药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用

张哲铭 赵凯悦 何朝星 常延超 王晓晖 杜青

[摘           要]  设计了药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验，并通过实际应用对装置进行验证。结果表明实验设计合理，理论值和实验值相符合。所用仪器价格便宜，组装简单，便于学生操作。通过实验学生可以更好地掌握静滴给药的原理和计算，教学效果良好。

[关    键   词]  单室模型;静滴给药;模拟实验;消除速率常数;稳态血药浓度;达稳态分数

[中图分类号]  R452                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）20-0086-02

药物动力学是应用动力学原理与数学处理方法，研究药物通过各种途径进入体内的吸收、分布、代谢和排泄过程中“量-时”变化规律的学科[1]，是本科药学专业的重要课程，对于学生今后从事包括科研在内的药学相关工作，尤其是开展药物临床研究和治疗药物监测等，均具有十分重要的作用[2]。药动学实验课难度大、学时长、花费高，因此选择实验项目时既要考虑开设项目的重要性，也要兼顾可行性及教学成本[3]。本文设计了一个能够模拟单室模型静滴给药的实验，通过实际操作可以使学生更好地理解静滴给药后体内药量变化过程，掌握静滴给药的药动学理论和有关计算。

一、实验原理与装置

静脉滴注（输液）是临床上常用的一种治疗方式，是将药液以恒定速率持续向静脉内给药。在滴注时间内体内同时存在两个过程，即药量增加过程和药物消除过程，当药物停止滴注后，体内只存在消除过程。

单室模型静滴给药模拟实验的装置如图1所示：

图1中，抽滤瓶A用于模拟单室模型（体循环）、蠕动泵B和蠕动泵C分别将水（模拟血液）和酚紅溶液（模拟药液）以恒速泵入抽滤瓶，在磁力搅拌器的作用下，抽滤瓶中的转子将水和酚红溶液混合均匀。随着水的不断加入，液体从与抽滤瓶侧口相连的T型玻璃管流出，表示药物从体内排泄出去，T型管的一端为肾排泄途径，另一端为非肾排泄途径。

二、仪器与试药

HL-4蠕动泵（上海沪西分析仪器有限公司）、JB-2磁力搅拌器（上海雷磁新泾仪器公司）、T6紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）、250 mL抽滤瓶、T型管。

50μg/mL、100μg/mL酚红溶液，0.2 mol/L NaOH溶液。

三、实验方法

（一）标准曲线的制备[4]

配制浓度为100 μg/mL的酚红标准溶液，精密吸取0.2、2.5、5.0、7.5、12.5和17.0mL至50mL量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀。再精密吸取上述系列标准溶液0.5 mL，加0.2 mol/L NaOH溶液5mL，混匀。于紫外分光光度计555 nm处测定酚红的吸收度（0.2 mol/L NaOH溶液为空白液）。以浓度C对吸收度A进行线性回归，得标准曲线方程为：A=0.0162C+0.0016（R2=0.99996）。

（二）实验操作

按图1组装好仪器，置磁力搅拌器上，开启蠕动泵B，将蒸馏水以7mL/min的流速泵入抽滤瓶，直至水从抽滤瓶的侧口流出，达到动态平衡后开启蠕动泵C，将模拟药物的酚红溶液（浓度分别为50 μg/mL、100 μg/mL）以3.6 mL/min的流速泵入瓶中，开始计时为0min，以后每隔10 min从抽滤瓶中取样0.5mL，测定静滴过程中的血药浓度，至120 min时将酚红溶液换成蒸馏水表示停止静滴。继续每隔10 min取样0.5 mL，测定静滴停止后的血药浓度，直至190 min结束。实验完毕，将抽滤瓶中的液体倒入量筒中，记录总体积等于362 mL，此为表观分布容积V。

各时间点取出的样品按照（一）下面的方法测定酚红吸收度，代入标准曲线方程，计算相应的酚红浓度。

四、实验结果

静滴给药不同时间血药浓度的曲线图见图2。

图2中的静滴速率k0=静滴速度×酚红浓度，即分别为180 μg/min和360 μg/min。由图2可见，静滴给药初期，血药浓度迅速升高，k0越大，浓度越高。随着静滴时间延长，血药浓度上升的速度逐渐减慢，趋于一个恒定浓度。120 min时停止给药后，血药浓度随之下降。

根据图2的药时曲线数据可以进行如下计算[5]：

1.以停药后血药浓度的对数lnC对时间t作图，得一直线方程，由方程的斜率可以求出消除速率常数k和消除半衰期t1/2（t1/2=0.693/k）。

2.当静滴时间趋于无穷大时的血药浓度为稳态血药浓度Css，可根据消除速率常数k、表观分布容积V和静滴速率k0，由公式Css=k0/kV计算。

3.静滴结束前，任意时间t的血药浓度与稳态血药浓度的比值为达稳态分数fss，可由公式fss=1-e-kt计算。

静滴给药实验结果见下表。

由药动学理论可知，静滴速率只影响稳态血药浓度而不影响消除速率常数和达稳态分数。上表显示静滴速率增加1倍，稳态血药浓度也相应增加1倍，但消除速率常数和达稳态分数基本不变，实验与理论相符。以180 mg/min和360 mg/min两种静滴速率给药，在120 min时的实测血药浓度分别是15.58 μg/mL和32.49 μg/mL，与Css的比值为实际的达稳态分数，分别是97.13%和98.01%，与上表中fss的理论值非常接近。