探究性设计试验.docx
《探究性设计试验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探究性设计试验.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
探究性设计试验
探究性设计试验
二、立题与课题标书
（一）立题
（1）经过小组集体酝酿、讨论，确立一个既有科学性又有一定创新的课题。
（2）指导老师对课题的目的性、科学性、先进性、创新性和可行性进行初审，必要时可通过预实验进行实验方案论证。
（二）课题标书
（1）明确课题研究的目的、意义和研究内容，了解国内外研究现状、水平和发展趋势。
（2）制定较为清晰的研究方法、技术路线、时间接点和可行性分析。
（3）课题组长应组织小组成员在老师指导下，按照基础医学院大学生自然科学研究基金项目的要求完成课题标书填写任务。
三、实验方案设计
（一）方案设计
1．方案设计原则
在立题基础上，依据文献资料和预实验结果认真地按照规定的格式写出实验操作的设计方案。
设计方案的内容应详细并具可操作性。
2．具体格式要求：
（1）题目，班级、设计者。
（2）立题依据（研究的目的、意义，以及欲解决的问题和国内外研究现状）。
（3）实验动物或细胞的品系、规格和数量。
（4）实验器材与试剂：
器材名称、型号、规格和数量；药品或试剂的名称、规格、剂型和使用量，包括特殊仪器与药品需要。
（5）实验方法与操作步骤：
包括实验的技术路线、实验的进程安排、每个研究项目的具体操作过程，以及设立的观察指标和指标的检测手段。
（6）实验日程安排与进度的控制节点。
（7）观察结果的记录表格制作。
（8）预期结果。
（9）可能遇到的困难、问题及解决的措施。
（二）实验准备
根据实验的设计方案列出实验所需的动物、细胞株、器械、药品、试剂等预算清单，在实验前两周提交指导老师。
对一些特殊药品或试剂应列出供应商的公司名称。
四、开题报告
1．由基础医学院组织开题报告，邀请相关领导和专家参加评审。
2．课题小组应在组长领导下，选好主汇报人，做好多媒体汇报材料，同时小组每个成员都要积极做好准备，接受其他同学、专家和领导的询问。
3．开题报告后，应认真总结，发现问题和修正方案。
五、预实验、结果分析、正式实验
（一）预实验
（1）按照实验设计方案和操作步骤，认真进行预实验。
（2）实验过程中，做好各项实验的原始记录。
（二）结果分析
（1）应及时整理实验结果，发现和分析预实验中存在的问题和改进与调整的实验方案。
（2）对实验出现与预期结果不同时应及时向指导老师进行汇报。
（3）如果指导老师认为预实验已基本达到目的和要求时，可不再进行正式实验。
（三）正式实验操作
（1）依据修改后的实验设计方案和操作流程认真地进行正式实验。
（2）做好各项实验的原始记录，及时整理分析实验数据。
（3）对一些实验试剂成本昂贵、实验操作难度较大，以及环境不允许的实验可由教师亲自完成。
六、论文撰写
1．在认真完成实验数据的整理与分析后，按照医学院校的学报格式进行论文撰写。
2．实验小组的每个成员按照自己对实验数据的认识，以及对本课题研究意义的不同思考，可独立完成一篇论文撰写。
实验小组在讨论后应共同完成一篇论文撰写。
3．根据老师要求时间节点上交论文，力争公开发表。
七、课题汇报
1．在指导老师修改下，小组每个成员共同完成多媒体制作，做好论文答辩准备工作。
2．实验小组通过协商产生一名同学作为主答辩人，其他同学共同参与，组成论文答辩队。
3．在论文答辩过程中，应体现事实求实，尊重实验结果和良好的科学态度，以及缜密的思维模式和优秀的表达艺术。
4．由指导老师和专家组成的答辩委员会及其他同学将对研究论文汇报结果进行提问。
并由答辩委员会对整个研究课题的科学性、先进性、创新性，论文撰写、汇报的表达能力进行综合打分，给出最终成绩。
