药代动力学：药动学与生物利用度

药代动力学与生物利用度
华中科技大学同济医学院
严常开 博士
药代动力学与生物利用度
?药代动力学研究中的生物样品分析
?临床前药代动力学研究
?人体生物利用度和生物等效性
?常用动力学软件介绍
药代动力学研究中的生物样品分析
? 1.概念的统一
? 药代动力学、生物利用度、生物等效性为三个
不同且有互相联系的概念，注意区别使用。
? 药代动力学内容包括药物在体内的吸收、分布、
排泄、代谢过程和动态变化过程：体内过程和
速率过程
? 生物利用度包括绝对生物利用度和相对生物利
用度
? 生物等效性主要是相对生物利用度的内容
?2.稳定性
? 了解待测药物和内标物在不同 pH,光照、
溶剂、温度条件下稳定性
? 对于中药或多组分制剂，应注意他们的
相互作用
? 体液中药物的稳定性包括室温、冷藏
（ 2-8℃ ）、冻融、冷冻（ -20--70℃ ）
?3,灵敏度：最低定量浓度
?注意与检测限相区别
?根据药物体内药物浓度确定
?一般为 3-5个半衰期或峰浓度的 1/10-1/20
? MS(pg) ﹥ RF(ng)﹥ UV(?g)
?4.选择性
?待测药物及内标色谱峰均要与呈基线分
离
?内源性物质、药物的代谢物、可能的合
并用药及中药中其他组分不干扰分析
?提供对照品、空白生物样品、空白生物
样品加对照品及用药后的生物样品色谱
图
?5.萃取回收率
? 一般要求大于 50%
? 液 -液萃取
? 固相萃取
? 蛋白沉淀、超滤
?6.工作曲线及线性关系
?做 5个点以上，一般 6-7个点
?最高浓度与最低浓度比值应在 50-500之
间
?浓度宽度应涵盖峰浓度和最低浓度
?相关系数应大于 0.99。
? 7.方法精密度与准确度
? 精密度包括日内精密度和日间精密度
? 一般要求应做 5个点以上
? 准确度一般用相对回收率表示，应作 5个点以
上
? RSD应小于 10%，在 LOQ附近应小于 15%
? 生物制品 RSD应小于 15%，在 LOQ附近应小于
20%
临床前 药代动力学研究
? 1,实验药品
? 应注明受试药物的名称、批号、来源、
纯度、保存条件及配制方法。使用的受
试药物应与药效学或毒理学研究使用的
一致。
? 对照品应是标明含量的纯品
?2,实验动物
? 一般采用成年和健康的动物 。 常用动物有小
鼠, 大鼠, 兔, 豚鼠和狗等 。
?首选动物：应与药效学或毒理学研究一致 。
? 尽量在清醒状态下实验, 动力学研究最好从同
一动物多次采样 。
? 创新药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 。 其
他类型的药物, 可选用一种动物 （ 建议首选非
啮齿类动物, 如犬或兔等 ） 。
?口服用药不宜选用兔子等食草类动物。
?3,给药途径
? 所用的给药途径和方式, 应尽可能与临床用
药一致 。
?4,试验剂量
? 药代动力学研究至少应设三个剂量组, 其中
一个剂量应相当于药效学试验有效剂量, 高剂
量一般接近于最大耐受量 (MTD),以了解药物
在体内的动力学过程是线性动力学还是非线性
动力学 。
?5.灵敏度 (sensitivity)
? 用最低检测浓度或定量限（ limit of
quantitation,LOQ）,如 ?g/ml或 ng/ml等表示。
? 它是标准曲线上的最低浓度，要求能测至 3～
5个消除半衰期后或 Cmax的 1/10～ 1/20的血药
浓度。
?6,提取回收率 （ 绝对回收率 ）
? 应考察高, 中, 低三个浓度的提取回收
率
? 一般应高于 50％ 。
?7.特异性 (specificity )
? 必须能证明所测的物质为原形药物或活
性代谢物, 并能排除内源性物质, 其它
代谢物和杂质的干扰 。
? 对于色谱法至少要提供标准品, 空白样
品, 外加样品和用药后的样品色谱图 。
Fig 1 HPLC Chromatograms for plasma Danshensu concentration
A-Standard B-Blank plasma； C- Blank plasma with Danshensu;D-Plasma with oral of Salvia miltiorrhiza extract 1-Danshensu
?8.标准曲线（ standard curve）
