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医药领域缓冲溶液应用研究

2020-07-17 08:22 出处:未知 人气: 
摘要:缓冲溶液在医学和药学领域中都具有非常重要的作用。结合实际,报告了缓冲溶液在医学检测、医用标本保存、药物保存、药效控制等方面的应用现状,为医药领域的学习者们更好地了解和应用缓冲溶液提供参考。
 
关键词:缓冲溶液;医学领域;药学领域;应用
 
引言
 
酸碱缓冲溶液是指能够抵抗外来少量酸、碱和水的稀释作用而保持本身pH值基本不变的溶液。缓冲溶液在生产实践、分析化验、实验室操作中都有广泛的应用。生物体正常生理环境的维持需要正常的酸碱度范围,药物在生物体系内发挥药效也需要合理范围的酸碱度环境,因此与生物体息息相关的医学与药学领域的许多方面都有缓冲溶液的存在。随着科学技术的不断发展,缓冲溶液在医药领域的应用越来越广泛,发挥着不可替代的作用。
 
1缓冲溶液在医学领域的应用
 
1.1缓冲溶液在医学检验方面的应用
 
医学检验是辅助临床医学的一门重要科学。缓冲溶液可以增强检测试剂的稳定性,从而提高医学检测的准确度。卡马西平被公认是治疗儿童癫痫的一线用药。监测卡马西平的血药浓度可以保证临床用药安全。使用含小牛γ蛋白的磷酸盐缓冲溶液稀释卡马西平待测血样,采用荧光偏振免疫法(TDX),对卡马西平的血药浓度进行测定,测试结果有效可信[1]。磷酸盐缓冲溶液通常由钠、钾的磷酸二氢盐和磷酸一氢盐按照一定浓度比配制而成,溶液中的平衡体系以H2PO-4+H2OHPO2-4+H3O+平衡移动体系为主,其有效pH值范围一般为6.2~8.2。小牛γ球蛋白的直接接触环境为牛的血浆,牛的血液pH值多在7.3~7.5[2]。磷酸盐缓冲溶液缓冲能力强,可抵抗空气中的CO2等气体对实验的干扰,使实验过程中小牛γ蛋白试液的pH值基本不变。同时,磷酸盐缓冲溶液提供中性或近中性环境,使小牛γ球蛋白保持最佳的生理活性,有利于小牛γ球蛋白与药物充分结合,提高了检测的准确度。
 
1.2缓冲溶液在医用标本保存方面的应用
 
医用标本对于医学研究、医学教学具有重要意义。缓冲溶液的应用可以保存医用标本中的特定化学物质,修复医用标本组织,从而提高医用标本的医用价值。
 
1.2.1缓冲溶液保存医用标本中特定的化学物质临床上常用低温和甲醛固定的方法保存组织标本。低温环境常常难以实施且冷冻会破坏组织结构清晰性。甲醛固定则容易降解标本中的核酸,如用10%中性甲醛固定12h标本中的RNA就出现明显损伤[3]。因此,低温保存和甲醛固定都表现出一定的不足。蔗糖磷酸缓冲液能够在一定程度上改善低温和甲醛保存标本的不足。如经25%的蔗糖磷酸缓冲液固定保存,48h后,小鼠脑和肺组织RNA仍无显著损伤。25%的蔗糖磷酸缓冲液可以比甲醛更好地保存组织结构的清晰性和核酸的完整性。25%的蔗糖磷酸缓冲液由磷酸缓冲溶液和蔗糖组成,常被用作新鲜组织的脱水剂。这里磷酸缓冲溶液的组成及缓冲原理同1.1中的磷酸盐缓冲溶液。蔗糖溶液主要调节渗透压。RNA的单体是核糖核苷酸。核糖核苷酸中含有糖苷键,核糖核苷酸依靠磷酸二酯键连接形成RNA,而糖苷键和磷酸二酯键会被酸、碱水解[4]。在保存过程中,组织细胞死亡,组织细胞内的溶酶体释放水解酶催化了细胞内蛋白质、核酸等物质的水解。蔗糖磷酸缓冲溶液具有一定的缓冲能力,可抵抗水解产物对细胞质酸碱度的影响,保持细胞质pH的相对稳定,防止组织细胞中的RNA因为环境pH值改变而水解。25%的蔗糖磷酸缓冲液渗透压大于标本组织细胞内部液体的渗透压,可导致标本组织细胞失水。而水分是微生物生存繁殖的重要条件。标本组织细胞失水抑制了标本组织细胞内微生物的生存繁殖,从而降低了微生物活动对标本组织细胞内RNA的破坏作用,较好地保存了标本组织细胞内的RNA,提高了医用标本的医用价值。
 
