生物药剂学分类系统和基于药物体内分布的生物药剂学分类系统
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生物药剂学与药物动力学专业名词英文及相关名词解释第一章绪论1、生物药剂学(biopharmaceutics):研究药物及其剂型在体内的吸收、分布、代谢与排泄过程,阐明药物的剂型因素、机体的生物因素与药物效应三者之间相互关系的科学。
2、吸收(absorption),分布(distribution),代谢(metabolism),排泄(excretion)——ADME3、转运(transport):吸收+分布+排泄,处置(disposition):分布+代谢+排泄,消除(elimination):代谢+排泄第二章药物的吸收1、药物吸收(absorption of drug):指药物从给药部位进入体循环的过程。
2、膜转运(membrane transport):物质通过生物膜的现象。
3、跨细胞途径(transcellular pathway):指一些脂溶性药物借助细胞膜的脂溶性、或者特殊转运机制的药物借助膜蛋白的作用、或者大分子和颗粒状物质借助特殊细胞的作用等,而穿过细胞膜的转运途径。
4、细胞间途径(paracellular pathway):指一些水溶性小分子物质通过细胞连接处微孔而进行扩散的转运途径。
5、被动转运(passive transport):不需要消耗能量,生物膜两侧的药物由高浓度侧向低浓度侧转运的过程。
6、单纯扩散/被动扩散(simple diffusion),促进扩散/易化扩散(facilitated diffusion)7、膜孔转运(membrane pore transport):物质通过细胞间微孔按单纯扩散机制转运的过程。
8、主动转运(active transport):需要消耗能量,生物膜两侧的药物借助载体蛋白的帮助由低浓度向侧向高浓度侧转运的过程。
9、膜动转运(membrane mobile transport):通过细胞膜的主动变形将物质摄入细胞内或从细胞内释放到细胞外的转运过程。
生物药剂学分类系统名词解释
生物药剂学分类系统是一种通过研究和分析药物的性质、作用机理以及可能的不良反应来将药物分类归类的系统。
它为分析药物的特性和相互作用提供了一种重要的框架,使其易于掌握、理解和预测药物之间的关系。
生物药剂学系统主要分为三大类:药理学,毒理学和药物分类。
药理学是研究药物的生物学效应及其作用机制的学科。
它研究药物如何作用于机体的器官和系统,以及药物的毒性和疗效等。
通过药理学,可以对药物的生物学效应及其作用机理进行评价和研究。
毒理学是研究药物的毒性和毒害的学科。
它可以帮助我们理解药物在人体内的作用方式,并可以预测药物的潜在毒性和不良反应。
药物分类是将药物按其作用机理及结构归类的系统。
它基于实验室研究和临床应用对药物的不同作用机理以及结构的深入了解,以确定不同药物的分类。
生物药剂学分类系统的一个重要优点是可以帮助医疗工作者实现更准确、更全面地控制药物使用,避免因药物使用而出现可能危及患者健康的不良反应。
此外,这一系统也可以为研发新药物提供指导,评估新药物的安全性和有效性。
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,机体生物因素和药物疗效之间相互关系的科学。
生物药剂学分类系统:根据药物的溶解度和膜渗透性,将药物分成溶解度大渗透性好、溶解度小渗透性好、溶解度大渗透性差和溶解度小渗透性差四类。
The rule of five(五规则)这些参数为:分子量大于500;氢键给体数大于5个;氢键受体数大于10;计算得到的logP值大于5.0。
药物的吸收:指药物从给药部位进入体循环的过程。
药物的分布:药物从给药部位吸收进入血液后,由循环系统运送至体内各脏器、组织、体液和细胞,这种药物在血液和组织之间的转运过程,称为~~。
表观分布容积:假设在药物充分分布的前提下,体内全部药物按血中同样浓度溶解时所需的体液总体积。
用来描述药物在体内分布状况的重要参数,是将全血或血浆中的药物浓度与体内药量联系起来的比例常数,也是药物动力学的一个重要参数。
