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微透析技术在药动学、药效学研究中的多方面应用
来源: | 作者:康森特生物科技 | 发布时间: 2024-08-12 | 1739 次浏览 | 分享到:

微透析是一种活体取样技术,克服了传统取样存在的动物数量较多、前处理过程复杂。不能准确反映成分在机体内实时变化,不能准确测定游离药物浓度等缺点,具有活体、实时、靶向、连续取样等特点,能更真实地反映药物在机体吸收、分布、代谢、排泄的过程,在药动学及药动学-药效学(PK-PD)结合模型的研究中被广泛应用。




一、微透析在药动学研究中的应用


01.基于脑部的微透析研究

脑部微透析取样技术是将脑作为靶部位,将探针植人海马区、纹状体、大脑皮层等部位收集透析液,并可实现清醒状态下(更接近于正常生理状态) ,实时、连续取样,客观评价药物在脑内的分布和消除状况,弥补了以往组织匀浆方法存在的不足,是一种能够定量游离药物的高灵敏度技术。

宋宇尘等基于脑部微透析技术,将探针植于大鼠前额叶皮质内,在清醒状态下收集透析液,研究安神定志灵对自发性高血压大鼠多动、冲动行为及前额叶皮质单胺类神经递质及其代谢产物的影响。王圣鑫等利用脑部微透析取样结合液质联用技术,测定补阳还五汤中有效成分在中脑动脉阻塞大鼠脑脊液的药物浓度,并比较药动学特征。Zheng等也利用微透析技术研究了脑缺血状态下芍药苷的药动学行为。Jan-son等采用微透析技术对清醒、自由活动的雄性SD大鼠脑间质液进行取样,并结合颈静脉取血方式获得血清及脑脊液吸取采样,通过非房室分析和群体建模方法研究静脉注射后化学修饰的重组磺酰胺酶和重组磺酰胺酶药动学。此外,国内外有多位研究人员均建立微透析脑部取样方法。

因此,采用微透析技术进行脑部的药物监测研究对脑部治疗药物、靶向给药等新型给药系统而言具有重要意义。

02.基于皮肤的微透析研究

经皮微透析直接对靶部位皮肤组织液进行采样分析,得到的药动学参数可更真实地反映药物透皮性能及其在皮肤的代谢情况,是直接评估皮肤中药物水平的首选技术。

赖建辉等应用经皮微透析技术研究双丹脂质体凝胶和双丹凝胶的皮肤药动学过程,考察其在体经皮渗透性能。周开等建立蛇床子素在体皮肤微透析采样方法,研究蛇床子软膏在SD大鼠体内的局部药动学。黎晓丽等以小鼠为实验对象,利用皮肤微透析技术,采用HPLC-MS/MS测定制川乌中6种生物碱的含量,研究制川乌-白芍配伍对制川乌中6种生物碱透皮吸收的影响。李怀国等采用HPLC-MS/MS技术建立SD大鼠皮肤微透析液中乌头碱含量的测定方法,考察玉龙散中乌头碱的透皮吸收过程。吴丽颖等建立了大鼠在体皮肤微透析技术,并应用于创伤涂膜剂经皮给药的药动学研究。张紫萍等采用微透析法研究雷公藤甲素在正常和糖尿病大鼠皮肤中的药动学差异,为其临床合理应用提供参考。

以上研究表明微透析技术在经皮给药研究中起着重要作用,将会大大推动经皮给药制剂的药物检测及新剂型的开发。

03.基于关节的微透析研究

微透析技术取样量少,不会导致实验动物体液流失过多而使实验数据不准确,该技术只需在关节部位完成一个微创手术,可以完成在体实时连续的取样,与传统技术相比更有说服力。

Wang等建立微透析UHPLC-MS/ MS测定佐剂性关节炎大鼠关节腔透析液中栀子苷的含量。通过关节两侧凹陷处将探针植人左腿髌骨与髌韧带连接处取样,之后采用UHPLC-ESI-MS/ MS技术对微透析样品进行分析检测,可以应用于关节腔内药物的药动学研究。另外,占翔等建立了UHPLC-MS/MS测定栀子苷和3种牛膝皂苷成分在大鼠关节、血液透析液中药物浓度的分析方法,并应用该法研究牛膝总皂苷-栀子苷配伍前后在佐剂性关节炎大鼠体内的药动学过程。

