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溶解度與分配係數:它會溶解嗎?又會往哪去?

藥物必須溶解才能被吸收,又必須穿過脂質膜才能起效。溶解度回答第一個問題;油/水分配係數回答第二個問題。兩者合起來,塑造了幾乎所有製劑決策。

溶解到底是什麼意思

溶質均勻地消失進溶劑中,你就得到一份溶液——一個直到分子層面都單一、均勻的相。溶解度回答的是一個定量問題:在給定溫度下,給定溶劑在「放棄」之前能容納多少溶質?加得比這更多,多餘的就原樣不溶地留著;其上方的液體便是一份飽和溶液,與固體處於平衡。

溶解既要花費能量,也會償還能量。你花能量把溶質分子從其固體晶格裡撬出來、把溶劑分子推開,又在溶質與溶劑相互吸引時收回能量。淨結果就是溶解熱——吸熱的溶解會讓杯子變涼,並隨升溫而改善;放熱的溶解則使杯子變暖。這就是為何溶解度數值總是釘在某個溫度上給出。

相似相溶——以及多少才算夠

那句老經驗法則——相似相溶——經得起檢驗:像水這樣的極性溶劑溶解極性與離子型溶質,而非極性溶劑溶解油性溶質。藥典把這一點變成簡寫,從「極易溶」到「幾乎不溶」,每一檔都對應每克藥物所需的溶劑毫升數。一種每克需要數千毫升的藥物,就是一個等著發生的製劑難題。

有時一份溶液容納的溶質比它「應該」容納的還多——這是一種過飽和狀態,亞穩定,遇到第一粒塵埃就急於結晶。製劑師對它既怕(小瓶中長出不想要的晶體),又求(短暫的溶解度提升,幫助難溶藥物在析出之前先被吸收)。

分配係數:油與水之爭

溶於水讓藥物進入血流可及之處,但要起效,它通常還得穿過脂質細胞膜。分配係數log P 報告,衡量藥物在平衡時如何在油相(辛醇)與水之間分配自己。log P 高表示分子偏愛脂肪;log P 低或為負表示它熱愛水。兩個極端都不理想——太油就永遠溶不開,太親水就永遠過不了膜。

Partition coefficient (P) example

Drug equilibrated between octanol and water:
  Concentration in octanol = 8.0 mg/mL
  Concentration in water   = 0.20 mg/mL

  P     = C(octanol) / C(water)
        = 8.0 / 0.20
        = 40

  log P = log10(40) = 1.6

Reading it: at equilibrium the drug sits 40x more
concentrated in oil than in water. A moderate log P
like this is typical of a well-absorbed oral drug.
一個分配係數計算示例:先求濃度比,再取對數。

把這兩個數字並排放在一起——水溶解度與 log P——你已能對一個候選分子預測出許多。你日後或會遇到的生物藥劑學分類系統,本質上就是畫在溶解度與滲透性這兩條軸上的一張地圖。