血脑屏障:主要由脑毛细血管的内皮细胞通过紧密连接形成,细胞间隙极少,形成了连续性无膜孔的毛细血管壁。
毛细血管基膜外被一层神经胶质细胞包围,神经胶质细胞富有髓磷脂(脑磷脂),其主要成分是脂质。
所谓的EPR效应:在一些病理情况下,机体血管通透性发生改变,会明显影响微粒系统的分布。
如肿瘤组织由于快速生长的需求,血管生成很快,导致新生血管外膜细胞缺乏、基底膜变形,因而纳米微粒能穿透肿瘤的毛细血管的鈥湻煜垛澖胫琢鲎橹琢鲎橹牧馨拖低郴亓鞑煌晟疲斐闪W釉谥琢霾课恍罨饩褪恰殖圃銮可负椭土粜вΑ药物代谢:药物被机体吸收后,在体内各种酶以及体液环境作用下,可发生一系列化学反应,导致药物化学结构上的转变,这就是~~。
排泄:指体内药物或其代谢物排出体外的过程,它与生物转化统称药物消除。
血浆清除率:指肾脏在单位时间内能将多少容量血浆中所含的某物质完全清除出去,这个被完全清楚了某物质的血浆容积就称为该物质的~~。
肠肝循环:指在胆汁中排出的药物或代谢物,在小肠中转运期间重新吸收而返回门静脉,并经肝脏重新进入全身循环,然后再分泌,直至最终从尿中排出的现象。
生物药剂学分类系统名词解释生物药剂学是研究利用生物体来生产、提纯和应用药物的科学领域。
它旨在应用生物技术和制药技术的原理和方法,将生物体(如细菌、真菌、动物细胞等)作为药剂的生产源,并对药剂的制备、提纯和应用进行相关的研究。
在生物药剂学中,药物可被分类为不同的类型,这些分类基于其制备和应用的特点。
以下是生物药剂学分类系统中主要的类别及其解释:1. 基因工程药物(recombinant drugs):这是通过DNA重组技术生产的药物。
通过将外源基因(如蛋白质编码基因)导入宿主生物体(如细菌或动物细胞),利用宿主生物体来大量生产所需的药物。
2. 基因疗法药物(gene therapy drugs):这类药物旨在矫正或修复宿主生物体由缺陷基因所引起的疾病。
通过将正常的基因导入患者的体内,帮助修复或替换损坏的基因,并促进健康的细胞和组织的正常功能。
3. 细胞疗法药物(cell therapy drugs):这类药物使用活体细胞来治疗疾病。
它们可以由患者自身的细胞(自体细胞疗法)或从他人或动物中获取的细胞(异体细胞疗法)制备而成。
细胞疗法药物通常用于替代受损细胞、恢复组织功能、增强免疫力等治疗方式。
4. 抗体药物(antibody drugs):这类药物是利用生物体自身产生的抗体或人工合成的抗体分子来治疗和诊断疾病。
抗体药物具有高度特异性和亲和性,并可通过调节免疫系统、阻断疾病进展、清除有害物质等方式产生治疗效果。
5. 疫苗(vaccines):疫苗是一种用于预防感染性疾病的生物制品。
它们通常包含由病原体(如细菌或病毒)制备的抗原,能够诱导宿主免疫系统产生特异性和持久性的免疫应答,从而提供对特定疾病的免疫保护。
6. 基因检测和诊断(genetic testing and diagnosis):这包括一系列基于分子生物学技术和遗传学原理的方法,用于检测和诊断与遗传相关的疾病。
基因检测和诊断可用于确定患者是否携带有害基因突变、预测疾病风险、筛查潜在的基因相关疾病等。
1.生物药剂学:生物药剂学是研究药物及其剂型在体内吸收、分布、代谢、排泄过程,阐明药物的剂型因素、机体的生物因素与药物的剂型因素三者之间相互关系的科学。
目的是为了正确评价药物制剂质量,设计合理的剂型、处方及制备工艺,为临床合理用药提供科学依据,使药物发挥最佳的治疗作用并确保用药的有效性和安全性。
2. ADME过程:吸收(absorption)是指药物从用药部位进入体循环的过程。
代谢(metabolism)是指药物在进入体循环后,受肠道菌群或体内酶系统的作用,结构发生转变的过程。
排泄(excretion)是指药物及其代谢物排出体外的过程。
药物的吸收、分布、排泄统称转运(transport)。
分布、代谢、排泄统称处置(disposition)。
