初级药师专业知识生物药剂学与药动学

专业知识第1页生物药剂学与药动学生物药剂学概述一、生物药剂学的基本概念生物药剂学是研究药物及其制剂在体内的吸收、分布、代谢与排泄过程，阐明药物的剂型因素、机体生物因素与药物效应间关系的学科。（一）药物效应（二）剂型因素（三）生物因素生物药剂学的任务是通过对剂型因素、生物学因素对药物效应影响规律的认识，提高药物研究开发的水平、药品质量控制水平及临床药物应用水平，为药物应用的安全性与有效性打下基础。二、研究目的与内容生物药剂学通过研究不同的药物，或者相同药物的不同剂型在不同个体的体内过程与药物效应间的关系，揭示药物作用规律，并应用于药物研究开发、药品质量控制以及药物临床应用。生物药剂学主要的研究工作包括：①候选化合物筛选及评价；②给药途径选择及剂型设计；③制剂处方工艺筛选及优化；④药物质量评价；⑤临床合理用药。三、药物的体内过程药物从进入机体至离开机体，可分为四个过程：（一）吸收药物从用药部位进入体循环的过程。（二）分布药物吸收进入体循环后，通过细胞膜屏障向机体可布及的组织、器官或体液转运的过程。（三）代谢代谢又称为生物转化，药物在吸收过程或进入体循环后，在体内酶系统、体液的pH或肠道菌丛的作用下，发生结构转变的过程。（四）排泄药物或其代谢产物排出体外的过程。药物的吸收、分布和排泄过程以部位的改变为主，统称为转运。代谢与排泄过程反映原形药物从循环中的消失，合称为消除。分布、代谢和排泄过程主要表现出机体对药物的作用，被统称为处置。口服药物的吸收专业知识第2页一、药物的生物膜转运与胃肠道吸收（一）生物膜的结构生物膜系指细胞膜和各种细胞器的亚细胞膜的总称。生物膜是主要由类脂质、蛋白质和少量多糖等组成的复杂结构，具有半透膜特性。生物膜的结构（二）药物的跨膜转运机制※药物在体内的主要转运方式是被动转运中的单纯扩散！1.被动转运1）概念：指药物由浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散，以浓度梯度为动力。2）特点：①不消耗能量②不需要载体③不存在转运饱和现象和同类物竞争抑制现象④当膜两侧浓度达到平衡时转运即停止被动转运过程专业知识第3页2.促进扩散促进扩散，又称为易化扩散，是指某些物质在细胞膜载体的帮助下，由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。促进扩散的特点包括：①需要载体参与；②结构特异性；③饱和现象；④顺浓度梯度扩散，不消耗能量。在小肠上皮细胞、脂肪细胞、血脑屏障血液侧的细胞膜中，氨基酸、D-葡萄糖、D-木糖、季铵盐类药物的转运属于促进扩散。3.主动转运1）定义：主动转运是指药物借助载体或酶促系统，从生物膜低浓度侧向高浓度侧转运的过程。主动转运是人体重要的物质转运方式之一。如K+、Na+、I-、单糖、氨基酸、水溶性维生素以及一些有机弱酸、弱碱等弱电介质的离子型，都是以主动转运方式通过生物膜。2）特点：①逆浓度梯度转运；②需要消耗机体能量，能量来源主要由细胞代谢产生的ATP提供；③需要载体参与，载体物质通常对药物有高度的选择性，因此，结构类似物能产生竞争性抑制作用，它们竞争载体的结合位点，影响药物的转运和吸收；④主动转运的速率及转运量与载体的量及其活性有关，当药物浓度较低时，载体的量及活性相对较高，药物转运速度快；当药物浓度较高时，载体趋于饱和，药物转运速度慢，甚至转运饱和；⑤受代谢抑制剂的影响，如2-硝基苯酚、氟化物等物质可抑制细胞代谢而影响主动转运过程；⑥有吸收部位特异性，如维生素B2和胆酸的主动转运仅在小肠的上端进行，而维生素B12在回肠末端吸收。主动转运药物转运的速率过程可以用米氏方程描述。4.膜动转运膜动转运是指通过细胞膜的主动变形，将药物摄入细胞内或从细胞内释放到细胞外的转运过程。被摄取的药物为液态称为胞饮作用；被摄取的药物为大分子或颗粒状物则称为吞噬作用。脂溶性维生素、甘油三酯和重金属等通过膜动转运透过生物膜。