Physicochemical Basis of Pharmaceuticals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Moynihan, Humphrey A./ Crean, Abina M.

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2009-10

价格:$ 67.80

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isbn号码:9780199232840

丛书系列:

图书标签:

• 药物化学
• 物理化学
• 药剂学
• 药物分析
• 药物设计
• 药物动力学
• 药物代谢
• 制剂学
• 生物药剂学
• 药物研发

《药剂学物理化学基础》 前言 药物的开发与应用，是人类对抗疾病、延续生命的智慧结晶。从最初的草本疗法到如今的分子靶向药物，我们对药物作用机制的理解不断深化，而这其中，物理化学原理扮演着至关重要的角色。药物的溶解度、稳定性、渗透性、生物利用度，甚至其在体内的分布与代谢，都离不开物理化学规律的指导。 本书旨在深入探讨构成现代药学基石的物理化学原理，为药物研发人员、药剂学研究者以及相关领域的学生提供一个系统、详实的学习框架。我们并非仅仅罗列公式与概念，而是力求通过生动、直观的阐述，揭示这些原理在药物设计、处方开发、制剂生产与质量控制等各个环节的实际应用。本书的内容涵盖了从基础的热力学、动力学到更专门的胶体与界面化学、溶液理论以及药物在复杂体系中的行为，旨在帮助读者建立起对药物分子与剂型相互作用的深刻洞察。 我们相信，唯有深刻理解药物的物理化学本质，才能更有效地设计出高效、安全、稳定的药物制剂，从而更好地服务于人类健康事业。 第一章：热力学在药学中的应用 热力学是研究能量转换和物质状态变化的科学，其基本原理在药学领域有着广泛的应用。理解药物的溶解、结晶、相变以及化学反应的热力学驱动力，对于预测药物的稳定性、开发合适的给药系统以及优化制剂工艺至关重要。 1.1 自由能、焓和熵 吉布斯自由能（ΔG）是衡量一个过程自发性程度的关键指标。在恒温恒压条件下，ΔG < 0 表示过程自发进行。药物的溶解、药物与生物大分子的结合以及药物在体内的转化，都可以用自由能的变化来描述。溶解过程的自由能变化可以分解为焓变（ΔH）和熵变（ΔS）两部分：ΔG = ΔH - TΔS。 焓变（ΔH） 描述了过程中的能量吸收或释放。例如，溶解过程中溶质分子与溶剂分子之间形成新的相互作用，能量可能被释放（放热，ΔH < 0）或吸收（吸热，ΔH > 0）。 熵变（ΔS） 描述了过程中的无序度变化。溶解通常会增加系统的无序度（ΔS > 0），因为溶质分子分散在溶剂中。 对于药物的溶解度，热力学分析可以帮助我们理解温度、溶剂性质等因素对溶解度的影响。例如，许多药物的溶解度随温度升高而增加，这是因为吸热溶解过程（ΔH > 0）在较高温度下（TΔS 占主导地位）具有更小的正自由能变化，甚至可能变为负值。 1.2 相平衡与相图 相平衡描述了物质在不同相（固、液、气）之间的平衡状态。药物的结晶、沉淀、升华等过程都涉及相平衡。 溶解度 是指在一定温度和压力下，溶质在溶剂中达到饱和状态时所能溶解的最大量。溶解度是药物剂型设计中最基本也最重要的参数之一。高溶解度的药物更容易被吸收，但低溶解度药物可能需要特殊的制剂技术（如纳米化、固体分散体）来提高其生物利用度。 相图 是描述物质相平衡的图形表示。对于纯物质，相图显示了其在不同温度和压力下的相态。对于二元或多元体系（如药物-溶剂体系），相图则可以展示不同组分比例和温度下可能存在的固相、液相以及它们的平衡关系。例如，二元体系的相图可以帮助我们预测在特定温度下，加入不同量溶剂时药物的溶解或析出情况，这对药物的结晶纯化和制剂的稳定性至关重要。多晶型药物的相图分析尤为重要，因为不同晶型在溶解度、稳定性、生物利用度上可能存在显著差异。 1.3 化学反应动力学 化学反应动力学研究反应速率及其影响因素。药物在储存、制剂过程中可能发生降解反应，影响药物的疗效和安全性。 反应速率 描述了反应物转化为产物的速度。影响反应速率的因素包括反应物浓度、温度、催化剂等。 反应级数 描述了反应速率与反应物浓度之间的关系。例如，零级、一级、二级反应。 阿伦尼乌斯方程 描述了反应速率常数（k）与温度（T）之间的关系：k = A exp(-Ea/RT)，其中 Ea 是活化能，A 是指前因子。