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微透析技术在药物动力学和药物代谢研究中的应用作者：杨春媛来源：《医学信息》2014年第15期摘要：微透析技术是近年来应用于药物动力学和药物代谢研究中的一项新兴技术，该项技术在药物代谢和药代动力学研究领域中已取得重大的进展并有广阔得应用前景，本文概述了微透析技术的基本原理及特点，并重点介绍了其在药物代谢和药动学研究中的应用。
关键词：微透析；药动学；药物代谢微透析(Microdialysis，MD)技术是近些年来临床上发展起来的一种新型取样技术，其原理与透析相同，可通过器官与组织中的体液进行连续、动态取样，取得的透析液较为纯净，且均为小分子物质，能与HPLC/MS或HPLC联用,组成HPLC/MS或HPLC联用新技术进行原位在线分析，具有“微创、高效、实时、活体”等特点。
在麻醉或清醒的生物体上进行深部组织的操作以及重要器官的生化研究具有重要的意义。
随着近年来微透析技术的不断发展，该项技术在临床上的推行也越来越广泛。
目前微透析技术在药物代谢和中药药动学研究领域同样发挥着重要的作用[1]。
1基本原理微透析技术是以透析原理作为基础的在体取样技术，是在非平衡条件下即流出的透析液中待测化合物的浓度低于它在探针膜周围样品基质中的浓度，灌注埋在组织中的微透析探针，组织中的待测化合物沿浓度梯度扩散进入透析液，被连续不断地带出，从而达到从活体组织中取样的目的[2]，通过测定流出液即透析液中待测物的浓度来研究组织中待测物的水平。
这是一种动态连续的取样方法。
简单地说，微透析技术的原理就相当于在组织中创造了一个“毛细血管”[3]，使化合物在浓度差的作用下扩散而进入此毛细血管,然后随液体流动带出体外进行检测原理及其系统组成微透析技术不同于以往传统的研究手段,它是一种动态连续取样方法。
简单地说,微透析技术的原理就是创造一个“人造血管”[1],使待测化合物在浓度差的作用下扩散而出入此“人造血管”。
在体微透析技术首先在组织中植入具有半透膜的探头(probe)装置，透析膜能允许小分子物质及水分通过，体外微流泵能允许一定的灌流也通过探头，由于透析膜两侧存在浓度差，物质会从高浓度方向向低浓度方向扩散。
微化中药渗透疗法米醋鹅油与蚂蝗麝香微化中药渗透疗法目录1 疗法简介2 药物导入疗法3 局限4 作用1 疗法简介2 药物导入疗法3 局限4 作用1 疗法简介编辑本段微化中药渗透疗法是全国最大的肾病专科医院石家庄肾病医院在20多年长期的大量的临床实践中总结出来的一种治疗慢性肾病行之有效的创新疗法，微化中药渗透疗法是石家庄肾病医院的专利，在其他地方其他医院是没有的。
微化中药渗透疗法是在多年的治疗实践中总结出来的一种创新疗法，它的核心技术是将治疗肾脏病的有效方剂进行超微粉碎，目的是将药物的有效成份进行充分释放和混合。
然后借助有效的渗透剂和渗透设备，通过外敷的办法，将有效药物渗透至肾脏病灶部位，达到有效治疗肾脏疾病的目的。
这种创新疗法，即消除了口服药物的毒副作用问题，又达到了药物成份有效进入病灶的目的。
而且，这种创新疗法，被临床实践证明既有效，又方便。
目前该疗法已成为石家庄肾病医院的一大特色核心支撑治疗技术，它居于石家庄肾病医院治疗技术核心地位。
它的治疗机理是：通过扩血管、抗炎、抗凝血、抗血粘、降解纤维化物质等实现阻断肾脏纤维化进展，修复受损的固有细胞和肾功能，重建肾脏的应有结构。
所以简称为：阻断+修复+重建。
“微化”的含义①微化的含义是指，传统中药的加工方法是粉碎和煎煮。
我们则使了新的加工方法，使药粉更细，更易于吸收，固称为微化，实质上就是更细微化。
当然，对于具体的加工方法，出于保护医院的目的，就不再详细解释。
②渗透的含义是指，我院在形成本院特色疗法的时候，有效使用了传统中医中的中药外敷疗法。
