体内药物分析

第二章第二章 生物样品与样品制备生物样品与样品制备 1 体内药分的对象 人体和动物体液 组织 器官 排泄物 2 体内药物分析的特点 样品量少 不易重新获得 样品复杂 干扰杂质多 供临床用药监护的检 测分析方法要求简便 快速 准确 以便迅速为临床提供设计合理的用药方案及中毒解救措施 实验 室拥有多种仪器设备 可进行多项分析工作 工作量大 测定数据的处理和阐明有时不太容易 需相 关学科参与 3 体内药物分析样品的种类 最常用且易获得的分析样品有 血样 尿样 唾液和粪便 特殊情况下 乳汁 泪液 脊髓液 胆汁 羊水 各种组织 4 血清 血清是由血液中纤维蛋白原等的影响引起血液凝结而析出的澄清黄色液体 约为全血的 30 50 5 尿液 尿液的主要成分 水 含氮化合物 盐类 体内药物清除主要通过尿液排出 药物以其原 型或代谢物及其缀合物等形式排出 尿药测定主要用于药物剂量回收 尿清除率 生物利用度 药物 代谢率的研究 并可推断患者是否按医嘱用药 6 生物样品分析的前处理 是指测定生物样品中的药物及其代谢物时 对样品进行分离 纯化 浓 集 必要时对待测组分进行衍生化 为测定创造良好的条件 7 为何进行前处理 1 药物进入体内除原药外还有多种形式存在 2 生物样品的介质组成比较复杂 尤其蛋白质严重影响分离效果 必须进行前处理 3 除去介质中含有的大量内源性物质等杂质 提取出低浓度的被测药物 同时浓集药物或代谢物的 浓度 使其在所用分析技术的检测范围内 8 生物样品处理方法选择的一般原则 待测药物的理化性质 待测药物测定的目的与浓度范围 9 去除蛋白质的方法 加与水相混溶的有机溶剂 加入中性盐 加入强酸 加入含锌盐及铜盐的沉 淀剂 酶解法 10 生物样品的分析由两步组成 样品的前处理 分离 纯化与浓集 和对提取物的仪器分析 提取 法是应用最多的分离 纯化方法 提取的目的 从大量共存物中分离出所需要的微量组分药物及其代 谢物 并通过溶剂的蒸发使样品得到浓集 以供测定 提取法分为液 液提取法和液 固提取法 11 提取溶剂的选择 对被测组分的溶解度大 沸点低 易于浓集 挥散 与水不相混溶 无毒 化 学稳定 不易乳化 最常用的溶剂是乙醚和氯仿 12 被测组分的浓集 样品在提取过程中被测组分得到纯化但因微量的组分分布在较大体积的提取溶 剂中 由于进样量的限制 被测组分量可能达不到检测灵敏度 故需将被测组分浓集后再测定 两种 浓集方法 末次提取时加入提取液尽量少 挥去提取溶剂法 13 分离前将药物进行衍生化的目的 使药物变成具有能分离的性质 提高检测的灵敏度 增强药物 的稳定性 提高对光学异构体分离的能力 GC 中的化学衍生化和 HPLC 中的化学衍生化 第三章第三章 体内药物分析方法的设计与验证体内药物分析方法的设计与验证 1 生物样品经处理后 需选择适当的分析方法进行测定 目前供生物样品药物及其代谢物监测的分 析方法主要有以下五类 光谱分析法 色谱法 毛细管电泳法 免疫分析法 同位素法 2 体内药物分析方法的选择原则 一般要根据药物的结构 物理性质 体内药物浓度大小 干扰成 分的多少 样品的预处理方法 实验条件和目的等因素进行综合考虑 方可选择出可供生物样品中药 物及其代谢物含量测定的分析方法 3 体内药物分析方法设计的主要依据 1 明确分析方法的目的要求 2 调研文献了解待测药物的特性 3 仪器设备与实验室条件 4 体内药物分析方法设立与建立的一般步骤 依据测定目的要求结合药物结构 理化性质及体内存 在状态 参考同类药物的文献资料 先拟定初步的分析方法进行一系列的体外和体内试验工作以选择 最合适的实验条件 