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当代药物科学
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第一章 绪论
第一节 药物萌芽
神话起源
古希腊:阿波罗----医药之神
hygiene----现代卫生学词源
panacea----万应药
中国:神农氏尝百草(《淮南子修务训》)-药祖
第一节 药物萌芽
巫术起源
说文解字:巫彭始作医
世本:巫咸为帝尧之医
第一节 药物萌芽
对动物习性的观察
鹿病后吃薇蘅草
狗生病后吃稻草
猪生病后吃瓦松
黑猩猩用树叶贴伤口止血
——————人应该有生而知之的医药本能
马克思主义:
人类对药物的认识是在生产、生活的劳动实践中进化形成的。
Drug:干燥的草木
说文解字:药,治病草也。
山海经:远古时期的药物124种,其中植物药51种,动物药71种。
第二节 古代药学发展
古代两河流域----泥板书
(公元前3000年)
常用药物(现仍使用):大蒜、罂粟、甘草、大麻、颠茄等。
剂型:丸剂、散剂、灌肠剂等
制药方法:溶解、煮沸、滤过
服药方法:空腹服药和饭后服药
古代埃及----埃伯斯纸草书(公元前1552年)
世界上最早的药物治疗手册之一
700多种药物,800多个处方
古希腊
希波克拉底(公元前460-370年)
西方医学之父
把医药学从庙堂医学、祭司手中解放出来
医学经验、四体液学说、医德思想
以毒攻毒的治疗法
养身方:多种食物的药用功能
古罗马
底奥斯考里德(公元40-60年)----《药物学》:收载900多种药物,其中100多种现仍使用
盖仑(公元200年)----“盖仑制剂”:物理方法提取制备的酊剂、浸膏、流浸膏
古罗马医药是西方古代医药经验发展的最高时期
古印度
《阿输吠陀》:记载药物700多种
印度制剂:希波克拉底记载的清洁牙齿药剂
与中国的交流:隋朝:《龙树菩萨药方》、《婆罗门诸师药
方》;唐朝:王焘《外台秘要》——眼科用药硫酸铜、硼砂、明矾。
古代阿拉伯
公元10世纪-世界上第一个正规的药房
阿维森纳----《医典》:记有药物800多种
贝塔尔----《药用植物集成》:记载药物1400种
中国古代药物发展
周朝至春秋时期
《诗经》:记有药物枸杞、益母草等100余种
《山海经》:124种药物,标明产地、形状、特点、效用或使用方法
先秦时期
《五十二病方》:52种疾病,250个药方,提及药物240种,早期辨证施药思想
中国古代药物的奠基时期(秦汉)
v 《神农本草经》:我国第一部药物专著,奠定了药物应用的基础。
v 《皇帝内经》:我国第一部医学理论书籍,建立了中医的核心理论。
v 《伤寒杂病论》:我国第一个将医学理论与治疗实践紧密结合的医学典籍。
秦汉时期
神农本草经:
第一部药物专著,
共载365种药物,按上中下三品分类,80%以上至今仍然有效
注重药性分别,“君、臣、佐、使”
用药配伍禁忌
指导采药:药性、时间、产地、干燥、真假
张仲景《伤寒杂病论》
分为两部:《伤寒论》、《金匮要略》
药方114个,药物80多种
给药方定名:桂枝汤、麻黄汤、柴胡汤等
很多现代中药、日本的汉方药都依此书而来
魏晋南北朝至唐宋时期
《雷公泡炙论》:第一部制药专著
唐《新修本草》:第一部药典
《海药本草》:第一部中外药物交流专著
药王孙思邈(581-682):《千金要方》
宋代:《太平惠民和济局方》、宋慈《洗冤录》中的毒药解救方法
明代李时珍《本草纲目》
历时27年
收载药物最多:52卷,载药1892种,其中矿物药355种、植物药1094种、动物药443种
流传最广:中、日、法、英、德、俄
前无古人,后无来者
第三节 近代药学发展
一、近代药学相关学科的发展
近代化学的发展:原子分子学说、元素周期表、无机化学与有机化学、分析化学
近代生物学的发展:林耐的动植物分类系统与命名方法
近代医学的发展:微生物学与细菌学
二、近代药学的发展
药理学形成:大量生物碱被提取出来,研究了它们与生物体的相互作用,确定作用部位。德国:药理学奠基人,史米德堡《实验病理学与药理学学报》创刊。
化学合成药:手术麻醉药(乙醚等)、消毒剂(苯酚、漂白粉)、阿斯匹林、硝酸甘油、解热外镇痛药(扑热息痛、非那西丁、氨基比林)
第四节 现代药学发展
20世纪100年的药物发展,表现为药物治疗的三次重心转移和飞跃。
第一次飞跃
时期:20世纪初到20世纪中叶
发展重心:针对各种感染性疾病
标志:磺胺药、抗生素的发现与大量生产使用
第二次飞跃
时期:20世纪60年代开始
发展重心:各种非感染性疾病
标志:受体拮抗剂、酶抑制剂,ß-肾上腺素拮抗剂普奈洛尔、H2受体拮抗剂雷尼替丁
第三次飞跃
时期:20世纪70年代开始
发展重心:针对各种疑难病症、遗传性疾病和恶性肿瘤的生物技术药物
标志:人生长激素、胰岛素、干扰素等
第五节 现代药学的概念与特点
生命是由核酸、蛋白质等生物大分子所组成的生物体,不断进行着物质、能量和信息交换的一种综合运动形式。
对生命的认识关系到医药的根本目的和发展方向。
二、什么是健康?