（三）胃肠道的结构与功能胃肠道由胃、小肠、大肠三部分组成，多数药物可在胃肠道溶解和吸收，但是受胃肠道不同的pH、运动、表面环境、酶、体液等因素的影响。专业知识第4页1.胃胃有效吸收面积有限，除对一些弱酸性药物有较好吸收外，大多数药物吸收较差。2.小肠是药物吸收的主要部位。结构特点：1）吸收面积大、时间长；2）通透性大、双重吸收途径（毛细血管、毛细淋巴管）毛细血管对大多数药物的吸收起主要作用，但淋巴管是乳糜小滴和大分子药物吸收的主要通道。3）吸收形式：药物的吸收以被动扩散为主，同时小肠也是药物主动转运吸收的特异性部位。3.大肠1）对药物的吸收不起主要作用。2）有可能是蛋白质多肽类药物吸收较理想的部位。3）直肠下端接近肛门部分，血管相当丰富，是直肠给药（如栓剂）的良好吸收部位。4）大肠中药物的吸收也以被动扩散为主，兼有胞饮和吞噬作用。二、影响药物经胃肠道吸收的因素（一）影响药物胃肠道吸收的生理因素1.胃肠液的成分与性质2.胃排空3.胃肠运动4.食物5.循环系统6.肝首关作用7.病理因素的影响（二）影响药物胃肠道吸收的药物剂型因素1.药物的解离度和脂溶性对吸收的影响2.药物的溶出速率对吸收的影响3.药物的剂型对吸收的影响4.制剂处方对药物吸收的影响5.制剂工艺对药物吸收的影响（一）影响药物吸收的生理因素1.胃肠液的成分与性质①消化道中不同的pH环境决定弱酸性和弱碱性药物的解离状态，分子型药物比离子型药物易于吸收。专业知识第5页②主动转运的药物是在特定部位受载体或酶系统作用吸收，不受消化道pH变化的影响。③胃肠道中酸、碱性环境也可能对某些药物的稳定性产生影响。④胃肠液中含有消化酶和肠道菌丛产生的酶、胆盐及黏蛋白等物质，对药物的吸收可产生不同的影响。⑤胃蛋白酶、胰酶等可以分解多肽及蛋白类药物，使之分解失效。⑥胆汁中含有胆酸盐，能增加某些难溶性药物的溶解度和透膜吸收能力。黏液中的黏蛋白可能与药物产生结合而影响药物的吸收。2.胃排空：胃排空速率对药物的吸收有一定影响。①胃空速率慢，药物在胃中停留时间延长，有利于弱酸性药物的胃内吸收；但胃空速率加快，到达小肠部位所需的时间缩短，有利于多数药物的吸收，药物的起效时间也加快。②少数在特定部位吸收的药物，胃空速率大，吸收反而较差，如维生素B2。③对于一些易被胃酸或酶降解的药物，胃排空迟缓将增加药物的降解程度。※影响胃空速率的因素包括：①食物的理化性质②胃内容物的黏度和渗透压，胃内容物黏度低，渗透压低时，胃空速率通常较大；③食物的组成，糖类的排空时间较蛋白质为短，蛋白质又较脂肪为短；④药物的影响，服用某些药物如抗胆碱药、抗组胺药、止痛药、麻醉药等都可使胃空速率下降；⑤其他因素，右侧卧比左侧卧胃排空快；精神因素等也会对胃排空产生影响。3.胃肠运动①胃肠运动可促进固体制剂进一步崩解、分散，有利于难溶性药物的吸收。②药物与吸收部位的接触时间越长，药物的吸收越好。③阿托品、溴丙胺太林等能减慢胃空速率与肠内容物的运行速率，从而增加其他药物的吸收；甲氧氯普胺可促进胃排空且增加肠运行速率，减少药物在消化道内的滞留时间，从而减少某些药物的吸收程度。④肠内运行速度还受生理、病理因素的影响，如运行速度随消化液的分泌、甲状腺分泌减少而降低，随痢疾、低血糖等疾病而增加。此外，妊娠期间运行速度也降低。4.食物食物不仅能改变胃空速率而影响吸收，而且还会通过其他方式对药物的吸收产生不同程度、不同性质的影响。如：①食物的存在可减慢地高辛、奎尼丁、西咪替丁和格列本脲等药物的吸收速率，但对吸收程度无明显影响。②食物可延缓喹诺酮类抗菌药的吸收，对生物利用度无明显影响，但乳制品可使该类药物的吸收减少，所以这类药物不宜与乳制品同服。③食物可延缓胃排空，增加如青霉素、头孢菌素和红霉素等抗菌药物在胃中的停留时间，使药物的分解破坏量增加而减少药物的吸收。④四环素类药物可与食物中的Ca2+、Mg2+、Fe2+和Al3+等阳离子形成难溶性的络合物，从而使药物的消化道吸收减少。⑤脂肪性食物能促进胆汁分泌，其中的胆酸盐可提高难溶性药物的溶解度而使其吸收增加。⑥进食后组织器官的血流量增加，使肝提取率较高的药物生物利用度增加，如普萘洛尔、倍他洛尔等。