上述研究均利用微透析技术结合分离能力好、灵敏度高的UHPLC-MS/MS技术,为关节腔内药物分析提供一种更加简便、动态的分析方法,推动关节靶部位药物的研究。

04.基于血液及其他部位的双位点、多位点微透析研究

传统的血液采集方法都会对动物造成不同程度的损害,且体液损失严重,生理状态与正常机体存在一定差异。且血液成分复杂,内源性物质干扰大,前处理过程繁琐,很大程度影响了药物研究的准确性及效率。而微透析技术基于半透膜的原理,避免了大分子物质的干扰,且大大降低了体液的损失,保证了动物的机体状态。

Zhou等成功地建立了一种基于微透析和UHPLC-MS/MS联用的新方法,并将其应用于正常和心肌梗死大鼠口服四逆汤后苯甲酰新乌头碱、苯甲酰乌头碱和苯甲酰次乌头碱的药动学比较研究。另有诸明娜等结合微透析技术建立HPLC法测定大鼠血浆中五味子甲素,探讨其在大鼠体内的代谢过程。Mi等以血瘀型偏头痛患者为研究对象,采用血脑双位点微透析技术,收集透析液,结合UHPLC-MS法研究了不同浓度天麻素和天麻苷元对川芎嗪和阿魏酸药动学行为的影响。此外, Yan等研究了阿魏酸经皮或灌胃后在大鼠血浆和皮肤微透析液中的药动学行为。Xu等同时利用微透析取样技术、稳定同位素标记法及超高效液相色谱-高分辨率质谱( UHPLC-HRMS)建立了测定大鼠脑和血液中尼古丁及其代谢物的新方法。杜清等建立了雷公藤甲素和芍药苷皮肤和血液微透析方法,并通过微透析技术联合LC- MS/MS定量分析技术对雷公藤白芍微乳凝胶的在体皮肤和血液的药动学进行了研究。杨盟等也采用皮肤、血液双位点同步微透析技术研究雷公藤甲素普通凝胶、纳米乳、纳米乳凝胶在大鼠皮肤和血液中的药动学过程。上述研究均基于皮肤及血液双位点微透析技术研究药物的药动学行为,为经皮给药制剂进一步研究提供参考。欧咏以三妙丸为研究对象,探讨微透析探针回收率的影响因素,并利用多位点微透析技术与UPLC-MS/MS联用技术,测定三妙丸中的小檗碱在大鼠血、肝脏、膝关节透析液中的浓度。

由此可见,基于多位点微透析技术的药代动力学研究方法是可行的,是脑内单位点微透析技术的发展,将在阐明药物吸收、分布、代谢、排泄等体内过程,靶向性等方面发挥重要作用,与传统研究方法相比,拥有众多不可比拟的优势。


二、微透析在PK-PD研究中的应用

微透析取样技术在PK-PD研究领域的应用,可实现几乎所有组织的取样,且可以同步测定透析液中药物浓度及药效指标含量,更加真实有效地反应药物浓度与效应的关系,为靶部位PK-PD的研究增添了一道曙光。

Wang等从PK-PD角度对刺五加的药效物质基础和疗效进行深入研究,建立微透析-超高效液相色谱-三重四级杆质谱联用( MD-UPLC-QQQ-MS)同时、连续采集和定量测定清醒缺血性卒中大鼠血浆和海马中与疗效相关的活性成分和内源性神经活性物质的方法。Zhan等建立了一个简单的自由活动大鼠血液微透析取样系统,同时研究生脉注射液对异丙肾上腺素诱导心肌缺血大鼠实时释放一氧化氮的影响。Wang等将新西兰兔随机分为空白对照组和4个实验组,各组在膝关节处进行微透析以获得样本,采用UPLC-MS/MS测定药动学和药效学参数,并根据所得参数建立PK-PD模型。另有,Zhang等首次将微透析应用于评价头孢喹肟对抗胸膜肺炎放线杆菌的PK/PD整合,为微透析研究PK/PD整合模型以及使用头孢喹肟治疗胸膜肺炎放线杆菌引起的动物疾病提供了有价值的参考。

上述研究分别在脑、血液、关节腔、大腿利用微透析技术取样,结合液质联用技术,建立靶部位的PK-PD模型,为药物靶部位PK-PD研究提供参考,推动药效物质基础及作用机制深入研究。


综上所述,微透析结合UPLC-MS/MS技术是目前药动学研究中应用最为广泛的方法之一。将微透析技术在体、实时、连续取样的特点,与UPLC-MS/MS技术速度快,特异性强,灵敏度、准确度、稳定性高等特点相结合,使药动学、药效学及PK-PD研究有了新的突破,从而推动新药开发及临床合理用药。


文章来源:

胡贺佳,陈艳,王爱民,王永林,巩仔鹏.微透析技术在药动学及药动学药效学模型研究中的应用进展[J].江苏大学学报(医学版),2021,31(1):44-50










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