1.2.2缓冲溶液修复医用标本组织乳腺癌石蜡切片中雌激素受体、孕激素受体、增殖细胞核抗原表达的强弱及定位的检测,对指导乳腺癌的治疗具有重要作用。但由于病理组织经常规福尔马林和甲醛固定、石蜡包埋后组织细胞中的抗原大多被封闭,因而影响了特异性抗体与抗原的结合,影响了抗原的显色定位。以前常采用蛋白酶消化的方法来修复抗原,但这一方法经大量实验证明结果不尽如人意。往往由于酸碱度差别大,消化后易造成组织脱片,抗原暴露不充分,导致染色不佳。有学者选择使用柠檬酸盐缓冲溶液在医用微波炉的辅助下,修复组织中被封闭的抗原,使原来雌激素受体、孕激素受体、增殖细胞核抗原阴性及定位不好、染色强度不高的组织得到了理想的染色结果。抗原修复后组织不易脱片,抗原暴露充分,染色结果稳定[5]。柠檬酸盐缓冲溶液的主要成分是柠檬酸和柠檬酸钠,在修复抗原过程中,一方面,柠檬酸盐缓冲溶液可以维持标本组织pH值相对稳定,使抗原蛋白保持最佳的生理活性;另一方面,柠檬酸盐缓冲溶液可以破坏标本组织中抗原与甲醛的交联,使乳腺癌切片抗原暴露充分。柠檬酸盐缓冲溶液的使用有助于修复标本组织中的抗原,提高了医用标本的医用价值。
 
2缓冲溶液在药学领域的应用
 
2.1缓冲溶液在药物保存方面的应用
 
药物的稳定性不仅与其自身的性质有关,在很大程度上还受到许多外界因素的干扰,如光线、温度、湿度、二氧化碳、氧气、微生物、环境酸碱度等。缓冲溶液能够为药物提供相对稳定的酸碱度环境,增强药物的稳定性,延长药物的保存时间。黄芩苷目前已被加工成多种剂型的药物,有抗氧化反应、抗变态反应、抑菌和抗炎等药理作用。在黄芩苷的液体药剂中,黄芩苷易氧化水解,pH值下降快,使黄芩苷有效成分沉淀析出。若调节pH值过高,会使黄芩苷发生水解并析出沉淀。有实验表明,用磷酸盐缓冲溶液调节黄芩苷液体药剂的pH值,可使黄芩苷液体药剂更稳定,保存时间更长[6]。黄芩苷在液体药剂中的溶解度受液体药剂的pH值影响较大,在pH2.0~6.8的磷酸盐缓冲溶液中,黄芩苷的溶解度随溶剂pH值升高而不断增大[7]。为尽可能增强黄芩苷液体药剂的稳定性、增加黄芩苷在液体药剂中的溶解度,一般将黄芩苷液体药剂的pH值调至6.8左右[8]。由于磷酸盐缓冲溶液的有效pH值范围一般为6.2~8.2,因此磷酸盐缓冲溶液可为黄芩苷提供稳定的酸碱环境,防止黄芩苷液体药剂pH值改变,有效防止成分沉淀析出,增强黄芩苷液体药剂的稳定性。
 
2.2缓冲溶液在药效控制方面的应用
 
药物在人体中应尽量充分发挥有利作用,减少或避免不良反应才能发挥良好的药效。缓冲溶液的应用可以保护药物,增强某些药物的有效作用,减少或避免某些药物的不良反应,从而控制药效。
 
