動物實驗給藥進(jìn)行時,藥物不溶解怎么辦???
開始動物給藥了,卻發(fā)現(xiàn)你的目標(biāo)化合物在水里根本溶不了?生物系的同學(xué)可能第一時間想到“大名鼎鼎”的DMSO(二甲基亞砜)。確實,DMSO在溶解難溶藥物方面很有名,但在動物實驗中,它的用量是有嚴(yán)格限制的,原則是“能不用就不用,能少用就少用”。那么問題來了:藥物既不溶于水,又不想或不能用太多DMSO,我們還能怎么辦?別擔(dān)心,除了DMSO,助溶劑的選擇其實不少!這篇文章就從藥化和藥理的角度,和大家聊聊動物實驗中藥物溶解的正確打開方式。
首先,認(rèn)識一下常見的溶劑
為了讓藥物乖乖溶解并安全有效地給到動物體內(nèi),我們會用到不同的輔料,主要包括以下幾類:
水溶液: 這是最理想的起點,因為它最接近動物體內(nèi)的生理環(huán)境。常用選項有:水、生理鹽水(0.9% NaCl)、5%葡萄糖水(D5W)、以及pH值在2到9之間的緩沖溶液(Buffer)。不過,現(xiàn)實是很多藥物分子的設(shè)計初衷就不是高度水溶性的(尤其是一些先導(dǎo)化合物),所以單靠水溶液常常搞不定。
環(huán)糊精: 你可以把它們想象成分子級別的“救生圈”。環(huán)糊精是一種環(huán)狀的糖分子,外面親水,里面有個疏水的“口袋”。這個口袋正好可以“包住”那些水溶性差的藥物分子,形成更容易溶于水的包合物。最常用且相對安全的是羥丙基-β-環(huán)糊精(HP-β-CD)和磺丁基-β-環(huán)糊精(SBE-β-CD),它們是目前FDA批準(zhǔn)可用于注射的環(huán)糊精類型。SBE-β-CD的助溶能力通常更強(qiáng)一些。
助溶劑: 這類溶劑本身溶解能力很強(qiáng),能幫助藥物在水相中分散或溶解。常見的有:二甲基亞砜(DMSO)、甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMA)、乙醇、聚乙二醇(如PEG400)、丙二醇(PG)、異丙醇等。它們各有特點,選擇時需考慮毒性和對特定給藥途徑的適用性。
表面活性劑: 它們不僅幫助溶解,更關(guān)鍵的作用是防止藥物在進(jìn)入體內(nèi)后被體液稀釋時瞬間析出沉淀(這很危險)。傳統(tǒng)的有吐溫80(Tween 80)、聚氧乙烯蓖麻油(Cremophor EL/RH40)等。新型的如Solutol HS-15(聚乙二醇-15-羥基硬脂酸酯)、甘油酯44/14(Gelucire 44/14)等,通常具有更好的助溶效果、生物相容性和安全性,現(xiàn)在更常被推薦使用。
脂類: 對于脂溶性特別強(qiáng)的藥物,油脂類輔料可能更合適,比如豆油、中鏈甘油三酯(如Miglyol 812)等。
拿到一個新化合物,配藥策略怎么定?
了解了工具,下一步就是動手實踐了。面對一個新化合物,我們可以按以下步驟摸索:
1. 初步結(jié)構(gòu)判斷(僅供參考):
看看分子結(jié)構(gòu):親水基團(tuán)多(如-OH, -COOH, -NH2)通常暗示水溶性可能好些;疏水基團(tuán)多(如長碳鏈、苯環(huán)、鹵素)則可能水溶性差。 酸堿基團(tuán)提示:如果堿性基團(tuán)(如-NR2)多,調(diào)低pH可能增加溶解度;酸性基團(tuán)(如-COOH, -SO3H)多,調(diào)高pH可能有幫助。重要提示: pH調(diào)整范圍最好控制在2-9之間,避免刺激動物組織。但是! 結(jié)構(gòu)預(yù)測只能給個大概方向,并不絕對可靠(例如鹽酸小檗堿結(jié)構(gòu)親水卻難溶),所以必須實際測試。
2. 遞進(jìn)式溶解測試: 這是最核心的環(huán)節(jié)。我們的原則是:優(yōu)先選擇最簡單的、毒性最小的配方,不行再逐步增加復(fù)雜度。
