中药药剂学生物药剂学与药物动力学.docx
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1、中药药剂学生物药剂学与药物动力学第二十章第二十章 生物药剂学及药物动力学第一节 概述 药物是物质、生物活性、适用性等三要素构成的体系。药剂学的主要任务是将已证实有生物活性的物质,制成具引适当剂型的制剂,并将其应用于临床,使生物活性物质在机体内的特定部位呈现一定的生物效应而达到预防、治疗和诊断疾病的作用。但直到20世纪50年代,药剂学研究重点仍局限于制剂工艺、经验以及药剂的外观、含量指标和提高生产效率等方面。 20世纪60年代以来,随着医药科学技术的发展,人们对药物制剂的质量及疗效有了新的认识。药物制成剂型个再仅仅是赋予一定的外形,药物制剂产生的药效不仅及药物的剂量和化学结构有关,同时还受到各种
2、剂型因素和生物因素的影响,化学等值并不一定生物等效。深入研究影响药物制剂疗效的各种因素,以及药物在体内的各种变化过程,才能为指导安全合理用药、制剂处方和工艺设计、剂型改进等提供量化控制指标。这样,两门新的药剂学分支学科生物药剂学及药物动力学迅速发展起来。二、生物药剂学的研究内容*1、生物药剂学的概念系指研究药物及其制剂在体内吸收、分布、代谢、排泄过程,阐明药物的剂型因素,用药对象的生物因素及药效之间的关系的一门学科。目的:正确评价药剂质量,合理制药、临床合理用药,确保药物制剂安全、有效。*2、研究内容(1)剂型因素及疗效关系狭义的剂型指针剂、片剂等具体剂型。广义的剂型包括:药物的理化性质、辅料
3、的性质用量、剂型用法、药物的配伍及体内的相互作用,制剂的工艺过程等。(2)用药对象的生物因素种族差异、在不同地理区域、性别、年龄、生理病理条件、遗传因素等(3)药效药物及制剂在临床疗效、副作用,毒性方面的总评价二、药物动力学的含义及研究内容 药物动力学是应用动力学的原理定量地描述药物通过各种途径进入体内的吸收、分布、代谢和排泄等过秤的动态变化规律即研究药物在体内存在的位置、数量(或浓度)之间的关系,并提出解释这些数据所需要的数学关系式的科学。 药物动力学致力于探讨药物在体内的经时变化过程。并提出这种变化过程的数学模型。其主要研究内容如下: (1)建立药物动力学模型。选用恰当的数学方法、解析处理
4、实验数据浓度)的时间函数,测算动力学参数。 (2)研究制剂的生物利用度。用于定量解释和比较制剂的内在质量。 (3)应用药物动力学参数设计给药方案。确定给药剂量、给药间隔及个体化给药方案等,达到最有效的治疗作用,为临床药学工作提供科学依据。 (4)研究药物体外的动力学特征(如溶出速度等)及体内动力学特征的关系。寻找比较便捷的体外测定方法以合理地反映药物制剂的体内持征。 (5)指导及评估药物制剂的设计及生产,为改进药物剂型,研究新产品如缓释剂等提供理论依据。(6)探讨药物化学结构及药物动力学特征之间的关系。指导药物化学结构改造找高效低毒的新药。 三、生物药剂学及药物动力学的关系生物药剂学是药物动力
5、学及药剂学结合的产物。生物药剂学要阐明药物的剂型因素、生物因素及药效之间的关系就必须借助于药物动力学的手段来了解药物在体内的动态变化规律。其目的在于为正确评价药物制剂的质量,设计合理的剂型、制剂处方及工艺,临床合理应用等提供科学依据。药物动力学在药剂学中的应用,首先是生物利用度和制剂工艺研究方面:制剂的生物利用度研究所采用的血药浓度和尿药浓度的单次或多次给药测定法,都需根据药物动力学的原理,药物动力学和生物药剂学作为药剂学的分支学科,从产生以来就互为依存,共同发展。生物药剂学为药物动力学开辟了广泛的实际应用领域,而药物动力学则为生物药剂学的深入研究和发展提供了可靠的理论根据和有力的研究手段。三
