Masarykova univerzita Pedagogická fakulta ešené píklady z fyzikální chemie IVa Chemická kinetika Kinetika jaderných pemn Hana Cídlová, Jií Štpán Brno 2008
Recenzovali: prof. RNDr. Jií Hála, CSc., prof. RNDr. Miroslav Holík, CSc. Copyright Hana Cídlová, Jií Štpán 2008 ISBN 2
OBSAH PEDMLUVA... 6 CHEMICKÁ KINETIKA... 7 OBECNÉ POJMY... 7 ešené píklady... 7 IZOLOVANÁ REAKCE... 9 Potebné vztahy... 9 ešené píklady... 10 PARALELNÍ REAKCE... 13 ROZVTVENÉ REAKCE... 13 Potebné vztahy... 13 ešené píklady... 14 KONKURENNÍ REAKCE... 15 Potebné vztahy... 15 ešený píklad... 16 VRATNÉ REAKCE... 17 Potebné vztahy... 17 ešené píklady... 17 NÁSLEDNÉ REAKCE... 21 Potebné vztahy... 21 ešené píklady... 23 URENÍ ÁDU REAKCE... 27 Potebné vztahy... 27 ešené píklady... 28 URENÍ RYCHLOSTNÍ KONSTANTY... 31 Potebné vztahy... 31 ešené píklady... 31 KATALÝZA A INHIBICE... 32 Potebné vztahy... 32 ešené píklady... 34 PRIMÁRNÍ SOLNÝ EFEKT... 40 Potebné vztahy... 40 ešené píklady... 40 HETEROGENNÍ REAKCE... 43 Potebné vztahy... 43 ešený píklad... 44 FOTOREAKCE... 45 Potebné vztahy... 45 ešené píklady... 45 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 47 KINETIKA JADERNÝCH PEMN... 51 TERMINOLOGIE JADERNÝCH PEMN... 51 Nkteré problematické termíny:... 51 3
Potebné termíny a vztahy... 52 Cviení z terminologie a úkoly k úvaze... 52 Odpovdi a vysvtlení... 53 NÁZVOSLOVÍ IZOTOPOV MODIFIKOVANÝCH SLOUENIN... 54 Cviení z názvosloví izotopov modifikovaných slouenin... 58 Odpovdi a vysvtlení... 78 AKTIVITA RADIONUKLIDU... 59 Jednotky aktivity... 59 Potebné vztahy... 59 Cviení a úkoly k úvaze... 60 Odpovdi a vysvtlení... 61 ešené píklady... 61 HODNOCENÍ BIOLOGICKÉHO ÚINKU ZÁENÍ, VZTAH AKTIVITY A DÁVKOVÉHO PÍKONU, RADIANÍ ZÁTŽ... 65 Cviení a úkoly k úvaze... 68 Odpovdi a vysvtlení... 69 ešené píklady... 70 NKTERÁ VYUŽITÍ RADIONUKLID A IZOTOPOV MODIFIKOVANÝCH SLOUENIN... 72 Cviení a úkoly k úvaze... 72 Odpovdi a vysvtlení... 72 ešené píklady... 73 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 75 Kinetika jaderných pemn... 77 Potebné vztahy... 77 ešené píklady... 84 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 91 SEZNAM OBRÁZK... 93 REJSTÍK... 94 POUŽITÁ A DOPORUENÁ LITERATURA... 98 PEDMLUVA... 105 FARMAKOKINETIKA... 106 ÚVOD... 106 ZÁKLADNÍ POJMY FARMAKOKINETIKY... 107 Cviení z terminologie a úkoly k úvaze... 116 Odpovdi a vysvtlení... 117 POTEBNÉ VZTAHY... 119 Volba vhodného farmakokinetického modelu... 119 Metoda zbytk... 120 Všeobecn platné vztahy... 121 Vysvtlivky ke schématm znázor ujícím osud léiva v organismu:... 124 Jednokompartmentový farmakokinetický model:... 125 A) Intravaskulární aplikace léiva... 125 B) Extravaskulární aplikace léiva... 127 4
Dvoukompartmentový farmakokinetický model:... 128 A) Intravaskulární aplikace léiva... 128 B) Extravaskulární aplikace léiva... 131 ešené píklady... 133 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 157 SEZNAM OBRÁZK... 159 REJSTÍK... 160 POUŽITÁ A DOPORUENÁ LITERATURA... 164 5