但多年来，因中药的外敷始终有一个难以攻克的问题，即有效药物实际渗入到体内的量达不到理想，以致人们都在怀疑这种疗法的真实效果。
为此，我院在设计外敷药物的配方时，使用了一个独特的药物渗透方法，从而确保了外敷药物独特的治疗效果。
为了突出这个方法的特殊性，我们在疗法的介绍时，就突出了“渗透”二字。
③在微化中药渗透疗法的设计时，充分吸收了中外西医的前沿技术，从而使中医中药治疗的理论得到了很好的诠释。
微透析技术在药物动力学和药物代谢研究中的应用微透析技术是近年来应用于药物动力学和药物代谢研究中的一项新兴技术，该项技术在药物代谢和药代动力学研究领域中已取得重大的进展并有广阔得应用前景，本文概述了微透析技术的基本原理及特点，并重点介绍了其在药物代谢和药动学研究中的应用。
标签：微透析；药动学；药物代谢微透析(Microdialysis，MD)技术是近些年来临床上发展起来的一种新型取样技术，其原理与透析相同，可通过器官与组织中的体液进行连续、动态取样，取得的透析液较为纯净，且均为小分子物质，能与HPLC/MS或HPLC联用,组成HPLC/MS或HPLC联用新技术进行原位在线分析，具有“微创、高效、实时、活体”等特点。
在麻醉或清醒的生物体上进行深部组织的操作以及重要器官的生化研究具有重要的意义。
随着近年来微透析技术的不断发展，该项技术在临床上的推行也越来越广泛。
目前微透析技术在药物代谢和中药药动学研究领域同样发挥着重要的作用[1]。
1基本原理微透析技术是以透析原理作为基础的在体取样技术，是在非平衡条件下即流出的透析液中待测化合物的浓度低于它在探针膜周围样品基质中的浓度，灌注埋在组织中的微透析探针，组织中的待测化合物沿浓度梯度扩散进入透析液，被连续不断地带出，从而达到从活体组织中取样的目的[2]，通过测定流出液即透析液中待测物的浓度来研究组织中待测物的水平。
这是一种动态连续的取样方法。
简单地说，微透析技术的原理就相当于在组织中创造了一个“毛细血管”[3]，使化合物在浓度差的作用下扩散而进入此毛细血管,然后随液体流动带出体外进行检测原理及其系统组成微透析技术不同于以往传统的研究手段,它是一种动态连续取样方法。
简单地说,微透析技术的原理就是创造一个“人造血管”[1],使待测化合物在浓度差的作用下扩散而出入此“人造血管”。
在体微透析技术首先在组织中植入具有半透膜的探头(probe)装置，透析膜能允许小分子物质及水分通过，体外微流泵能允许一定的灌流也通过探头，由于透析膜两侧存在浓度差，物质会从高浓度方向向低浓度方向扩散。
高新技术在药学专业中的应用进年来,生命科学前沿领域如基因组、蛋白质组、生物芯片、纳米技术、转基因生物、生命信息等高新技术大量用于药学研究,新兴学科越来越多地深入到新药的发现和研究中,化学、物理学理论和结构生物学、计算机学和信息科学等学科与药物研究的交叉、渗透与结合日益加强,使药学领域面貌一新,发生了重大变化,现从新制剂研究、生物药剂学、中药研究等方面的一些进展介绍如下。
1制剂学领域1·1纳米技术在药学领域的应用纳米粒(nanoparticle,简称NP)又称毫微粒,是大小在10，1000nm之间的固态胶体颗粒,一般由天然高分子物质或合成高分子物质构成并可作为药物的载体。
由于材料的制备工艺的差异,可以形成纳米球(nanophere)与纳米囊(nanocapule),二者统称纳米粒。
纳米球为基质骨架结构,药物分散其中或吸附在其表面:纳米囊属药库膜壳型,有一个聚合材料构成的膜壳,药物包封于其中,但也可以吸附于其表面。
纳米粒在药学领域主要有以下应用:(1)延长药物的作用时间:一些半衰期短的药物制备成纳米粒后可起到缓释作用。
(2)增强药物作用的靶向性:通过对载药纳米粒子的修饰,可以增强其对机体器官组织的靶向性。