狭义:人体各器官系统发育良好,功能正常,体质健壮,精力充沛。
WTO:健康不仅是免于疾病和衰弱,而且是个体在体格方面、精神方面和社会方面的完美状态。
自觉生活质量水平是评价药物质量的标准之一。
三、什么是疾病?
《辞海》:疾病是人体在一定条件下,由致病因素所引起的一种复杂而有一定表现的病理过程。
致病因素:外在原因、内在原因、自然环境与社会心理原因。
疾病发生的外界因素
生物因素:各种病原生物,如病毒、细菌、真菌、原虫以及各种有害动植物。
物理因素:温度过高或过低,电流、气压、机械力、辐射等超过人体生理耐受阈值。
化学因素:各种无机物、有机物、生物毒素、代谢物质,还包括药物和农药。
营养因素:营养不良或过剩。
疾病发生的内在原因
遗传、先天发育
年龄、性别、种族
人体的神经、内分泌、免疫
自然环境与社会心理原因
自然环境:生态系统恶化
社会心理原因:压力过大、“过劳死”、心理疾病等
四、什么是药物、药物制剂和药品?
简单地说,药物(drug)是用于预防、治疗和诊断疾病的物质。
药物制剂
将药物给病人使用时,不能直接使用原料药,必须制备成具有一定形状和性质的形式,以充分发挥药效、减少毒副作用、便于使用与保存等。
适合于药物的使用目的和药物性质而制备的不同给药形式,称为药物剂型(dosage form)。
各种剂型中的具体药品称为药物制剂(pharmaceutical preparations)。
我国药品管理法对药品的定义
药品是指用于预防、治疗、诊断人的疾病,有目的地调节人的生理机能并规定有适应症、功能主治和用法用量的物质,包括中药材、中药饮片、中成药、化学原料药及其制剂、抗生素、生化药品、放射性药品、血清疫苗、血液制品和诊断药品等。
(世界各国对药品定义不同,在我国药品专指人用药品,不包括动物用药和农药)
五、药学的定义
药学(pharmacy)是研究药物的科学,是揭示药物与人体或者药物与各种病原生物体相互作用的科学。药学也是研究药物来源、成分、性状、作用机制、用途、分析鉴定、加工生产、经营、使用以及管理的科学。
六、药学科学的主要任务
研制新药
阐明药物的作用机理
研制新的制剂
制订药品的质量标准, 控制药品质量
开拓医药市场,规范药品管理
GAP (Good Agriculture Practice)、GLP (Good Laboratory Practice)、GMP (Good Manufacture Practice)、GCP (Good Clinic Practice)、GSP (Good Selling Practice)
七、药学学科体系结构
提供潜在药用物质:微生物药物学、药物化学等
评价药物的安全性、有效性和临床应用:药理学、毒理学、药代动力学、临床药理学等
解决药物生产与质量问题:药剂学、药物分析学、制药工程学、生物技术制药等
研究药品经营、使用及管理:药品经济学、药事管理学
研究天然药物、中医药:药用植物学、生药学和中药学等。
八、药学及其相关科学
第六节 21世纪药学发展趋势
ü 药物化学已由过去的随机、逐个多步骤液相合成已发展到计算机辅助设计、定向一步固相合成药物的组合化学阶段,大大提高了新药研究的速度和命中几率。
ü 药理学对新药的筛选也发展到高质量、机器人筛选,或者酶、细胞、受体进行筛选;对药物作用机理研究从整体、器官水平发展到细胞、分子水平、量子水平。
ü 药物制剂学方面,由一般制剂发展到缓释、控释、速释、靶向等智能给药制剂;由以工艺为主到与生物相结合。
第六节 21世纪药学发展趋势
药物分析化学的手段不断更新, 从化学比色到HPLC、GS、MS、到手性化合物;体内药物分析的灵敏度不断提高。
