药物怎么知道该去身体的哪里？

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撰文 | Tom Anchordoquy

翻译 | 熊茵

审校 | clefable

不知你是否好奇当你服用阿司匹林来缓解头痛时，药物怎么知道该去你的大脑呢？简单来说，它其实不知道：药物分子在体内并不是畅行无阻，也无法主宰自己最终的归宿。但是，研究人员能对药物分子进行化学修饰，并依据需求来确定药物在人体内的结合位点。

药品中包含活性成分与非活性成分，前者会对人体产生直接影响，而后者影响药品的质量，如增强药物的稳定性，让药物更易被吸收，以及改善药物的口感。例如，阿司匹林含有的成分中一些能防止药片在运输途中受损，另一些则有助于药片在体内分解。

作为一个制药领域的科学家，我在过去 30 年里一直致力于开发药物递送入人体内的方法，也就是开发一些方法和设计加入一些非药用的辅料，来帮助药物进入人体需要的部位。为了更好地理解不同药物背后的设计模式，我们可以一起看看药物从进入人体到最后排出的完整过程。

人体如何吸收药物

在人服用药片后，药物首先会在胃肠道中溶解，随后进入血液。一旦进入血液，药物就能通过循环达到全身不同的组织和器官。药物分子通过结合细胞上的不同受体，引发特异性反应，进而在人体产生效果。不过，即使药物在设计时是通过靶向特定的受体来产生疗效，我们也不能阻止它们继续在血液中循环，无法避免它们与一些非目标靶点结合，产生一些副作用。

随着时间推移，在血液循环中的药物也会分解，并最终以尿液的形式排出体外。一个典型的例子是，我们在进食芦笋后，排出的尿液可能会有强烈的气味，且肾脏清除芦笋酸（asparagusic acid）的速率越快时，气味会越浓烈。除此之外，多元维生素中通常含有核黄素（riboflavin，即维生素 B2），当它排出体外时，尿液呈现出亮黄色。

药物分子透过肠壁的效率会因化学性质的不同而存在差异，一部分药物可能无法被吸收，只能随着粪便排出体外。正因如此，出现高血压与过敏等症状的患者需要多次服药，以补充那些被排出的药物分子，这样能让血液中的药物浓度维持在一个较高的水平，进而持续发挥效果。

让药物去到合适的位置

相比于药丸和药片，让药物进入血液更有效的方法是直接静脉注射。这样就能避免药物在胃中降解，所有的药物都能通过血液循环到达全身。

许多静脉注射的药物都属于生物制剂，也称作生物技术药物（biotechnology drugs），其中含有的成分主要来源于其他生物。最常见的生物制剂是一类具有抗癌作用的单克隆抗体（monoclonal antibodies，mAb）。它们是一类蛋白质，能结合并杀死肿瘤细胞。这类药物通常直接通过静脉注射给药，因为胃不但会消化食物中的蛋白质，也会无差别地消化那些蛋白质类药物。

此外，还有一类情况，例如使用抗生素治疗一些严重的感染时，需要极高的药物浓度才能起效，这时注射给药是不二之选。提高药物浓度虽然有助于增加药物分子与正确靶点的结合产生疗效，但同样也会增加药物与非目标靶点的结合，进而带来更多的副作用。

一种提高局部的药物浓度的方法是，直接在患处用药，如在疹子上涂抹药膏或用滴眼液治疗眼部过敏。虽然一些药物分子最终还是会进入血液，但这时药物的浓度很低，到达其它靶点的药物量极少，并不足以引起副作用。类似地，吸入剂直接将药物递送至肺部，从而避免对身体其它部位产生影响。

患者的配合

最后，所有药物设计中的一个关键是让患者能在合适的时间服用适量的药物。很多患者都记不住每天该用几次药，因此研究人员会通过设计药物的剂型，让患者只需一天服用一次药物，甚至更低频率。

同样地，相比于去诊所输液，药丸、吸入剂与鼻腔喷雾剂等剂型用起来也会方便得多。用药时的麻烦越少、成本越低，患者就越有可能按需用药。但有时对某些药物而言，注射给药是唯一有效的用药方式。

此外，即便科学家完全了解了一个疾病并设计出有效的药物，也唯有患者谨遵医嘱才能实现药物的疗效。