PEDMLUVA Skriptum je tvrtým dílem sbírky ešené píklady z fyzikální chemie I VI, vznikající ve snaze usnadnit studentm druhého roníku uitelských kombinací s chemií na Pedagogické fakult Masarykovy univerzity situaci, kdy není k dispozici sbírka ešených píklad z fyzikální chemie odpovídající svou nároností jejich potebám. Podobn jako ostatní díly, i tento navazuje na skripta L. Kišová, L. Trnková: Píklady z fyzikální chemie, PF MU, Brno 1991 a na databázi poítaového výukového programu CECAL, která je studentm uitelství chemie na Pedagogické fakult Masarykovy univerzity k dispozici. Organizace i formální stránka textu jsou stejné jako u prvního dílu. Oproti pvodnímu plánu byl obsah tvrtého dílu ponkud rozšíen, a to o tématicky související kinetiku jaderných pemn a farmakokinetiku, které bývají od fyzikální chemie asto oddlovány a studenti si tak neuvdomí potebné souvislosti. Pehled obsahu jednotlivých díl sbírky: ešené píklady z fyzikální chemie I - Skupenské stavy - Fázové rovnováhy ešené píklady z fyzikální chemie II - Základy termodynamiky - Termodynamika chemických reakcí ešené píklady z fyzikální chemie III - Molekulární transport - Teorie reakní rychlosti ešené píklady z fyzikální chemie IVa - Chemická kinetika - Kinetika jaderných pemn ešené píklady z fyzikální chemie IVb - Farmakokinetika ešené píklady z fyzikální chemie V - Roztoky elektrolyt - Galvanické lánky a elektrodové dje ešené píklady z fyzikální chemie VI - Vybrané optické fyzikáln chemické metody - Koloidní soustavy Sbírka ešené píklady z fyzikální chemie I VI je urena nejen studentm chemie na Pedagogické fakult, ale také pedagogm, nadaným studentm stedních škol, studentm chemie na jiných fakultách i vysokých školách jako dopl ující pomcka ke studiu obecné nebo fyzikální chemie a také všem ostatním zájemcm o chemii. Speciáln tento, tvrtý díl, by ml být využitelný i pro studenty farmacie a medicíny, stejn jako pro studenty biofyziky, protože jako jedna z prvních uebnic v naší zemi podrobn zpracovává také výpoty z oblasti farmakokinetiky. Naopak problematika reakního mechanismu byla zpracována již v dílu tetím, jednak z dvod prostorových (rozsah jednotlivých díl sbírky), jednak z dvodu píbuznosti problematik (teorie reakní rychlosti velmi úzce souvisí s teorií molekulárního transportu). Dkujeme všem, kdo jakkoli napomohli pi tvorb a recenzi tohoto studijního materiálu i tm, kteí svými radami a pipomínkami pispjí k odstranní dosud pehlédnutých nedostatk v textu. Brno, 2008 Autoi 6
REJSTÍK 1 1-methyl-6-merkaptopurin... 158 A absorpce...106-111, 114, 117, 119, 120, 124, 125, 127, 128, 131, 132, 136, 137, 139, 140, 141, 147, 157, 158 acetylsalicylová kyselina... 110, 125, 151 acyklovir... 157 ADME viz farmakokinetika... 111, 116 aktivaní energie... 32, 34, 49 aktivita enzymová... 33 katalytická... 33 radionuklidu...59-62, 64, 73-75, 77, 79-83, 90, 91 aktivovaný komplex... 40, 42 amidepin... 157 ampicilin... 143, 145-147 antidotum (protijed)... 116 aplikace léiva viz podání léiva... 107, 108, 114 area under the concentration curve... 114 atomové íslo... 51, 52 AUC viz plocha pod kivkou koncentrací108, 111, 114, 116, 121, 122, 127, 131, 133, 134, 143, 145-147, 154, 156-158 AUC e.v.... 121, 147 AUC i.v.... 121, 147, 157 AUC α...130, 151, 154, 158 AUC β...130, 151, 154, 158 B Batemanova funkce...127, 128, 137-139, 141, 143, 146, 148 biologická dostupnost...108, 111, 114, 117, 121, 127, 138, 146-148, 157 biotransformace... 