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吸収とは、薬物が投与部位から作用部位まで移動する過程のことである。[ 1 ] [ 2 ]
薬剤は、選択された剤形（錠剤、カプセル、溶液など）で、何らかの投与経路（経口、局所皮膚など）で投与されます。[ 3 ]静脈内療法、筋肉内注射、経腸栄養などの他の経路による吸収はさらに単純で、吸収の変動が少なく、生物学的利用能はしばしば100%近くになります。血管内投与は吸収を伴わず、薬剤の損失もありません。[ 4 ]最も速い吸収経路は吸入です。[ 5 ]
薬物の吸収は、薬効を発揮するためにはまず薬物が体内に吸収されなければならないため、医薬品開発および医薬品化学において最も重要な焦点の一つです。さらに、薬物の薬物動態プロファイルは、吸収に影響を与える因子を調整することで容易かつ大きく変化させることができます。
経口摂取は医薬品の最も一般的な投与経路です。[ 6 ]カプセルまたは錠剤の内容物は食道を通って胃に到達し、消化管で吸収されます。吸収された医薬品はその後、肝臓と腎臓を通過します。[ 7 ]
溶解速度は薬効の持続時間を制御するための重要な目標であり、そのため、同じ有効成分を含む複数の剤形が利用可能であり、溶解速度のみが異なる場合がある。薬が容易に溶解しない形態で供給される場合、徐々に放出され、より長く作用する可能性がある。作用時間が長くなれば、薬を服用する頻度が少なくなるため、服薬遵守率が向上する可能性がある。さらに、徐放性剤形は、より長い期間にわたって許容治療範囲内の濃度を維持できる可能性があるのに対し、速放性剤形は、血清濃度のピークとトラフがより急激になる可能性がある。[ 8 ]
溶解速度は、以下に示すノイズ・ホイットニー式で表されます。
どこ：
ノイズ・ホイットニー方程式から推測されるように、溶解速度は主に粒子サイズを変化させること（例えば、微粒子化）によって固体の表面積を変化させることで調整できます。多くの薬剤では、粒子サイズを小さくすることで、同じ治療効果を得るために必要な投与量を減らすことができます。粒子サイズの縮小は比表面積と溶解速度を増加させますが、溶解度には影響を与えません。
化合物の適切な多形体を選択することによって、溶解速度を変化させることもできます。異なる多形体は、溶解度と溶解速度の特性が異なります。具体的には、結晶形は非晶質形よりも溶解速度が遅くなります。これは、溶解時に結晶格子から離れるのに、より多くのエネルギーを必要とするためです。最も安定な結晶形は、溶解速度が最も遅くなります。また、薬剤の無水物と水和物でも溶解速度は異なります。無水物は溶解速度が速い場合が多いですが、溶解度が低い場合もあります。
エステル化は溶解度を制御するためにも用いられる。例えば、薬剤のステアリン酸エステルやエステリン酸エステルは胃液中での溶解度が低下する。その後、消化管壁や血液中のエステラーゼがこれらのエステルを加水分解し、元の薬剤を放出する。
錠剤やペレットのコーティングは、溶解速度を低下させる障壁として機能する可能性がある。また、コーティングは溶解が起こる場所を制御するためにも使用される。例えば、腸溶性コーティングは腸内のアルカリ性環境でのみ溶解する。
溶液状の薬剤は、吸収される前に溶解する必要がない。
脂溶性薬物は水溶性薬物よりも速やかに吸収される。[ 9 ]
消化管は上皮細胞で覆われています。薬物は血流に吸収されるために、これらの細胞を通過するか、透過する必要があります。 細胞膜は一部の薬物に対して障壁となることがあります。細胞膜は基本的に脂質二重層であり、半透膜を形成します。純粋な脂質二重層は一般的に、小さく電荷を持たない溶質のみを透過します。したがって、イオン分子は電荷を持つため、分子がイオン化されているかどうかは吸収に影響します。溶解度は電荷を持つ種に有利であり、透過性は中性種に有利です。一部の分子は、管腔から循環系への移動を促進するために、特別な交換タンパク質とチャネルを持っています。
上皮細胞膜はリン脂質二重層で構成されており、荷電した親水性頭部が外側を向き、荷電していない疎水性脂肪酸鎖が層の中央にある2層のリン脂質からなるため、イオンは消化管を受動的に拡散することができません。脂肪酸鎖はイオン化された荷電分子を反発します。つまり、イオン化された分子は腸膜を通過して吸収されることができないのです。
ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式は、特定のpHにおける物質のイオン化率を決定する方法を提供する。胃の中では、弱酸性の薬（アスピリンなど）は主に非イオン型で存在し、弱塩基はイオン型で存在する。非イオン性物質は細胞膜をより容易に透過するため、酸性の強い胃では弱酸の吸収率が高くなる。
しかし、腸内の塩基性環境ではその逆が当てはまり、カフェインなどの弱塩基は非イオン性であるため、より容易に拡散する。
吸収のこの側面は、医薬品化学者によって研究対象とされてきた。例えば、非イオン性形態になりやすい類似体を選択することがある。また、化学者は化合物のプロドラッグを開発することもある。これらの化学的変異体は、体内でより容易に吸収され、その後代謝されて活性化合物になる可能性がある。しかし、分子構造の変化は溶解性の変化よりも予測が難しく、化学構造の変化は薬剤の薬力学的特性に影響を与える可能性がある。
薬剤候補の溶解性と透過性は、科学者ができるだけ早い段階で知りたい重要な物理化学的特性である。[ 10 ]
吸収に影響を与える要因には以下が含まれます。[ 11 ]
薬物動態学における吸収の種類には、以下のものがある。[ 12 ]
