醫院藥學/藥物的吸收
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藥物被機體攝取的過程為吸收,即是:藥物從用藥倍位進至循環系統的過程。藥物的吸收倍位有胃、腸以及口腔、直腸及皮膚等。
(一)消化道吸收
1.消化道上皮細胞細胞膜(生物膜)由於藥物在消化道內是透過上皮細胞而吸入循環系統,故上皮細胞膜的性質決定藥物吸收的難易。
2.藥物吸收機制
(1)被動擴散(passivediffuson)脂溶性藥物由被動擴散透過生物膜,由高濃度區到達低濃度區不需要消耗能量。服藥以後,胃腸液中濃度高,細胞漿液內濃度低,藥物能被動擴散通過,又以同樣機理轉運到血液而吸收。被動擴散可用Fick第一定律解釋。dc/dt=k△c=k(C1?/FONT>C2)C1和C2是膜兩側的藥物濃度,k是比例常數,比例常數k包括擴散係數、藥物穿透的面積和生物膜厚度。
(2)主動轉運(activetranqporticarrier-mediatedtransport)一些機體所必須的物質,如單糖、胺基酸等,是藉助於載體的幫助,能從濃度濃度處往濃度高處逆向轉運。載體量是有限的,在吸收部位,藥物達到某一臨界濃度時,轉運系統變成飽和,濃度再大也不能加快藥物的吸收速度;而不像被動力擴散,其吸收速度與濃度成正比,對主動吸收的藥物可能存在某上最適劑量,超過此劑量不會有更高的治療效應。這種轉動需要消耗能量。
(3)促進擴散(facilitateddiffusion)有相當多的物質,如一些非脂溶性物質或親水性物質藉助於細胞膜上載體物質的幫助,從高濃度向低濃度區擴散,也不需要消耗能量。擴散速度取決於膜兩側濃度差。與被動擴散的區別在於它藉助於膜上載體的結合或釋放而擴散的。
(4)膜孔轉運(poretransport)能通過上皮細胞的細孔(平均半公式為4A)那樣大小的物質則可穿過這種沖滿水的細孔而被吸收,膜孔轉運的吸收速度,受藥物分子或離子的大小、濃度以及水的吸收速度影響。綜一所述,多數藥物的吸收屬於「被動擴散」,故胃腸道上皮細胞對這些藥物起著脂溶性屏障的作用,其中脂溶性藥物通過被動擴散而吸收,非脂溶性藥物的擴散通過屏障則相當困難。
3.消化道生理及藥物吸收
(1)消化道及其pH值:藥物口服後通過胃腸道時,其不同表面特性的解剖區域會影響藥物的吸收速率。胃腸道組成有三大部分:胃、小腸及大腸。藥物口服後首先接觸的是胃,胃的表面積有限,pH值變化很大,純胃液的pH<,當胃液分泌入胃腸腔受到稀釋與食物的影響後,其pH即改變為1~3。一般空腹時可降低pH1.2~1.8,食後,正常人的胃內容物可上升到pH3~5。某些藥物及食物可能對胃液的分泌或中和胃液影響特別大,如抗膽鹼藥阿托品和普魯本辛,脂肪及脂肪酸等均能抑制胃液分泌,制酸藥則使pH升高。有胃中的pH環境下,弱酸性藥很容易吸收。
(2)胃排空速率與藥物吸收:在胃腸中幾乎不吸收而在腸內吸收的藥物,其療效的出現決定於藥物離開胃進入十二指腸的速率,需要立即止痛的藥物如何待因,延遲胃的排空將延遲鎮痛作用的開始,對有些受胃酸和胃酶活性影響不穩定的藥物,胃的排空緩慢也影響藥物的有效性,如苄青黴素的降解程度決定於它在胃內停留時間,在胃酸條件下能解離為離子的胺類藥物及包腸衣製劑等胃空速率對療效的開始是十分重要的。
4.藥物理化性質對吸收的影響
(1)藥物的解離常數與脂溶性的影響:前面已講過消化道上皮細胞膜具有脂質膜的特性,這樣就對非離子性的有機弱酸和有機鹼易吸收,離子型難吸收。非離子型與離子型的比例與環境pH直接相關。同時,吸收速率又與油/水分配係數有關。一般是脂溶性愈強吸收愈好,這種關係稱為pH—分配學說。溶液中非離子組分是藥物的解離常數與消化道腔液pH的函數。其關係可用Hendessen-Hasselbalch緩衝方程式表示。
(2)溶出速率:藥物以片劑、膠囊劑、顆粒劑或混懸劑口服,或用植入片或混懸劑肌注,其吸收過程為:固體藥物→崩解→溶解→生物膜→吸收。溶出速率的理論依據是NoysWhitney的擴散溶解理論。
