體內藥物分析技術在臨床藥學工作中的應用進展

陳亭如，毛士龍

（1.上海大學醫學院, 上海 200444；2.上海市徐匯區中心醫院藥劑科, 上海 200031）

體內藥物分析是從藥物分析學中衍生而來的一門分支學科。它通過分析生物體體液及各組織器官中藥物及其代謝產物濃度，獲取藥物在生物體內數量和質量的變化、藥物代謝方式及途徑等信息，為藥物研究和臨床合理用藥提供科學數據[1]。臨床藥學服務可以提高用藥過程的有效性、安全性、經濟性[2]，在醫療機構的診斷和治療工作中發揮著重要作用。隨著臨床上個體化治療、精準治療的需求增大，以及分析技術的不斷發展，體內藥物分析技術廣泛地應用于臨床藥學工作中，成為促進臨床合理用藥的重要輔助技術之一。本文簡要介紹體內藥物分析技術在臨床藥學工作中的應用情況，為促進體內藥物分析技術應用于臨床工作提供參考。

1 臨床樣本的特點

在臨床實際應用中，體內藥物的檢測分析主要以生物樣品為主，包括血樣、尿液、唾液、頭發、其他組織液或勻漿，血樣包括血漿、血清和全血，其中血漿是最常用的。

1.1 成分復雜且干擾多

生物樣本成分復雜，干擾多，且分析對象的含量低，需要進行富集、純化等預處理，并且需要使用精密的儀器和檢測方法。樣本前處理可以去除生物基質中的蛋白磷脂脂肪酸/鹽/酯、膽固醇和無機鹽類等，降低基質效應影響。常用的臨床生物樣本預處理方法有蛋白沉淀法、液液萃取法、固相萃取法等。部分生物樣本如尿液、糞便、組織的成分復雜，常考慮多法聯用萃取[3]。

1.2 采樣數量和采樣時間有要求

體內藥物分析技術常用于臨床的治療藥物監測和藥代動力學研究,在這些研究中，采樣點的確定是很重要的[4]。采樣時間根據研究目的和研究對象不同而不同。在藥代動力學研究中，采樣時間應設置在3～5 個消除半衰期后，或采樣持續到血藥濃度最大值的1/10～1/20；在臨床治療藥物監測中，采樣時間通常設置在血藥濃度達到谷濃度（c0）和（或）峰濃度（cmax）時[5]；在患者疾病診斷或藥物中毒診斷時，應當立即采樣。此外，不同藥物由于半衰期不同，達峰時間與達穩態時間不同，也會導致采樣時間不同，如地高辛半衰期為36 h，要獲取地高辛穩態血藥濃度則應該在5 個半衰期即180 h后采樣，而丙戊酸半衰期為15 h，要獲取丙戊酸穩態血藥濃度則應在用藥后75 h 采樣。明確采樣時間對后續結果解讀，發揮藥物測定結果的價值至關重要。

1.3 送檢、儲存有嚴格的規定

臨床樣本的轉運和保存是影響檢驗質量和效率的重要環節，對該環節操作不當的樣本進行分析，可能導致較大的誤差，從而誤導臨床決策，對患者安全構成重大風險[6]，因此在采集樣本后要嚴格遵守送檢、儲存的相關規定，以確保藥物能被準確，有效地分析。血液樣本應按照國家、地區或機構的監管要求或政策，在采血前或采血后立即貼上標簽，標明患者的姓名、身份證號碼和/或出生日期，以及采集標本的日期和時間[7]。為了避免標簽遺失以及標簽妨礙觀察液面高度，標簽不可放在容易拆卸的管子的蓋子上，也不能完全包裹住管子[8]。由于檢測結果會受藥物在血液中的穩定性的影響，因此血液采集后應當即刻送檢。在轉運過程中，要按照不同生物樣本的運輸要求，將樣品放置于溫度穩定、內置有固定裝置或緩沖物的轉運箱中進行運送[9]。若樣本要求低溫運輸，還應當用專門的冷鏈途徑運輸，避免反復凍融，以保證生物安全和樣本的效力。

樣品送達檢測點后還應考慮儲存的問題，應事先征詢送檢實驗室，在進行穩定性檢查后，選擇最適宜的條件冷藏樣品。

2 臨床常用的體內藥物分析方法

在臨床工作中，體內藥物的分析檢測技術發揮著重要的作用。它幫助醫學工作者及時掌握患者情況，進行下一步治療計劃的調整。目前臨床上常用的體內分析技術主要有高效液相色譜法（HPLC）、液相色譜-質譜聯用技術（LC-MS/MS）、免疫學檢測技術（IA）、生物傳感技術和毛細管電泳法（CE）等。