进一步验证所拟定的分析方法是否适应实际样品的检测 主要步骤包括 以纯品 进行测定 以处理过的空白样品进行测定 回收率的测定 以水代替空白样品添加标准 品测定 以空白样品添加标准品测定 体内实际样品测定 5 体内药物分析方法的评价 准确度 回收率 绝对回收率和方法回收率 精密度 日内或批内精密度 日间或批间精密度 灵敏度 检测限 定量限 最低检测浓度 专属性 代谢产物 内源性物质 配伍药物的干扰 稳定性 短期室温条件下稳定性考察 长期低温条件下稳定性考察 冷冻 解冻稳定性考察 另外对体内药物分析方法的考察还要从分析方法的可靠性 操作的难易 每个样品测定耗费时间 仪器设备要求及成本费用多少进行综合评价 第第 4 4 章章 所有适用于体内药物分析的方法简介所有适用于体内药物分析的方法简介 第一节 紫外 可见分光光度法第一节 紫外 可见分光光度法 1 UV VIS 的基本原理 物质对不同颜色的光能吸收是有选择性的 特定的物质主要吸收一定波长的光 物质吸收了高能 量的光以后 就发生能级跃迁产生吸收光谱 当物质吸收的光的波长在 200 400nm 具有共轭结构 的有机复杂的外层电子 价电子 发生能级跃迁并伴随着分子振动和转动能级跃迁 形成紫外吸 收光谱 400 760nm 具有较大共轭结构的价电子或有色无机物的价电子发生能级跃迁 并伴随分 子振动能级的跃迁形成可见光谱 2 UV VIS 定量分析的依据 Beer Lamber 即朗伯比耳定律 A ECL 其中 E 为吸收系数 在定量分析 中尽可能选 E 值越大的波长处测定以提高测定的灵敏度越好即 E 值越大所能测量的某物质的溶液浓度 越小 测定灵敏度越高 3 吸收度的加和性 如果溶液中存在两种以上吸光物质时 只要共存物质不互相影响也不改变各自 本身的吸收系数 则溶液的吸收度是各组分吸收度的加和 各组分的吸收度由各自的浓度与吸收系数 所决定 物质对光的吸收度加和性是测定混合组分的依据 4 影响测定准确度的因素 1 偏离 Beer 定律而引起的误差 主要由于仪器和溶液 理化性质 的实际条件与 Beer Lambert 定律的条件不一致而引起 仪器 光源不稳 入射光的谱带宽度不够窄 比色皿的厚度和均匀度不合要求 溶液的理化性质 被测物为胶体溶液或浑浊液 被测物的理化性质不稳或溶液浓度改变而使溶质 发生解离 缔合导致被测物的组成改变或显色条件控制不好 被测物溶液浓度过大 大于 0 01mol L 导致工作曲线弯曲 2 透光率测定误差 浓度测量值的相对误差 C C 0 434 T TlgT 当吸收度值在 0 2 0 7 时浓 度测量值的相对误差值较小 为最佳测量范围 在体内药物分析中由于药物浓度较低 吸收度的测量值较小 会在 0 02 0 001 之间 测量值的相 对误差值达 2 8 10 3 3 操作不当引起的误差 5 常用样本处理方法 液液萃取 萃取后衍生化 固相萃取 第二节第二节 气相色谱气相色谱 1 基本原理 以气体 载气 为流动相 由于被测样品中各组分在固定相与载气间的分配系数不同 而被分离 各组分将按分配系数大小顺序 依次被载气带出色谱柱 分配系数小的组分先流出 分配 系数大的后流出 流出色谱柱的各组分被载气带入检测器 检测器将物质的质量变化转变为电压或电 流变化 由记录器记录电压或电流随时间的变化 即色谱的峰高或峰面积 由于色谱的峰高或峰面积 与被测物质的含量成正比 可用峰高或峰面积进行定量分析 物质的色谱峰出峰时间与物质本性有关 色谱峰的出峰时间即保留时间进行定性分析 2 主要仪器装置 载气瓶 压力调节器 净化器 稳压阀 柱前压力表 转子流量计 进样器 色 谱柱 色谱柱恒温箱 检测器 尾气出口 