6、、中药制剂生物有效性研究现状及意义(一)研究方法:1、有效成分明确,可选择有效部分体内测定指标成分2、有效成分不明,测定方法不明确药理效应指标(二)意义:P560 1 优选药物剂型,为剂型改革提供依据 通常将同一处方的药物制成几种不同剂型,进行体外溶出度和体内生物利用度的测定,从中优选出生物利用度高、溶出度符合用药目的和要求的剂型。 2评价制剂内在质量,分析影响药效的因素 对制剂体外溶出度和体内生物利用度的研究较客观地评价制剂的内在质里,并能反时发现存在的问题,找出影响药效的关键,优选出最佳生产工艺、适宜辅料和合理的操作方法。如将难溶性穿心莲内酯制成固体分散物,进一步压制成片剂,及未经固体分散
7、法处理压制的片剂进行溶出度对比,前者明显优于后者。3拟定给药方案,因此,研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄,求出主药的药动学参数。如:吸收速率常数(),消除速率常数(K)、生物半定期(t0.5)、表现分布容积(V)、达峰时间()、最大峰值()等,绘制血药经时曲线计算,求生物利用度().4.探讨生物药剂学的研究方法:如溶出度测定方法;大鼠小肠吸收的研究方法,动物实验模型的建立,生物药剂学实验设计及方法的研究: 测定血、尿、局部组织器官等的药物浓度:因体内药物浓度极低(10-2102 ),干扰物质多,要求检测方法灵敏度高、精密度好、专属性强、重现性好方法常用、H(C)等。新发展的有稳定同位素标
8、记法(示踪法)如14C、3H标记法:该方法适用范围较广,测定也方便,但必须进行严密的实验设计。 5. 根据机体生理功能设计新型制剂。如据胃内生理功能设计胃内漂浮片、生物粘附片、肠溶衣片。据吞噬细胞特点设计微粒给药系统,提高对靶组织的选择性。6.研究新的给药途径及给药方法。如透皮给药系统,鼻腔给药、离子导入等。第二节 药物的体内过程*一、药物在体内的转运过程药物在体内吸收、分布、代谢、排泄过程称为药物在体内转运过程吸收:药物用药部位体循环分布:药物血循环组织器管 代谢:药物肝脏(组织)生物转化消除 排泄:药物肾脏(肝、胆)排泄出体外药物转运:吸收、分布、排泄二、细胞膜的构造构造:类脂双分子层,其
9、中镶嵌蛋白质,有利于脂溶性,水溶性药物通过。组成:类脂、蛋白质,分布有多糖、酶、载体、膜孔, *三、药物的转运机制(一)被动转运1、定义:存在于膜两侧的物质顺浓度梯度转运,即从高浓度一侧向低浓度一侧转运,称被动转运。2.特点:顺浓度差(由高至低),不需载体,不耗能,对药物无选择性,无饱和及竞争抑制作用等。为大部分药物的转运方式。3.被动扩散的途径:(1)类脂途径(单纯扩散):通过完整生物膜。如多数弱有机电解质,在体液下,未解离的非离子型脂溶性较大易通过。(而离子型的大分子,不能通过类脂膜及膜上的微孔)。(2)微孔转运途径:只有小分子(分子量小于100)水溶性物质才能通过微孔(如水、乙醇、尿素等
10、),透过率低。人体各部位细胞膜的微孔大小不一,空肠粘膜微孔大于8.5,回肠33.8,而毛细血管内皮细胞及肾小球细胞膜的微孔大小约为90 分子量高达1万一2万的物质也能透过。(二).载体媒介转运指膜上的化学载体及药物结合并将药物转运至膜的另侧,然后及药物分离。载体转运分主动转运和易化转运。1.易化扩散(促进扩散,中介转运)1)定义:非脂溶性的药物借助膜上载体通过生物膜从高浓度处向低浓度处扩散。2)特点:顺浓度梯度转运,药物从高浓度向低浓度扩散;不消耗能量,但需要借助载体; 有饱和现象,专属性,部位特性,具有竞争抑制性;扩散速度及两侧浓度差不成正比。载体:膜上高分子特异载体(蛋白质)2.主动转运:
