第三章样品前处理和药物提取技术.doc

第三章样品前处理和药物提取技术（Sample Preparation and Extraction Techniques of Drugs）1.掌握样品制备的目的，生物样品预处理一般流程；常用生物样品的制备方法；去除蛋白质的常用方法；缀合物的水解方法；样品预处理应考虑的因素；影响液-液萃取操作过程中的因素；固相萃取技术的原理和特点； 2.熟悉衍生化常用技术，柱切换技术及应用，膜技术，微透析技术及其湍流色谱技术3．了解各方法的发展方向在过去的几十年里，测量技术有了空前的发展，但大部分情况下，还达不到非侵袭性测量，在药物分析中，我们经常会进行一步或多步的前处理步骤，达到富集，纯化和使测量信号提高的目的目前样品制备技术已经发展成为分析/测量学科的一个分支药物测量过程一般包括采集样品，样品制备和分析测量三部分每一部分的要求不同采集样品要体现样品的代表性；样品制备过程要保证目标化合物的物理化学性质不改变样品制备采用什么方法取决于目标化合物本身的性质，样品基质，目标化合物的浓度水平和所使用的分析技术；分析测量采用什么方法取决于所分析的目标化合物性质，如色谱技术用于有机物的分析，原子吸收用于金属离子的分析等。

在药物分析中，经常需要通过分析的手段了解药物在体内的数量与质量的变化，以便获得药物动力学的各种参数及药物生物转化、转运的方式和途径等信息但由于被测生物样品中的药物或代谢物的浓度极低；生物样品中存在各种直接或间接影响测定结果的内源性物质；且样品量少，尤其在连续测定时，很难再度获得完全相同的样品，使得在测定生物样品中的药物及其代谢物时，一般要在测定前进行样品的前处理，即进行分离、纯化、浓集，必要时还需对待测组分进行有机破坏和化学衍生化，从而为后续的测定创造良好的条件本章讨论的样品的有机破坏和提取净化方法也同样适用于药物质量控制中鉴别、检查和含量测定用样品的制备第一节、生物样品的采集、制备、贮存（Collection, Preparation and Storage of Biological Samples）药物分析中的生物样品是一切能够反映用药部位药物浓度的体液、组织和器官如血液、尿液、唾液、乳汁、精液、脑脊液、泪液、胆汁、胃液、胰液、淋巴液、头发、肝脏，肾脏，心脏，肺脏及肠道和脑组织等，其中最常用的生物样品是血液、尿液和唾液血液中药物浓度与作用部位的药物浓度呈正相关，可以较好地体现药物浓度和治疗作用之间的关系。

尿液一般用于生物利用度、尿药排泄量及尿中药物或其代谢物等的测定当唾液中的药物浓度与血浆中的药物浓度比值恒定时，其中的药物浓度可以代表血浆中游离药物浓度，但这种情况仅有少数药物适用其他生物样品在相应的条件下也会被采用，如由于血脑屏障的存在，一般不用脑脊液做药物分析，但是当有病原微生物侵入脑组织，使得血脑屏障受到损害，此时可采用脑脊液进行药物浓度测定；头发作为生物样品一般用来监测滥用药物及用于测定微量元素的含量；在进行动物试验研究药物的体内吸收、分布状态及由于过量服用药物导致中毒死亡欲测定人体内的药物浓度时，常采用肝、胃、肾、肺、脑、肌肉等脏器组织作为生物样品在特殊情况下也有采用乳汁、精液、泪液等作为生物样品一）血液样品1．血样采集 若能直接从动脉或心脏取血最为理想，对于人来说很困难，一般只有在尸体药检时才能取到心血目前使用较多的采血方法是从静脉采血在做静脉取血时，通常是在血管里扎下“滞留针”用一次性注射器从“滞留针”里抽血或直接将注射器针头扎入静脉血管内抽取，抽取的血液移至试管或其他容器时，注意不要用力压出，最好取下针头后轻轻推出，以防溶血2．血样制备对于大多数药物来说，血浆或血清药物浓度与红细胞中药物浓度成正比，所以测定全血不能提供更多的数据，而全血的纯化较血浆或血清麻烦，尤其是溶血后，血红蛋白等会给测定带来影响。