(3)运载药物通过生物屏障:纳米粒经过适当的修饰,可通过血脑屏障,把药物定向地输送到中枢神经系统而发挥作用。
(4)使一些药物能够以口服途径给药:如可使多肽类和蛋白质类药的口服给药有效。
1·2靶向制剂的新进展靶向制剂亦称靶向给药系统,是指载体将药物通过局部给药或全身血液循环而选择性地浓集定位于靶组织、靶器官、靶细胞或细胞内结构的给药系统。
进年来靶向制剂的研究进展情况如下:(1)被动靶向制剂:普通的微粒给药系统具有被动靶向的性能。
微粒给药系统包括脂质体、纳米粒或纳米囊、微球或微囊、细胞和乳剂等到药物载体。
目前,研究较多的是用纳米粒和脂质体实现肝脏靶向给药和基因输送、用微球实现肺部靶向给药等。
微透析技术在中医药研究中的应用微透析技术的发展及应用现状微透析(Microdailysis，MD)一词起源于上个世纪50年代后期，为一种新型的生物采样技术，最初主要用于脑部采样，来研究脑内神经递质的释放。
微透析不同于以往传统的研究手段,是一种从生物活体内进行动态微量生化取样的新技术。
动态：传统的采样方法是在一定时间点处死一批实验动物取血或脏器进行分析，首先样本过大，这会造成实验动物的大量浪费，其次由于实验动物的个体差异，会使实验中的误差过大；而微透析技术可以在同一只动物身上连续动态采样，而且可以在同一只动物的不同组织中植入探针，从而在同一只动物身上同时测定不同的药动学指标，既减少实验动物的用量，节省经费，又使实验中的误差减小。
生物活体：取样中的动物可以是麻醉的，也可以是清醒的，因而获得的样品接近生物的正常生理情况，使获得的数据更加的精确、可靠。
微量：传统采样方法是抽取拟定时间点动物的全血或其他体液，势必会影响实验动物的体液进而影响药物在体内的药动学行为；而微透析技术是以透析原理为基础，收集拟定时间段内的透析液进行分析，取样量极微小，一般是以µL为单位的，不会影响实验动物的体液，因而使测定的药动学参数更加准确、客观。
1、微透析技术的发展历史微透析(Microdailysis，MD)一词起源于上个世纪50年代后期，1958年Kslant 首次用于描述一种同时透析和提取血液中的极性类固醇的方法。
1961年Gaddum 发明了推拉式灌流取样技术并应用于监测脑细胞外神经化学物质,之后这项技术得到许多改进，曾广泛应用于脑中许多部位的神经递质的检侧。
1966年，Bito 等首次报道了利用半透膜对狗血液和脑细胞外液中的游离氨基酸和其他电解质进行了采样。
1972年，美国耶鲁大学Delgado等首次利用脑微透析推挽灌流技术研究恒河猴脑内神经递质多巴胺的释放实验，开辟了脑微透析技术在神经科学和脑部研究领域的先河。
中药药物药代动力学研究的新方法中药药物药代动力学研究一直以来都是药学领域的一个重要课题。
药代动力学研究主要关注药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程，以及药物与生物体的相互作用。
传统的药代动力学研究方法在中药药物研究中存在许多限制，所以寻找新的方法和技术成为当务之急。
近年来，随着科技的进步和研究方法的不断创新，中药药代动力学研究涌现出一些新的方法，为中药药学的研究提供了新的思路和手段。
以下将介绍几种运用现代技术的新方法。
一、体外血浆蛋白结合实验法该方法利用高效液相色谱联用质谱的技术，可以快速、准确地测定药物与血浆蛋白的结合率。
中药药物往往具有复杂的化学组分和多种活性成分，它们在体内主要通过与血浆蛋白结合来发挥药效。
因此，血浆蛋白结合率的测定对于了解中药药物的药代动力学特性非常重要。
二、细胞外液微透析技术细胞外液微透析技术主要用于研究药物在体内的分布。
该技术通过植入微透析探头到动物的组织内，收集组织细胞外液，测定药物在细胞外液中的浓度变化。