2.1 HPLC

HPLC 是一種以經典液相色譜為基礎，以高壓下液體為流動相的色譜分析過程[10]。HPLC 法具有快速、高效和特異性好等優點，且操作簡便，能準確地測定樣品中的目標物質[11]。Yanagimachi 等[12]開發了一種用HPLC 法測定ITP患者血清中艾曲波帕濃度的方法，該法可用于艾曲波帕的治療藥物監測，可提高用藥的有效性和安全性。但由于使用該方法時需要尋找合適的內標物質及樣品處理復雜，限制了其應用。

2.2 LC-MS/MS

串聯質譜法，特別是與液相色譜（LC-MS/MS）結合使用，廣泛應用于檢驗醫學的眾多重要診斷領域，尤其是治療藥物監測（TDM）[13]。與HPLC 法相比，LC-MS 系統體現了色譜和質譜的互補優勢，它結合了高效液相色譜的高分離性能與質譜的高分辨性能，特異性和靈敏度更高，可同時對多種藥物進行檢測[14]，并且對于某些特殊藥品，如精神類藥品的檢測，具有獨特的優勢[15]。Du 等[16]開發了一種HPLC-MS/MS 方法，用于測定大鼠血漿樣品中的瑞德西韋的活性代謝物——GS-441 524（Nuc）的濃度。該方法已成功應用于瑞德西韋的大鼠藥代動力學研究，該方法還可作為COVID-19 患者進一步藥代動力學和臨床療效研究的基礎。但液質聯用技術也存在儀器設備昂貴，對操作人員要求較高等缺點。

2.3 IA

IA 是基于抗原抗體特異性結合反應，利用被測藥物同標記藥物之間競爭抗體結合原理，再以放射計數、比色等方法進行定量分析的檢測方法，具有靈敏度高、特異性強、樣品用量少等特點[17]。常用的IA 有放射免疫分析法、酶聯免疫分析法、偏振熒光免疫分析法等。其中偏振熒光免疫分析是臨床治療藥物濃度監測常用的方法之一。Yang等[18]建立了用偏振熒光免疫分析檢測人尿液樣本中脫氫表雄酮的新方法，可快速有效地診斷腎上腺皮質癌，具有較高的準確性和靈敏度。IA 也存在不足：該法在藥物種類上存在局限性，如放射免疫分析法只能檢測具有免疫活性的物質，且存在放射性污染；此外，該法容易受到內源性化合物或結構相似的藥物引起的免疫交叉反應的干擾，出現檢測藥物濃度讀數假性升高或降低的情況，這會影響臨床決策[19-20]；同時，試劑盒中使用的酶、抗體等價格較貴，且對儲存條件要求較高，有效期較短。

2.4 生物傳感技術

生物傳感器是一種獨立的、集成的分析設備，其中生物識別元件（生化受體，包括酶、抗體、抗原、肽、DNA、適配體或活細胞）與轉導元件（如電化學、光學和機械換能器）保持直接空間接觸，可用于監測藥物和生物標志物（代謝物或蛋白質）的濃度[21-22]，已廣泛應用于臨床、工業、環境和農業分析[23]。它的原理是識別元件對特定的分析物有很高的親和力，兩者相互作用會產生局部物理化學性質的變化，這種變化可以被傳感器捕捉，轉換成可解讀的信號，以此來測定分析物的濃度。

生物傳感技術具有成本低、功耗低、測量速度快、方便攜帶等特點。以此原理研發的可穿戴生物傳感器更是可以進行無創/微創化分析，如微針已經與生物傳感器結合用于檢測抗生素[24-25]和葡萄糖[26]。這對新生兒、幼兒的臨床監測具有很高的價值。此外，光學傳感技術和電化學傳感技術常用于治療藥物監測，它們將生物信號轉化成光學信號或者電流、電位等電化學信號，目前已經應用于抗癌藥物[27-28]、抗生素[29-30]、治療性藥物抗體[31]和促性腺激素類[32]藥物濃度的監測。但由于難以將生物傳感器集成到便攜式設備中并使其小型化，生物傳感器的臨床轉化仍然有限[33]，并且由于易受生物樣本基質影響、背景信號易產生干擾、對前處理的依賴性較強、檢測標準的建立有待完善等原因，光學傳感技術和電化學傳感技術還有待優化。