代谢与排泄称为消除(elimination)3.药物的转运机制:1)被动转运——单纯扩散:无载体,不耗能,无膜变形膜孔转运:无载体,不耗能,无膜变形被动转运的特点:1.顺梯度2.无载体,无选择性3.不耗能,无关代谢4.无饱和竞争现象2) 载体媒介转运——促进扩散:有载体,不耗能,无膜变形主动转运:有载体,耗能,有膜变形载体类型为离子载体或者通道蛋白促进扩散的特点:1.速度快,效率高2.有饱和现象3.有结构特异性4.有竞争主动转运的特点:1.逆浓度2.耗能3.需载体,高度选择性4.转运速率与转运量与载体量和活性有关5.结构类似无有竞争性抑制作用6.受代谢抑制剂影响7.有结构特异性和部位特异性3)膜动转运——胞饮作用:无载体,耗能,有膜变形吞噬作用:五载体,耗能,有膜变形入胞作用有部位特异性4.影响药物吸收的因素:(一)生理因素:1)消化系统因素:小肠的PH适合弱碱性药物吸收,分子型药物比离子型易于吸收1.胃排空和胃空速率:一般药物,胃空速率增加,吸收增加;少数如VB2在十二指肠主动吸收的药物,胃空速率增大,吸收反而减少(饱和)2. 肠内运行:有些如阿托品,丙胺太林,减慢胃肠运行速率而加强另一些药物的吸收。
生物药剂学分类系统一、BCS(biopharmaceutics classification system)即生物药剂学分类系统,是按照药物的水溶性和肠道渗透性将药品分类的一个科学的框架系统。
二、根据药物的溶解性和渗透性,推荐以下生物药剂学分类系统(BCS)Ⅰ类:高溶解性–高渗透性药物Ⅱ类:低溶解性–高渗透性药物Ⅲ类:高溶解性–低渗透性药物Ⅳ类:低溶解性–低渗透性药物三、各类药物的特点:Ⅰ类:高溶解性、高渗透性Ⅱ类:低溶解性、高渗透性Ⅲ类:高溶解性、低渗透性Ⅳ类:低溶解性、低渗透性四、做成口服药物如何优化?哪些药物不适合做成口服?-I型药物的溶解度和渗透率均较大,药物的吸收通常很好,进一步改善其溶解度对药物的吸收影响不大。
依据FDA《依据生物药剂学分类系统对口服速释型固体给药制剂采用免做人体生物利用度和生物等效性实验》的指导原则,生物学实验免做(biowaiver)目前只限于I型药物,制剂还必须满足以下条件:①为速释型口服固体制剂(30min内释放85%以上);②辅料不能影响主药吸收的速度和程度。
但具有窄治疗窗的或应用于口腔的药物不适用于生物学实验免做原则。
-II型药物的溶解度较低,药物的溶出是吸收的限速过程,如果药物的体内与体外溶出基本相似,且给药剂量较小时,可通过增加溶解度来改善药物的吸收;若给药剂量很大,存在体液量不足而溶出较慢的问题,仅可通过减小药物粒径的手段来达到促进吸收的目的。
-Ⅲ型药物有较低的渗透性,则生物膜是吸收的屏障,药物的跨膜转运是药物吸收的限速过程,可能存在主动转运和特殊转运过程。
可通过改善药物的脂溶性来增加药物的吸收。
-IV型药物的溶解度和渗透性均较低,药物溶解度或油/水分配系数的变化可改变药物的吸收特性,主动转运和P- -gp药泵机制可能也是影响因素之一。
对于IV型药物通常考虑采用静脉途径给药。
BCD与BDDCS简介通过查阅相关文献和资料,了解到生物药剂学分类系统和基于药物体内分布的生物药剂学分类系统是近二十年新兴的药物分类系统,它们还未被相关学科的科学家和相关机构完全认可。
不过,目前FDA、EMA已经WHO已经根据这两种分类系统的内容颁发了一些指导原则,还有许多科学家在积极推进这两种分类系统的发展和应用。
由于文献研读的时间较有限,下面就从四个方面简单描述一下自己的研读收获。
一、生物药剂学分类系统简介生物药剂学分类系统(Biopharmaceutics Classification System,BCS)是一个根据药物在水中的溶解度和肠壁渗透能力对药物进行科学分类的标准。
1995年,BCS的概念首次被提出。
BCS概念的提出最初是基于对药品上市后的变更以及放大给予免除生物等效性研究的考虑,即在考证变更前后产品以及放大前后的产品是否保持生物等效时,不再采用耗时耗资源的体内研究来进行验证,而是采用体外溶出度的测定方法。
2000年,美国FDA 颁布《基于生物药剂学分类系统对口服速释固体制剂免除生物利用度和生物等效性的工业指导原则》,标志着基于BCS分类体系免除生物等效研究的应用正式扩展至口服仿制药的申请,不过主要是局限在口服速释固体制剂。
