生物药剂学和药物动力学综述单室模型模拟实验
药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用
药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用在药物研究与开发领域中，药物动力学是一个至关重要的概念。
它研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄的过程，以及药物在体内的药效学效应。
药物动力学单室模型是药物动力学研究中常用的模型之一，它能够帮助我们更好地理解药物在体内的行为特征，并且为临床用药提供重要参考依据。
在本篇文章中，我们将对药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用进行全面评估和探讨。
我们将从简到繁地介绍药物动力学的基本概念，然后深入探讨单室模型在静滴给药实验中的设计与应用，最终分享个人对这一主题的观点和理解。
一、药物动力学基本概念药物动力学研究的核心是了解药物在体内的行为，其中包括吸收、分布、代谢和排泄等过程。
药物的动力学特性可以用数学模型进行描述，而单室模型是其中最简单却又最常用的模型之一。
单室模型假设整个体内是一个匀速混合的单一“室”，药物在这个“室”内的分布是均匀的。
该模型使用一阶动力学方程来描述药物在体内浓度随时间的变化，通常可以通过模型参数（如清除率、分布容积等）来描述药物的代谢和排泄特性。
二、模拟实验设计在药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验中，首先需要确定实验的目的和方法。
通过静滴给药，可以实现对药物浓度在一定范围内的稳定维持，从而更好地研究药物在体内的动力学特性。
实验设计中需要考虑静滴速率、给药时间、采样时间点等因素。
静滴速率决定了药物的输入速度，给药时间决定了药物的输入量，而采样时间点则能够反映出药物在体内的浓度随时间的变化趋势。
三、模拟实验应用药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验具有重要的应用意义。
通过实验可以更准确地测定药物的清除率、分布容积等参数，从而更好地了解药物在体内的动力学特性。
实验结果可以为临床用药提供重要参考依据，帮助医生更准确地进行药物治疗方案的制定。
四、个人观点和理解在我看来，药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验是一个非常重要且有趣的研究领域。
生物药剂学与药物动力学资料
由此式可以计算静脉注射后，随时间变化的血药浓度值
血药浓度与时间关系
用图解析：
C0 lgC logC0 斜率(slope)= C= C0 e-Kt lgC1
K
2.303
C
=
lgc2-lgc1 t2 - t1
gC0- Kt/2.303
t2
t
Y=a + bt
最小二乘法求算k 和C0
= fss = (1- e
–0.693 n)
5. 达稳态血药浓度后，中止给药时血药浓度 1）设：T 中止给药时的时间 2）体内药物量的变化只与排泄，即消除速度有关 3）反应过程为一级反应过程 此时： K
C0 = Css =
0
KV
K0 –K(t – T) – Kt ’ e = C = Css e KV 取对数得： K0 K lgC = lg (t-T) KV 2.303
lgC=lgC0- Kt/2.303 Y=a + bt
n 1 n t i Yi ( t i )( Yi ) n i 1 i 1 i 1 b n 1 n 2 2 t ( t ) i i n i 1 i 1
n
n 1 n a ( Yi b t i ) n i 1 i 1
无吸收过程的线性单室模型
Kex
Xu Xm Xb
X0
X V C
X= Xu+ Xm+ Xb K=Kex+Km+Kb
Kex：尿中排泄速度常数（hr-1） Km：代谢速度常数（ hr-1 ） Kb：胆汁，肺，汗腺等其它 排泄速度常数（ hr-1 ） Xu：尿中排泄的药物量（mg） Xm：被代谢的药物量（mg） Xb：其它途径排泄的药物量（mg）