且当药物在体内达到稳态血药浓度时，血浆、血清的化学成分与组织液相近，内含药物直接与组织液接触并达到平衡，有较好的对应关系所以除特殊情况外，一般测定血中药物的浓度，通常是指测定血浆（plasma）或血清（serum）中药物的浓度，而不是指全血(whole blood)中药物的浓度，即血浆和血清是体内药物分析最常用的血液样本但是某些药物与红细胞结合，或药物在血浆和血细胞中的分配比率因病人不同而异，或需专门测定平均分布于血细胞内、外的药物浓度时，或某些情况下由于血浆内药物浓度波动太大，且又难以控制，或因血浆药物浓度很低而影响测定时，则宜采用全血1）血浆的制备将采集的静脉血置含有抗凝剂的试管中，混合后，以2500～3000 r／min离心5～10 min使与血细胞分离，所得淡黄色上清液即为血浆最常用的抗凝剂有肝素（heparin）、EDTA盐、枸橼酸盐、草酸钠等 （2）血清的制备将采集的静脉血置试管中，放置30～60 min。

由于激活了一系列凝血因子，血中的纤维蛋白原形成纤维蛋白，血液逐渐凝固以2500～3000 r／min离心5～10 min，上层澄清的淡黄色液体即为血清尽管血清的获得是经过“凝血”过程，但主要的蛋白如白蛋白、球蛋白的含量及其它成分均与血浆基本相同目前，作为血药浓度测定的样品，血浆和血清可任意选用，并且测定药物浓度的分析方法也可相互通用但血浆比血清的分离速度快，而且制取的量约为全血的50％～60％，而血清只为全血的20％～40％同时血块凝结时易造成药物吸附损失，故大多数情况下还是用血浆进行药物分析测定但如果血浆中含有的抗凝剂对药物浓度测定有影响时，则使用血清样品3）全血的制备 将采集的血液置含有抗凝剂的试管中，但不经离心操作，保持血浆和血细胞混合在一起，则称为全血3．血液样品的储存有的实验要同时采集大量的血液样品，由于受分析速度的限制，往往不能做到边采样边测定，需要将部分样品适当贮存冷藏或冷冻保存是最常用的方法冷冻（-20℃）既可以贮存样品，又可以终止样品中酶的活性血浆和血清都需要在采血后及时分离，一般最迟不超过2 h，分离后再置冰箱或冷冻柜中保存短期保存时，可置冰箱（4℃）中；长期保存时，须置冷冻柜（-20℃）中。

如果不分离就进行冷冻保存，在解冻时易引起溶血，会影响测定结果冷冻的样品测定时，需解冻解冻后的样品应一次性测定完毕，而不要反复冷冻→解冻，以防药物含量下降二）尿液样品1．尿液的采集采集的尿是自然排出的尿因尿液中药物浓度变化较大，所以应测定一定时间内排入尿中的药物总量即应测定在规定的时间内采集的尿液（时间尿或定时尿）体积和尿药浓度如采集24h内的尿液时，一般在上午8点让患者排尿并弃去，立即服药，之后排出的尿液全部储存于干净的容器中，直到次日上午8点再让患者排尿，并加入容器中,将此容器中盛的尿液做为检液2．尿样的保存尿液排出后可逐渐发生物理和化学变化尿液受光照或接触空气，尿液中的尿胆原、胆红素等易氧化变质；尿液容易生长细菌，细菌的生长繁殖使尿素分解，产生氨，使尿液pH升高,会使某些药物分解由于这些原因，如果采集的尿液不能立即进行测定的话，必须加入防腐剂置冰箱中保存，如果仅保存24～36 h时，可置冰箱（4℃）中长时间保存时，应冰冻（-20℃）；常用防腐剂有：甲苯、二甲苯、氯仿、以及醋酸、浓盐酸等利用甲苯、二甲苯等有机溶剂可以在尿液的表面形成薄膜造成乏氧，而醋酸、浓盐酸等可以改变尿液的酸碱性来抑制细菌的生长。

