- 写在前面 觉得关于该类反应相关公式还是有一些 整理一下 以便考试及实验应用时的理解与记忆 内有拉普拉斯变换这条野狗,小心慎入。(分开一个单独的笔记)
- 我推荐你可以慢慢读完,边拿笔边思考,哪怕不能完整的看完。拼命的记着实困难,但相比起理解了之后再记忆来说,实在不能相比。虽然理解的过程也让人十分烦恼。
- 我也完全是现学现卖,若你能发现有问题之处,拜托和我讨论:)。
- 所有的相关运算我都是直接用积分的知识先做求解,再用laplace变换之后做个回溯,再进行一次回溯。 我认为,在本章节中的一切运算方法,以及技巧,固然是很重要;但是相比起这些工具,对于药代动力学这门课程而言,理解各种模型,以及各种给药途径下所特有的血药浓度经时变化,才是更为重要,需要理解与思考的。
- 我的书写可能比较随缘,见谅 :(
反应级数的基本概念
- 对于特定的化学反应,反应级数(order of reaction)被定义为速率方程中各浓度项的幂次之和。反应级数由化学反应机理(reaction mechanism)决定,反应机理描述了反应的各瞬间阶段,这些瞬间反应会产生中间物,从而可以控制反应级数。反应级数在探讨反应机理的研究中有重要意义。(百度百科)
- 反应级数可以给定一个推断反应速率变化的参数,但反应的具体速率只和实际反应有关系。
- k是速率常数
其他需要知道的基本概念
- 单室模型:药物进入到体内后迅速分布到全身各部位,药物血液与组织之间处于动态平衡,药物在机体内各部位的转运速率处于“均一状态”。这种将整个机体视为一个隔室而建立的药动学模型称为单室模型。
反应级数的相关方程
- “药物进入体内后,体内不同部位的药物量或血药浓度随时间而发生变化。” 借此我想来回顾一下在《分析化学》学科中已经学习过的相关级数反映的动力学特征
- 由上图所示 按照课本中的相关理解,我们可以把给药剂量X0,体内剂量X于上图中相关数据取以下等量关系 a=X0,a-x=X
单室模型
下面我将用推导零级反应速率,以及通过一级反应速率(单室模型静脉注射给药)及相关公式的推导和例题解答 带大家回溯一下相关知识
- 先了解以下概念(重点)
- 生物半衰期biological half life,也叫半衰期:是指药物在体内的量或血药浓度下降一半所需要的时间,以t1/2表示。
- 表观分布容积apparent volume of distribution,是体内药量与血药浓度间的一个比例常数,用“V”表示。V=X/C
- 清除率clearance,是指在单位时间内机体能将相当于多少体积血液中的药物完全清除,即单位时间内从体内清除的药物的表观分布容积。Cl=-dx/dt/C=kX/C=kV。(清除率还具有加和性:体内总清除率等于药物经各个途径的清除率之和。)
- 血药浓度-时间曲线下面积,是指一段时间内药物在血浆中的相对累积量,面积越大,相对累积量越大,是评价制剂生物利用度和生物等效性的重要参数。
- 药物在体内的消除为一级速率过程。
- 先等一下
还是简单复习一下积分的相关运算,我们可能也只会用到其中几项。当然最好是花点时间复习一下积分、微分、极限的一些相关概念,当然在解题的过程里也可以一点点回忆。
- Let‘s go
实际上应该把X0理解为初始浓度,X理解为某瞬时浓度。
1. 静脉注射给药
- 接着是一级反应速率也即单室模型静脉注射给药。书中使用了laplace变换,较为抽象(后面也会讲到),为了避免这部分概念,我们还是直接用积分,加简单的转换来得出相关运算关系。
来个例题耍耍~
再说说n级反应(可以跳过,考试不涉及)
同样按照之前的思路
尿药排泄的经时变化
- 速率法rate method 与亏量法sigma-minus method 1. 速率法 其中主要是考虑到药物经肾的排泄速度,而其中由于是单室模型。所以该反应速率受到机体药物量的影响。所以可得到以下关于原型药物经肾排泄的相关等式。
- 速率法对于时间间隔较为敏感,当时间间隔取值越小时,越能够代表瞬时速率,也意味着若实验中对于速率法测定尿药排泄的经时变化,通过尽可能收集多组较短的相同时间间隔的数据,来减小测定误差的干扰。
来吧 例题君
2. 亏量法
- 这里柿子看起来较为复杂,不是很好捏,那么我们可不可以把它转换成我们熟悉的线性方程进行求解,捏软柿子呢?我们发现尿药终点累积量数值可以利用 进行以下进一步运算