第二节扩展性设计实验
多学科扩展性设计实验是指由教师指定的实验平台条件下，完成从实验设计、实验操作到结果分析与论文撰写全过程。
实验操作过程基本在一次实验课内完成，然后再安排一次以小组为团队的结果汇报与讨论。
例如，以家兔失血性休克作为自主设计实验平台，学生可自主设计休克实验方案，包括失血程度，抢救措施（药物施加的方式），实验观察指标的设立。
设计方案经指导教师同意后，在实验课完成实验操作和结果分析等过程，并用多媒体汇报与讨论实验结果。
一、基于家兔为实验对象的多学科整合性扩展设计
（一）实验目的
以哺乳动物家兔为实验对象，依托PowerLab实验系统，多参数多器官系统实验同时开展，进行多功能学科（正常生理、病理生理和药理）的整合性实验。
在扩展实验中同时采样记录动物的心血管系统、呼吸系统、泌尿系统等多系统参数，各系统参数的有机组合，辅以各种实验手段和措施（如人为建立病理模型，病理模型的药物治疗等），可明确所设计课题中动物的正常生理过程，病理变化和药物治疗效果。
（二）实验原理
疾病的发生必然伴随着相应的生理过程的变化。
PowerLab实验系统使多参数同步记录的可能得以实现。
记录此生理参数，可直观地反映机体从正常生理情况转变为病理生理的过程，以及反映药物对疾病的治疗情况。
（三）实验条件
1．实验动物
家兔，体重1.5～2.0kg。
2．药品与器材
基础实验中用于家兔实验的所有药品和器械。
（四）实验基本过程
根据设计实验的步骤而变化
（五）讨论分析
（1）对实验目的、原理进行阐释，实验结果进行总结与归纳。
（2）对实验中出现的各种观察指标变化进行分析，探讨其变化的发生机制。
（3）如实验结果不理想，请分析其失败的原因和提出改进的措施。
（六）时间节点
（1）完整、详细的实验设计方案必须在实验课的前一周完成，设计方案不合格者将取消实验资格。
（2）实验操作时间必须控制在1天以内。
（3）一周后以小组为单位用多媒体汇报实验结果和讨论分析。
（七）附录及注意事项
1．家兔正常生理指标（见第二章）
2．所需参数参见相应的基础实验。
3．仪器连接参见各相应参数记录时的实验。
4．实验过程不得危害人体健康和污染环境。
（王红卫）
二、基于多因素对离体心脏功能影响的扩展性实验
（一）实验目的
离体心脏灌注是指将动物心脏取出胸腔，连接上一个特定的灌流装置，用相应的缓冲液灌注其冠脉系统，使离体心脏在人工控制的条件下自主跳动或人工起搏下收缩与舒张。
自主设计多因素对大鼠离体心脏功能影响的实验，并观察心脏在不同条件下的功能变化规律。
（二）实验原理
离体心脏模型主要分为两种：
主动脉逆行灌注（Langendorff）模型和工作心脏模型（Workingheart）。
这种模型的主要优点是不受神经，体液的调节，影响因素少，而且可控性强（如前负荷、后负荷、营养液成分、温度等均可调节）。
因此，离体心脏模型广泛运用于医学各领域生理，药理、生化等基础与临床相关科室的研究领域。
（三）实验条件
1．实验动物
大白鼠，体重200～300g左右。
2．药品与器材
戊巴比妥钠，Krebs-Henseleit缓冲液，主动脉插管，灌流槽，恒温灌流装置，微电极放大器，哺乳动物手术器械，台氏液，PowerLab8S主机，微操纵器，冷光源，含95%O2+5%CO2混和气体。
（四）实验基本过程
自主设计各种不同试剂或药物观察对心脏功能的影响。
1．主动脉逆行灌注（Langendorff，逆行灌注，retrogradeperfusion）
（1）取大鼠腹腔注射戊巴比妥钠（50mg/kg）麻醉，舌下静脉注射1％的肝素抗凝（0.5ml/kg）（腹腔注射亦可，5000IU/kg），开胸迅速取出心脏置于4℃或室温下的Krebs-Henseleit缓冲液。
（2）心脏自主收缩与舒张可排出心腔内大部分血液，立即用两眼科镊持主动脉，接上主动脉插管，此管道通过一调节拴连接入可以调节灌注压的灌注管道。