?应分别制备药物在不同生物样品（如血、尿、
粪、胆汁和组织匀浆等）中的标准曲线。
?每条标准曲线至少包括 5个浓度，并应覆盖
整个生物样品的浓度范围，不得外推。
?应提供标准曲线的线性方程和相关系数（要
求色谱法的 r?0.99,生物学方法 r?0.98）。
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
C （m g, L
-1
)
R
(
标样/
内标）
图 2,对乙酰氨基酚血浆标准曲线
? 9.精密度 (precision）
? 用日内和日间相对标准误差 （ relative
standard deivation,RSD%） 表示方法精密度 。
? 要求在标准曲线范围内选用高 （ 接近上限 ）,
中, 低 （ 接近 LOQ） 三种浓度, 每一浓度至
少测定 5个样品, 求出各自的 RSD（ %） 。
? 对 ?g/ml级水平的 RSD应 〈 10%, ng/ml级水
平的 RSD可 〈 15%。
?10.准确度 (accuracy）
?用相对回收率 (recovery） 表示 。
?其测定与精密度类似应在标准曲线范围
内选用高, 中, 低三种浓度, 每一浓度
至少测定 5个样品 。
?11,实验设计
? 取样点的设计应兼顾到吸收相, 分布相和消除相,
根据研究样品的特性, 取样点通常可安排 9～ 13个点
不等, 即吸收相应取 2～ 3个点, 达峰浓度处取 2～ 3
点, 分布相取 2～ 3点, 消除相取 3～ 4个点
? 整个采样时间应持续到 3～ 5个半衰期或到 Cmax的
1/10～ 1/20。
? 在非连续取样的动物试验中, 每个时间点至少应
有 5只动物的数据 ;如经同一动物多次采样, 每个时
间点至少应有 3只动物的数据 。
? 口服给药, 一般在给药前应禁食 12小时以上 。
特布他林浓度 -时间曲线图
?12,组织分布试验
? 一般选用小鼠或大鼠, 选定一个有效剂
量给药后, 分别在吸收相, 分布相和消除
相各选一个时间点取样测定 。
?测定心, 肝, 肾, 脾, 肺, 脑, 胃, 肠,
子宫或睾丸, 脂肪和肌肉等重要组织中的
浓度, 以了解药物在体内的主要分布组织,
特别是效应靶器官和毒性靶器官的分布 。
?若某组织的药物浓度较高, 应进一步研究
消除的情况 。 每个时间点至少应有 5个动
物的数椐 。
人体生物利用度和生物等效性
研究
? 人体生物利用度（ bioavailability） 是反映
制剂中主药吸收进入人体体循环的相对
量和速度的药代动力学参数。
? 生物等效性（ bioequivalancy） 指一种药
物的不同制剂，在相同实验条件下以相
同剂量用于人体，其吸收程度和速度无
显著性差异。两者概念不尽相同，但试
验方法基本一致。
? 1,特异性
? 首选色谱法如 HPLC,GC,GC-MS或
LC-MS等方法
? 2,标准曲线与线性范围
? 必须用至少 5个浓度建立标准曲线, 应
使用与待测样品相同生物介质, 线性
范围要能覆盖全部待测浓度, 不得用
线性范围外推的方法求算未知样品的
浓度 。 标准曲线不包括零点 。
?3,精密度与准确度
? 精密度用质控样品的日内和日间相对
标准差 （ RSD） 表示, 一般 RSD应小
于 15％ 在 LOQ附近 RSD应小于 20％ 。
? 准确度是指用特定方法测得的生物样
品浓度与真实浓度的接近程度, 可用
相对回收率表示, 一般应 85％ ～ 115％
范围内, 在 LOQ附近应在 80％ ～ 120
％ 范围内 。
加样浓度
(mg· L)
0.26
9.84
19.68
0.26
9.84
19.68
0.29
9.10
20.49
0.29
9.72
21.54
0.22
10.22
19.03
0.25
9.38
19.56
检出浓度
0.24
10.27
21.08
0.30
9.21
18.26
(mg· L)
0.30
8.66
17.51
0.29
9.37
19.09
0.30
8.47
16.96
0.30
9.62
17.65
X
0.27
9.34
19.01
0.29
9.46
19.22
SD
0.04
0.85
1.80
0.02
0.21
1.50
RSD（ %）
13.7
9.1
9.5
7.2
2.2
7.8
?