生物药剂学与药代动力学实验实验二家兔头孢呋辛酯头孢呋辛钠单次给药药代动力学研究给药与样本采集20170516
实验原理
➢ 实验动物的选择原则 一般采用成年和健康的动物。常用动物有小鼠、大鼠、兔 、豚鼠、犬、小型猪和猴等。动物选择的一般原则如下 ：
1. 首选动物：在考虑与人体药代动力学性质相关性的前提 下，尽可能选择与毒理学和药效学研究相同的动物。
2. 尽量在动物清醒状态下进行试验，最好从同一动物多次 采样获取药代动力学参数。
实验操作
（2）头孢呋辛钠注射液 12.5 mg/mL头孢呋辛钠注射液：取注射用头孢呋辛钠粉 针1瓶（1.5 g/瓶），用120 mL生理盐水溶解并全部转移至 烧杯中，按25 mg/kg体重（即2 mL/kg，注射液体积（mL ）/动物体重（kg））量取药液。该浓度药液适用于25 mg/kg剂量组注射给药。
实验原理
➢ 给药途径与给药剂量的选择原则
所用的给药途径和方式，应尽可能与临床用药一致，也要 兼顾药效学研究和毒理研究的给药途径。 动物体内药代动力学研究应设置至少三个剂量组，不同物 种之间可根据体表面积或药物暴露量进行剂量换算。
成人临床推荐剂量500 mg/日
家兔给药剂量=500*0.07/1.5=23 mg/kg
箱中，勿丢弃于垃圾桶； 11. 实验结束处死兔子。
实验操作
灌胃给药
①将免置于固定箱内； ②另一只手开口器插入兔口，而后 翻转几下，使兔舌伸直并固定之； ③另一人将导尿管从开口器中央孔 插入口内，再慢慢插入食管和胃， 深15 ~18 cm。插管时感觉顺利， 动物不挣扎也无呼吸困难出现，表 示导尿管在胃内，为慎重起见，将 导尿管外端插入水中，如有气泡吹 出，表示已误入气管内，应拔出重 插，如未见气泡出现即证实在胃内； ④将药液注入。
实验原理
3. 创新性药物应选用两种或两种以上的动物，其中一种为 啮齿类动物；另一种为非啮齿类动物（如犬、小型猪或猴 等）。其他药物，可选用一种动物，建议首选非啮齿类动 物。在动物选择上，建议采用体外模型比较动物与人代谢 的种属差异性，包括代谢反应类型的差异和代谢产物种类 及量的差异。通过比较，选取与人代谢性质相近的动物进 行非临床药代评价；同时尽可能明确药物代谢的研究对象 （如：原形药物、原形药物与代谢产物、或几个代谢产物 同时作为药代动力学研究观察的对象）。 4.经口给药不宜选用兔等食草类动物。本实验仍选择家兔 作为实验动物的原因是：温顺、体型较大便于操作。
药科大生物药剂学第八章单室模型
生物半衰期
01
生物半衰期（t1/2）表示药物在体内消除一半所需的时间， 单位为h。
02
t1/2的大小取决于药物的清除率和给药剂量，与体重无关。
03
t1/2可以帮助了解药物在体内的消除速率，对于指导临床用 药和药物研发具有重要意义。
吸收速率常数
01
吸收速率常数（Ka）表示药物 从给药部位进入血液循环的速 度，单位为h^-1。
特点
单室模型是一种简化的药物分布模型，适用于药物在体内分布较为均匀的情况 。它能够简化药物在体内的分布过程，方便数学建模和药物动力学分析。
适用范围
适用于药物在体内分布较为均匀的情况，如某些口服给药后药物在胃肠道、肌肉注射后药物在肌肉组 织等。
对于某些具有高穿透力或高渗透性的药物，其在体内分布较为均匀，也可以采用单室模型进行描述。
总结词
该案例通过单室模型研究某药物与另一种药物同时使用时的相互作用，评估联合用药的 效果。
详细描述
首先，选取两种药物，将它们同时给药于单室模型中。然后，记录两种药物在不同时间 点的血药浓度，分析它们在吸收、分布、代谢和排泄等过程中的相互作用。接着，根据 实验数据评估两种药物联合使用的效果，如药效增强、减弱或产生新的不良反应等。最
详细描述
首先，建立单室模型，通过实验测定药物在不同时间点的血药浓度，并计算药物的吸收速率常数、消 除速率常数等参数。其次，利用这些参数评估药物的生物利用度、药代动力学特征以及药物在体内的 分布情况。最后，根据研究结果，为该药物的制剂设计和临床用药提供依据。
案例二：某药物制剂的生物利用度评估
总结词
该案例通过单室模型评估某药物制剂的 生物利用度，比较不同制剂形式的药效 。
02
Ka的大小取决于药物的溶解度 和渗透性，与体重无关。
药物动力学一室模型单室模型
