Farmakokinetyka furaginy jako przykład procesu pierwszego rzędu w modelu jednokompartmentowym zawierającym sztuczną nerkę jako układ eliminujący lek

Transkrypt

1 1 Matriał tortyczny do ćwicznia dostępny jst w oddzilnym dokumnci, jak równiż w książc: Hrmann T., Farmakokintyka. Toria i praktyka. Wydawnictwa Lkarski PZWL, Warszawa 2002, s Ćwiczni 6: Farmakokintyka furaginy jako przykład procsu pirwszgo rzędu w modlu jdnokompartmntowym zawirającym sztuczną nrkę jako układ liminujący lk Farmakokintyka jst nauką o szybkości procsów absorpcji (wchłaniania), dystrybucji, biotransformacji i wydalania lków z organizmu. Jj praktycznym zastosowanim jst badani przbigu zmian stężnia (ilości) lku i jgo mtabolitów w płynach ustrojowych, tkankach i wydalinach z równoczsnym ustalanim zalżności matmatycznych opisujących i tłumaczących znalzion dan analityczn. Ustalni równań matmatycznych ma na clu wyznaczni odpowidnich paramtrów farmakokintycznych, a w konskwncji umożliwini skutczngo i bzpiczngo dawkowania lku. Działani farmakologiczn wilu lków zalży od ich stężnia w krwi i tkankach. Stężni lku w krwi zalży od podanj dawki, objętości krwi i szybkości, z jaką tn lk jst mtabolizowany. W najprostszym przypadku rakcja mtabolizmu jst rakcją pirwszgo rzędu (tzn. jj szybkość zalży tylko od stężnia jdngo substratu). Substancja A przchodzi w B z szybkością k, co możmy zapisać jako:. A k Zmiana stężnia c substancji A w czasi t po jdnokrotnj inikcji jst opisana równanim: kt ( t) (1) gdzi: = początkow, zalżn od dawki stężni substancji, k - stała szybkości rakcji. Stężni po N koljnych inikcjach odbywających się z odstępm czasu T wynosi: n k (2T ) k (3T ) k (( N 1) T )) ( ) B = 0... (2) W przypadku infuzji odbywającj się z stałą szybkością Q zmiana stężnia substancji w układzi dana jst wzorm: Q kt ( t) = (1 ) (3) k V gdzi: V - jst objętością płynu w układzi. Po pwnym (długim) czasi stężni substancji w układzi ustala się na poziomi nazywanym stężnim asymptotycznym, równym: Q = (4) k V 1

2 2 Wykonani ćwicznia: Aparat nazywany popularni sztuczną nrką" ma za zadani zastąpić funkcję wydalniczą uszkodzonych nrk. Jgo rola polga ona na oczyszczaniu krwi z substancji toksycznych za pomocą jj dyfuzji przz błonę półprzpuszczalną. Zasadniczą częścią sztucznj nrki jst wkład dializacyjny (dializator), złożony z ciniutkich rurk wykonanych z octanu clulozy. Przpływająca przz ni krw oczyszcza się dzięki przchodzniu szkodliwych substancji do otaczającgo rurki płynu dializacyjngo. Warunkim skutczności tj mtody oczyszczania jst zdolność przchodznia substancji trujących lub ich mtabolitów przz błonę półprzpuszczalną. Zdolność tę mają substancj drobnocząstczkow rozpuszczaln w wodzi i ni związan z białkami. Korzystając z tgo modlu będzimy okrślali szybkość liminacji lku z badango układu (w naszym przypadku organizm człowika zastąpi zlwka w którj rozpuścimy badany lk). Szybkość usuwania lku z układu będzi uzalżniona od szybkości przpływu lku przz nrkę (szybkość przpływu rgulowana jst przz pompę prystaltyczną). W clu okrślnia stężnia lku w układzi nalży dokonać pomiaru absorbcji światła przz roztwór lku. Na podstawi odczytu z krzywj wzorcowj okrślamy następni stężni lku. 1) Sporządzani krzywj wzorcowj furaginy Stężni furaginy w poszczgólnych próbach można odczytać z krzywj wzorcowj. W tym clu nalży przygotować srię 5 roztworów wzorcowych. Z roztworu wzorcowgo furaginy (250 mg/l) nalży przygotować próby o stężniu: 25 mg/l; 50 mg/l; 100 mg/l; 150 mg/l. Następni nalży dokonać pomiaru absorbancji (λ=415 nm) poszczgólnych roztworów (łączni z roztworm wyjściowym). Na papirz milimtrowym wykonać wykrs zalżności absorpcji (A) od stężnia furaginy (). 2) Sporządzni roztworu furaginy Dwi tabltki furaginy rozgniść w moździrzu i rozpuścić w ml wody. Otrzymany roztwór przsączyć, tak aby usunąć wszlki nirozpuszczon pozostałości. Uwaga: wntualn zawisiny w roztworz mogą przyczynić się do uszkodznia dializatora! 3a) Okrślani szybkości liminacji furaginy z badango układu: Do zlwki wlwamy 250 ml przsączongo roztworu furaginy i umiszczamy w nij przwody prowadząc do/z sztucznj nrki. Ustawić ją na miszadl magntycznym roztwór powinin być miszany podczas wykonywania ćwicznia. Włączyć przpływ wody w 2