?表 1-3 精密度试验
日 内 变 异 日 间 变 异
加 样 浓 度
(mg·L)
0.26
9.84
19.68
109.3
92.5
104.1
84.5
103.9
96.7
91.4
104.4
107.1
114.4
88.1
88.9
回 收 率
114.0
86.2
86.2
（ %）
110.7
98.8
109.4
105.9
95.3
99.4
95.7
93.6
92.8
113.6
95.2
97
110.4
97.8
89.7
?X
105.0
95.6
97.1
SD
10.6
6.0
7.9
RSD（ %）
10.1
6.2
8.1
?表 1-2 相对回收率试验 (n=10)
? 4,最低定量限
? 最低定量限是标准曲线上的最低浓度
点, 又称灵敏度, 表示测定样品中符
合准确度和精密度要求的最低药物浓
度 。
? 5,样品稳定性
? 对含药生物样品在室温, 冰冻和冻融
条件下以及不同存放时间进行稳定性
考察, 以确定生物样品的存放条件和
时间 。
?6,提取回收率
? 应考察高, 中, 低三个浓度的提取回
收率, 其限度一般应高于 50％ 。
?7,质控样品
? 质控样品系将已知量的待测药物加入到生物
介质中配制的样品, 用于质量控制 。 一般配
制高, 中, 低三个浓度的质控样品 。
?8,质量控制
? 应在生物样品分析方法确证完成之后开始测
试未知样品 。 每个未知样品一般测定一次,
必要时可进行复测 。 每批生物样品测定时应
建立新的标准曲线, 并随行测定高, 中, 低
三个浓度的质控样品 。 质控样品测定结果的
偏差一般应小于 20％ 。
?9,受试者入选条件,
? 一般情况应选择健康男性志愿者 。 特
殊作用的药品, 则应根据具体情况选
择适当受试志愿者, 如妇科用药, 选
择健康女性志愿者；试验药品可能引
起受试者精神或躯体依赖性反应时,
则应选择需要该类药品治疗的患者 。
?一般情况下, 受试者应具备如下条件
? 男性
? 18～ 40周岁 。 同一批受试者年龄不宜相差 10岁以
上 。
? 体重：一般要求在标准体重 ± 10％ 范围内；或体
重指数 BMI在 20～ 24范围内 。
? 身体状况：无心, 肝, 肾, 消化道, 神经系统,
精神异常及代谢异常等病史；体格检查示血压,
心率, 心电图, 呼吸状况, 肝, 肾功能和血象无
异常 。
?试验前两周内未服用任何其它药物 。
?签署知情同意书。
?受试者例数为 18～ 24例
?绝对生物利用度试验选用经批准上市的
相同药物静脉注射剂作为参比制剂 。
?相对生物利用度试验选用经批准上市的
相同药物相同剂型的主导产品作为参比
制剂
? 对乙酰氨基酚咀嚼片生物利用度研究自愿受试者知情同意书
? 我自愿参加对乙酰氨基酚咀嚼片人体生物利用度和生物等效性研
究 。 经过华中科技大学同济医学院临床药理研究所医生对本项研
究所作的充分说明, 我已经了解到, 本项研究是经国家药品监督
管理局批准, 为证实对乙酰氨基酚咀嚼片在人体吸收程度合格性
而进行的工作；我已经认识到该研究的 意义, 目的, 药物作用,
可能出现的不良反应以及有效的预防办法 。 试验期间我将按医生
要求用药, 不用任何其它药物；按要求进餐, 不吸烟, 不饮酒,
适度活动；按规定时间接受血样采集和必要的观察 。 临床 药理研
究所将进行必要的监护并提供自愿受试者营养费, 以保证工作顺