=1-4h，庆大霉素，利多卡因，
红霉素，氟喹喹诺酮类；
3、中等消除类
t
1 2
=4-8h，四环素类；
4、慢速消除类
t
1 2
=8-24h，丙硫咪唑；
5、极慢消除类
t
1 2
>
24h，阿维菌素类药物。
部分药物在不同动物体内的消除半衰期见表2-4。
二 、 消 除 速 率 常 数 （ Elimination rate constant，K）
图2-1 快速静脉注射一室模型示意图 其中X0为给药剂量；X为血液中药量；t为变化时间；V为表观分 布容积；k为消除速率常数。
根据一室模型准则和示意图（图2-1）给出微分方程：
dx kx
dt
（2.1）
其中dx/dt为消除速率，x为快速注射经时间t的体内药量 ，负号代表药物从体内消除，消除速率常数k的单位为时间 的倒数（h－1），将上式两边进行变换和积分：
（二）求AUC方法
1、梯形法则（trapezoidal method） 非血管内给药血药浓度时间曲线下面积示意图见图3-5。
图3-5 药时曲线下面积示意图
根据梯形法则可知：
AUC
1 2
[(C1
C0 ) t1
(C2
C1 )(t2
t1 )
(C3
C2 )(t3
t2)
(C(n)
C(n1) )(t(n)
0.3
0.693
0.5
=0.97h-1
三 、 表 观 分 布 容 积 （ Apparent
distribution Volume，Vd）
（一）表观分布容积计算公式
定义：药物在体内分布达到平衡时，体内药量和血药浓度之
生物药剂学第八章 单室模型
第八章单室模型山西医科大学药学院张淑秋Chapt 8 单室模型本章要求：⏹掌握单室模型药物静注、静滴、血管外给药药动学参数的含义、药动学特征及利用血药浓度数据求算参数的方法。
⏹熟悉静注给药后，利用尿药数据计算药动学参数的方法及尿药法的特点。
⏹熟悉血管外给药后尿药数据计算药动学参数的方法。
⏹了解Wagner-Nelson 求吸收速率常数。
静脉注射给药静脉滴注给药血管外给药血药浓度法尿排泄数据法参数的求算主要内容第一节静脉注射给药d d X t kX=kt0eX X -=kt0eC C -=0ln ln C C kt=-一、血药浓度法X , CkX 00lg lg 2.303kC C t=-参数的求算：⏹ln C -t 回归，根据斜率求k ⏹根据截距求ln C 0，C 0；⏹V =X 0/C 0⏹t 1/2=0.693/k⏹CL= kV⏹静脉注射给药-血药浓度法0000d ///AUC C t C k X kV X CL∞=⋅===⎰静脉注射给药-血药浓度法t 1/2个数剩余%消除%t 1/2个数剩余%消除%0123100502512.50507587.545676.253.121.560.7893.7596.8898.4499.22消除某一百分数所需的时间：2103233032C Clgt .C C lg k .t /-=⨯=消除90%, 3.32 t 1/2; 消除99%, 6.64 t 1/2; 消除99.9%,9.96 t 1/2;静脉注射给药-血药浓度法One compartment020406080100120024681012t (h)C (u g /m l )One compartment1101001000024681012t (h)C (u g /m l )t (h)12346810C( ug/ml)11080.458.84323.112.4 6.61k = 0.312 h -1 C 0=150 g/ml → t 1/2、V 、Cl 、AUC*可求出某时间的血药浓度或达某一浓度所需时间。
沈药生物药剂学与药代动力学大纲
《生物药剂学和药物动力学》教学大纲课程编码：(040905A-药)适用专业：药学、药学（日语）、药学（英语）、药物制剂、中药学、中药学（日语）、中药资源与开发一、前言《生物药剂学与药物动力学》是研究药物及其制剂在生物体内的动态过程并应用数学分析手段来处理的一门课程。
主要内容包括药物在生物体内吸收、分布、代谢和排泄过程及其影响因素。
采用隔室模型、非线性动力学或统计矩分析药物体内过程，并将药物动力学参数应用于新药研发。
生物药剂学和药物动力学。