生药学方面从形态学、显微水平观察发展到化学、基因水平研究药物;并从研究陆地药物发展到开始研究海洋资源。
微生物与生化学更是发展迅速。高水平生物技术广泛应用,基因表达如大肠杆菌的细胞分泌,植物中转基因生产药物。
二、现代药学发展的特征
高科技特征
数学与计算机技术的大量应用
高分子材料科学、分子生物学等高科技成果的广泛 应用
分化综合、交叉发展的特征
二、现代药学发展的特征
社会化发展的特征
药学行业已成为各国国民经济的支柱产业
发展模式转变的特征
分子生物学和生物技术的广泛应用使化学-药学模式转变为化学-生物学-药学模式
三、药学主攻的疾病方向
恶性肿瘤:靶向给药系统、基因治疗药物
心脑血管疾病:在发病机制的分子和细胞水平研究基础上,发现疗效更好的药物
抗感染:高效低毒的疫苗制剂、抗爱滋病毒药物、抗乙肝病毒药物
老年病:老年性痴呆、痛风、糖尿病、骨质疏松
四、药物来源与生产发展趋势
化学合成药:手性药物合成、定向药物分子设计、计算机辅助设计
天然药物:植物药、海洋药物、多糖药物、天然活性化合物为先导物
生物技术药物:遗传工程、细胞工程、酶工程、转基因动物制药
基因药物:研究疾病基因,寻找有基因活性的药物;基因作为药物
五、我国药学水平与先进国家的差距
分子生物学和医学等基础研究薄弱
药学科技人才少
药学科技经费少
创制新药的能力差:拥有知识产权的化学药品仅为20多种,97%的化学药品为仿制
制剂水平低:缺少高技术含量的定时、定位、定量释放药物的制剂,蛋白质、多肽生物大分子制剂以及新剂型的辅料研究与生产水平较低
六、我国药学发展的热点方向
创新药物研究
中药现代化研究
生物制药技术研究
药物新剂型研究
作业
v 简述中国古代药物发展的几个时期
v 什么是生命?
v 什么是健康?
第二章 生 药 学
生药学的性质与任务
生药的名称和分类
生药的化学成分
生药的标准
生药的鉴定
生药的生产
生药的商品流通
生药的利用
生药的发展趋势
一、生药学的性质与任务
(一)性质
生药学(Pharmacognosy)
研究生药的名称、来源、生产、采制、鉴定、化学成分、生物合成、细胞组织培养、品质评价、药效药理、毒性及资源开发利用等方面的科学
一、生药学的性质与任务
生药(Crude drug)
指来源于天然的、未经加工或只经简单加工的植物、动物和矿物。从广义上说,生药包括一切来源于天然的中药材、草药、民族药和提制化学药物的原料药材,兼有生货原药之意。
1、加强中医药应用基础研究,阐明中药疗效的物质基础,探讨中药理论的现代化科学基础
2、研究开发现代中药
3、通过和实施GMP和GAP
4、制定中药研制的标准、规范
《中药材生产质量管理规范》
GAP (Good Agriculture Practice )
种子、种苗优质化,中药材栽培区域化,种植、采收、加工科学化,发展无污染优质绿色中药材生产基地
哈尔滨中药二厂 河北 黄芩
天津天士力 陕西商洛 优质丹参
北京同仁堂药厂 山东平邑县 金银花
二、生药的名称和分类
(一)名称
拉丁名
药用部位的名称+原植(动)物的属名
如: 葛根
Radix Puerariae
颠茄
Herba Belladonnae
二、生药的名称和分类
1.药用部位:植物药、动物药、矿物药
2.化学成分:挥发油类、生物碱类、苷类
3.自然系统分类:门、纲、目、科、属、种
4.中医功效:解表药、清热药、补益药
5.按名称字母循序或笔划分类
6.其他方法:上、中、下三品
三、生药的化学成分
又称碳水化合物(carbohydrates)
1、单糖:五碳醛糖 、六碳醛糖