利进行 。 鉴于此, 我自愿参加对乙酰氨基酚咀嚼片人体生物利用
度和生物等效性研究, 并按照试验要求与医务人员密切配合完成
此项研究 。
? 自愿受试者 （ 签名 ） ————————
? 年 月 日
? 华中科技大学同济医学院临床药理研究所
? 临床药理所医生 （ 签名 ） _________
? 年 月 日
?10 设计方法
? 一个受试制剂与一个参比制剂比较的情
况下, 采用两制剂双周期交叉试验设计,
以减少不同试验周期和个体差异对试验
结果的影响 。
? 受试者按随机原则分成两组 。 一组受试
者先服用受试制剂, 后服用参比制剂；
另一组受试者先服用参比制剂, 后服用
受试制剂 。 通常应间隔 1周或 2周 。 半衰
期长的药物, 需有更长的间隔时间 。
?11.生物样品采集时间点的确定
? 通常应有预备试验, 为合理设计采样点提
供依据 。
? 应用血药浓度测定法时, 服药前应先取空
白血样 。
? 一般在药时曲线 峰前部分至少取 4个点, 峰
后部分取 6个或 6个以上点 。 总采样点不少
于 11个 。 采样持续到受试药原形或其活性
物 3～ 5个半衰期时, 或持续采样至血药浓
度为 Cmax的 1／ 10～ 1／ 20以后 。
?12.对受试者的要求
?受试者于试验前 1日和试验期内均勿
饮用酒类和咖啡类饮料；试验前禁
食过夜 10小时 。 于次日早晨空腹服
用受试制剂或参比制剂, 用 150～
200ml温开水送服；服药 2小时后方
可再饮水, 4小时后进统一餐 。
?受试者服药后应避免剧烈运动，亦
不得长时间卧床
?13.生物等效性评价
? 对受试制剂与参比制剂的生物等效性评价，应从
药物吸收程度和吸收速度两方面进行。药代动力
学参数 AUC和 Cmax,经对数转换后进行交叉试
验的方差分析与双单侧 t检验处理。
? 若受试制剂 AUC的 90％可信限落在参比制剂 80－
125％范围内,Cmax的 90％可信限落在 70－ 143％
范围内,Tmax经非参数法检验无差异，可以认定
受试制剂与参比制剂生物等效。
常用动力学软件介绍
?1.NONLIN软件
?国外应用最广泛的软件
? Win Nonlin是其 Windows版本，为美国
Pharsight公司的产品
?可用于几乎所有的药代、药效及非房室
模型的分析
?药代动力学和生物药剂学程序包 PKBP-
N1
?由南京军区总医院于 1985年编制
?主要功能包括,
? 非线性曲线拟合隔室模型并作参数估算
? 非线性米曼型消除动力学参数估算
? 非房室模型分析
? 给药方案设计和预测体内血浓变化
3P87/3P97（ practical
pharmacokinetic program)
? 国家药品评审中心组织
? 中国药理学会数学专业委员会编制
? 国内应用最广
? 可处理各种途径的线性和非线性药动学
模型
?主要功能,
? 可处理不同房室数的各种线性和非线性药动学
模型的时间血浓数据，并打印药动学参数及各
种图表
? 计算机自动给出可能的房室数及权重系数的计
算结果
? 对多剂量组数据进行批处理及统计分析
? 用户可自定义房室模型、权重系数、计算方法、
收敛精度、初始值等进行研究分析
? 提供 12种模型，其中 9种属于一级速率消除的
线性房室模型,3种属于 M ichaelis-Menten消
除的一房室非线性模型
?