BCS将药物分为四类,分类如下:第一类,高溶解度—高渗透性药物,如维拉帕米(verapamil)、美托洛尔(metoprolol);第二类,低溶解度—高渗透性药物,如环孢素(ciclosporin)、苯妥英(phenytoin);第三类,高溶解度—低渗透性药物,如阿昔洛韦(acyclovir),西咪替丁(cimetidine);第四类,低溶解度—低渗透性药物,如呋塞米(furosemide)、氯噻嗪(chlorothiazide)。
BCS界定高溶解度的标准是:在37℃,pH 1.0 ~ 7.5范围内,药物的最高使用剂量可以完全溶解于250 mL或更少的水溶性介质中,即为高溶解度;界定高渗透性的标准是:明确药物在胃肠道内保持稳定的情况下,有90%以上的药物可以被吸收,即为高渗透性。
建立BCS的主要目的是生物等效性豁免。
基于BCS的生物等效性豁免即对于特定剂型,在符合某一标准时,BCS可以作为申请人和监管机构评判是否可以豁免生物等效性研究的工具,这就是基于BCS的生物等效性豁免的定义。
根据美国FDA 颁布的《基于生物药剂学分类系统对口服速释固体制剂免除生物利用度和生物等效性的工业指导原则》,全部符合以下条件的药物制剂可以申请生物学实验豁免:①不属于治疗指数窄的药物;②制剂为口服;③固体速释制剂,不包括口腔内吸收的药物,如含片和舌下片;④原料药属于BCS Ⅰ类;⑤制剂能够快速溶出,即该制剂在3种不同pH的溶出介质中( pH1.2,pH4,5和pH6.8标准溶出介质) ,以桨法( 50r/min) 或篮法( 100r/min) ( 体积≤900mL) ,在30min内的溶出量≥85%;⑥辅料应使用FDA批准的用于口服固体速释制剂的辅料。
基于BCS的生物等效性豁免,其理论依据是原料药溶解性渗透性和制剂溶出度很大程度上决定了口服固体速释制剂的吸收速度和程度,但某些辅料可能影响药物的体内吸收,却无法从体外溶出反映出来因此,基于BCS的生物等效性豁免,除了考虑上述3种因素外,也必须将辅料纳入考察范围。
通常,使用经FDA批准的用于口服固体速释制剂的辅料,不会引起BCS 类药物的吸收问题。
二、基于药物体内分布的生物药剂学分类系统简介基于药物体内分布的生物药剂学分类系统(Biopharmaceutics Drug Disposition Classification System,BDDCS) 是根据药物在水中的溶解度和代谢程度对药物进行科学分类的标准。
2005年,BDDCS的概念被提出,科学家吴和Benet认为,如果药物有很好的肠道通透率,那么药物在人体内的主要排泄途径是通过代谢作用;如果药物的肠道通透性较差,那么该药物在人体内主要是通过尿液和胆汁以原药形式被排泄。
他们建议可以建立BDDCS作为预测药物在体内分布和药物间相互作用的基本原则。
2010年,欧洲药品管理局(EMA)采纳了使用物料平衡(代谢物数据)作为渗透性药物分类的替代指标。
BDDCS根据溶解性和代谢能力将药物分为四类,具体分类见图一。
图一BDDCS分类系统与BCS不同的是,BDDCS除采用溶解度指标外,还引入了代谢能力的指标。
BDDCS采用大于等于70%代谢作为高代谢药物的分类标准。
2010年,欧洲药品管理局(EMA) 颁布生物等效性指南,定义代谢能力的标准如下,单次口服给予最高剂量强度的药物,根据质量守恒定律,可以从排泄物中测量到大于等于85%的一相氧化及二相结合反应生成的药物代谢产物,包括未标记的、放射性同位素标记的、以及非放射性同位素标记的代谢产物,即为高代谢。
三、BCS与BDDCS的比较BCS与BDDCS都是尝试使用体外的测量方法预测药物在体内的特征。
但不同之处是BCS 用药物的吸收程度来界定渗透性,而BDDCS 则是使用代谢来界定渗透能力。
在大多数情况下,BCS和BDDCS预测可以得到比较满意的相关性,因为药物只有具有良好的渗透性,才可以保证良好的吸收,以及良好的跨膜能力,从而进入细胞并接触到内质网上的代谢酶。
但BDDCS在BCS的基础上做了改进,引入药物代谢和转运体的内容,使得该系统具有更加广泛的应用价值。
BCS以吸收能力界定渗透能力存在一定的问题,以低渗透—高吸收的药物为例。