2、低聚糖:目前仅发现由2~5个单糖分子组成的低聚糖,分别称为双糖(如蔗糖、麦芽糖)、三糖(如龙胆三糖、甘露三糖)、四糖(如水苏糖)、五糖(如毛蕊糖)等
3、多糖:由10个以上单糖分子聚合而成,如淀粉、菊糖、树胶、粘液质、粘胶质、纤维素、动物多糖等
三、生药的化学成分
(二) 苷类(glycosides)
又称甙、配糖体或糖杂体(heteroside),是由糖或糖的衍生物与非糖化合物以苷键方式结合而成的一类化合物。根据苷键原子的不同分为O-苷、S-苷、N-苷和C-苷等类型,在自然界存在最多的是O-苷。苷的非糖部分称为苷元(aglycon)。
三、生药的化学成分
(三) 香豆素类(coumarins)
为顺式邻羟基桂皮酸的内酯
(四) 黄酮类(flavonoids)
自然界中具有两个芳香环的具C6-C3-C6基本骨架的化合物
(五) 鞣质类(tannins)
又称单宁,是植物体内的结构较复杂的多元酚类化合物。分为水解鞣质和缩合鞣质
三、生药的化学成分
(六)挥发油类(volatile oils)
又称精油,常温下可挥发、可随水蒸气蒸馏、与水不相溶的油状液体的总称。
(七)萜类(terpenes)
具有戊二烯基本单位的天然烃类化合物
(八)生物碱类(alkaloids)
存在于植物界的大多数具有显著生物活性的含氮的碱性化合物
三、生药的化学成分
(九)脂类(lipids)
(十)有机酸类(organic acid)
(十一)植物色素类(phytochromes)
(十二)树脂类(resins)
(十三)无机成分(inorganic constituents)
四、生药的标准
(一)《中国药典》
药典中每种药材一般的记载格式和规定项目依次为:中文名、汉语拼音、拉丁名、基源、性状、鉴别、检查、含量测定、浸出物、炮制、性味与归经、功能主治、用法用量、注意及贮藏
(二)部颁标准
(三)地方标准
五、生药的鉴定
依据《中国药典》、部颁和地方药品标准等三级标准,应用各种技术手段,对生药进行真实性、纯度和品质优良的检定,从而保证生药品种的真实性及用药的安全有效性。
目的:
Ø 促进生药的标准化、规范化
Ø 促进新药源的发掘与利用
五、生药的鉴定
1. 原植(动)物来源鉴定
2. 性状鉴定:看、闻、摸、尝、水试及火试
3. 显微鉴定:横切片或纵切片、表面制片、粉末制片、解离组织片、细胞内含物鉴定、细胞壁性质鉴定、细胞及细胞内含物测定。
4. 理化鉴定
定性分析——确定生药的真实性
定量分析——确定生药的品质优劣
(1)显微化学反应
将生药的干粉、手切片或浸出液少量,置于载玻片上,滴加某些化学试剂使产生沉淀或结晶,在显微镜下观察反应结果;或产生特殊的颜色,从而进行鉴定。
①将生药切片或粉末置载玻片上,滴加各种试液,加盖玻片,稍放置,在显微镜下观察产生的结晶、沉淀或颜色。
② 取生药粗粉加适当溶剂浸提成分,将浸出液置载玻片上,滴加各种试液,加盖玻片,在显微镜下观察反应。
③ 取生药切片或粉末,滴加各种试液,直接观察呈现的颜色。
④ 显微化学定位试验:利用显微和化学方法,确定生药有效成分在生药组织构造中的部位。
(2)测物理常数
物理常数包括相对密度、旋光度、折光率、凝点、熔点等。对于油脂类、挥发油及树脂类药材的真实性和纯度的鉴别具有特别重要的意义。
相对密度——区别或检查生药的纯杂程度
比旋度(或旋光度)——区别或检查某些生药的纯杂程度,亦可用以测定含量
折光率——区别不同的油类或检查纯杂程度
凝点——区别或检查生药的纯杂程度,亦可用以测定含量
熔点——区别或检查生药的纯杂程度
(3)微量升华法