记录器 载气由高压气瓶供给 经压力调节器降压 经净化器脱水及净化 由稳压阀调至适宜的流量进入色谱 待流量 温度及基线先定后 即可进样 液态样品用微量注射器吸取 由进样器注入 样品被载气带 入色谱柱 气态样品可用六通阀或注射器进样 3 固定液的必备条件 一般为高沸点的液体 室温时为固态和液态 1 在操作温度下呈液体状态及蒸气压低 蒸气压低 固定液流失慢 柱寿命长 检测器本底低 2 对样品中各组分有足够的溶解能力 分配系数较大 3 选择性能高 对两个沸点或性质相近的组分的分配系数比不相等 4 与样品中的各组分不产生化学反应 4 固定液选择的原则 相似性原则 按被分离组分的极性或官能团与固定液相似的原则来选择 相似相溶的缘故 被分离药物为非极性的 非极性的固定液 被分离药物为极性的 极性的固定液 被分离药物为酯或醇 酯 聚酯或醇 聚乙二醇类固定液 难分离药物样品 按一定比例组成的混合液涂在载体 5 常用检测器种类 30 多种 主要有 FID AFID NPD ECD MSD 第三节第三节 高效液相色普法高效液相色普法 1 基本原理 混合物中各组分在固定相与流动相中的移动速度不同二相互分离 分析 HPLC 的分离分 析质量 主要参数如保留值 tR 相平衡参数 K 分离度 R 理论塔板数 n 2 保留值 保留值 用来描述样品组分在色谱中保留程度的参数 是色谱的定性指标 可用保留时 间 保留体积 调整保留时间和调整保留体积来表示 保留时间 tR 从进样开始到某组分的色谱峰顶点时时间间隔 保留体积 VR 从进样开始到某组分在柱后出现浓度极大点时所需通过色谱柱的流动 体积 死时间 t0 不保留组分 该组分不溶于固定相或不被固定相吸附 的保留时间 相对应 的流动相的体积为死体积 V0 调整保留时间 tR tR t0 和调整保留体积 VR VR V0V0 3 相平衡参数 在色谱洗脱过程中样品分子在流动相和固定相之间分配处于动力学平衡状态 这一 平衡可用平衡分配系数和容量因子表示 4 分离度 R 定量分析时要求定量峰与其他峰或内标峰有较好的分离度 R 一般 R 1 5 除另有规定 5 理论塔板数 n 1 色谱柱的理论塔板数 n 5 54 tR wh 2 2或 n 16 tR w 是柱效指标 2 在选定条件下用供试品溶液或内标物溶液 规定项规定 测得理论板数 n 如果 n 规定的最小 理论板数 应改变柱长 载体性能 色谱柱充填优劣 使 n 达到要求 3 wh 2越小柱效越高 增加 n 来提高分离度 即使色谱峰变窄将两相邻峰分开 6 梯度洗脱 所谓梯度洗脱 具有两种或两种以上不同极性的溶剂在分离过程中按一定程序连续的 改变 以改变流动相的配比和极性 7 反相键合相色谱 在反相色谱中流动相得极性大于固定相得极性 洗脱次序为极性大得组分先洗脱 极 性小得组分后洗脱 固定相 非极性键合相即键合相表面基团为非极性烃基 最常用得为十八烷基键合相 ODS 键合相 但 注意键合相的稳定性 pH2 7 5 及键合相的重现性 流动相 与一般液相色谱用流动相的要求一样 化学稳定性好 不与固定相发生化学反应 必 须与检测器相适应 对样品有适宜的溶解度 粘度小 因为粘度小的溶剂可增加柱压并影响柱效 最广 泛应用的流动相甲醇 水 乙睛 水 四氫呋喃 水 8 正相键合相色谱 正相键合相色谱中流动相的极性小于固定相的极性 洗脱次序为极性弱的先出 峰 极性强的后出峰 正相键合相的分离机理有吸附合分配之分争 吸附过程是主要的相互作用 正相键合相色谱中的固定相为极性键合固定相 主要是氨基 氰基键合相 流动相 正相色谱流动相的选择原则和液 固色谱 薄层色谱的洗脱剂的选择大体相同 用非极性和弱 