2.5 CE

CE 是一種以毛細管為分離通道，以高壓電場為驅動力，利用樣品不同組分之間電流淌度或分配行為的差異而實現分離的分析技術。這種新型的液相分離技術，具有分離效率高、分析速度快、樣品消耗少、重現性好、分析模式多樣等優點，在分離分析領域得到了國內外研究者的青睞。文獻研究表明毛細管電泳法可用于分析生物樣本中的藥物，例如用毛細管電泳法可以檢測尿液[34]、頭發樣品[35]中的厄洛替尼及其代謝產物和尿液中的可卡因及其主要代謝產物[36]。但由于毛細管直徑小，使得光路太短，在使用某些檢測方法（如紫外吸收光譜法）時靈敏度較低；其次，電滲隨樣品成分的不同而變化，這也會影響分離的重現性[19]。

3 體內藥物分析在臨床藥學中的應用

3.1 臨床疾病和中毒診斷

臨床上，存在一些特殊情況，醫師不能及時得到疾病完整而確切的信息。這時可以通過體內藥物分析檢測患者體內的藥物種類和濃度，確診疾病，從而及時做出正確的醫學決策。比如李巧艷等[37]提到的一例不良反應報道中，患者服用了不明成分的抗癲癇藥物，通過血液藥物成分進行分析，發現其不良反應癥狀是由于藥物中含有過量苯妥英鈉成分導致的，后及時停藥并針對苯妥英鈉中毒進行治療，患者情況好轉。同時，在用藥過程中，某些藥物中毒的癥狀不明確，例如地高辛中毒可能與心臟病的某些癥狀相似[38]，氨基糖苷類抗生素的腎毒性在臨床上難以與嚴重全身性感染引起的腎毒性區分開來，在懷疑中毒的情況下測量藥物血漿濃度可能有助于區分與確診，以便于預防藥物毒性或盡早對藥物中毒做出處理，提高用藥安全性。

3.2 臨床試驗中創新藥物的藥代動力學研究

藥物臨床試驗作為新藥上市前的臨床研究工作，為新藥的注冊和上市提供安全性及有效性等重要的臨床數據，其中，藥代動力學研究是一個重要組成部分[39]。藥代動力學研究通過體內分析技術來檢測試驗者用藥后的血藥濃度，或對尿液進行藥物及代謝物分析，以此推算出其血藥濃度-時間曲線，然后計算藥代動力學參數，了解藥物在體內的吸收、分布、代謝和排泄的過程以及規律[40]，為新藥研究和后期新藥上市提供可靠的臨床證據。

3.3 研究藥物的相互作用

臨床上聯合用藥時藥物間的相互作用可能會影響藥物的濃度，使藥物的血藥濃度波動，甚至超出治療窗范圍造成不良后果。用體內藥物分析技術監測藥物的濃度，可以探究藥物之間的相互作用，為用藥提供參考。史群志等[41]對兩例患者聯用丙戊酸鈉和利福平后的血藥濃度進行分析，發現增加丙戊酸鈉日服藥后其血藥濃度反而下降，停用利福平改用利福噴丁后丙戊酸鈉血藥濃度上升。從而推測利福平能加速丙戊酸的代謝的結論。探明了丙戊酸鈉和利福平之間的藥物相互作用，便于醫師及時調整給藥方案，以確保治療效果，規避不良反應。

3.4 治療藥物監測（TDM）

由于存在個體和藥代動力學差異，服用相同劑量的患者藥物血清水平可能存在很大差異，當血藥濃度不在治療窗范圍時，可能導致療效不足或者毒性反應[42-43]，并且臨床上某些藥物治療窗較窄，當使用這些藥物時，更容易發生中毒風險。因此臨床上常常采用TDM 來優化藥物劑量，其中運用體內藥物分析技術進行藥物濃度測量是很重要的一步。TDM 通過對測得的藥物血藥濃度進行分析、評估、進而調整藥物劑量，確保患者的藥物濃度在相應適應證的既定治療范圍內，從而保證藥物的療效[4]。研究表明，通過優化和個性化藥物的使用，TDM 可以有效提高療效、減少毒性和不良反應發生率以及降低發生耐藥性的風險[44]， 近年來已經成為藥物精準醫療的重要工具[45]。 《醫療機構分級管理辦法》中也明確要求三級醫院廣泛開展TDM 工作。