2.2.1缓冲溶液保护药物从而控制药效药物由于自身化学性质不同,在不同温度、湿度、光线照射等条件下的稳定性也不同。有些药物的生理活性容易受到外界环境的影响,缓冲溶液可抵抗用药环境对药物的影响,保护药物,从而增强药物的有利作用,控制药效。凝血酶是血液中的一种凝血因子,在临床上常用作止血剂。因为凝血酶是一种具有止血活性的蛋白质,所以在使用中不可避免地会被组织中的酸碱物质影响活性。特别是在消化道出血的止血方面,胃液中因胃酸的存在使得胃液的pH值很低,会大大影响凝血酶的活性。迟斌元等人通过预先在凝血酶中加入柠檬酸柠檬酸钠缓冲剂,使得在使用前加水溶解药品时自动产生有缓冲作用的缓冲溶液,将凝血酶保护起来,减少人体组织液或胃液中的酸碱物质对凝血酶活性的影响,增强凝血酶的药效[9]。凝血酶活性表达的最适pH范围为6~8,最佳pH为6.8[9]。将柠檬酸柠檬酸钠缓冲剂和凝血酶按一定的比例混合,加入一定量的蒸馏水制成药液。该药液在人体内发挥止血作用时,柠檬酸柠檬酸钠缓冲溶液因其缓冲作用可抵抗人体组织液中少量酸碱物质的影响,保持凝血酶局部环境的pH值在6~8,使凝血酶发挥最佳药效。
 
2.2.2缓冲溶液直接减小药物不良反应从而控制药效人体体液、内环境溶液具有不同的pH值。若药液的pH值与直接接触药液的人体体液pH值相差过大,药液会对人体造成刺激,破坏人体内环境稳态,从而影响人体药物代谢,降低药效。人的泪液pH值在7.3~7.5[10],滴眼液的pH值6~8,对眼黏膜刺激较小[11]。在配制滴眼液的过程中,常根据滴眼液的性质加入缓冲溶液,以调节滴眼液的pH值在滴眼液最稳定pH值和泪液生理pH值之间,以保证药物有足够的有效期,同时减小滴眼液对眼黏膜的刺激,控制药效。氯霉素在结晶状态很稳定,在pH为2~7的环境中特别稳定,在弱酸性水溶液中稳定,但能被磷酸盐、醋酸或枸橼酸盐催化水解,在pH大于7的水溶液中不太稳定。氯霉素滴眼剂贮于20℃~22℃下270d后分解50%。用硼酸缓冲溶液调节氯霉素滴眼剂的pH值至7.4,贮于同样保存条件仅分解14%。在室温条件下,将氯霉素保存在含有等量醋酸苯汞的pH值为5.8和6.4的硼酸缓冲溶液中12个月,氯霉素仍能保持79.32%和86.28%的有效含量[12]。因此,硼酸缓冲溶液常常成为氯霉素滴眼剂的组成部分。硼酸缓冲溶液主要由硼酸、硼砂组成,硼酸本身具有防腐作用。硼酸缓冲溶液调节氯霉素滴眼剂的pH值在5.8~6.4,减小了氯霉素滴眼剂对眼黏膜的刺激。同时,硼酸缓冲溶液中的H3BO3-B(OH)4-可发挥缓冲作用,使氯霉素滴眼剂的pH值稳定在5.8~6.4左右,保证了药物有足够的有效期。
 
3结语
 
实际上,缓冲溶液在理、工、农、林、牧、医等领域都有广泛的用途。本研究仅梳理了缓冲溶液中与医、药有关的部分实例,为医药领域的学习者更好地了解、应用缓冲溶液提供参考。当然,还有更多的缓冲溶液在该领域中被应用并发挥着相当重要的作用。相信随着科学技术的不断发展,越来越多的缓冲溶液会被开发应用到医药领域中。相关专业人员应了解必要的有关缓冲溶液的知识,才能正确地根据需要选择或配制适当的缓冲溶液进行使用。
 
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