FDA于2009年的一项统计研究显示在所考察的51种高吸收药物中,有14种药物为低渗透、低代谢。
在吸收程度与渗透性出现分歧时,FDA采用吸收程度数据对药物的渗透性进行分类。
这样,上述低渗透—高吸收的药物就被分为了BCS中的第一类药物。
但如果根据BDDCS的分类标准,上述低渗透、高吸收、高溶解度的药物在BDDCS系统就被分为第三类药物,其高吸收机制可能是细胞旁路和载体介导的转运途径,这类药物在体内可能受到转运体的影响,可以通过BDDCS对药物体内分布情况进行更加准确的预测。
建立BCS的目的是进行生物等效性豁免,它以吸收程度定义药物渗透性。
而BDDCS 则是通过代谢程度和渗透性的相关性,利用代谢来定义药物的渗透能力。
由于BDDCS在BCS 的基础上引入了药物代谢和转运体的内容,使得该系统具有更加广泛的应用价值:①预测药物在体内的分布、消除途径;②预测转运体对药物吸收的影响;③研究转运体—代谢酶相互作用;④研究食物对药物吸收的影响;⑤使预测第二、三、四类药物在体内的分布成为可能。
另外,目前BDDCS系统主要提供药物在小肠和肝脏中分布的预测,对于其他分布有转运体的器官,如大脑和肾脏,可能会有不同的分布情况。
四、BDDCS的应用目前,BDDCS的应用包括:1)预测转运体对药物吸收的影响;2)预测药物相互作用;3)预测高脂饮食对药物吸收的影响;4)预测药物在中枢神经系统的分布;5)在药物研发早期对新化学实体(NME)在体内的分布特征、相互作用发生的可能性进行预测。
(一)利用BDDCS预测转运体对药物吸收的影响药物转运体在体内分布广泛。
研究发现小肠、肝脏、肾脏及血脑屏障等部位均有转运体存在,其中小肠和肝脏的药物转运体与药物吸收密切相关。
目前BDDCS系统主要提供药物在小肠和肝脏中分布的预测,对于其他分布有转运体的器官可能会有不同的分布情况。
在小肠和肝脏中,根据转运体的转运方向不同,将其分为摄取和外排转运体,它们一般分布于细胞的顶端和(或)基底端。
在BDDCS系统中,不同种类药物间具有不同的渗透性和溶解度,因而药物在吸收过程中需要不同的转运体给予协助。
根据BDDCS的分类标准,我们可以预测转运体对不同类别的BDDCS药物吸收的影响。
见图二。
图二预测转运体对药物吸收的影响第一类药物:转运体在小肠和肝脏中的作用可以忽略。
由于第一类药物对细胞膜具有高渗透性,该类药物可以不经转运体的转运而直接进入细胞。
此外,第一类药物在肠道中具有较高溶解度,可以达到很高的浓度,足以饱和任何摄取和外排转运体。
因此,即使该类药物在体外试验中证实为某种转运体的底物,但该转运体效应在体内试验中是观察不到的。
第二类药物:外排转运体在小肠药物吸收转运中占主导作用,在肝脏药物转运中也起到很重要的作用。
第二类药物的高渗透性保证药物可以很容易地进入小肠细胞,但是低溶解度使药物在细胞内达不到足够的浓度,无法进行被动扩散,需要外排转运体的协助。
因此,外排转运体会影响该类药物的口服生物利用度和吸收速率。
另外,在肝脏中,摄取转运体和外排转运体都可能对该类药物产生影响。
第三类药物:摄取转运体占主导作用。
与第二类药物相反,高溶解度、低渗透性的第三类药物可以在肠腔内达到很高的浓度,但是低渗透性使它们需要摄取转运体的协助才可以进入细胞。
对于第三类药物,虽然外排转运体对其吸收的影响不占主导地位,但是当药物被转运进入细胞后,外排转运体则可以对细胞内的药物进行调节。
第四类药物:摄取转运体和外排转运体都起主要作用。
由于第四类药物的溶解度和渗透性均较低,因此摄取转运体和外排转运体都会影响到该类药物的吸收和分布。
BCS和BDDCS系统通过体外实验替代了体内研究,节省了药物研发及申报过程中的时间和经济消耗。
目前,许多科学家在努力尝试将BCS应用于缓控释制剂中,而BDDCS则被认为是更优于BCS的一类可应用于多个研究方面的分类系统,相信它们在未来还会带给我们更多的惊喜。
不过,由于BCS使用吸收程度界定渗透性存在一定误差,且体外实验条件与胃肠道生理环境间存在一定差别,所以BCS和BDDCS系统的广泛应用还有着巨大挑战。
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