11、(载体居间转运)(单粒, B1、B2、B17氨基酸等)1)、定义:药物借助载体,从低浓度区向高浓度区逆向通过生物膜扩散2)、特点:药物从低浓度区向高浓度区逆浓度梯度扩散;需细胞代谢提供能量(消耗能量),需借助载体的帮助;有饱和现象,专属性,部位特性,具有竞争抑制性;透过率不及浓度成正比。 (三)胞饮作用(吞噬作用)大分子的药物(蛋白质等)通过细胞膜的吞噬作用被吸收的过程药物细胞膜内隔形成小泡药物摄于胞内从细胞侧缘排出基膜淋巴管吸收四、药物的吸收系指药物从施药部位向循环系统转运的过程。(一)胃肠道给药吸收1、口服吸收:1)主要吸收部位:小肠。其粘膜表面形成许多环状皱襞,其上布满了绒毛突起,绒毛外
12、层是吸收细胞,每个吸收细胞伸出大约500个微绒毛(系顶端的细胞膜突起),微绒毛是吸收场所,表面积巨大,约为70m2。吸收机制:被动扩散、主动转运具有肝脏首过作用2、口腔吸收 吸收部位:口腔粘膜; 值,唾液6,弱酸性药更易吸收。吸收机制:被动扩散 无肝脏首过作用3、直肠吸收:吸收部位:直肠肛门端吸收机制:被动扩散,少数药物载体转运,胞饮作用值:中性、微硷性基本无肝脏首过作用(70%以上药物不经肝脏代谢)(二)非胃肠道给药:注射剂、软膏剂、气雾剂等吸收部位:肌肉组织、肺泡、皮肤特点:吸收快(皮肤给药除外)无肝脏首过作用吸收机制:被动扩散,主动转运注射给药部位及吸收途径1静脉注射为100%,无吸收过
13、程。分布过程:静注药物上、下腔静脉心脏肺动脉靶器官肺首过效应:静注部分药物进入肺后被巨噬细胞和代谢酶降解、排泄或贮藏而不能到达作用部位的现象。2.肌内注射 安全,应用广。肌肉血管丰富流速快。药物透过毛细血管吸收,其透过速度比其它生物膜快。肌注时通过毛细管壁常常是限速过程。不同药物吸收速度:脂溶性药物水溶性药物(通过管壁间质或细孔)及大分子药物(淋巴系统吸收)3.皮下及皮内注射 皮下:药物透过结缔组织进入毛细血管。吸收比肌注差,因血管少,血流慢。 对刺激敏感。长效制剂给药部位。 皮内:血管细小,吸收难。作诊断及敏试。4.影响注射给药的因素1).生理因素:流量大则吸收快:三角肌股肌外侧臀大肌;淋巴
14、流量对大分子药物或油溶媒药物有影响;按摩及热敷有利吸收。2)药物理化性质:a.分子量很大者吸收慢(向淋巴转运),b.溶解度小常是限速因素;c.油水分配系数及解离度影响不大;d.药物及蛋白质结合:使药物浓度,吸收。可逆。3).剂型因素: 释药速率大小:水溶液水混悬液油溶液乳剂乳剂油混悬液(1)溶液型:吸收快。影响因素有非水溶剂或混合溶剂、渗透压(低渗时注射部位溶媒向四周扩散,药物浓度,扩散,高渗时则反之)、附加剂(高分子增粘剂延长吸收)。(2)混悬型:药物溶出速率为限速因素。溶出速率及药物溶解度、表面积、晶型等的关。(3)乳浊型: 静注:型,同混悬剂静注。 肌注:均经淋巴转运: 。可制长效制剂。
15、五、药物的分布:(一)定义:药物从血液中转运到体内各脏器、组织或靶器官的过程(二)影响药物分布的因素1药物及血浆蛋白的结合药物血浆蛋白结合(可逆性)结合型不能转运或代谢游离型药物浓度降低结合型药物释放药物不及血浆蛋白结合游离型能自由转运2血液循环及血管通透性药物的分布主要受组织器官血流量的影响,其次为毛细血管的透过性。血液循环快,血流量大,器官药物浓度高。3组织结合及蓄积组织结合:组织及药物的亲和力大及组织结合力强组织中的浓度高于血浆中游离药物的浓度选择性高;蓄积:分布过程中,当药物及组织有特殊亲和性时,药物从组织中解脱进入血液的速度低于药物自血液进入组织的速度,如连续给药,组织中药物浓度逐渐