利用生药中所含的某些化学成分,在一定温度下能升华的性质,获得升华物,在显微镜下观察其形状、颜色以及化学反应作为鉴别特征。 方法:取金属片,安放在有圆孔(直径约2cm)的石棉板上,金属片上放一小金属圈(高度约0.8cm),对准石棉板上的圆孔,圈内加入生药粉末一薄层,圈上放一载玻片。在石棉板下圆孔处用酒精灯徐徐加热(火焰距板约4cm)数分钟,至粉末开始变焦,并有气化物发生,去火待冷,则有结晶状升华物凝集于玻片上。将玻片取下反转,在显微镜下观察结晶形状,并可加化学试剂观察其反应。必要时可用显微熔点测定器测定结晶的熔点。
(4)荧光分析
生物中的某些化学成分,接受自然光或紫外光照射时,能发生荧光,其特性和强度可以进行定性或定量分析。紫外光是荧光分析中常用的光源。
通常可直接取生药饮片、粉末或其浸出液,置暗处,用荧光仪照射进行观察。
有些生药本身不产生荧光,但以酸或碱处理,或经其它化学方法处理后,可使某些成分在紫外光下变成可见色彩。
有些生药表面附有地衣或真菌,也可能有荧光出现。因此荧光分析还可用于检查生药的变质情况。
此外,可利用荧光显微镜观察生药的荧光,并观察化学成分存在的部位。例如国产沉香与进口沉香的显微特征比较近似,但在荧光显微镜下观察:国产沉香粉末的部分颗粒显海蓝色,部分显灰绿色荧光;进口沉香粉末的部分颗粒显竹篁绿色,部分显枯绿色,部分显枯绿色荧光。苍术粉末中少数颗粒显天蓝色荧光;白术粉末显芒果黄色,少数颗粒显初熟杏黄色荧光。又如黄连含小檗碱,特别在木质部能显出强烈的金黄色荧光。
(5)分光光度法
通过测定被测物质在某些特定波长处或一定波长范围内光的吸光度,对该物质进行定性和定量分析的方法。
1)紫外分光光度法
一般用200~400nm的紫外光区,所用仪器为紫外分光光度计。
2)比色法
在可见光区(400~850nm),有些物质对光有吸收,有些物质本身并没有吸收,但在一定条件下加入显色试剂或经过处理使其显色后,可用此法测定。由于显色时影响呈色深浅的因素较多,测定时需用标准品或对照品同时操作。常使用的仪器为可见分光光度计或比色计。比色法多用于生药的定量分析及理物常数的测定。
3)红外分光光度法
一般用2.5~15mm红外区吸收光谱进行物质的定性、定量分析的方法。所用仪器为红外分光光度计。
红外光区的灵敏度和精密度较低,一般需数百mg的供试品进行测定。红外光谱(或称振转光谱)的特征性很强,特别是在7~15mm一段称为“指纹区”,吸收峰很多,而且尖锐,故主要用于物质的鉴别和分析结构。本法在牛黄、血竭、熊胆等的鉴别上,效果良好。
4)原子吸收分光光度法
本法是基于从光源辐射出的待测元素特征光波通过样品蒸气时,被蒸气中该待测元素的基态原子所吸收,测定辐射光强度减弱的程度,以求出供试品中待测元素含量的一种方法。所用仪器为原子吸收分光光度计。近年来用以测定生药中的微量金属元素的含量。
(6)色谱法(层析法)
1)根据色谱分离原理分类
① 吸附色谱
② 分配色谱
③ 离子交换色谱
④ 排阻色谱
2)根据色谱分离方法分类
① 纸色谱法:以纸为载体,纸上所含水分或其他物质为固定相,用流动相进行展开的分配色谱。
样品经展开后,可用比移值(Rf)表示其各组分的位置。
Rf=原点中心至层析斑点中心的距离 / 原点中心至流动相前沿
的距离
② 薄层色谱法:是将适当的吸附剂或载体涂布于玻璃板、塑料或铝片上,成一均匀的薄层,待点样、展开后,与适当的对照物(对照品或对照生药)按同法在同板上所得的色谱图或主斑点作对比,用以进行生药鉴别。
③柱色谱法
