药剂学研究热点与发展
李想 杨玉晗 阚君瑞 李雅楠 李美钰
黑龙江中医药大学 黑龙江哈尔滨 150006
随着国家十四五规划将生物医药作为重点产业之一,药剂学在药物研发与临床应用中发挥着日益重要的作用,通过缓控释制剂、靶向制剂、前体前药制剂促进药物吸收、掩蔽不良气味、降低药物副作用,进而提高患者依从性与提升药物疗效。同时,新型技术如微型包囊技术、固体分散体技术和纳米递药系统技术的发展,为解决靶向性、递送速率等问题提供了新思路。而多学科交叉融合模式、生理药代动力学模型更将药剂学的研究送上了新的高度。本文旨在综述以上内容的研究热点与相关进展,为未来药物研发与临床研究提供参考,从而推动科研领域及医药事业发展。
1. 药剂学概述
药剂学是现代医学的重要分支学科,以药物剂型和药物制剂为研究对象,主要研究如何将药物原料加工成适合临床使用的安全、有效、稳定的剂型。药剂学的核心任务包括药物剂型设计、生产工艺优化和质量控制等。简单来说,药剂学就是研究如何把药物制成片剂、胶囊、注射液、贴剂等不同形式,使其在人体内发挥最佳疗效,同时降低药物副作用,提高患者依从性。
目前,我国的药剂学发展经历了从传统经验制药到现代科学制药的转变,早期的剂型主要依赖复杂的人工操作,如中药的丸、散、膏、丹等传统剂型,。而随着分子影像学、分子生物学和材料科学的进步,药剂学与其相关学科交叉融合,逐渐发展成一门综合性学科,并向新技术新剂型方向快速发展。
20 世纪以来,随着物理学与生物药剂学兴起及在计算机数字化智能化的背景下,出现了运用计算机虚拟模型如生理药代动力学模型(PBPK)。生理药代动力学模型通过模拟人体代谢过程,辅助预测缓释制剂的血药浓度波动,利用人工智能计算优化固体分散体的辅料配比使药剂学进入数字化快速发展阶段。这一技术引入使得药物制剂的质量和稳定性大幅提升,片剂、胶囊、注射液等现代剂型逐渐普及,而缓控释制剂、靶向制剂、前体前药制剂等新剂型应运而生,微型包囊技术、固体分散体技术、纳米递药系统技术的发展更为我国医疗健康事业注入了新的活力。
2. 药剂学研究现状
2.1 研究模式
近年来,药剂学的研究已经突破了传统单一学科的局限,其研究模式逐步呈现出多学科交叉相融的趋势,这种研究模式通过整合不同学科的理论方法和技术手段,为药剂学研究开辟了新的发展路径。
多学科交叉融合模式在药剂学研究中主要体现在以下几个方面:首先,材料科学的进步为新型药物递送系统的开发提供了重要支撑。纳米材料、高分子材料等新型载体材料的应用,使得药物的靶向递送、缓控释等成为可能。其次,分子生物学和细胞生物学的发展深化了人们对药物作用机制的理解,为精准给药系统的设计提供了理论基础。再者,计算机科学与人工智能技术的引入,极大地提升了药物制剂研发的效率和精准度。
这种交叉融合的研究模式具有显著优势:一方面,它能够整合不同学科的优势资源,形成协同创新效应;另一方面,它可以促进新理论、新方法的产生,推动药剂学研究的创新发展。值得注意的是,多学科交叉融合也对研究人员提出了更高要求。研究人员不仅需要掌握药剂学专业知识,还需要了解相关学科的基础理论和技术方法。这要求科研团队必须具备合理的学科背景构成,并建立有效的跨学科合作机制。
2.2 研究方法
生理药代动力学模型是目前药剂学研究的核心方法,生理药代动力学模型通过计算机模拟人体器官的血流量、酶活性等生理参数,能够模拟预测药物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄的动态过程。
PBPK 模型的构建通常包括以下几个关键步骤:首先需要建立包含主要器官和组织的生理学模型框架,然后整合药物的理化性质参数,最后通过数学模型描述药物在各组织中的动态变化过程。这种建模方法具有明显的优势:它能够充分利用临床前研究数据,预测药物在人体内的药代动力学行为;可以考察不同生理条件(如年龄、种族、疾病状态等)对药物代谢的影响。