- 亏量法需要收集尿样时间足够长,以满足Xu无穷接近于其数值。
- 还是同个题目
- 该法由于Xu 无穷采用的是近似值(末收集时间尿样药量),所以不适合取点联立计算,还是用回归方程
- 书上写的足够清晰了,再结合之前推导出的亏量法线性公式,便很容易得出结果了。
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2. 静脉滴注给药 血药浓度的经时变化
- 在单室模型中,如果将药物在体内的消除理解为T时刻到药物完全消除的t无穷时刻;那么静脉滴注给药,可以理解为在0《t《T,这段时间里,边药物静脉滴注的药量增加,和持续性的药物从体内消除的药量减小的过程。说起来可能比较抽象,我们先上图。
- 这是什么意思呢?相当于我们开始的药物变化过程里,此时左边为正号,代表这段时间药量在体内是不断增加(静脉滴注也是这个目的),而右式中,k0表示静脉滴注速率,k 还是之前的一级消除速率。那就开始下面的计算吧~
- 在开始时刻,药物浓度为0,我们知道消除速率等于kx,是与药物浓度相关的,而初始时刻的血药药量变化率就等于k0,也即静脉滴注速率,此时血药量上升速度迅速,随着时间变化,体内药量上升,消除速率上升,血药量会达到一个稳定的数值(k0=kX)。该时刻体内药量浓度,该血药浓度称为稳态血药浓度steady state plasma drug concentration
两种情况,稳态后停滴,稳态前停滴
- 无论是稳态后停滴,还是稳态前停滴,都是进行该浓度下的一级消除。也就是将C0(初浓度)进行不同的替换而已。
稳态后停滴
稳态前停滴
来个例题
再加个题
- 在该题中,达坪分数达到95%,需要多少时间?
负荷剂量
- 一般药物从静脉滴注,到不断上升接近 X = k0/k 这个数值,需要药物不断累积,但在药物不断累积过程中,由于消除速率的影响(与药物浓度正比),在药物上升过程中逐渐变得非常慢;这样子就需要很长的时间,药物才能累积到一定浓度,发挥作用。于是,我们可以先静脉注射一定量的药物(可以直接为X=k0/K,直接为稳态血药浓度下的药量),再控制和消除速率同大小的滴注速率,即可以将药物在滴注期间的浓度,恒定的保持在该稳态血药浓度。(应用)
于是我们可以将体内药物变换转为两部分一部分是静脉注射的药物,一部分是静脉滴注的药物,体内药物就是这二者过程之和。初始时刻,静脉注射药物为X0,静脉滴注药物为0。理解这句话就好。从而我们就可以直接利用已知的药物消除速率的药量变化结论,以及静脉滴注药物药量变化的结论,加和即可。
直接带数据的例题
3. 血管外给药(如口服等)血药浓度的经时变换
- 建议在这里先看看拉普拉斯变换,它存在的目的就是为了方便我们的运算,存在即合理。 当然用积分直接求解,也能算出。但在本题中,由于转换过程中无法分解变量(重排),也就不能直接通过积分运算回去,就需要借助于积分因子法通过转化来求解。
- 这里是知乎上一个同济老哥总结的学习笔记,有关积分因子法的相关内容。如果有兴趣可以钻研一下,但不推荐,这类题基本靠拉氏变换会比较苏福些。
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/43538740
- 推导出了公式 我们需要理解以结合下面这张图
V = dX/dt = kaXa-kX Xa=FX0e^-kat (Xa 吸收部位药量;X 体内药量;k 消除速率;ka 吸收速率) 药物在血管外给药后,先是由于吸收部位药物进入体内过程,使得药物浓度不断上升。在t=0,x=0时,药量变化速率V1= FX0。随着t的增大,Xa逐渐减小,X逐渐增大。在某时刻 kaXa = kX 时候,分别代入之前的X值与Xa值,可以得到tmax= lnka-lnk/ka-k。接着后面的时间,kaXa>kX,也就意味着V开始小于0,药物开始向着消除方向变化,C开始下降。
- 书上的解答实际也就是对C微分,求出V。速率就是来描述药物量函数的变化程度的。
- 血管外给药途径计算经尿排泄的过程基本可以参照静脉给药的方法(速率法and亏量法)。
- 单室模型和相关基础复习内容就到这里。其他内容还有 多室模型的整理 和拉普拉斯变换 的相关复习套装。
- 加油 祝你我学到知识,拿到好成绩。