3 3 dializatorz, tak aby rurki dializatora były stal omywan wodą szybkość przpływu ni powinna być zbyt duża aby ni uszkodzić dializatora (skonsultować z osobą prowadzącą ćwicznia). Z badango układu (zlwki zawirającj lk) pobiramy niwilką próbkę (1-3 ml; kuwt napłniamy do ¾ wysokości) i mirzymy absorbancję przy 415 nm (jako odnośnik stosujmy wodę). Następni przlwamy zawartość kuwty z powrotm do naczynia i uruchamiamy pompę prystaltyczną. Szybkość przpływu okrśla prowadzący ćwicznia (domyślni 80 ml/min). Po uruchominiu pompy wwnątrz dializatora będzi zachodziła liminacja furaginy. Oczyszczony roztwór jst kirowany z powrotm do zlwki. W wyniku zmnijsznia stężnia lku spada absorbancja roztworu. lm obsrwacji zmian stężnia w czasi, co 3 minuty pobiramy próbkę i dokonujmy pomiaru absorbancji. Wyniki odnotować w zszyci w formi tabli przdstawionj poniżj. Pomiary prowadzimy do czasu, aż absorbancja ni będzi ulgać zmiani (ni będzi się zmnijszać) ni dłużj niż 30 minut. Nr pomiaru zas (t) [min] Stężni furaginy odczytujmy na podstawi krzywj wzorcowj (sprawdzamy jakij wartości absorbancji odpowiada stężni furaginy i wynik zapisujmy w tablc). Stałą szybkości (k) wyliczamy zgodni z kintyką rakcji I-go rzędu: 2,303 a k = log t ( a x) (5) gdzi: a - stężni początkow substratu (wartość wyjściowa, t=0), (a - x) stężni substratu, który ni wszdł jszcz w rakcję (stężni próby w czasi t) t czas, po którym dokonano pomiaru Następni z wyliczonych wartości k wyciągnąć wartość śrdnią (k śr ). 3b) W drugij części ćwicznia nasza badana substancja jst dostarczona do układu (wilokrotna inikcja). Do roztworu, który pozostał w zlwc wprowadzamy ok. 150 ml przsączongo roztworu furaginy (przygotowango na początku ćwicznia). Zlwkę z furaginą ustawiamy na miszadl magntycznym (w trakci wykonywania ćwicznia roztwór musi być miszany). Mirzymy absorbancję tgo roztworu, a następni uruchamiamy pompę * Ni wyliczamy stałj w czasi 0. Ni możmy dzilić przz 0!!! Absorbancja (A) stężni () Stała szybkości [k] [min -1 ] - * 3

4 4 prystaltyczną (prędkość przpływu ustawiamy na 80 ml/min). o 3 minuty z badango układu pobiramy próbę i mirzymy jj absorbancję. Po 5 minutach od uruchominia pompy do układu dodajmy 50 ml roztworu furaginy. Dodatk (inikcję) lku powtarzamy co 5 minut (trzykrotni). Notujmy wartości absorbancji na podstawi których sporządzamy wykrs zmian absorbancji (stężnia furaginy) w czasi (t): A= f (t). Przy pirwszj inikcji zmiana stężnia lku w czasi jst podana równanim: ( t) = 0 (6) gdzi c 0 zalży liniowo od dawki lkarstwa. Jśli koljn inikcj odbywają się z odstępm czasu T, to stężni lkarstwa tuż po jgo N-tym podaniu jst opisan równanim: 2kT 3kT ( N 1) kt ( ) n = 0... (7) gdzi koljn wyrazy w nawiasi są fktm inikcji wczśnijszych, niż inikcja N-ta. Sumując powyższy szrg gomtryczny otrzymamy warunk w granicy dużj ilości inikcji: kt < 0 = max (8) Natomiast stężni lkarstwa tuż przd N-tą koljną inikcją jst opisan równanim: 2kT NkT ( ) n = 0... (9) co po zsumowaniu daj warunk: NkT N = 0 > min (10) Przy zadanym minimalnym c MIN (tj. dającym skutk traputyczny) i maksymalnym c MAX tolrowanym przz organizm poziomi lku nalży tak dobrać wilkość pojdynczj dawki i odstęp pomiędzy inikcjami, aby stężni lku w organizmi ni przkraczało poziomu maksymalngo i osiągnęło poziom traputyczny po N podaniach. Przy zadanym c = MIN 1,5 mg/l, c = MAX 75 mg/l, N=3 oraz k (wyliczon w części 3a), proszę wyznaczyć c 0 i T. Sprawozdani powinno zawirać: 1. Wykrs zalżności absorbancji (A) od czasu (t), w jakim dokonywano pomiarów 2. Wypłnioną tablę zgodni z wzorm podanym w instrukcji 3. Sprawdzni rlacji (6) 4

5 5 4) Zadani dodatkow: Wyznaczani paramtrów farmakokintycznych przy użyciu komputra lm ćwicznia jst zapoznani się z kintyką rozkładu lku w modlu jdnokompartmntowym. Korzystając z przglądarki intrntowj nalży połączyć się z stroną www Uniwrsyttu Floryda ( lub wyminiona strona pozwala na obsrwowani zmian paramtrów farmakokintycznych w zalżności od warunków zdfiniowanych przz użytkownika (np. objętość dystrybucji V d ; podana dawka D, klirns -L). 5