16、上升的现象。作用:(1)蓄积在靶器管,疗效高;(2)蓄积在脂肪组织,贮存,延长药物作用时间;(3)毒性药物蓄积产生毒付反应可对机体造成危害。机理:(1)药物在组织内转化成极性的代谢物:(2)进入组织的药物,由于环境变化等原因生成解离型物质;(3)及组织成分结合,或者被摄人组织成分中等,使药物较难透过脂质膜而蓄积。4血脑屏障和血胎屏障血脑屏障:脑组织对外来物质有选择地摄取能力称为血脑屏障,是为了保证脑组织有稳定的化学环境。水溶性和极性药物很难透入脑组织,而脂溶性小分子药物能迅速转运。形成原因:脑和脊髓毛细血管的内皮细胞被一层神经胶质细胞包围,细胞间联致密,间隙极少。神经胶质细胞富有脑磷脂,形成了
17、较厚的脂质屏障,对于被动扩散的外来物质具有高度的选择性。血胎屏障:母体循环及胎儿体循环之间存在着胎盘屏障称血胎屏障。5体液的值及药物理化性质():如脑组织、唾液、乳汁中均小于7,而血液7.4.对弱碱性药物易于由血中进入上述组织或体液。六、药物的代谢(一)定义:药物在体内的生物转化。(解毒,使药物活性,或生成有活性的代谢产物)代谢过程:药物在血液,组织中转化为无活性(水溶性大的物质)代谢产物的过程肝脏:氧化反应为主,肠粘膜:结合反应为主,消化管:微生物酶解反应为主(二)机制:药物在体内代谢过程都是酶系统(药酶)的催化反应 微粒体中氧化、还原、水解、结合、甲基化药酶存在于肝细胞的线粒体中氧化脱氧、
18、乙酰化、醇醛氧化氧化:药物+肝微粒体细胞色素P450(三)代谢部位:1、药物在肝脏的代谢(主要部位)肝细胞微粒体,溶酶体,线粒体内的药酶作用(1)酶促作用:某些药物会提高肝微粒体药酶的活性,使另一种药物的代谢速度加快,作用,如苯磺钠及抗凝血药同用使抗凝血作用。酶诱导剂同时也可加速本身的代谢,因此连续应用这类酶诱导剂药物时,可导致其临床疗效逐渐降低,这也是药物产生耐受性的原因之一。(2)酶抑作用:某些药物会抑制什微粒体药酶的活动,而使另一种药物作用,如优降宁及利血平合同,使利血平由降压作用翻转升压作用等。2、肝脏外代谢主要代谢部位:消化管,肠松膜,其次肺、皮肤、脑、鼻粘膜、肾(四)药物代谢反应过
19、程: 氧化、还原水解1、第一相反应,引入官能团:脂溶性药物 暴露极性基团 排泄 酶分解、结合 机体内源性成分 结合2、第二相反应,结合反应: 结合物 排泄 (五)影响药物代谢的因素1给药途径及给药方法1).同一药物由于给药途径不同可影响药物的代谢过程,从而影响药理效应。如特布他林:静脉原形药物占尿中总排泄量的70% -90%,余为硫酸结合物;口服后硫酸结合物约占尿中总排出量的70%左右。这是因为经肠粘膜吸收时形成了硫酸结合物。2).给药途径不同代谢酶分布及局部组织的血流量不同药物代谢差异3).口服药物的“首过效应”是导致药物体内代谢差异的主要原因。2给药剂量及剂型1).剂量的影响:通常药物代谢
20、速度和药量成正比,但药量增到一定程度,代谢酶达最大代谢能力时,代谢饱和,代谢速度达最大,不再随剂量增加而增加。2).剂型的影响 口服时溶液剂中药物分子直接接触胃肠吸收面,当代谢酶有限时,很容易出现饱和现象。混悬剂、颗粒剂服用后,其中的药物需要有一个溶出过程才能到达吸收面,结果使到达吸收面的药物不会一下子很多,有一个逐渐吸收的过程,因而不易出现代谢反应的饱和状态。3光学结构特性不同的异构体具有不同的药理活性和副作用,.主要原因认为是体内的酶及药物受体具有立体选择性,因此有明显的代谢差异。4酶促及酶抑作用5生理因素影响1).年龄: 儿童和老年人对药物的代谢能力常常明显低性于成年人。 2).性别:
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