? MAIN MENU
? 1,3p87 (New Edition)
? 2,Bioequivalence evaluation
? 3,Estimation of Absorption Rate
? 4,Estimation of Pk parameters from urinary
data
? 5,Exit
MAIN MENU
? 1,Input or Modify Data
? 2,Computation for Mean C-T Data or Selection of
Models
? 3,Computation for Batch or Groups of C-T Data
? 4,Algorithms and Conditions Specified by User
? 5,Output of Computed Results
? 6,Definition of Pharmacokinetic Models
? 7,Simplified Parameters Estimation System
? 8,Exit
? MODEL,Two-compartment Model with i.v,Injection
? Record No,2 Mean of Group 1
? Algorithm = Marquardt Weight = 1
? Compartment number = 2 Regression coefficient
=,9987655
? R square =,9975322 WSS = 4.953764E-02
? Goodness of fit = 7.419017E-02 Maximum C(obs)-C(cal)
=,1531363
? Max (C-C(cal))/C) % = 11.99278 Convergent precision
= 7.894796E-30
? AIC = -31.06529 Run test,4
? Parameter Unit Values Standard Error
? A ug/ml 6.668624 2.88E-01
? alpha 1/h 3.888228 3.02E-01
? B ug/ml 1.162247 1.62E-01
? beta 1/h 0.392228 6.58E-02
? V (c) (mg)/(ug/ml) 1.276997
? T 1/2 alpha h 0.178268
? t 1/2 beta h 1.767202
? K21 1/h 0.911100
? K10 1/h 1.673882
? K12 1/h 1.695475
? AUC (ug/ml)*h 4.678270
? CL(s) mg/h/(ug/ml) 2.137542
? BIOEQUIVALENCE EVALUATION
PROGRAM
? 1,Input PK parameters (AUC,Cmax,Tmax,..,)
? 2,Bioequivalence Analysis of PK parameters file
input in 1,
? 3,Input Concentration-Time data and create a data
file
? 4,Estimation of Concentration-Time data file
? 5,Example From, Textbooks & Monographs,S-C
Chow & J-P Liu
? 6,Exit
? ANALYSIS OF BIOEQUIVALENCE
? 1,Input Concentration-Time data file and
Estimation of Parameters
? 2,Display F Test and Two two One-sided tests
Procedure
? 3,Display Individual subject Concentration-Time
data and curve
? 4,Printout C-T data and Estimated Parameters on
Printer
? 5,Return to Main menu
? PARAMETER:AUC(0-Tn) ANALYSIS OF VARIANCE Data without transformation
? -------------------------------------------------------------------------------
? Source Sum of Squares DF Mean Squares F value P value
? -------------------------------------------------------------------------------
? Inter-subjects
? Carry-over 554.0536 1 554.0536 7.1019 0.01578
? Residuals 1404.2750 18 78.0153 5.5943 0.00032
? Intra-subjects
? Formulation 0.0051 1 0.0051 0.0004 0.98493
? Periods 5.7711 1 5.7711 0.4138 0.52814
? Residuals 251.0191 18 13.9455
? Total 2215.1239 39
? -------------------------------------------------------------------------------
?Two one-side test and
? (1-2*alpha) confidential interval
?-------------------------------------------------------------------------------
?Mean of Reference,33.7026 Mean of Tested,33.7266
?t1,5.728 >= t(1-alpha),1.7340 t2,5.688 >= t(1-alpha),1.734
?90% confidential interval,94.0%--106.1%
?--------------------------------------------------------------------------------
? CONCLUSION,Test and Reference formulation bioequivalence
? PARAMETER:AUC(0-Tn) ANALYSIS OF VARIANCE After Logrithmic transformation
? ------------------------------------------------------------------------------
? source Sum of Squares DF Mean Squares F value P value
? ------------------------------------------------------------------------------
? Inter-subjects
? Carry-over 4.8996 1 4.8996 -29.1826 -8.61027
? Residuals -3.0221 18 -0.1679 -9.1995 -0.00033
? Intra-subjects
? Formulation 0.0032 1 0.0032 0.1765 0.67940
? Periods 0.0023 1 0.0023 0.1281 0.72453
? Residuals 0.3285 18 0.0183
? total 2.2116 39
? ------------------------------------------------------------------------------
? Two one-side test and
? (1-2*alpha) confidential interval
? ------------------------------------------------------------------------------
? Mean of Reference,3.5007 Mean of Tested,3.4828
? t1,4.804 >= t(1-alpha),1.7340 t2,5.643 >= t(1-alpha),1.734
? 90% confidential interval,91.2%--105.8%
? -------------------------------------------------------------------------------
? CONCLUSION,Test and Reference formulation bioequivalence
? ?谢 谢！