（3）心尖部挂一个金属小钩连接生物信号转换仪，可以测量心率，心功能。
整个灌注系统及心脏周围用恒温水浴循环器维持在37℃左右。
（4）将一与PE管连接的水囊由左房插入左心室，PE管接压力换能器至MPA生物信号记录系统，调节水囊内压至5~10mmHg（前负荷），通过水囊可以测定左室发展压（developedpressure）及dp/dt。
（5）灌流液储槽内常用Krebs-Henseleit液（NaCl118，KCl4.7，KH2PO41.2，MgSO21.2，CaCl22.9，NaHCO325，Glucose11.1，EDTA0.5mmol），灌注液以95％的O2和5％的CO2充分饱和，使氧分压维持在500－550mmHg，二氧化碳分压维持在36－42mmHg左右，pH值7.38-7.46左右，灌注压一般在90cmH2O。
（6）心脏恢复自主心跳后平衡灌注15min，待心脏跳动平稳后便可开始实验。
（7）在药物实验中，可以将药物直接加入储槽内，或用微电脑输液泵从主动脉根部给药。
挥发性药物（如挥发性麻醉药）可以使灌注液在一定浓度下饱和该药物，再行灌注。
Langendorff灌注最大的优点是简单而且相对稳定（只要灌注压和灌注液恰当）。
然而，它不完全符合生理，其本质是主动脉逆行灌注，心脏是空收缩，没有起到泵的作用，而且没有前负荷。
将一水囊置于左心室，使心脏有了一些前负荷，另外通过水囊还可以测定左室发展压（developedpressure）及dp/dt，但这种模型心脏做功较少，在测定心肌代谢方面还很困难。
这是因为水囊大小是固定的，与心室内壁结合不会太紧密，因此，与生理状态下的前负荷相差较远。
2．工作心脏模型（WorkingHeart，顺行灌注，antegradeperfusion）
此模型的最大特点是左室有了可以调节的前负荷，这样，心脏就能和在体模型一样做功，而且在测量心脏能量代谢和心肌酶谱方面和在体模型接近。
（1）动物及灌流液同Langendorff模型，与Langendorff模型不同的是，工作心脏模型是一种双灌流装置，它不仅有主动脉灌流系统而且还有左房灌流系统，主动脉流入道和流出道通过三通连接互相转换，流出道的压力（后负荷）可以通过管道内液平面高度来调节。
前负荷可以调节左房灌注系统储槽的液面高度。
（2）操作的前半部分同Langendorff模型，在实行完主动脉逆行灌注后行肺静脉插管入左房连接左房灌流系统，结扎固定。
（3）由心尖部向左室插入一充满营养液的PE管，连接换能器至生物信号转换仪，可以测量左室内压变化及心率。
（4）持续主动脉逆行灌流10min待心脏搏动平稳后，关闭主动脉流入道，打开主动脉流出道，并开始心房灌流，预灌流15～20min，待心跳平稳后开始实验。
（五）观察项目
自行设计多因素影响离体心脏的观察项目或心功能指标。
（六）讨论分析
（1）对实验目的、设计原理进行阐释，实验结果进行总结与归纳。
（2）对实验中出现的各种观察指标变化进行分析，探讨其变化的发生机制。
（3）如实验结果不理想，请分析其失败的原因和提出改进的措施。
（七）时间节点
（1）完整、详细的实验设计方案必须在实验课的前一周完成，设计方案不合格者将取消实验资格。
（2）实验操作时间必须控制在1天以内。
（3）一周后以小组为单位用多媒体汇报实验结果和讨论分析。
（八）注意事项
（1）主动脉悬挂结扎的位置不能太深，以免阻塞冠状动脉入口或损伤主动脉瓣造成关闭不全。
（2）在整个实验过程中要注意保持心脏周围温度37℃左右，上下波动不超过0.5℃
（3）灌流液事先要用氧气充分饱和，一般为20～30min。
（4）灌流液经心脏冠脉循环后由冠状静脉窦流入右心房及右心室，最后从肺动脉流出，因此，在操作中如果结扎了肺动脉，会出现右室迅速彭出的情况或将。
（陈红）