a.吸附柱色谱:即色谱柱内装入吸附剂,其粒度应尽可能保持大小均匀,颗粒直径以0.07~0.15mm为常用。吸附剂的填装有干法与湿法两种。干法是将吸附剂一次加入色谱管,振动管壁使其均匀下沉,然后沿管壁缓缓加入洗脱剂;或在色谱管下端出口处联结活塞,加入适量的洗脱剂,旋开活塞使洗脱剂缓缓滴出,然后自管顶缓缓加入吸附剂,使其均匀地润湿下沉,在管内形成松紧适度的吸附层。操作过程中应保持充分的洗脱剂留在吸附层的上面。湿法是将吸附剂与洗脱剂混合,搅拌除去空气泡,徐徐倾入色谱管中,然后再加入洗脱剂将附着于管壁的吸附剂洗下,使色谱柱面平整。
b.分配柱色谱:方法和吸附柱色谱基本一致,装柱前,先将载体和固定液混合,然后分次移入色谱管中并压紧。样品可溶于固定液,混以少量载体,加在制好的色谱柱上端。流动相需先加固定相混合使之饱和,以避免洗脱过程中两相分配的改变。
④ 气相色谱法:流动相为气体,称为载气,通常多为氮气。色谱柱分为填充柱和毛细管柱两种,填充柱内装吸附剂、高分子多孔小球或涂渍固定液的载体。毛细管柱内壁或载体经涂渍或交联固定液。样品注入进样口被加热气化,在色谱柱内,样品中各组分的气、液两相中进行反复分配因分配系数的不同而达到分离,先后由柱出口进入检测器,产生讯号,由记录仪记录色谱图。根据组分的量与检测响应值(峰面积)成正比,以进行定性和定量分析。
气相色谱法对含挥发性成分的生药应用较广,精密度高,分离效果比薄层色谱好,但所得数据只有保留时间,多数情况下是在高温下进行,若成分不气化,就不能进行分析,故应用范围受到限制。
⑤ 高效液相色谱法
将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等作为流动相。用泵将流动相压入装有填充剂的色谱柱,经进样阀注入供试品,由流动相带入柱内,在柱内各成分被分离后,依次进入检测器,色谱信号由记录仪或积分仪记录。
所用仪器为高效液相色谱仪,常用的色谱柱填充剂有硅胶,用于正相色谱;化学键合固定相,根据键合的基团不同用于反相或正相色谱,其中最常用的是十八烷基硅烷键合硅胶,可用于反相色谱或离子对色谱;离子交换填料用于离子交换色谱;凝胶或玻璃微孔球等用于排阻色谱。
本法具有分离效率高、分析速度快、检测灵敏度高和应用广泛的特点,适于沸点高、极性强、热稳定性差的化合物。目前已广泛应用于生药及其制剂的质量分析。
5.生物检定
利用药物的药理作用,来测定药物的效价或作用强度的一种方法。
6.计算机辅助鉴定
7.DNA分子遗传标记技术
(1)限制性内切酶酶切片段长度多态性(RELP)
(2)聚合酶链反应(PCR)
(3)随机扩增多态性(RAPD)
(4)PCR扩增的特定片段的限制性位点分析(PCR-RELP)、RAPD-RFLP
(5)DNA测序方法
8.指纹图谱鉴定
中药指纹图谱指某种(或某产地)中药材或中成药经适当处理后,采用一定分析手段,得到能够表示该中药材或中成药特性的色谱图谱。
意义
(1)鉴别样品真伪和产地
(2)控制产品质量
六、生药的生产
(一)生药的采收
1.有效成分的含量有显著的高峰期而用药部分产量变化不显著,则取含量高峰期为最佳采收期
2.有效成分高峰期与药用部分产量高峰期不一致时,则取有效成分的总含量最大值为最佳采收期
3.若多种因素影响生药的质量,则需综合分析,确定最佳采收期
(二)生药的处理
1. 产地加工
2. 干燥
3. 贮藏:防虫、防霉、防变色、防泛油及贮藏技术的应用
(三)中药材的炮制
1. 目的: ①消除毒副作用;②转变药性;③利于贮藏;④利于有效成分煎出和配制;⑤利于服用。
2.方法: ①一般修制;②水制;③火制;④水火共制; ⑤其他:发芽、发酵、制霜及复制等。
七、生药的商品流通
作业
v 什么是生药?
v 生药炮制的目的是什么?