该方法具有采样简便、无创伤、实时性强等优点，可用于研究中药药物的组织分布情况，进而了解药物在体内的动力学过程。
三、放射性同位素示踪技术放射性同位素示踪技术是一种直观、准确、敏感的药代动力学研究方法。
通过将药物标记上放射性同位素，可以追踪药物在生物体内的行为和代谢过程。
这种方法对于研究药物的吸收、分布、代谢和排泄过程具有重要意义，可以有效地解决中药复方在体内的代谢问题。
四、分子对接技术分子对接技术是近年来快速发展的一种药物设计和研究方法。
该技术利用计算机模拟的方法，预测药物和生物靶点之间的相互作用，以及药物在体内的代谢和作用方式。
对于中药药物的药代动力学研究，分子对接技术可以为药物的设计、筛选和优化提供重要参考依据。
这些新的中药药代动力学研究方法在研究中药药物的特性和机制方面发挥了巨大作用。
然而，也需要明确指出，这些方法尚处于发展阶段，还需要进一步的研究和验证。
微透析技术在中医药研究中的应用微透析技术的发展及应用现状微透析(Microdailysis，MD)一词起源于上个世纪50年代后期，为一种新型的生物采样技术，最初主要用于脑部采样，来研究脑内神经递质的释放。
微透析不同于以往传统的研究手段,是一种从生物活体内进行动态微量生化取样的新技术。
动态：传统的采样方法是在一定时间点处死一批实验动物取血或脏器进行分析，首先样本过大，这会造成实验动物的大量浪费，其次由于实验动物的个体差异，会使实验中的误差过大；而微透析技术可以在同一只动物身上连续动态采样，而且可以在同一只动物的不同组织中植入探针，从而在同一只动物身上同时测定不同的药动学指标，既减少实验动物的用量，节省经费，又使实验中的误差减小。
生物活体：取样中的动物可以是麻醉的，也可以是清醒的，因而获得的样品接近生物的正常生理情况，使获得的数据更加的精确、可靠。
微量：传统采样方法是抽取拟定时间点动物的全血或其他体液，势必会影响实验动物的体液进而影响药物在体内的药动学行为；而微透析技术是以透析原理为基础，收集拟定时间段内的透析液进行分析，取样量极微小，一般是以µL为单位的，不会影响实验动物的体液，因而使测定的药动学参数更加准确、客观。
1、微透析技术的发展历史微透析(Microdailysis，MD)一词起源于上个世纪50年代后期，1958年Kslant 首次用于描述一种同时透析和提取血液中的极性类固醇的方法。
1961年Gaddum 发明了推拉式灌流取样技术并应用于监测脑细胞外神经化学物质,之后这项技术得到许多改进，曾广泛应用于脑中许多部位的神经递质的检侧。
1966年，Bito 等首次报道了利用半透膜对狗血液和脑细胞外液中的游离氨基酸和其他电解质进行了采样。
1972年，美国耶鲁大学Delgado等首次利用脑微透析推挽灌流技术研究恒河猴脑内神经递质多巴胺的释放实验，开辟了脑微透析技术在神经科学和脑部研究领域的先河。
1974年，Ungerstedt等首次建立了在体微透析技术，即把微透析技术用于活体的动物身上。
到20世纪80年代中期，随着微透析技术的日臻成熟及各种分析检测手段的发展，微透析技术开始广泛应用于研究药物在体内组织中的分布和代谢。
目前，微透析技术在中医、中药以及针灸研究域发挥着重要的作用。
2、微透析技术的组成和原理简单地说，微透析技术的原理就是创造一个“人造血管”,使待测化合物在浓度差的作用下扩散而出入此“人造血管”，即从高浓度到低浓度。
人造血管中我们通入的是一种人造透析液，其组成与体内的组织细胞间液接近，如果药物给入生物体，分散在组织细胞间液中，那么组织细胞间液的浓度要高于人造血管中的透析液的浓度，药物由高浓度到低浓度扩散进入人造血管中，我们将其中的透析液取出，即可达到一个取样的目的，相反若将药物加入透析液当中，透析液的浓度即高于细胞组织间液的浓度，药物由人造血管中扩散到组织中，也可达到一个给药的目的。