二者既相互独立又相互联系，生物药剂学是解析药物体内过程的机制的学科，而药物动力学是定量描述药物体内过程的学科。
本课程要求学生掌握影响药物体内吸收、分布、代谢和排泄四个过程的生理因素和剂型因素。
计算药物动力学参数的方法。
熟悉生物药剂学原理在制剂设计尤其是缓控释制剂中的应用。
了解药物的生物利用度和药物动力学在临床药学和新药研发中的应用。
理论课36学时，学分2.0。
教材选用梁文权主编《生物药剂学与药物动力学》（第三版），人民卫生出版社2007年出版。
二、理论课内容与要求第一章概述（1学时）[基本内容]生物药剂学的含义、研究内容、研究意义、产生和发展过程。
吸收、分布、代谢和排泄的概念。
转运、消除和处置的概念。
[基本要求]掌握：生物药剂学的定义和研究内容；剂型因素与生物因素的含义。
熟悉：生物药剂学研究意义、产生和发展过程。
了解：生物药剂学研究在新药开发中的作用。
难点：药物的体内过程。
第二章口服药物的吸收（4学时）[基本内容]生物膜的结构与性质，药物的转运机制。
影响口服药物吸收的生理因素，药物的理化性质因素和剂型因素。
[基本要求]掌握：药物的转运机制。
生理因素、药物因素和剂型因素对口服药物吸收的影响。
熟悉：胃肠道的结构、功能和药物的吸收过程。
生物药剂学分类系统及其应用。
了解：口服药物吸收的研究方法。
难点：药物转运机制。
第三章非口服给药的吸收（2学时）[基本内容]药物在注射部位、皮肤、口腔、鼻粘膜、肺部、眼部和直肠及阴道中的吸收转运机制以及相应的影响因素，生理因素、药物的物理化学因素、剂型和制剂因素。
生物药剂学和药物动力学实验
生物利用度反应药物在体内被吸收的速度和程度，它可分为相对生物利用度与绝对生物利用度。 当药物的口服制剂与静脉注射剂相比较，可求算绝对生物利用度；与其他制剂相比较，可求算相对 生物利用度。本实验采用口服真溶液剂为参比，测定水杨酸钠片剂的相对生物利用度。
三、实验方法
1. 绘制水杨酸钠标准曲线
精密称取干燥恒重的水杨酸钠 0.5g，置 100mL 容量瓶中，加蒸馏水溶解并稀释至刻度，各精密 吸取此溶液 1.5、2.5、3.5、4.5、5.5mL 分别置 50mL 容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀，得浓 度分别为 0.15、0.25、0.35、0.45、0.55mg/mL 的标准溶液。
3
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一、实验目的
实验一 片剂溶出度试验
1. 掌握片剂溶出度测定方法及数据处理方法； 2. 了解溶出度测定的重要意义及其应用。
二、实验提示
片剂溶出度是指片剂主药在体外协助适当装置于适宜介质中溶出的速度和程度。
二、实验原理
药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程既有区别，又有联系，具有一定相关性。药物在体 内的速度过程变化规律及生物利用度等相关参数的提取，要通过实验采用血药浓度法、尿药浓度法 或唾液药物浓度法等方法获得。
在多数情况下，尿药浓度高于血药浓度，定量分析精密度好，测定方法较易建立，且取样方便， 可免除受试者多次抽血的痛苦。因此，在体内药物大部分以原型从尿中排出的条件下，通常可用尿 药法提取消除速度常数、生物半衰期等动力学参数。
本实验以对乙酰氨基酚片为样品，测定对乙酰氨基酚的溶出度。
原理：对乙酰氨基酚在溶出介质中，在 257nm 波长处有最大吸收，因此可用紫外分光光度法进 行测定，测定其在 257nm 的吸收度（A），用标准曲线方程计算其对应浓度。
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实训二单室模型模拟试验单室模型的定义：药物进入体内后，能够迅速向全身的组织及器官
分布，使药物在各组织、器官中很快达到分布上的动态平衡，此时整
个机体可视为一个隔室，这种模型称为：“单室模型” 。
单室模型是
最基本、最简单的模型。
一．实验内容
1．操作
将纯水盛满三角瓶中，开动磁力搅拌器，以每分钟大约6~8ml的流速
将纯水注入三角瓶中，调试稳定后，用移液管吸取0.1%的酚红供试液