在药剂学研究中,PBPK 模型的应用主要体现在以下几个方面:在制剂研发阶段,该模型可以指导剂型设计和优化,预测不同剂型的体内行为;在处方前研究中,可以帮助筛选候选化合物;在仿制药研发中,可用于生物等效性评估。此外,PBPK 模型还能够考察食物对药物吸收的影响,为临床用药方案的制定提供科学依据 。
随着计算机技术的发展,PBPK 模型正朝着更加精细化、数字化的方向发展。若结合人工智能技术,PBPK 模型的预测能力和应用范围将得到进一步提升。这种发展态势使得 PBPK 模型在药剂学研究中的地位日益重要,逐渐成为连接基础研究和临床应用的重要桥梁。
3. 药剂学研究进展
3.1 新的技术
微型包囊技术:微型包囊技术是指利用天然或合成高分子材料将固体药物或者液体药物包裹成微小颗粒的技术。该技术可以显著改善药物的稳定性、掩蔽不良气味、提高患者依从性,并实现药物的缓释释放或靶向释放。如环孢素 A 微囊制剂能延长血药浓度维持时间达12 小时,该技术核心在于可以保护药物免受外界环境影响,提高生物利用度,但由于生产工艺复杂,包封率不易控制,且部分包囊材料可能影响药物释放,该问题对微型包囊技术的发展亟待处理与解决。
固体分散体技术:固体分散体技术是将难溶性药物以分子、胶态或微晶状态分散在固体载体中的制剂技术。该技术可显著提高难溶性药物的溶解度和生物利用度等问题。根据黄晓奇(2012)的研究,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为载体制备的布洛芬分散体,溶出速率较传统片剂提升 5-8 倍。该技术具有有效改善药物溶出特性;但其可能存在物理稳定性问题,如药物重结晶等问题,仍需科研工作者深入研究。
纳米递药系统技术:纳米递药系统技术作为目前热点研究项目,其在肿瘤领域发挥重要价值。纳米是一种粒径在 10-100nm 之间的高分子微粒,纳米递药系统是指粒径在 10-1000nm 范围的药物载体系统。由于肿瘤血管间隙大约只有 100nm 左右,故只有粒径小于 100nm 的粒子才能进入内部,从而发挥药物疗效。而冯敏(2014)提出纳米水凝胶可保护蛋白类药物免遭酶解,如胰岛素纳米凝胶控释 72 小时。该技术可显著提高药物的靶向性和生物利用度的问题。
3.2 新的剂型
缓控释制剂:缓控释制剂是指通过特殊手段来调节药物释放速率,从而达到延长药物效果,减少给药次数,提高患者依从性,降低毒副作用,提高生物利用度的目的。其中缓释制剂是通过非恒定速率缓慢释放药物,而控释制剂是通过恒定速率缓慢释放药物。如目前市面销售的硝苯地平控释片每日只需服用一次,能维持稳定的血药浓度。但是由于制剂工艺复杂,故可能出现剂量突释现象。
靶向制剂:靶向制剂是指能将药物选择性地递送至特定的细胞,组织,器官的制剂。旨在提高药物疗效,降低药物毒性作用,提高生物利用度等。按照靶向机制可分为被动靶向,主动靶向,物理化学靶向三类,其核心特点是精准递送与可控释放,主要应用于抗肿瘤、基因治疗等领域。缓控释制剂的技术革新集中在口服领域,采用渗透泵技术的二甲双胍控释片,每日单次服用即可维持 24 小时平稳血药浓度,临床试验显示其降糖效果比普通片剂提高 23% 。但由于研发成本高,部分靶向制剂可能出现免疫原性这一问题仍待解决。
前体前药制剂:前体前药是指本身无活性或低活性,需要在体内经化学转化或者酶催化后释放出活性药物分子的一类化合物。其设计策略是用一定的官能团分子或载体与具有药理活性的药物分子以共价键结合,在体内经过活化释放出活性药物从而发挥治疗作用。旨在改善某些具刺激性、毒副作用、溶解度低、吸收性差的药物药物动力学及药物效应学的特性,提高药物治疗作用并减少不良反应。例如,目前常用于治疗帕金森疾病核心药物左旋多巴,帕金森疾病主要是由于脑内多巴胺分泌严重不足导致,但由于多巴胺极性大,不能透过血脑屏障且副作用较大,故采用极性低可以透过血脑屏障且副作用小这一特性来治疗帕金森疾病。目前前体前药作为一直创新型药物设计策略,随着新型载体材料的发展,为未来药物研发及临床治疗提供了巨大的潜力。
