactor holder. This set includes three
inlet modules with different tube lengths suitable for
FlowStart Evo.
spare parts
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Tax: (19 %) 2,803.45
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