三、大鼠离体主动脉血管功能的扩展性实验
（一）实验目的
通过离体主动脉血管张力变化记录观察血管的收缩功能与舒张功能。
如果采用动物疾病模型，如遗传性高血压动物可以观察到血管内皮或平滑肌功能损伤。
（二）实验条件
1．实验动物
大白鼠。
2．药品与器材
戊巴比妥钠，Krebs-Henseleit缓冲液，克氏液，离体血管灌流槽，恒温灌流装置，微电极放大器，培养皿，哺乳动物手术器械，PowerLab8S主机，微操纵器，冷光源，含95%O2+5%CO2混和气体等。
（三）实验基本过程
1．血管环制备
（1）大鼠麻醉后开胸剪除心脏，将肺组织向前翻开剪除，用有齿镊夹住主动脉上端并轻轻提起，在主动脉后方延胸壁向下剪开结缔组织，分离主动脉，剪除有齿镊夹持而损伤的部位。
（2）将主动脉放入含有Krebs-Henseleit缓冲液的平皿，Krebs-Henseleit缓冲液成份（mmol/L）：
NaCl118.0，KCl4.7，CaCl22.5，MgSO41.2，KH2PO41.2，NaHCO325.0，glucose11.0，Na2-EDTA0.5。
（3）仔细分离剪除血管外脂肪组织与疏松血管外膜，然后将血管剪成2～3mm长的血管环。
（4）用一不锈钢挂钩将血管环挑起并悬挂于张力换能器上，调整挂钩血管环与另一固定挂钩的距离，然后将血管环穿入另一挂钩，调整血管环在两挂钩间的相对位置，挂钩位置固定后缓慢施加前负荷（静息张力）至2g（扣除挂钩重量）。
（5）将挂钩连同血管环浸入含有预平衡缓冲液（37℃）的血管槽，缓冲液持续通以95％氧气＋5％二氧化碳，使每一血管环在血管槽内的位置相对一致，平衡40～60min，期间每10～15min更换液体一次，待血管张力稳定后可开始实验。
2．血管收缩舒张功能检测
（1）以60mmol/L氯化钾使血管环平滑肌去极化,反复重复此过程2次使血管环收缩达坪值；冲洗。
（2）重新平衡血管环，再用1μmol/L苯肾上腺素预收缩血管,待张力上升并稳定（通常1μmol/L苯肾上腺素加入后10～15min达平台）后,加入1μmol/L乙酰胆碱舒张血管,以检测血管内皮的完整性（或称内皮依赖性血管舒张反应）。
（3）最大舒张反应大于80%的血管环可被认为内皮完整,并用于内皮依赖性血管实验。
（4）去血管内膜的主动脉血管环制备：
以直径与血管环相似的细绵签穿入血管腔内，在湿纱布上轻轻来回摩擦血管内腔3～5次，或以PE10或PE50管穿入血管腔内，将血管在湿纱布上轻轻滚动摩擦以去除血管内膜。
用苯肾上腺素预收缩血管后在用乙酰胆碱检验血管舒张反应，如血管对乙酰胆碱无舒张反应或呈收缩反应，说明血管去除完全。
（四）观察项目
自行设计与确定影响主动脉血管的实验条件、观察项目，记录实验结果。
（五）讨论分析
1．对实验目的、设计原理进行阐释，实验结果进行总结与归纳。
2．对实验中不同药物使用后的各种观察指标变化进行分析，探讨其变化的发生机制。
3．如实验结果不理想，请分析其失败的原因和提出改进的措施。
（六）时间节点
1．完整、详细的实验设计方案必须在实验课的前一周完成。
2．实验操作时间控制在1天以内。
3．一周后以小组为单位用多媒体汇报实验结果和讨论分析。
（七）附录及注意事项
1．血管收缩与舒张工具药及其使用浓度：
（1）缓冲溶液的配制
1）Krebs-Henseleit缓冲溶液的配制：
Krebs-Henseleit溶液为离体血管及离体心脏实验常用的一种缓冲溶液，按下述固定比例配制后pH值为7.4，具体配制试剂及用量（见表7-1）。
表7-1 Krebs-Henseleit’sSolutionforIsolatedVesselPerfusion
Salt
Molecularweight
mmol/l
g/l
g/2l
g/5l
1
NaCl
58.44
118
6.90
13.8
34.5
2
KCl