4. 总结与展望
值得关注的是,虽然我国药剂学在近几年实现了从传统剂型到如今的高端制剂转型且研究热点集中在技术创新与剂型升级两方面,但仍跟国际水平存在差距。第一,我国药剂学在基础理论研究方面相对薄弱,设施设备相对低端,许多高端理论及设备仍依赖国外引进。第二,药剂学高级人才欠缺,自主创新能力亟待提高。第三,虽然部分企业具备先进生产能力,但整体制药工业仍存在低水平重复建设问题,高端制剂如纳米药物、生物制剂的生产能力有限。 第四,部分国产药物制剂的质量稳定性与发达国家相比仍有差距,影响了国际竞争力。未来,我国药剂学应加强基础研究,推动产学研结合,培养创新型人才,提高自主创新能力,同时优化制药工艺,提升产品质量,以适应全球医药市场的发展需求,为我国药物研究与临床实践注入新的活力。
参考文献:
[1] 邓科蕾 , 谢立颖 . 药剂学研究现状及其在临床中的应用 [J]. 广东化工 ,2020,47(09):89-90.
[2] 陈代锋 . 药剂学研究的现状和对我国药剂学发展的战略思考[J]. 大家健康 ( 学术版 ),2013,7(21):210-211.
[3] 刘宏锐, 陈芳, 相小强, 全应军, 金莎莎. 生理药代动力学建模在药剂学中的应用 [J]. 中国医药工业杂志 ,2019,50(04):383-391.
[4] 周宇扬 , 王艺霖 , 伍世锦 , 李俊明 , 庄武奇 , 方芊钰 . 计算药剂学应用的研究进展 [J]. 智慧健康 ,2024,10(29):15-18+25.
[5] 时念秋 , 张秀荣 , 张宏梅 , 王丹 , 王丽娜 , 李景华 , 崔佰吉 , 雷钧涛 . 多学科交叉在药剂学发展中的应用及意义 [J]. 吉林医药学院学报 ,2014,35(03):203-206.
[6] 侯丽爽, 周四元, 宦梦蕾, 王伟, 成颖, 刘道洲, 叶威良, 张邦乐.药剂学实验中虚拟仿真与人工智能结合的应用与效果分析 [J]. 医学教育研究与实践 ,2025,33(04):519-525+532.
[7] 谭 成 芳 . 新 时 期 药 物 制 剂 新 技 术 研 究 [J]. 科 技 视界 ,2024,14(32):91-93.
[8] 黄晓奇 , 李国庆 . 药剂学新技术及其在改善药物功效中的作用[J]. 中国当代医药 ,2012,19(35):23-24.
[9] 李丽园 . 浅析药剂学新技术及其在改善药物功效中的作用 [J].世界最新医学信息文摘 ,2015,15(60):119.
[10] 冯敏 . 在药剂学中水凝胶的应用研究 [J]. 黑龙江科技信息 ,2014,(36):110.
[11] 孟令婷 , 顾艳丽 . 口服缓控释制剂药剂学特点及临床应用 [J].中国药物经济学 ,2020,15(11):125-128.
[12] 廉伟伟 , 吕双双 , 刘金海 , 周敬 . 口服缓 / 控释药物制剂技术研究进展 [J]. 化工设计通讯 ,2023,49(10):207-209.
[13] 郝永伟, 万国运, 陈红丽. 药剂学高端药物制剂案例库建设的探索 [J]. 药学教育 ,2025,41(03):101-105.
[14] 章玲 , 孟召栋 . 我国药剂学发展概况 [J]. 临床合理用药杂志 ,2013,6(21):25-26.
[15] 周厚贤 . 药剂学研究的现状和发展方向 [J]. 中国医药指南 ,2012,10(36):63-64.
作者简介:李想(2002.10),女,汉,黑龙江绥化人,本科药学专业