4 討論

4.1 血液采樣的侵入性阻礙采樣

在藥效診斷與TDM 時，由于血液采樣具有侵入性[22]以及臨床可能涉及反復取樣，部分患者特別是兒童與老年人可能不愿配合，阻礙了體內藥物分析技術在臨床領域的應用。近年來，針對這個問題，研究者們以減少采樣次數、尋找無創/微創的采樣方法和替代體內樣本種類為思路，做了很多研究。

為減少采樣次數，研究者們優化了有限采樣策略。有限采樣策略是一種通過采集少量的樣品測定藥物濃度，利用藥代動力學模型和蒙特卡洛模擬，算得最優的取樣時間，進而評估藥物暴露以及結合群體藥代動力學來估計0～24 h 的血藥濃度時間曲線下的面積（AUC0-24）的方法[46-47]，該法可以減少采樣次數，并為TDM 提供參考。此外，基于模型引導的精準用藥（MIPD）[48]概念的軟件工具——臨床決策支持系統（CDSS）也被開發出來[49-50]。不同于傳統TDM 的反復采樣反復測量，僅測定一次血藥濃度，CDSS 便可根據該濃度，定量分析個體差異對藥物PK/PD 的影響，并結合患者的個體特征和治療目標，設計出能使藥物保持在治療窗的最佳劑量方案，大大減少了采樣的次數，可有效提高治療效果。對于尋找替代體內樣本種類和無創、微創采樣方法，近年來也有一些新的突破，目前唾液已被證實可以替代血液測特立氟胺的濃度[51]。

但是上述進展也存在一些不足：有限采樣策略需要更多的臨床證據以推廣使用；由于缺乏在臨床環境中的精確性和準確性的驗證，MIPD 仍未廣泛融入臨床實踐，CDSS 也還沒有廣泛集成到常規臨床實踐中[49]，仍需要更多的臨床驗證研究；此外，由于替代基質中藥物的預期濃度低，替代基質需要與更靈敏的分析方法相結合，仍需進一步研究。未來研究可集中于上述方法的優化與臨床證據的補充，也應當開發更多的減少采樣次數以及尋找替代基質/采樣方法，為體內藥物分析技術應用于臨床提供更多的可能。

4.2 藥物監測結果解釋能力弱

TDM 作為個體精準治療的重要部分，雖然已經成為臨床治療的常用輔助手段，但是部分研究表明TDM 目前沒有科學地應用到臨床實踐中。一項有關三環類抗抑郁藥在大學附屬醫院精神科應用情況的研究表明，大約有25%～40%的TDM 申請填寫不完整，還有20%錯誤的劑量調整是由不當的結果解釋造成的[52]。研究表明，半數的醫院雖然應用體內藥物分析技術測量藥物血藥濃度，但未解讀TDM 的報告，臨床工作者可能不清楚如何使用測量的濃度來改善劑量[53]，這表明目前仍然存在著報告解讀和監測結果應用被忽視而重點放在血液監測上的情況。另外，臨床相關人員的報告解讀解釋能力還處于較低的水平[54]。對于血藥濃度測量結果不當或缺失的解讀可能會導致錯誤的醫學判斷，延誤最佳的治療時間，對患者造成不可挽回的傷害。建議對從業人員進行相關知識和技能的培訓，確保藥物監測結果的正確解讀，使體內藥物分析技術和治療藥物監測切實造福于患者。

4.3 臨床檢測方法仍有待完善[19]

上文中提到，生物樣本具有微量、樣品不易重復獲取，干擾組分多的特點，并且生物樣本的測定目標與數據處理復雜，因此體內藥物分析對檢測技術的要求越來越高。現有的分析方法仍然有缺陷，如對藥物種類有局限、樣品中復雜成分干擾大，對樣品前處理依賴性強，大分子藥物缺乏適合的分析方法等。后期研究的方向建議集中在更靈敏更精準的分析方法開發上。

5 結論

體內藥物分析技術作為一種輔助性手段，目前已在臨床藥學工作中得到了廣泛的應用，為促進臨床合理用藥、提高個體化治療水平、減少不良反應的發生提供了很多幫助。但目前仍存在一些有待改進的地方。建議未來的研究可以集中于無創/微創、減少采樣次數的采樣策略的開發；提升解讀藥物監測結果能力以及更精確靈敏的體內藥物分析新技術的開發上，助力體內藥物分析技術應用于臨床藥學工作中，促進臨床合理、精準用藥。