测量药物与磷脂样固定相的相互作用
维也纳大学(University of Vienna)团队在 ACS Omega 报道了一项固定化人工膜色谱(immobilized artificial membrane chromatography,IAM)研究。该体系在色谱柱中提供磷脂样固定相,测量药物在流动相和膜样环境之间的分配。
研究使用 IAM.PC.DD.2 色谱柱,在 37°C 下测量药物的保留时间。脑通透性与肠道吸收实验分别采用不同 pH 条件,随后将保留因子与分子大小、极性和脂溶性等信息结合分析。
这种方法主要用于研究被动扩散。药物在膜样环境中的分配倾向和分子大小,共同构成分析依据,实验每项测量重复 3 次,以观察保留测量的稳定性。
流动相采用 DPBS 与乙腈,尿嘧啶用于确定未被固定相保留的物质通过色谱柱所需的时间,即死时间。团队以此校正药物的保留时间,计算保留因子;多数化合物的重复测量变异系数较低。
50 个药物用于脑通透性分类
血脑屏障部分包含 50 个小分子。药物能否进入中枢的参照标签来自文献,既包括实验报告,也包括既有预测资料;团队据此比较经分子量校正后的膜通透性描述指标 Pm。
在本次数据集中,以 Pm=1.51 为阈值可将两类药物分开,敏感性和特异性均为 1.00。阈值在同一数据集中选择并评估,作者也提出要用独立药物集合继续验证。
模型同时考虑保留和分子量,能够区分保留因子相近、分子大小不同的药物。作者以阿替洛尔与巴比妥等配对例子,说明只比较保留时间会遗漏分子大小对扩散的影响。
进入中枢的一组药物通常有较高的 Pm,低通透组则位于较低范围。研究对接近阈值的药物单独讨论,指出膜相互作用、分子极性和大小的细小变化都可能影响分类。

20 个小分子用于肠道吸收拟合
肠道部分使用 20 个结构不同的化合物,目标值为文献报告的人肠道吸收百分比。不同来源给出的数值有差别时,团队采用平均值或较常报告的值,再用 IAM 保留因子及分子描述符建立回归模型。
初始模型包含极性表面积、分子量、分子体积等多个指标。之后去掉贡献较弱的变量,并逐步加入保留因子的倒数、logP 和变量交互项,比较不同组合的拟合表现。
最终模型的调整后 R² 为 0.969,标准误约为 4.038 个吸收百分比单位。这个结果描述 20 个建模化合物中的拟合关系,研究没有报告独立外部测试集的同等表现。
只保留极性表面积和 IAM 因子的较简单模型,调整后 R² 为 0.541。加入倒数形式和脂溶性等信息后,拟合逐步改善;最终较高的 R² 来自多项变量和交互项共同描述这组资料。
极性与脂溶性需要结合考虑
在肠道模型中,极性表面积通常呈负向贡献,反映较强极性与较低吸收之间的关系。IAM 实测保留信息提供了另一部分膜相互作用数据,二者组合后比只使用简单分子描述符更能解释本次资料。
作者还分析了 logP 及其与其他变量的交互。脂溶性既会影响膜分配,也与水中溶解及膜结合有关,因此模型通过多个指标一起描述这些关系。
药物在不同 pH 下的保留变化,与其电离状态有关。因此,研究分别设置脑通透性和肠道吸收的 pH 条件,并采用各自对应的参照数据。
文章对结构相近的氯噻嗪与氢氯噻嗪作比较,两者在 IAM 上的保留不同,模型估算的吸收值也有差别。这类配对分析展示了实测保留能够补充哪些单纯结构描述之外的信息。
主动转运仍需结合细胞或组织模型
IAM 体系没有 P-gp、BCRP 等转运蛋白,不能测量它们带来的摄取或外排。对这些过程影响明显的药物,后续仍需结合含相应转运机制的细胞或组织模型。
团队还与文献中的人工膜通透性实验作定性比较。高通透和低通透药物在这两种被动通透体系中的趋势相近。
作者提出,IAM 实测保留信息与分子描述符可用于早期筛选中枢用药和口服药物候选。评价具体候选时,还需结合溶解度、转运、代谢及脑暴露等资料。
参照资料的来源也会影响模型评价。血脑屏障标签将不同研究中的结果集中使用,肠道吸收值则经过取值整理;未来增加统一测量的药物集合,有助于更清楚地比较实验条件与模型表现。