微透析系统一般由微量注射泵、连接管、灌流液、微透析探针和收集器组成。
下面用一个动画具体介绍一下实验过程。
首先在生物组织中植入一个具有半透膜的探针装置,这个探针就相当于我上面说的人造血管，探针上的透析膜只可透过水和小分子物质，大分子物质因受到膜屏障的阻碍作用不能通过，探针上接两根连接管，一根进液管，一根出液管，进液管一端连接一部非常精细的微量灌流泵以一定的速度推送灌流液流经探针，组织细胞外液中的小分子游离药物会沿浓度梯度扩散进入探针，而与大分子蛋白结合后的药物及其它大分子化合物因受到膜屏障的阻碍作用不能通过透析膜，药物的这种扩散会达到一个动态平衡，然后被管内连续流动的灌流液不断带出,出液管的另一端连接一个收集装置，设定后可收集一定时间段内的透析液，从而达到从活体组织中取样的目的。
且采集到的透析液中由于膜的屏障作用只含有游离药物，可直接用HPLC进样分析，避免了匀浆、除蛋白、萃取等处理，既简化了实验步骤，也降低了实验误差。
3、探针是核心刚才说微透析系统是由微量注射泵、连接管、灌流液、微透析探针和收集器组成。
微透析探针是核心部件,是最关键部分，通常是由一管式透析膜装于由钢、石英毛细管或塑料制成的双层套管构成。
透析膜是一种可对一定分子量物质进行截留的膜，一般由聚丙烯腈、氨基纤维素、纤维素等制成，这些物质有较好的生物相容性和稳定性，不与体内成分发生反应；其截留物质分子质量为5000-10000Da（道尔顿）不等。
解释一下这个截留分子量：透析膜制作技术是用激光在膜上面打上数个微小的孔，截留分子量是这些孔的截留分子质量，而孔是圆的，5000Da截留分子量的这个孔，不是说小于这个分子量的物质都能过去的，像4999这个分子量的物质，只有是正正好好地圆球形才能通过膜，但这是不可能的，因为物质分子都是有一定空间结构的，说是5000-10000Da，实际上只有分子量小于1000的小分子物质才能通过，像一般我们所研究的药物的成分都是小于1000的小分子物质，所以完全可以透过透析膜的。
常用的探针类型主要有以下几种：（1）同心圆探针主要是一个同心套管，透析膜在套管的顶端。
灌流液在里面的管子里流动，通过透析膜，达到采样点。
主要用于脑部取样，也有报道用于眼部取样。
（2）柔性探针弥补了探针的刚性问题。
这种探针由覆盖了半透膜的熔融硅管组成，主要用于血液取样。
（3）线性探针主要被用于对肌肉、皮肤、肝脏和肿瘤等外周组织中的药物取样。
线性探针对于研究经皮给药，比通过采血测定简单、直接、准确。
（4）分流探针分流探针是将一个线性探针装入一段塑料管而制得的，可用于流体的不间断取样，主要用于胆汁取样。
世界上生产微透析探针最好的公司是瑞典的CMA公司，该公司主要产品为微透析探针及其设备，是一家历史悠久且以研究为导向的高科技公司。
另外瑞典的MAB公司也是一家生产微透析探针的较好的公司，实际上MAB公司是由CMA公司的几个员工跳槽出来自己组建的公司，他们的技术同CMA公司是一样的，但生产水平较CMA公司还是差一点，但他们的探针的价格相比CMA公司要低。
除了这两家公司外，日本的株式会社和美国BAS公司也有生产微透析探针，但技术相对较差。
目前，这CMA公司和MAB公司基本已经垄断世界上微透析探针的生产，我国国内也有人自制微透析探针，但其技术远比不上进口探针，主要技术就差在激光打孔上，且探针的回收率使用率均较低。
目前世界上微透析探针的价格，去年买CMA是2500RMB 3根，MAB是600RMB一根。
4、微透析技术在中医药研究中的应用4.1微透析技术在中药药效学与药动学中的应用（1）药效学研究在利用微透析技术在监测血液或组织中药物浓度的同时,观察药效方面的改变会有助于探讨药物作用的机理,如受体定位,配体亲合力强度,药物对递质、激素释放与再摄取的影响等。
这方面的报道目前还较少，有待于进一步研究。