通过测定不同温度下的反应速率，可以计算出活化能，并预测药物在不同储存条件下的稳定性。 理解药物降解动力学有助于： 预测药物的保质期： 根据降解速率，可以估算出药物在规定储存条件下保持有效期的时长。 优化储存条件： 了解温度、湿度等因素对降解速率的影响，从而选择最佳的储存条件。 设计稳定剂： 某些添加剂（如抗氧化剂、缓冲剂）可以减缓降解反应，提高药物的稳定性。 第二章：溶液理论及其在药学中的应用 溶液是药剂学中最常见的介质。药物在溶液中的行为，如溶解、扩散、缔合、电离等，直接影响其吸收、分布、代谢和排泄。 2.1 溶液的分类与性质 真溶液 是指溶质以分子或离子的形式均匀分散在溶剂中的溶液，其粒径小于1 nm。绝大多数药物溶液属于真溶液。 胶体溶液 粒径在1 nm至1 μm之间，溶质颗粒在溶剂中分散，但不会沉淀。 混悬液与乳剂 属于非均相体系，但溶液的性质（如溶剂性质、溶解度）依然是影响其稳定性的重要因素。 2.2 溶解过程的微观机制 溶解过程可以从微观角度理解为溶质-溶质、溶剂-溶剂和溶质-溶剂之间相互作用力的平衡。 “相似相溶”原理： 极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂。这源于分子间作用力（如范德华力、偶极-偶极作用、氢键）的相似性。药物分子的极性和非极性特征决定了其适宜的溶剂体系。 溶剂化与水合： 当溶质溶解在溶剂中时，溶剂分子会围绕溶质分子形成溶剂化层，即溶剂化作用。在水溶液中，这个过程称为水合。水合作用的强度影响着药物的溶解度、稳定性和生物活性。 2.3 依数性 依数性是指溶液的某些物理性质，其变化量仅取决于溶质的浓度，而与溶质的本性无关。主要包括： 蒸气压下降： 溶质的存在会降低溶液的蒸气压。 沸点升高： 溶液的沸点高于纯溶剂。 凝固点降低： 溶液的凝固点低于纯溶剂。 渗透压： 溶液与纯溶剂（或低浓度溶液）之间，通过半透膜的溶剂迁移所产生的压力。 这些依数性在药物制剂中有着重要应用： 渗透压的调节： 注射剂、滴眼剂等制剂的渗透压需要与体液（如血液、泪液）的渗透压接近，以避免细胞损伤。等渗溶液的制备就涉及到依数性的计算。 药物的传递系统： 渗透压驱动的药物释放系统。 2.4 电解质溶液与药物电离 许多药物是弱电解质，在溶液中会发生电离。药物的电离程度与其pKa值、溶液的pH值密切相关。 pKa值： 弱酸或弱碱的解离常数的负对数值。pKa值决定了药物在不同pH环境下的电离状态。 Henderson-Hasselbalch方程： 描述了弱酸（或弱碱）在溶液中的pH、pKa和未电离/电离形式比例之间的关系。 对于弱酸：pH = pKa + log([A-]/[HA]) 对于弱碱：pH = pKa + log([B]/[BH+]) pH对药物溶解度和吸收的影响： 溶解度： 药物的电离形式通常比未电离形式更易溶于水。例如，弱酸药物在碱性pH下（pH > pKa）会更多地电离，溶解度增加；弱碱药物在酸性pH下（pH < pKa）会更多地电离，溶解度增加。 吸收： 药物在细胞膜上的吸收往往以未电离形式为主（因为细胞膜是脂质双层）。因此，在吸收部位（如胃、肠道），药物的pH环境与其未电离形式的比例直接影响其吸收速率和程度。例如，弱酸性药物在胃（pH较低）的吸收可能优于在肠道（pH较高）。 2.5 溶液的粘度 粘度是衡量液体流动性的一个重要参数。 定义： 液体内部克服分子间作用力而发生相对运动的阻力。 影响因素： 温度、溶剂性质、溶质浓度、溶质的分子大小和形状。 药学意义： 制剂的流变学性质： 混悬液、乳剂、眼用凝胶等制剂的粘度直接影响其倾倒性、涂抹性、注射性以及给药的均匀性。 药物的释放速率： 在某些制剂中（如某些缓释制剂），粘度可能影响药物在基质中的扩散速率，从而影响药物的释放。 生物体的粘滞性： 血液、粘液等体液的粘度也与药物在体内的分布和作用有关。 第三章：胶体与界面化学在药学中的应用 胶体与界面是物质存在的不均匀相，在药学领域占有举足轻重的地位，广泛应用于药物递送、稳定性和生物相容性等方面。 3.1 胶体分散体系 胶体分散体系是指分散相粒径介于1 nm至1 μm之间的非均相体系。 类型： 溶胶： 分散相为固体，分散介质为液体（如药物纳米粒、胶束）。 乳浊液（乳剂）： 一种液体分散在另一种互不相溶的液体中（如油包水型乳剂、水包油型乳剂）。 混悬液： 固体颗粒分散在液体介质中。 泡沫： 气体分散在液体中。 