极性的溶剂 如烃类溶剂 加入适量的极性溶剂 氯仿 醇 乙睛等 调节控制洗脱液的洗脱强度 9 离子对色谱 将离子对的液 液提取用于色谱中所形成的方法 即把与离子型化合物带 相反电荷的 反离子加到流动相系统 使与被测的组分形成电中性的离子产物而达到分离 这种方法称为离子对色谱 可 分为正相离子对色谱和反相离子对色谱 反相离子对色谱在体内药物分析中应用广泛 第四节第四节 高效毛细管电泳法高效毛细管电泳法 1 原理 以高压电场为驱动力 以毛细管为分离通道 依据样品种各组分之间淌度和分配系数的不 同而实现分离的一类液相分离技术 2 装置 一个高压电源 一根毛细管 一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓 冲液贮瓶 3 主要分析参数 1 淌度与迁移时间 2 电泳 荷电物质 离子 在电场中因受到吸引或排斥而引起的差速运动的现象 3 理论塔板数与分离度 4 主要分离模式 1 毛细管区带电泳 2 胶束电动毛细管色谱 3 毛细管凝胶电泳 4 毛细管等电聚焦 5 毛细管等速电泳 6 毛细管电色谱 5 高效毛细管电泳的柱技术 1 动态修饰毛细管壁 2 毛细管内壁表面涂层 3 凝胶柱荷无胶筛分 4 毛细管填充柱 第五章第五章 荧光分光光度法荧光分光光度法 2 荧光法定量分析基本原理 荧光是药物及代谢物等物质在吸收光能之后发射而出的 溶液的荧 光强度和该溶液吸收光能的程度以及溶液中荧光物质的荧光量子效率有关 荧光强度与浓度呈线性关 系 实际测定的是荧光强度 F kC 3 一般测定方法的建立 标准曲线法 知量的标准物质和供试品进行相同处理后 配成一系列浓度不同的标准溶 液 在测定条件相同的情况下 分别测定其荧光强度 以标准溶液的浓度为横坐标 以相应的荧光强 度为纵坐标 绘制标准曲线 在相同条件下测定样品溶液的荧光强度 在标准曲线上求出样品溶液的 浓度 标准曲线制作方法 最大浓度的标准溶液做基础 强空白溶液的荧光强度读数调至 0 将该标准溶液的荧光强度的读数调至 100 然后测定标准系列中其他各个标准溶液的荧光强度 对照法 如果荧光的标准曲线通过零点 就可选择线性范围 用对照法进行测定 第六章第六章 免疫分析免疫分析 1 免疫分析基本原理 免疫反应的本质是特异性抗体与抗原的结合反应 抗原只有遇到相应的特异抗 体才能发挥抗原抗体反应 形成抗原 抗体复合物 抗原抗体的结合通常无法直接用肉眼看到结果 需要通过向反应系统中加入标记物来显示反应结果 在 标记物不影响免疫反应 决定簇 的前提下 被标记的抗原或抗体仍能发生抗原抗体反应 由于抗原与 抗体 在生物药物分析中抗原相当于被测药物 结合时具有专一性和可饱和性 则可以利用被测药物 未 标记抗原 与标记药物 标记抗原 之间竞争性地与抗体结合 建立药物浓度与响应值 RIA 中为发射强 度 FIA 中为荧光强度 之间地函数关系 对生物样品地药物进行定量分析 2 竞争抑制作用 若未标记抗原量增多则标记抗原 抗体复合物地形成就会因受到抑制而减少 体系 中地特异抗体量是一定的 有一定饱和量的结合点 当未标记抗原占有的结合点 量 多时 标记抗原的 结合点就会相应减少 且减少的程度与未标记抗原的量 浓度 有关 这种特异的竞争性抑制的数量关系 就是免疫分析地定量基础 第八章第八章 体内手性药物色谱分析体内手性药物色谱分析 1 手性药物的专业术语与表示方法 1 手性药物的分子结构中含有 n 个手性中心 将产生 2n 个立体异构体 其中右 2n 1 个对映体 余者 为非对映体 2 对于手性药物常用的表达方式 左旋体和右旋体 对映体之间光学活性的差异 D 和 