5.循环系统血流具有组织灌流和运送物质的双重作用，当药物的透膜速率小于血流灌注速率时，透膜是吸收的限速过程；而当透膜速率大于血流速率时，血流是吸收的限速过程。高脂溶性药物和膜孔转运药物的吸收通常属于血流限速过程。专业知识第6页脂肪能加速淋巴液流动，使药物淋巴系统的转运量增加。6.肝首关作用透过胃肠道生物膜吸收的药物经肝门静脉入肝后，在肝药酶作用下药物可产生生物转化。药物进入体循环前的降解或失活称为“肝首关（过）代谢”或“肝首关（过）效应”。肝首关效应愈大，药物被代谢越多，其血药浓度也愈小，药效会受到明显的影响。7.病理因素的影响①胃酸分泌长期减少的贫血患者，用铁剂及西咪替丁治疗时，吸收缓慢。②乳糖或盐性诱发的腹泻者，能使缓释剂型中的异烟肼、磺胺异噁唑及阿司匹林的吸收降低。③甲状腺功能维系着肠的转运速率，儿童甲状腺功能不足时，可增加维生素B2的吸收，而甲状腺功能亢进的儿童则吸收减少。④幽门狭窄可能延缓固体制剂中药物的吸收，尤其是肠溶衣片，因为胃排空时间可因此而延长，如幽门狭窄可引起对乙酰氨基酚吸收的降低。（二）影响药物吸收的理化及剂型因素1.药物的解离度和脂溶性对吸收的影响药物未解离型（分子型）和解离型两种形式存在，二者所占比例由药物的解离常数Pka和吸收部位pH所决定。小分子的、脂溶性大、极性小、未解离的分子型药物容易透过生物膜。※总结：体液PH值对药物解离度的影响规律：◇酸性药物在酸性环境中解离少，容易跨膜转运。达到扩散平衡时，主要分布在碱侧。◇碱性药物在碱性环境中解离少，容易跨膜转运。达到扩散平衡时，主要分布在酸侧。同性相斥、异性相吸或“酸酸碱碱促吸收；酸碱碱酸促排泄”2.药物的溶出速率对吸收的影响（1）溶出速率的定义：是指在一定溶出条件下，单位时间药物溶解的量。固体药物制剂中药物的溶出是药物进入机体的先决条件，常常也是难溶性药物吸收的限速因素。药物的溶出速率影响药物的起效时间，药效强度和作用持续时间。（2）影响药物溶出速率的因素：①溶出的有效表面积：药物粒子大小、润湿、溶出介质体积、溶出介质黏度、扩散层厚度；②药物的溶解度：多晶型、表面活性剂专业知识第7页3.药物的剂型对吸收的影响口服剂型生物利用度高低的顺序通常为：溶液剂＞混悬剂＞颗粒剂＞胶囊＞片剂＞包衣片。（1）溶液剂：影响溶液中药物吸收的因素有溶液的黏度、渗透压、增溶剂、络合物的形成及药物的稳定性等。（2）混悬剂：影响混悬剂中药物吸收的因素有药物的溶解度、溶出速度、粒子的大小、晶型、附加剂、分散溶媒的种类、黏度以及各组分间的相互作用等。（3）散剂：影响散剂中药物吸收的因素有药物的溶出速度、粒子大小、稀释剂、药物和其他成分间发生的相互作用等。（4）胶囊剂：影响胶囊剂中药物吸收的因素有药物溶出速度、粒子大小、晶型、湿润性、分散状态、附加剂的选择、胶囊壳质量、药物与附加剂间的相互作用等。（5）片剂：影响片剂中药物吸收的因素有药物的颗粒大小、晶型、pKa、脂溶性，片剂的崩解度、溶出度、处方组成、制备工艺和贮存条件等。4.制剂处方对药物吸收的影响（1）影响药物吸收的辅料有：黏合剂、填充剂、崩解剂、润滑剂、增黏剂、表面活性剂等。（2）药物间及药物与辅料间的相互作用：胃酸调节、络合作用、吸附作用、固体分散作用、包合作用。5.制剂工艺对药物吸收的影响影响药物吸收的制剂工艺过程有：混合、制粒、压片、包衣。非口服给药的药物吸收一、注射给药（一）注射给药的途径静脉注射（iv）、动脉注射（ia）、皮内注射（ic或id）、皮下注射（sc）、肌内注射（im）、关节腔内注射和脊髓腔注射。除了血管内给药没有吸收过程外，其他途径如皮下注射、肌内注射、腹腔注射都有吸收过程。1.静脉注射静脉注射是将药物直接注入静脉血管进入血液循环，不存在吸收过程，注射结束时的血药浓度最高，作用迅速。静脉注射分静脉推注和静脉滴注，前者用量小，一般为5-50ml，后者用量可大至数千毫升，注射溶媒常为水或乙醇。2.肌内注射肌内注射存在吸收过程，药物先经结缔组织扩散，再经毛细血管和淋巴进入血液循环。药物以