10ml加入三角瓶底部，并瞬间搅匀，此时间记为0时刻，以后每隔10分钟自三角瓶内同一位置吸取2ml供试液作为血药浓度测定用，同时定量
收集不同时间段内由侧管流出的试液作为尿排泄数据的测定。
2．定量方法
取2ml供试液，加0.2mol/L的NaOH液至10ml，在555nm处测定酚红
的吸光度，并求出浓度。
如果吸光度超过，可在此10ml基础之上，进一
步稀释一定倍数，直至测定出该吸光度为止。
二．静脉注射
用移液管吸取0.1%的酚红供试液10ml加入三角瓶底部的过程就相当
于静脉注射。
单室模型静注的三个特点：
药物瞬间在机体分布平衡
体内药物只有消除，无吸收、分布过程
消除速率和体内在该时的浓度呈正比。
1．血药浓度
若药物在体内的分布符合单室模型，且按表观一级动力学从体内消
除，则快速静脉注射时，药物从体内消失的速度为：
(1)
用血药浓度表示为：
C=C0e-kt (2)
两边取对数得：
logC=logC0－ (3)
2．尿排泄数据
尿排泄数据的前提条件：
1. 有较多原型药物从尿中排泄
2. 药物经肾排泄符合一级速度过程，即尿中原型药物出现速
度和当时体内药量成正比
缺点：1. 操作较复杂2. 误差较血药浓度法大
则原形药物的排泄速度为：
=k e X0=k e X0 e-kt (4)
两边取对数得：
log=log(k e X0)－ (5)
由于用实验方法求出的尿药排泄速度不是瞬时速度的dX u/dt，而是一段有限时间内的平均速度
log(ΔX u/Δt) =log(k e X0)－ (6)
三、仪器、试剂
仪器：N752型紫外分光光度计、磁力搅拌器、烧杯、抽滤瓶等
试剂：酚红、0.2mol/L的NaOH
四、实验内容
1．操作
将纯水盛满三角瓶中，开动磁力搅拌器，以每分钟大约6~8ml的流速将纯水注入三角瓶中，调试稳定后，用移液管吸取0.1%的酚红供试液10ml加入三角瓶底部，并瞬间搅匀，此时间记为0时刻，以后每隔10分钟自三角瓶内同一位置吸取2ml供试液作为血药浓度测定用，同时定量收集不同时间段内由侧管流出的试液作为尿排泄数据的测定。
2．定量方法
取2ml供试液，加0.2mol/L的NaOH液至10ml，在555nm处测定酚红的吸光度，并求出浓度。
如果吸光度超过，可在此10ml基础之上，进一步稀释一定倍数，直至测定出该吸光度为止。
五、实验结果
将血药浓度数据和尿排泄数据列于表1和表2。
表1 血药浓度数据
取样时间
10203040506070 (分)
吸光度A0.2290.2290.2130.2120.2080.2100.211
浓度C
矫正浓度
C1
表2 尿排泄数据
取样时间
0~1010~2020~3030~4040~5050~6060~70 (分)
体积数V
吸光度A0.1320.1810.1860.1870.2120.2090.204
浓度C
⊿X u=CV
⊿t10101010101010
⊿X u/⊿t
t m5152535455565
t m=
分别用表1．表2两组实验数据计算药物动力学参数
六、数据处理
1．酚红的含量测定采用百分吸光系数法：A=E%1cm CL，其中主药酚红在555nm处的E%1cm为430；
2．血药浓度数据处理：lgC=lgC0－Kt/2.303，求K、C0、V、t1/2、AUC、Cl、Ke(K L=0)等参数；
3．尿排泄数据处理：lg(⊿X u/⊿t)=lg (KeX0)－Kt m/2.303，求Ke、K、Cl r、X∞u等参数。
七、分析与讨论
1．单室模型药物静脉注射给药后，在体内没有吸收过程，迅速完成分布，药物只有消除过程，而且药物的消除速度与体内该时刻的药物浓度成正比。
2．生物间衰期除了与药物本身特性有关，还与用药者的机体条件有关。
生理及病理善能够影响药物的半衰期，肾功能不全或肝功能受损者，均可使药物的间衰期延长。
3．采用尿排泄数据求算药物动力学参数符合以下条件：大部分药物以原形从尿中排泄；药物经肾排泄过程符合一级速度过程，即尿中原形药物产生的速度与体内当时的药量成正比。
4．以尿药排泄速度作图时，常常不是采用相同的时间间隔收集尿
样。
已知收集尿样的时间间隔超过1倍半衰期将有2%误差，2倍为8%，3倍为19%。
因此，只要采样时间间隔小于2倍半衰期，则产生的误差不大。