L 系统 以 标准参照物的化学相关性来确定的 S 和 R 系统 根据与手性中心连接的各取代基优先顺序决 定的结构 2 手性药物中对映体药效学差异 1 对映体的药理作用相同 2 对映体的药理作用不同 3 一种具有治疗作用 另一种产生副作用 4 两种对映体具有相同的治疗作用 其中一种产生副作用 5 两种对映体作用互补 6 一种具有药理活性 另一种无活性或活性很弱 3 手性药物中对映体药动学差异 1 吸收 药物在体内吸收一般分为主动吸收和被动吸收 头孢氨苄在体内是主动吸收 口服后仅 有 R 体被吸收 2 分布手性药物在体内立体选择性地与血浆蛋白 组织结合程度 将对药物动力学分布容积 总 清除率等参数产生影响 3 代谢 手性药物在体内代谢过程具有立体选择性 4 消除 手性药物在肾小球过滤过程中无立体选择性 但主动分泌过程中有立体选择性 4 手性药物拆分的意义 对于手性药物的安全和有效剂量方案的确定是很重要 采用药物分析方法测定生物体液中的手性药 物 以评价其药理活性 药物动力学 毒理学等 会得出完全不同甚至错误的结论 以立体选择性方法 对单个对映体进行测定 研究其血药浓度与临床疗效间的关系 分别评价单个对映体的药理 毒理 药物动力学和不良反应等 临床上服用消旋体药物后进行药物检测时 分别检测各对映体的血药浓 度 如果只测定两个对映体的总浓度 不但失去临床指导意义 而且还可能对临床合理用药造成误导 可 见手性药物的立体选择性测定是必不可少的 第九章第九章 色谱色谱 质谱联用技术质谱联用技术 色谱 质谱联用技术可以进行这样的工作 主要有以下几种 色谱 红外光谱 色谱 核磁共振谱 色谱 质 谱联用 其中色谱 质谱联用在药学研究中发挥着重要作用 2 色谱 质谱联用仪 1 色谱仪 接口 质谱仪 电子系统 记录系统 计算机系统 2 色谱仪与质谱仪的联机由接口连接 接口是色谱 质谱的关键部件 3 接口的作用 除去流动相分子 浓集和气化样品 接口性能很大程度上决定着色谱 质谱联用仪 的性能优劣 体内药物分析习题体内药物分析习题 1 体内药物分析主要与哪几门学科关系密切 2 RIA FID ECD NPD GC MS UV GC HPCE NP HPLC RP HPLC 分别函指什么 3 荧光分光光度法的猝灭作用及其影响因素 4 比较反相键合相色谱与正相键合相色谱 5 紫外 可见分光光度法的基本原理 6 体内药物分析的对象 任务及特点 7 如何处理生物样品中蛋白质 8 体内药物分析方法设立与建立的一般步骤 9 内标物应具备的条件及选择原则 10 气相色谱仪的两个主要组成部分 11 体内药物分析最常用且易获得的分析样品是什么 12 生物样品处理方法选择的一般原则 13 手性药物中对映体药效学差异主要表现哪六个方面 14 气相色谱法中检测器有哪几种 15 何谓抗原决定簇 16 生物样品中待测组分浓集的必要性及浓集的两种方法 17 体内药物分析方法设立的主要依据 18 药物分子结构与荧光的关系 19 免疫分析法的基本原理 20 HPCE 法的主要分离模式 答案答案 1 1 为人们提供药物在体内的更多信息即了解药物在体内的数量和质量的变化 获得药物代谢动力学 的各种参数 药物在体内的生物转化 代谢的方式和途径等信息 为新药的研制 生产和临床应用等 方面的研究作出科学估计和评价 为相关学科提供信息和手段如 药物动力学 生物药剂学 临床药 物治疗学 临床药理学 2 2 放射免疫分析 火焰离子化检测器 氮磷检测器 气相 质谱联用 紫外分光光度法 气相色谱 法 高效毛细管电泳法 反相高效液相色谱法 3 3 由于荧光性分子相互碰撞以及与其它物质的作用 