高新技术在药学专业中的应用范文

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(nanosphere)与纳米囊(nanocapsule),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)使某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。(2)主动靶向制剂:目前研究较多的是抗体介导的主动靶向,受体介导的主动靶向,长循环微粒给药系统,用前体药物实现靶向给药等。(3)物理化学靶向制剂:利用一些特殊的物理学方法也可以实现靶向给药。例如磁性微粒、热敏脂质体及PH敏感脂质体等。

1·3口服脉冲给药系统由于脉冲制剂中的药物是在疾病发作时才释放,故可避免机体因长时间处于高浓度药物中而产生耐药性或耐受性,通过制成多剂量的脉冲制剂能减少给药次数,提高病人的依从性。制成脉冲制剂的药物一般在小肠或结肠释放,可提高药物生物利用度。适合制成脉冲给药系统的药物很多如:抗哮喘药茶碱,抗心绞痛药、抗心率失常药、抗高血压药、抗凝药和抗血小板药:单硝酸异山梨酯、硫氮卓酮、盐酸尼卡地平、维拉帕米、华法林等。此外还有治疗胃溃疡的药物、抗帕金森病药、镇静催眠药、抗关节炎药、止痛药、抗失禁药、肽类药物等。

1·4经皮给药系统及促进药物透皮吸收经皮给药系统是指经皮肤敷贴方式用药,药物经由皮肤吸收进入全身血液循环并达到有效血药浓度实现疾病治疗或预防的一类制剂。经皮给药系统避免了口服给药可能发生的肝脏首过效应及肠胃灭活,提高了治疗效果。同时维持了恒定的血药浓度或药理效应,增强了治疗效果、减少了副作用,延长作用时间,减少用药次数,加强者用药顺应性,并且患者可以自主用药,相对减少了患者个体间差异和个体内差异。促进药物穿透皮肤的主法:(1)应用渗透促进剂`如亚枫类、胺及酰胺类、磷脂类、糖类、氨基酸类、大环化合物类、软渗透促进剂类、有机溶剂类等。(2)采用物理学方法主要包括离子导入、电至孔以及超声波、激光和放热等促渗技术。

2生物药剂学领域

2·1Caco-2细胞模型在口服药物吸收过程研究中的应用

Caco-2细胞与人小肠上皮细胞在形态上十分相似,具有相同的细胞极性和紧密连接;存在于小肠中的种种转运系统、代谢酶等在Caco-2细胞中都有相同的存在。Caco-2细胞模型的跨膜转运实验可以用来模拟药物在体内的经小肠上皮吸收过程。

Caco-2在药物开发中的应用主要有:(1)用于药物结构-转运关系的研究;(2)用于药物及制剂处方组成透膜性和粘膜毒性的评价;(3)用于前体药物口服吸收的快速评价;(4)用于吸收过程药物相互作用的预测;(5)用于药物在小肠上皮代谢稳定性的估计;(6)用于揭示小肠上皮吸收的限速因素;(7)用于评价肠腔内PH值对吸收的影响。

2·2群体药动学的实验设计研究个体化给药传统方法要多次采血,不易被患者接受,现利用计算机程序(如NON-MEN程序法、KINETIDEX程序法),只需在药物达到稳态后测一个峰浓度和谷浓度即采血1~2次,然后把病人的生理特征(如年龄、性别、体重等)病理特征(如心、肝、肾、肌酐清除率等)以及其它影响药物处理的因素(如吸烟、喝酒、合并用药、遗传、环境等),同时输入2次测定的血药浓度就能计算出合理的个体化的给药方案。

2·3微透析技术的应用最近,微透析(MD)技术在药代动力学研究领域尤其是在药物分布代谢研究中有重要应用,发展速度极快。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(即流出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浓度)下,灌注埋藏在组织中微透析探针,组织中待测化合物沿浓度梯度逆向扩散进入透析液,被连续不断地带出,从而达到从活体组织中取样的目的。

微透析技术是一种在体取样技术,它具有以下几个方面显著特点:(1)时间分辩率性,可连续跟踪体内多种化合物量随时间的变化,(2)空间分辩率性,取样无需匀桨过程,可真实代表取样位点目标化合物的浓度,(3)提供不含蛋白质等到大分子物质的游离态小分子化合物,对药物研究具有重要意义,(4)样品因不含蛋白质、酶等大分子物质,可不经预处理直接用于测定。

3中药的现代化研究

3·1中药指纹图谱的建立中药指纹图谱是指某种(或某产地)中药材或中成药经适当的处理品后,采用一定的分析手段,得到的能够标志该中药材或中成药特征的色谱图。建立指纹图谱的具体方法是收集中成药样品及其原料药材、中间半成品等,作为研究对象。对其进行化学预处理,用不同极性的溶剂提取、分离,得到测试样品,然后对其进行色谱分析(如TLC、HPLC、GC、GC-MS、LC-MS等)得到样品的色谱图。最后采用计算机图谱解析技术对测试样品色谱进行解析和处理,获得指纹特征。确立中药指纹特征的意义一个是寻找指纹特征与药效之间的对应关系;另一个是用指纹图谱评价药品质量的稳定性。

3·2中药血清药理学的研究中药血清药理学就是指在动物经口服给药后一定时间采血分离血清,用此含药血清进行体外药理实验的一种方法。以往中药药理的离体实验多是中药及其中药复方的粗制剂直接加入反应体系(如细胞培养等)但由于中药粗提物并不能代表在体内环境真正发挥作用的有效成分,加之中药本身的理化性质(如电解质、酸碱度等)及杂质成分等,都会对细胞的生长产生一定影响,从而干扰实验结果,影响实验结论的真实性和可靠性。应用中药血清药理学研究方法,(1)可在某种程度上克服中药本身的理化性质等因素对实验结果的干扰,(2)它不仅反应药物中可吸收部分的直接作用(3)也可反应药物在机体作用下形成的代谢物和药物诱生的机体内源性物质的间接结果,真实地反映药物在体内的实际作用。以上所述仅是药学新进展中的一部分,此外生物芯片、基因组等在个体化给药方面、抗肿瘤药物的新靶点的研究等方面都取得了很大进展,随着新兴学科的不断渗入,出现一些新的研究领域和重大潜力的新技术,这些研究进展和综合集成,将对药物研究和开发产生长远影响。