74.55
4.7
0.35
0.7
1.75
3
MgSO4anhydrous
120.36
1.2
0.14
0.28
0.7
4
NaHCO3
84.01
25
2.10
4.2
10.5
5
KH2PO4
136.09
1.2
0.16
0.32
0.82
6
Glucose.H2O
198.17
11
2.18
4.36
10.9
7
CaCl2anhydrous
110.99
2.5
0.28
0.56
1.4
8
EDTA-Na2
372.24
0.5
0.19
0.38
0.95
2）高钾收缩溶液的配制：
以氯化钾替代原Kreb－Henseleit中的部分氯化钾，制成等渗透压的缓冲溶液，用于刺激血管收缩，具体（见表7-2）。
表7-2高钾60mM收缩液
Salt
Molecularweight
mmol/l
g/l
g/500ml
1
NaCl
58.44
62.6
3.66
1.83
2
KCl
74.55
60
4.47
2.235
3
MgSO4anhydrous
120.36
1.2
0.14
0.07
4
NaHCO3
84.01
25
2.10
1.05
5
KH2PO4
136.09
1.2
0.16
0.08
6
Glucose.H2O
198.17
11
2.18
1.09
7
CaCl2anhydrous
110.99
2.5
0.28
0.14
8
EDTA-Na2
372.24
0.5
0.19
0.095
（陈红）
四、家兔失血性休克的扩展性实验
（一）实验目的
本实验的目的是为了能充分调动同学的学习主动性、积极性和创造性，尤其将所学到的生理学、药理学、病理生理学知识应用于实验的自行设计。
以失血性休克为动物实验平台，在一定的实验条件和范围内，完成从实验设计到亲自动手操作全过程。
在实验过程中，通过自主设计不同类型、不同程度、不同治疗措施的实验，观察动物的各种功能与代谢变化，分析和掌握其发生的主要原因和机制，使同学能较好地把理论课学到的基础知识与动物实验实践相结合，达到强化与提高发现问题和解决问题的能力，以及初步掌握一些简单的、基本的实验操作技能。
（二）实验原理
失血可使有效循环血量减少。
失血途径和程度不同，对机体影响也不同，少量失血可通过机体的一系列抗损伤措施，使血压不出现明显的降低；当快速失血量过多、过快时，可超出机体的抗损伤能力，导致休克发生。
但积极药物治疗措施可有效地改善血液动力学变化和增强机体的抗休克能力。
（三）实验条件
自行设计不同类型失血性休克的病理模型，完成失血性休克的造病、治疗和死亡的全过程，并观察休克和抗休克时动物的血液动力学变化特点和机体的功能、代谢变化，分析和掌握休克发生和抗休克治疗的主要机制，以及对机体的影响。
1．实验动物
家兔，体重1.5～2.0kg。
2．实验药品与器材
25％乌拉坦溶液，葡萄糖溶液，生理盐水，肾上腺素，0.7%肝素。
兔手术台，电子称，天平，i-STAT血气分析仪，微循环生物信号处理系统，手术器械，动脉插管，气管插管，静脉插管，注射器。
（四）实验基本过程
1．按照实验要求，以及提供的动物、实验器材与药品，自主设计不同类型的失血性休克的病理模型（包括实验原理和观察指标的确立）。
（1）立题：
以实验小组为单位，根据以往学的知识和预习“休克”和相关药理章节的内容，或查阅有关文献资料，由小组集体酝酿、讨论确立失血性休克实验方案（包括观察指标和抗休克措施）。
但是，一定要注意动物实验立题的科学性、目的性和在现有的条件下所具有的可操作性。
同时，也提倡实验思路的新颖和独特性。
（2）方案设计的格式与内容：
每实验小组在立题基础上，写出动物实验的设计方案。
实验设计方案的内容应详细和具可操作性，具体的内容和格式要求如下：