微透析技术现在国内外应用较多，技术较成熟主要是在药动学方面。
（2）药物动力学研究在体微透析取样技术在中药的药物动力学研究中,尤其是研究观察药物转运、分布、游离药物浓度方面具有独特的优点。
药物在体内的药动学过程是通过研究体液中药物浓度与时间的变化进行的,其中采样环节是药动学研究中的关键环节。
目前,常规的采样方法是由动物血管抽取全血处理后进行样品分析或处死动物取组织匀浆后处理分析,而微透析则是新兴的用于药动学研究的采样技术。
微透析技术克服了传统采样方法中的种种弊端。
第一，传统采样方法是抽取拟定时间点动物的全血或其他体液，势必会影响实验动物的体液进而影响药物在体内的药动学行为；而微透析技术是以透析原理为基础,收集拟定时间段内的透析液进行分析，不影响实验动物的体液，使测定的药动学参数更佳准确、客观。
第二，传统的采样方法是在一定时间点处死一批实验动物取血或脏器进行分析，造成实验动物的大量浪费，而且由于实验动物的个体差异，使实验中的误差过大；而微透析技术可以在同一只动物身上连续动态采样，而且可以在同一只动物的不同组织中植入探针，从而在同一只动物身上同时测定不同的药动学指标，既减少实验动物的用量，节省经费，又使实验中的误差减小。
第三，传统的采样技术所得到的样品如血液及匀浆液等需要去蛋白、萃取等处理，在除蛋白的过程中势必会使检测成分有所损失，使实验误差增大；而微透析技术所采得的透析液均为可透过透析膜的小分子物质，可直接用HPLC进样分析，从而减少了实验步骤及其所引入的误差。
第四，由于只有游离态的药物才能发挥药效，而传统采样方法所采得的样品多是总药物浓度，不能准确反映发挥药效的药物浓度；而微透析技术采得的是游离态的药物浓度，更能准确反映发挥药效的药物浓度。
具体在实验方面体现为：脑部微透析—用于研究活体动物在生理和病理情况下,药物脑内分布、药物透过血脑屏障情况及监测脑内药物有效活性物质和神经递质变化的有效方法；组织和血液微透析—用于研究药物在体内的吸收、分布和代谢情况，组织包括肌肉、皮肤、肝脏、肿瘤等。
近年来，血液微透析和皮肤微透析在中药药代动力学研究中应用较多，血液微透析可全面监测血液中药物浓度的变化，经皮微透析可以对实验动物或人体皮肤组织进行在体、连续的药物浓度测定，使得在体研究外用经皮吸收制剂的动力学和生物等效性成为可能。
利用微透析技术进行动物试验，主要是在被限制动物或在麻醉动物身上，也可以用在自由活动的清醒动物身上，不过需要设计能供动物自由活动的光感应笼。
（3）微透析技术在中医藏象和针灸治疗方面均有研究。
（4）微透析技术在临床医学方面的应用（5）微透析技术还可作为一种给药途径,可将药物缓慢、直接地作用于靶器官,提高药效分析及药物动力学研究水平并且由于避开了血脑屏障和胎盘的阻隔,可直接观察药物对脑及胚胎的影响。
4.2微透析技术在中药有效成分筛选中的应用随着现代分析技术的不断发展，有人提出将微透析技术应用于中药有效分的筛选。
传统的有效成分研究方法从植物化学成分分析开始，分离出各种单体，选择、设计几种较能够反映中药药效的药理模型，进行有效成分的筛选。
将获得的单体化合物与原药材总提取物、有效部位进行对比药理试验，阐明有效成分。
这种方法虽在中药的现代研究中起到了很大的作用，但也存在明显的不足之处，最大的缺陷就是与中医理论的“整体观”和中药的特点相悖。
中药是个多成分、多靶点、非线性多元体系，所含成分极其复杂，要想将其成分逐一地弄清楚，再进行药效、药理学研究，几乎是不可能的。
更何况单一成分并不能代表该药的全部疗效。
人为设定的非生物态成分提取分离模式，极有可能使那些含量甚微又难于分离的活性成分在分离途中丢失，且丢失了也难于察觉。
事实证明中药现行质量标准中所谈及或测定的所谓“有效成分”多为主要药物的主要成分或指标成分，并无充分依据证明其为有效成分。