当代药物科学
第三章 药物化学
第一节 药物化学的性质与任务
药物——具有治疗、诊断、预防、调节生理机能的物质。
化学药物——已知确切结构的单一化合物。
新药——在这里是指新的化学实体(new chemical entities, NCE)。
第一节 药物化学的性质与任务
药物化学——是应用化学、物理、物理化学及生物学方法发现与创制新药,合成化学药物,阐明药物化学性质,改进现有化学药物、在分子水平研究药物分子与机体细胞(生物大分子)之间相互作用规律的综合性学科。
药化的特点:(综合性、边缘性)
与化学学科有关(有机化学、有机合成、物理化学等)
与生物学科渗透(生物、生化、药理、分子生物学等)
其他学科(数学、计算机)
专业基础课
药物化学的任务
1、为有效利用现有药物提供理论基础。“临床药物化学” 研究药物的化学结构(Chemical structure)与理化 性质(physico Chemical properties)间的定性、定量关系
探讨药物稳定性
药物的使用保存、剂型的选择和制备
分析检验,近代分析(UV、IR、NMR、MS)都脱离不了化学结构与理化性质的规律
化学结构修饰(改造老药)
2、为评价药物疗效和设计安全有效的药物提供科学依据
研究药物的化学结构和性质与机体细胞间的相互作用的关系,即为药物的构效关系SAR(Structure—Activity Relationships)
3、为生产化学药物提供经济合理的方法和工艺
“化学制药工艺学”
4、寻求优良新药,不断探索寻求新药的途径和方法
第二节 药物的化学结构与药效关系
药物的化学结构与生物活性间的关系,通常称为构效关系(Structure-activity relationships, SAR),是药物化学研究的主要内容之一。
药物在体内与特定的受体部位发生相互作用,引发出生物活性,药物的化学结构必须与受体大分子的结构相互匹配。
一、 结构特异性药物和结构非特异性药物
结构特异性药物的生物活性是化学结构的特异性,药物分子通过与特异性受体相互作用形成复合物,产生药理活性。化学结构的微小变化,可能导致生物活性的强烈改变。临床上使用的大多数药物属此类。
结构非特异性药物的生物活性,主要取决于药物分子的理化性质,对化学结构无特异性要求。属于此类的药物很少,例如全麻药中的吸入麻醉药。
二、 影响药物产生药效的主要因素
1.药物必须以一定的浓度到达作用部位。此因素与药物在体内的转运(吸收、分布、排泄)密切相关。药物的转运与药物的理化性质和结构为基础,转运过程中药物被代谢使药物活化或失活。
2.在作用部位,药物与受体相互作用形成复合物并产生效应。这依赖药物特定的化学结构及药物与受体间的空间互补性、药物与受体的化学键合性质。 以上两因素均与药物的化学结构密切相关。
三、 药物的理化性质对药效的影响
(一)药物的溶解度、分配系数对药效的影响
(二)药物的解离度对药效的影响
(一)药物的溶解度、分配系数对药效的影响
药物要到达受体部位,首先必须能溶解在体液内并被转运通过多种生物膜。因此药物必须具有一定的脂溶性和水溶性,即药物的脂溶性和水溶性要有一定的平衡。通常用脂水分配系数(P)表示这个平衡。
脂水分配系数(P)
脂水分配系数(P)表示化合物在脂相和水相中充分混合,达到平衡时分子浓度的比值。 P>1,表示化合物脂溶性大;P<1,表示化合物水溶性大。脂水分配系数(P)也常用lg P表示。
药物化学结构改变对脂水分配系数影响较大,引入亲脂性的烃基、卤原子、硫醚键等使分子的脂溶性增加;引入亲水性的羧基、磺酸基、羟基、氨基、腈基等使分子的亲水性增加。
作用于中枢神经系统的药物,需通过血脑屏障,应具有相对较大的脂溶性。例如全身麻醉药中的吸入麻醉药,麻醉作用与logP相关,lgP在一定范围内越大,麻醉作用越强。巴比妥类药物,logP在0.5-2.0之间作用最好。因此,适度的亲脂性(lgP在一定范围内)有最佳药效。
(二)药物的解离度对药效的影响
强酸性或强碱性物质在体液(pH7.4)中几乎全部解离。临床上使用的多数药物为弱酸或弱碱,解离度与药物的解离常数(pKa)及介质的pH有关系,在体液(pH7.4)中,以离子型(解离形式)和分子型(未解离形式)同时存在。
举 例