气溶胶： 固体或液体小滴分散在气体中（如喷雾剂、吸入剂）。 稳定性： 胶体体系的稳定性取决于分散相颗粒之间的排斥力（如静电斥力、空间位阻）是否大于吸引力。表面活性剂、聚合物等常用于稳定胶体体系。 3.2 表面与界面现象 表面张力与界面张力： 液体表面或两种不同相界面处的内聚力造成的张力。表面张力低的液体更容易润湿表面。 润湿性： 液体在固体表面的铺展能力。良好的润湿性对于药物的溶解、药物颗粒在制剂中的分散以及药物在生物表面的附着至关重要。 吸附： 物质分子在界面上聚集的现象。 表面活性剂： 具有亲水基团和亲油基团的分子，能在界面处降低表面张力，并形成胶束、乳剂、泡沫等。它们在制剂中的应用极其广泛，例如作为乳化剂、增溶剂、湿润剂、发泡剂等。 吸附在药物表面的物质： 影响药物的溶解、稳定性、生物利用度。 3.3 胶束形成 胶束是表面活性剂在水中，当浓度达到临界胶束浓度（CMC）时，疏水基团相互聚集，亲水基团暴露于水相，形成的球状或椭球状聚集体。 增溶作用： 胶束内部的疏水空腔可以容纳难溶于水的药物分子，从而显著提高药物在水溶液中的溶解度。这是治疗脂溶性药物的重要手段。 药物递送： 胶束本身可以作为药物的载体，用于靶向递送或控制释放。 3.4 乳剂与混悬液的稳定化 乳剂： 通过加入乳化剂，在油滴或水滴表面形成保护层，阻止油滴或水滴聚结。乳化剂的种类、浓度以及加入顺序是影响乳剂稳定性的关键。 混悬液： 通过加入分散剂、润湿剂、助悬剂等，提高固体颗粒的分散性，阻止颗粒沉降、团聚。颗粒的粒径、密度以及介质的粘度也是影响混悬液稳定性的重要因素。 3.5 药物在生物界面上的行为 细胞膜： 细胞膜由脂质双层构成，具有疏水内层和亲水外层。药物穿过细胞膜的方式（如被动扩散、转运蛋白介导）与药物分子的脂溶性、极性、离子化程度等密切相关，这与溶液理论和界面化学紧密相连。 生物体腔的表面： 如胃肠道粘膜、肺泡表面等，药物在这些表面的吸附、润湿、吸收都受到界面化学性质的影响。 第四章：药物在复杂体系中的行为 药物并非孤立存在，它们在制剂中与其他辅料相互作用，在体内与生物分子相互作用，这些复杂体系的行为是理解药物作用的关键。 4.1 药物与辅料的相互作用 药物制剂中通常含有多种辅料，如填充剂、崩解剂、润滑剂、粘合剂、稳定剂等。这些辅料与药物之间可能发生物理或化学相互作用，影响药物的稳定性、溶出度、生物利用度。 物理相互作用： 如吸附、包合、共晶形成。例如，药物与填充剂表面的吸附可能影响药物的溶出速率；某些辅料可能与药物形成包合物，改变药物的溶解度和稳定性。 化学相互作用： 如催化降解、还原反应。例如，某些杂质可能催化药物的氧化或水解。 4.2 药物在生物体内的分布与转运 吸收： 药物从给药部位进入血液循环的过程。与药物的理化性质（溶解度、脂溶性、pKa）、制剂的释放性质以及吸收部位的生理环境密切相关。 分布： 药物在体内各组织器官的分布。受血流量、组织亲和力、血浆蛋白结合率、跨膜转运能力等因素影响。 代谢： 药物在体内经过酶促反应转化为其他物质的过程，通常使其更易于排泄。 排泄： 药物及其代谢物从体内清除的过程。主要通过肾脏（尿液）和肝脏（胆汁）排泄。 4.3 药物载体与递送系统 为了提高药物的疗效、降低毒副作用，发展了各种药物载体与递送系统，其设计与应用离不开物理化学原理。 脂质体： 由磷脂双层构成的囊泡，可包裹亲水性或疏水性药物。 纳米粒/微球： 聚合物或其他材料制成的微小颗粒，用于药物的缓释、靶向递送。 固体分散体： 将难溶性药物溶解或分散在亲水性载体中，提高其溶解度和生物利用度。 胶束： 如前所述，可用于增溶和药物递送。 4.4 药物的生物相容性 药物制剂与生物体接触时，不应引起不良反应。药物本身的毒性、制剂的理化性质（如pH、渗透压、粒径）以及其中的辅料，都关系到药物的生物相容性。 结语 物理化学原理是理解药物分子行为、设计优化药物制剂的基石。《药剂学物理化学基础》希望能够为读者提供一个坚实的基础，帮助大家深入认识药物，掌握药物研发与应用的关键科学原理。我们相信，通过对这些基础知识的深刻理解和灵活运用，一定能为开发出更安全、更有效的药物贡献力量。 本书的编写并非一蹴而就，其中蕴含了作者们对药学物理化学领域的深入研究与思考。我们力求内容的严谨性与易读性并存，希望能够激发读者对药学科学的兴趣，并引领大家在药物开发与研究的道路上不断探索。

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