(3)多晶型:化學結構相同的藥物,可因結晶條件不同而得到不同的晶型這種現象稱為多晶型。有機化合物的多晶型現象極為普遍。例如38種巴比妥藥物中有63%有多晶型;48種甾體化合物有67%有多晶型。晶型不同,它們的物理性質如密度、熔點、溶解度和溶出速度均有不同。在一定溫度與壓力下,多晶型中只有一種是穩定型其熵值最小,熔點最高,溶解度最小,化學穩定性好,其他晶型為亞穩定型,它們最終可轉化為穩定型。亞穩定型的熵值高、熔點低、溶解度大,故溶出速度也較快。因此可因晶型不同而呈不同的生物利用度,為較晶型,而穩定晶型藥物往往低效甚至無效。
5.藥物在消化道中的穩定性藥物不僅在貯藏期應有足夠的穩定性,且應在胃腸液中保持穩定,由於胃腸液中的消化酶或pH的作用可導致某些藥物的活性減低或失效。
(二)口腔吸收
1.口腔的生理特點口腔粘膜上皮是多層扁平上皮細胞,僅舌表面及口唇部有角化現象。口腔粘膜分布著許多血管,在粘膜內層形成大血管網,口腔吸收後,藥物通過頸內靜脈到達心臟。隨血液循環由全身分布,不存在胃腸道吸收後遇到的首過作用,口腔每天分泌1~2升唾液,其平均pH為6左右。
2.口腔的藥物吸收口腔粘膜上皮細胞膜也由脂質體構成,故能充許脂溶性藥物通過,其吸收屬於被動擴散機制,與分配係數很有關係。口腔給藥法可將舌下片放於舌下,也有將口腔片置於面頰與齒之間,這些片劑中的藥物被唾液溶解後,通過口腔粘膜吸收,對於胃酸中滅活或首過作用大不宜口服的藥物,應考慮從口腔吸收。如硝酸甘油是一種酯,認為口服後能水解,以致到達循環這前即失效,另一方面也因硝酸甘油脂溶性好,口腔吸收的速度快,能迅速秦效解除心絞痛,故以口腔給藥最為適宜。
(三)直腸吸收
1.直腸的解剖與生理直腸是大腸的末端,長約20cm,直腸粘膜表面無絨毛,皺褶少,故直腸不是藥物吸收的合適部位,但近肛門端血管豐富,故也是某些劑型如栓劑、灌腸劑的特殊用藥部位,吸收效果良好。藥物從直腸吸收主要有兩條途徑:一條是通過直腸上靜脈經門靜脈進入肝臟進行代謝後再循環至全身;另一條是通過直腸中靜脈和直腸下靜脈及肛管靜脈繞過肝臟直接進入血液大循環。關於栓劑中藥物的吸收情況,據放射性同位素研究報導,當栓劑塞入距肛門口約2cm處,其所含藥物可不經過肛門系統而吸收總給藥量的50~75%;硫酸鋇栓劑經X射線透視發現,當該栓劑距肛門口約6cm處時,藥物在此倍位的吸收,大部分要經上直腸靜脈進入門一肝系統。所以栓劑中藥物吸收與其塞入直腸的深度有關,應距肛門口約2cm處為妥,這樣吸收的藥物在一半以上可避免肝臟首過作用。
2.直腸的藥物吸收
(1)脂溶性與解離度:直腸粘膜是類脂膜,藥物在直腸中的吸收也是通過類脂膜與微孔途徑吸收,藥物從直腸的消失符合一級速度式,故直腸吸收也屬被動擴散。直腸粘膜的pH值對藥物的吸收速度起重要作用,但一般直腸液的pH約為7.4,且沒有緩衝能力,故藥物進入直腸後的pH值變到能增加未解離藥物所佔的比例量,就極其可能其增加藥物的吸收。
(2)藥物的溶解度與粒徑:藥物的溶解度對直腸的吸收有一定影響,溶解度小的藥物,因直腸中的分泌量較少,藥物溶解量少,吸收也少,藥物水溶性較大時,吸收也增加。藥物的基質中不溶而呈混懸分散狀態時,其離子大小能影響吸收。如阿斯匹林栓劑,當一種阿斯匹林如過800~100目篩的粉末,平均粒徑為163μm,比表面積為320cm2/g時,另一種大粒的阿斯匹林相比,後者每13粒重600mg,其比表面積只有12.5cm2/g,這兩種栓劑經健康受試者使用後12小時,粉末制的栓劑其總水楊酸鹽排泄累積量為大粒的15倍。
(3)栓劑基質的影響:栓劑給藥後,首先藥物從栓劑擴散面的基質中釋放出來,分散或溶解到周圍的水性體液中,方能被粘膜吸收而產生療效,用作全身治療的栓劑,要求藥物從基質中迅速釋放出來,而基質對藥物釋放有一定影響。栓劑中藥物吸收的限速過程是基質中藥物釋放到水性體液這一步。所以藥物從基質中釋放的快,可產生較快而強烈的作用,反之則作用緩慢而持久。由於基質種類和性質的不同,釋放藥物的速度和對藥物影響的機理亦不同。