①题目；②立题依据（实验的目的、原理）；③实验动物品种与数量；④实验器材（型号、规格和数量）与药品（规格、剂型和使用量），包括特殊仪器与药品需要（器材型号、规格和数量与药品规格、剂型和使用剂量）；⑤实验内容（方法和操作步骤），以及观察指标；⑥实验观察结果记录表格制作；⑦预期结果；⑧注明参阅文献资料。
2．失血性休克的动物模型复制（见页）
3．并按实验的自行设计方案完成动物实验操作步骤和指标观察。
（五）讨论分析
1．对实验目的、原理进行阐释，实验结果进行总结与归纳。
2．对实验中出现的各种观察指标变化进行分析，探讨其变化的发生机制。
3．如实验结果不理想，请分析其失败的原因和提出改进的措施。
（六）时间节点
1．完整、详细的实验设计方案必须在实验课的前一周完成，设计方案不合格者将取消实验资格。
2．实验操作时间必须控制在1天以内。
3．一周后以小组为单位用多媒体汇报实验结果和讨论分析。
（六）附录及注意事项
1．家兔正常生理指标（见第二章）
2．实验过程不得危害人体健康和污染环境。
五、基于家兔缺血-再灌注损伤的扩展性实验
（一）实验目的
通过关闭某组织器官的动脉血管造成缺血状态，并维持一段时间后，再开放其动脉血管，恢复组织器官的动脉血供应，造成缺血-再灌注损伤的病理过程。
采取积极药物或干预措施可有效地改善组织细胞的功能与代谢状态和增强机体的抗损伤能力。
（二）实验原理
随着临床溶栓疗法、动脉搭桥术、断肢再植、器官移植、心脏手术等方法的不断推广应用，人们发现在一定条件下恢复组织器官的血液再灌注后，有部分患者器官功能代谢障碍及结构破坏不但未减轻反而加重，出现了缺血-再灌注损伤（ischemia-reperfusioninjury）。
目前认为，缺血-再灌注损伤发生的始动环节是缺血、缺氧导致能量代谢障碍，主要机制是自由基大量产生、细胞内钙超载，以及中性粒细胞活化、无复流现象和高能磷酸化合物生成障碍等。
因此，干预和治疗缺血-再灌注损伤的发生是近十多年来研究的热点之一。
（三）实验条件
以家兔缺血-再灌注损伤为自行设计性动物实验平台，在一定的实验条件和范围内，自行设计不同类型组织脏器的缺血-再灌注损伤模型，同时采用不同治疗措施的实验方案。
1．实验动物
家兔，体重1.5～2.0kg。
2．药品与器材
25％乌拉坦溶液，葡萄糖溶液，生理盐水，肾上腺素，0.7%肝素，3%戊二醛，TNF-α检测试剂盒，IL-6检测试剂盒等。
兔手术台，电子称，天平，生物信号处理系统，动物呼吸机，显微镜，酶标仪、低温离心机、电动匀浆机、手术器械，动脉夹，动脉插管，气管插管，注射器。
（四）实验基本过程
1．按照实验要求，以及提供的动物、实验器材与药品，自主设计不同类型缺血-再灌注损伤的病理模型（含原理和观察指标确立）。
（1）立题：
以实验小组为单位，根据以往学的知识和预习相关章节的内容，或查阅有关文献资料，开展集体酝酿、讨论确立缺血-再灌注损伤实验方案（包括观察指标和抗再灌注损伤措施）。
但是，一定要注意动物实验立题的科学性、现实性和可操作性，以及实验思路的新颖和独特性。
（2）方案设计的格式与内容：
每实验小组在缺血-再灌注损伤实验平台的基础上，依据实验目的编制出动物实验的设计方案。
实验设计方案的内容应详细和具可操作性，具体的内容和格式要求如下：
①题目；②立题依据（实验的目的、原理）；③实验动物品种与数量；④实验器材（型号、规格和数量）与药品（规格、剂型和使用量），包括特殊仪器与药品需要（器材型号、规格和数量与药品规格、剂型和使用剂量）；⑤实验内容（方法和操作步骤），以及观察指标；⑥实验观察结果记录表格制作；⑦预期结果；⑧注明参阅文献资料。
2．缺血-再灌注的动物模型复制
（1）心脏缺血-再灌注模型制备：
1）动物分组与处理：
将家兔分成A、B动物，A为缺血-再灌注的对照动物，B为去甲肾上腺素预处理动物。
2）用20%乌拉坦（5ml/kg）静脉麻醉，固定于兔台。
颈部去毛，手术分离气管和右颈总
升级会员 