三）组织样品在临床前动物药物代谢动力学试验及临床上由于过量服用药物而引起的中毒死亡时，药物在各脏器中的含量可为药物的吸收、分布、代谢、排泄等体内过程提供重要信息，常常采集肝、肾、肺、胃、脑等脏器及其它组织进行药物的组织分布试验这些样品在测定之前，首先需将样品均匀化，制成水基质溶液，然后再用适当方法萃取药物组织处理的一般方法有：1．匀浆化法： 组织检材中加入一定量的水或缓冲液，在匀浆机中匀浆，使被测药物溶解，取上清液供萃取用该法最为筒单，但对大多数药物、毒物的回收率低2．沉淀蛋白法： 在组织匀浆中加人甲醇、乙睛、高氯酸、三氯醋酸、钨酸钠-硫酸、硫酸锌-氢氧化钠等蛋白沉淀剂，沉淀蛋白质后取上清液供萃取用该法操作简单，但有些药物、毒物回收率低 组织匀浆化加水混匀后取上清液法和组织匀浆化加蛋白沉淀剂混匀后取上清液法是两种操作极为相似的简便快速方法加蛋白沉淀剂所得上清液通常清澈透明，萃取后制得的供试液杂质较少，因此常被采用 3．酸水解或碱水解： 组织匀浆中加入一定量的酸或碱，置水浴中加热，待组织液化后，过滤或离心，取上清液供萃取用酸或碱水解只分别适合在热酸或热碱条件下稳定的少数药物和毒物 4．酶水解法： 组织匀浆中加入一定量酶和缓冲液，置水浴上水解一定时间，待组织液化后，过滤或离心，取上清液供萃取用。

最常用的酶是蛋白水解酶中的枯草菌溶素它不仅可使组织溶解，并可使药物析出枯草菌溶素是一种细菌性碱性蛋白分解酶，可在较宽的 pH范围（pH7．0-11．0）内使蛋白的肽键降解，在50－60℃具有最大活力 酶解法的优点是可避免某些药物在酸及高温下降解；对与蛋白质结合紧密的药物可显著改善回收率；可用有机溶剂直接提取酶解液而无乳化现象生成；当采用HPLC法检测时，无需再进行过多的净化操作酶解法的主要问题是不适用于在碱性下易水解的药物第二节 生物样品的预处理（Pretreatment of Biological Samples）在测定体内药物及其代谢物时，除了少数情况将体液作简单处理后进行直接测定外，一般在最后一步测定之前都要进行适当的样品预处理，从而为药物的测定创造良好条件一）生物样品预处理的目的1．使药物或代谢物从结合物及缀合物中释放出来，以测定药物或代谢物的总浓度药物进入体内后，会经历转运（吸收、分布、排泄）和转化（代谢）过程，因此，除了游离型（原型）药物外，还有代谢物、药物或其代谢物与内源性物质葡萄糖醛酸或硫酸等结合而成的缀合物、药物与蛋白质结合的结合物等多种存在形式，必须先进行预处理，使药物或代谢物从结合物或缀合物中释放出来，以便测定药物或代谢物的总浓度。

2．生物样品介质组成复杂，对药物测定干扰多，且仅含微量药物组分，必须先经过分离、纯化、富集如血浆或血清中既含有高分子的蛋白质和低分子的糖、脂肪等有机化合物，也含有Na+、K+、Cl-等无机化合物；尿液中也是既含有机化合物如尿素、肌酸、尿囊素、氨等，也含有无机化合物Na+、K+、Cl-等,可见常用的生物样品有很多内源性的物质，组成很复杂，经常会在测定目标化合物的时候有干扰而通常所获取的生物样品，例如血液、尿液、组织、唾液、头发等，其药物含量均较低（一般为µg或ng水平）因此，需将样品进行适当处理，使组分得到纯化、富集3．为了适应和满足测定方法的专属性要求一些专属性强、灵敏度高、不受样品中内源性杂质、药物代谢产物干扰的分析方法，如免疫分析方法和酶分析方法等，通常采用微量的样品（如血清为100 μl以下），可不进行预处理直接进行检测而紫外分光光度法、比色法、荧光分析法等光谱法,由于不具备分离功能，又易受分子结构相似化合物的干扰，样品的预处理就显得十分必要4．防止分析仪器的污染，提高测定方法的效能生物样品介质中的脂肪、蛋白质、不溶性颗粒等杂质可污染分析仪器生物样品的预处理方法随各种分析仪器的耐受程度不同而不同。

如HPLC仪，为防止蛋白质在色谱柱上的沉积、堵塞，防止分析重现性下降等，至少需要进行除去血浆或血清中蛋。