巴比妥酸和苯巴比妥酸为强酸,在体液(pH7.4)中,几乎百分之百的解离,不能透过血脑屏障,所以无活性。苯巴比妥、海索比妥等巴比妥类药物为弱酸,在体液(pH7.4)中,有近50%或更多以分子型存在,能透过血脑屏障,到达中枢,因此具有活性。海索比妥有近90%以分子型存在,透膜快所以显效最快。
药物以未解离的分子型透过生物膜,在膜内的水介质中解离成离子型,以离子型与受体结合,产生药理作用。因此药物应有适宜的解离度。
口服药物需通过胃肠道吸收,介质的pH影响药物的解离度,对药物的吸收分布有影响。
举 例
弱酸性药物例如阿司匹林,在pH1.4的胃液中解离度小,主要以分子型存在,易透过胃粘膜被吸收。
弱碱性药物例如麻黄碱,在胃液中主要以离子型存在,不易被吸收。而在碱性的肠液中(pH8.4),解离度小易被吸收。
季铵盐类和磺酸类极性大,脂溶性低,在胃肠道吸收不完全,更不易透过血脑屏障。
四、 电子密度分布对药效的影响
受体为体内的一些生物大分子,包括蛋白质、酶、核酸等。如果药物分子中的电荷分布正好和其特定受体相适应,药物与受体通过形成离子键、偶极-偶极相互作用、范德华力、氢键等分子间引力相互吸引,形成复合物。
苯甲酸酯类局麻药分子与受体通过形成离子键,偶极-偶极相互作用,范德华力,相互作用形成复合物的模型
当苯甲酸酯类局麻药分子中苯环的对位引入供电子基团,如氨基时
通过共轭效应能使酯羰基的极性增加,使药物与受体的结合更牢固,局麻作用较强。
当苯甲酸酯类局麻药分子中苯环的对位引入吸电子基团例如硝基时,则使羰基的极性减小,与受体的结合力减弱,导致局麻作用降低。
五、药物的基本结构对药效的影响
药效结构(pharmacophore):是影响结构特异性药物与受体相互作用而形成复合物的重要因素。
基本结构:同类药物中化学结构相同的部分。具有一定的结构专属性。
老药修饰:保持基本结构不变,进行化学结构修饰,以得到具在更好性能的新药。
六、 药物的立体结构对药效的影响
(一)官能团间的距离对药效的影响
(二)几何异构(顺反异构)对药效的影响
(三)对映异构(旋光异构)对药效的影响
(四)构象异构对生物活性的影响
举 例
反式己烯雌酚两个羟基中氧原子间的距离与雌二醇分子中两个氧原子间的空间长度一致,均为1.45 nm。反式己烯雌酚具有较强的雌激素活性。顺式己烯雌酚两个氧原子间距离较反式小(0.72nm),活性很低, 顺试异构体的活性仅为反式的十分之一。
第三节 药物的转运代谢与药效关系
药物体内过程 机体对药物的处置
(disposition)
吸收(absorption)
分布 (distribution)
代谢(metabolism)
排泄 (excretion)
第三节 药物的转运代谢与药效关系
第三节 药物的转运代谢与药效关系
药物发生药效需要在作用部位有一定的药物浓度,这依赖于药物的吸收与分布
药物的代谢和排泄,关系到药物的作用过程和药效的持续时间
药物的体内过程与药物的化学结构及其理化性质密切相关
第四节 有机药物的化学结构修饰
药物经过化学修饰后得到的产物,在机体内又转化为原来的药物结构而发挥药效的,原来的药物称为母体药物(母药,parent drug),修饰后的化合物称为前体药物(前药,prodrug)。
一、有机药物化学结构修饰的目的
部位特异性
前药增加脂溶性以提高吸收性能
增加药物的化学稳定性
增加水溶性
延长作用时间
消除不适异的制剂性质
(1)部位特异性 即提高药物对靶部位的选择性。
利用肿瘤组织中磷酸酯酶含量高的特点设计己烯雌酚的前药-己烯雌酚二磷酸酯对前列腺癌疗效好
(2)前药增加脂溶性以提高吸收性能
氨苄西林口服吸收差,生物利用度为20%。为改善药物吸收即提高生物利用度,制成前药巴卡西林、匹氨西林,体内几乎定量吸收。
(3)增加药物的化学稳定性
将羧苄青霉素制成其前药羧苄青霉素茚满酯,对胃酸稳定,可以口服,改善了羧苄青霉素不耐酸,口服吸收差的缺点。
(4)增加水溶性
双氢青蒿素水溶性低,不适宜制备注射剂,将双青青蒿素制成琥珀酸单酯钠盐为其前药,称为青蒿琥酯(Artesunate),可制备注射剂,用于危重的脑型疟疾。
(5)延长作用时间
睾酮每日给药1~2次,制成前药睾酮17-丙酸酯即丙酸睾酮,每周注射2-3次。制成前药睾酮-17-环戊丙酸酯,每月注射1次。
(6)消除不适异的制剂性质
氯洁霉素,水溶度
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