有时会显著地减弱荧光发射强度 这种现象叫 荧光地猝灭作用 影响的因素 浓度猝灭 磁性离子猝灭 温度猝灭 溶剂的影响重原子效应 4 4 在反相色谱中流动相得极性大于固定相得极性 洗脱次序为极性大得组分先洗脱 极性小得组分后 洗脱 正相键合相色谱中流动相的极性小于固定相的极性 洗脱次序为极性弱的先出峰 极性强的后出峰 正 相键合相的分离机理有吸附合分配之分争 吸附过程是主要的相互作用 正相键合相色谱中的固定相 为极性键合固定相 主要是氨基 氰基键合相 5 5 物质对不同颜色的光能吸收是有选择性的 特定的物质主要吸收一定波长的光 物质吸收了高能 量的光以后 就发生能级跃迁产生吸收光谱 该法的定量依据 Beer Lamber 即朗伯比耳定律 A ECL 6 6 体内药分的对象 人体和动物体液 组织 器官 排泄物 任务 培养学生具有强烈的药品全面质量控制的观念 使学生通过各种现代分析技术手段 了解药物 在体内的数量和质量的变化进行分析 获得药物动力学的各种参数 以及药物在体内的转变 代谢的 方式 途径等信息运用分析手段 特点 样品量少 不易重新获得 样品复杂 干扰杂质多 供临床用药监护的检测分析方法要求简便 快速 准确 以便迅速为临床提供设计合理的用药 方案及中毒解救措施 实验室拥有多种仪器设备 可进行多项分析工作 工作量大 测定数据的处理和阐明有时不太容易 需相关学科参与 7 7 去除蛋白质的方法 加与水相混溶的有机溶剂 加入中性盐 加入强酸 加入含锌盐及铜盐的沉淀剂 酶解法 8 8 分析方法地设立与建立的一般步骤 以纯品进行测定 以处理过的空白样品进行 测定体内实际样品测定 测定回收率 以水代替空白样品添加标准品测定 以空白样品添加标准品测定 9 9 内标物是与被测物结构相近但不同的纯物质 内标物与被测药物只相差一个化学元素 内标物与被测药物为同系物 内标物与被测药物结构相似 内标物与被测药物结构不相似 但要求其理化性质必须与被测药物及其代谢物相似 选择内标物的基本原则 内标物应是试样中不存在的纯物质加入的量应该接近于被测组分不能不为色 谱峰位于被测组分色谱峰附近 或几个被测组分色谱峰中间 并与这些组分完全分离 1010 色谱柱与检测器是构成气相色谱仪的两个主要部分 色谱柱由柱管和固定相组成 在气相色谱中起分离作用 检测器是将流出色谱柱的载气中被分离组分的浓度变化 转化为电信号变化的装置 1111 最常用的生物样品是较易得到的血样 唾液 尿液 特殊情况选用乳汁 泪液 脊髓液 胆汁 羊水 各种组织 血样 血浆 血清 全血 其中的总浓度 唾液 唾液中药物浓度与血浆中药物浓度有一定的比值时才有意义 尿液 目的与血液 唾液不同 1212 一般根据药物的结构 物理性质 体内药物浓度大小 干扰成分的多少 样品的预处理方法 实 验条件和目的等因素进行综合考虑 选择出可供生物样品中药物及其代谢物含量测定的分析方法 1313 对映体的药理作用相同 对映体的药理作用不同 一种具有治疗作用 另一种产生副作用 两种对映体具有相同的治疗作用 其中一种产生副作用 两种对映体作用互补 一种具有药理活性 另一种无活性或活性很弱 1414 作用 将流出色谱柱的载气中被分离组分的浓度变化 转化为电信号变化的装置 色谱柱与检测 器是构成气相色谱仪的两个主要部分 种类 30 多种 主要有 FID AFID NPD ECD MSD 1515 1 抗原决定簇是指抗原分子上的某些特征结构和官能团 它们决定了抗原刺激机体时所产生抗体的 特异性 2 抗体与药物的特异性结合时针对分子上的抗原决定簇 并非整个药物分子 3 药物分子中有足够多的抗原决定簇 才能在相近结构的化合物中被抗体识别 产