(四)注射吸收注射劑除有時作關節腔內注射或神經阻斷以發揮局部作用外,通常無論在新藥研製以及臨床各階段中多用於發揮全身作用。有些藥物或因在消化道分解,或因本質上難以吸收,只能採用注射給藥;相反,也有不少藥物不適於注射。
1.給藥部位與吸收途徑從給藥方法上注射劑與其它給藥方法的不同點之一是,注射操作需用注射針刺入組織內部,從而產生損傷,無論肌肉注射或皮下注射,在注射部位附近都有充分的血液或淋巴液循環,從而可以預測吸收快,注射的藥物一旦分布到結締組織後,即向循環系統進行。
2.影響吸收因素除藥物分子和生物膜的物理化學性質外,還有種種因素影響吸收的速度。如給藥部位的選擇,藥物的濃度,熱力學活性等對吸收速度均有重要關係。
(1)藥物吸收因素:藥物分子本身以及注射劑劑型本身的理化性質,常常影響藥物的吸收,作為藥物固有的屬性,首先是它的分子量,藥物分子量越大吸收愈慢,分子量相當大的藥物,通過毛細血管壁細孔或實質部分均有困難,只能以淋巴部位作為主要吸收途徑,而淋巴循環要比血循環慢得多,淋巴流速只有血漿流速的萬分之一。
(2)生理因素:血流的變化對注射倍位的藥物吸收影響很大,前述理化性質的影響,大多是血流維持恆定的情況下所體現的。如果某些原因引起血流變化時,則理化因素被掩蓋。血流與吸收的關係是在血流量大時吸收速度基本固定,吸收的限速過程不是血流速度,而是藥物的擴散。但當血流慢時,則血流速度變為主要因素。
(五)皮膚吸收皮膚經常受到許多化學和物理作用的侵襲,當某些合成化學品,有毒氣體和液體、化妝品和藥物滲入皮膚時會產生局部或全身毒性,若大面積塗布時皮膚的總吸收量也很可觀。另外,皮膚病灶深淺不同,要求產生作用部位也不相同,近年來利用皮膚給藥而達全身吸收正日趨重視。
1.皮膚及藥物透皮吸收藥物透皮吸收的途徑至今仍有爭論,但從皮膚的解剖來看,可有三條解剖途徑:透過完整的表皮:一般認為完整表皮具有類脂膜特性,肥許脂溶性藥以不解離型式透入皮膚,解離型的較難透入。通過毛囊、皮脂腺:藥物進入毛囊口就可能通過毛干或毛囊壁間隙或皮脂腺到在角質層以下的部位,再通過囊壁上皮細胞進入真皮或皮下組織。皮脂腺分泌物是油性的,也有利於脂溶性藥物的透入。若製劑中加入表面活性有助於藥物等毛囊接觸,對吸收有利。通過汗腺:汗腺是否為藥物吸收的通道尚無定論,如手牚皮膚雖汗腺很多,但過物質的滲透性除水以外都是比較小的。
2.影響透皮膚吸收的因素當藥物與皮膚的接觸面積有限時,吸收速度及吸收的藥物總量,與其他部位相比是較小的,但單憑這一點並不能否定透皮吸收的重要性,特別是的年來通過透皮吸收作為產生全身吸收作用的給藥途徑也是一個較新發展。
(1)皮膚狀況:皮膚的應用部位,表皮各層的厚薄粗細、毛孔的多少等與藥物的滲透都有關係。一般角質層厚的部位不易透入,兒童皮較成人易吸收,粘膜吸收比皮膚要快得多。皮膚下不同部位對於吸收有不同影響,其速度依次下列次序增加:足底<前下臂<腳背、顱頂蓋<大腿上部及耳廓後部,在毛囊較大或較多的區域吸收較多,而在角質層較厚的地方吸收就減低。
(2)藥物的理化性質:皮膚吸收藥物的量,一般隨藥物在賦形劑中濃度的增加,僅有少數幾種化合物增加濃度反而引起吸收速度的顯著減少,如用較高濃度對皮膚產生腐蝕作用的物質如苯酚,由於造成人為的屏障(常有明顯的痂皮形成)故阻礙了有效的滲透。物質的溶解性能對於滲透生物膜能力有很大的影響,溶於類脂物的物質由於細胞膜含有類脂物故能被通過,而水溶性物質需在細胞壁蛋白質離子水合後才能通過。非常親油的藥物可聚積在角質層而不被吸收。離子型藥物與分子型藥物相比吸收較慢;分子量與吸收速率之間存在反比關係,即小分子滲透比大分子快,他子量在3000以上時不滲入,故以皮膚吸收適於分子量小的物質。
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