第一步:嘗試單一溶劑: 首選純水、生理鹽水、D5W,或者嘗試10%-40%的HP-β-CD/SBE-β-CD水溶液,或者pH 2-9的Buffer。大部分化合物在這一步可能還是溶不了,但值得一試。 第二步:加入助溶劑/表面活性劑: 如果單一溶劑失敗,就需要組合拳了。參考下面的表格,從相對簡單、輔料種類少且濃度低的配方開始嘗試(比如從上往下)。注意配制的技巧:通常是先將藥物溶解在少量助溶劑(如DMSO)或表面活性劑中,確保完全溶解后,再緩慢稀釋到水相(如生理鹽水)中。 常用給藥配方參考表 (p.o.=口服, IV=靜脈注射) 小貼士: 配方中各輔料的比例(尤其是助溶劑和表面活性劑)不是固定的,你需要根據(jù)藥物實際溶解情況,從小比例開始嘗試并調(diào)整。 “10% DMSO + 90% Saline” 是指:先將藥物溶解在體積相當(dāng)于最終溶液總體積10%的DMSO中,然后再用體積相當(dāng)于最終溶液總體積90%的生理鹽水稀釋。 找到能溶解藥物的配方只是第一步,要安全有效地用于動物實驗,還必須考慮這些關(guān)鍵點: 1. 輔料的毒性是硬約束:所有的助溶劑和表面活性劑都有潛在的毒副作用或可能干擾生物系統(tǒng)(如有些表面活性劑會影響P-gp轉(zhuǎn)運(yùn)體)。必須嚴(yán)格遵守它們在動物體內(nèi)的安全使用劑量范圍! 開篇強(qiáng)調(diào)DMSO限量使用就是這個道理。下表提供了常見輔料的安全用量參考。務(wù)必查閱最新文獻(xiàn)確認(rèn)你所用輔料的特定物種安全劑量。 藥物早期制劑賦形劑推薦使用范圍(基于小鼠/大鼠模型)[1] (a) 協(xié)同作用: 大多數(shù)助溶劑、表面活性劑或環(huán)糊精可與弱堿/弱酸性藥物的pH調(diào)節(jié)聯(lián)用,以協(xié)同增強(qiáng)溶解性。 (b) 適用范圍基礎(chǔ): 給出的濃度范圍主要基于小鼠或大鼠模型;單次給藥體積通常約為10mL/kg。 縮寫說明:i.v.=靜脈注射。 重要提示:使用前務(wù)必查閱具體賦形劑的最新安全數(shù)據(jù)和目標(biāo)動物的種屬特異性限制。此表僅供參考。 給藥途徑?jīng)Q定溶劑要求: 靜脈注射 (i.v.): 必須是等滲溶液(如生理鹽水、D5W常用作基礎(chǔ)水相),以避免溶血或組織損傷。對溶液的澄清度、微粒、無菌要求極高。 口服 (Oral): 對等滲性要求不高,用水作基礎(chǔ)水相通常即可。更關(guān)注對胃腸道的刺激性和吸收影響。 2. 嚴(yán)防體內(nèi)析出: 這是靜脈給藥的大忌。當(dāng)含有助溶劑(如DMSO)的藥液進(jìn)入血液被大量稀釋時,藥物可能瞬間析出形成微小結(jié)晶,堵塞血管,非常危險。加入適量的表面活性劑(如Solutol HS-15)是防止體內(nèi)析出的重要手段[2]。 3. 給藥濃度與體積的平衡: 動物給藥體積有范圍(如小鼠大鼠常為1-10 mL/kg)。如果藥物溶解性差,可以嘗試用允許的最大體積(如10 mL/kg)來配制較低濃度的藥液(比如需要10 mg/kg劑量,用10 mL/kg體積,濃度就是1 mg/mL)。反之,溶解性好時,體積不宜過小(如小鼠用1 mL/kg,20g小鼠只給20μL,誤差大)。 4. 藥液穩(wěn)定性: 如果沒考察過藥液的穩(wěn)定性,強(qiáng)烈建議現(xiàn)配現(xiàn)用,避免因放置(尤其冰箱冷藏)導(dǎo)致藥物降解或析出。光照、高溫也可能影響穩(wěn)定性。 藥物溶解是動物實驗的關(guān)鍵第一步,確實有點繁瑣,涉及藥化、藥劑、藥理多方面的知識。不要過度依賴結(jié)構(gòu)預(yù)測(淫羊藿苷有糖基也難溶于水就是例子),最靠譜的方法是動手做小規(guī)模預(yù)實驗(比如在EP管里少量嘗試不同配方)。希望這篇文章能幫你少走彎路,順利推進(jìn)實驗~
配方選好了就完事?關(guān)鍵注意事項不能忘

最后的小心得
參考文獻(xiàn)
[1] Li P, Zhao L. Developing early formulations: practice and perspective[J]. Int J Pharm, 2007, 341(1):1-19. [2] Rowe, R.C., Sheskey, P.J., Weller, P.J., 2003. Handbook of Pharmaceutical Excipients, 4th ed. Pharmaceutical Press & American Pharmaceutical Association.