106, 107, 109-112, 117, 119 boné reakce... 13, 15 bolus... 108 buprenorfin... 158 C celková tlesná voda... 109 clearance...111, 113, 114, 122, 123 defininí vztah... 122 extrarenální... 113 plazmatická.111, 113, 114, 117, 127, 133, 134, 151, 154, 157, 158 celková... 113, 122, 123 renální... 113 D dávka léiva...109, 111, 113, 115, 116, 121, 124, 125, 127, 129, 132 inicianí... 113 nárazová...113, 116, 117, 157 udržovací... 113, 115 úvodní... 113 dávka záení... 65, 69 dávkovací interval...109, 111, 115 dávkový píkon... 65, 66, 69-71, 75 digoxin... 109 distribuce... 106, 109-111, 115-120, 124, 125, 127-129, 131 distribuní prostor...110, 112, 124, 125, 148, 149 doba dosažení maximální koncentrace léiva v periferním kompartmentu...131, 152, 155, 158 doba dosažení maximální koncentrace léiva v plazm... 124 E efektivní dávka... 67-69 efektivní koncentraní rozmezí v plazm.110, 111, 113, 115, 117 ekvivalentní dávka...66, 67, 69, 71 eliminace... 106, 109-114, 116-120, 124, 125, 127-129, 131, 136, 137, 139, 140, 147 energie fotonu... 45, 46, 67 ethanol...110, 112, 113, 119, 135-137 Excel... 23, 25, 35, 36, 42, 49, 87, 89, 134, 140, 152, 153 exkrece...106, 110, 111, 117, 119 exponenciální zákon jaderné pemny... 77 F farmakodynamika... 106 farmakokinetické parametry...106, 108, 111, 113, 114 primární... 111 sekundární... 111 farmakokinetické procesy.106, 107, 111-114, 116, 117, 119, 120, 124, 126, 127-129, 131 farmakokinetika...106, 107, 111, 112, 117 farmakologie... 106 fáze α...111, 129, 131, 132, 155 β...111, 129, 131, 132, 155, 156 alfa... 129 beta... 129 distribuní...111, 129, 152 eliminaní...111, 129, 153 fibrinogen... 115 flunitrazepam... 134, 135 foton... 53 fotoreakce... 45 fyziologického rozmezí... 135 G genereln znaené sloueniny... 55 H hemoperfuze... 147, 149 heroin... 158 7
heterogenní reakce... 43 hmotnost léiva v centrálním kompartmentu... 131, 150 v periferním kompartmentu...130, 131, 150, 151 hmotnostní íslo... 51, 52 hybridní konstanta...111, 114, 116, 117, 129, 131, 150, 151, 158 Ch chemická rovnováha... 17-19, 48 I ibuprofen... 109 infúzní set... 108 inhibiní konstanta... 33, 34, 37 inhibitor... 33, 34, 37, 38 iontová síla... 40, 41 izobary... 52, 53 izomery... 52, 53 izotony... 52, 53 izotopov deficitní sloueniny... 56 izotopov modifikované sloueniny... 54, 56-58, 72 izotopov substituované sloueniny... 54, 55-58 izotopov znaené sloueniny...54-58 izotopy... 52, 53, 75, 85 J jaderná pemna... 51, 53, 59 jaderná reakce... 53 jaderný rozpad... 51 K katal... 33 katalytický koeficient... 32, 33, 35, 49 katalýza... 32-35, 40, 43, 45, 49 katalyzátor... 33 kinetická kivka... 23 kinetika lineární... 110, 112, 113 michaelisovská... 107, 112, 113 nelineární... 110, 112, 113 saturaní... 110 kinetika absorpce prvního ádu... 127, 128, 131 kinetika distribuce prvního ádu... 131 kinetika eliminace nultého ádu...110, 112, 113, 119, 125, 126, 136 prvního ádu.. 110-113, 122, 123, 125-128, 131, 136 kompartment... 107, 109-112, 115-117, 119, 124, 125, 131, 158 centrální... 110-113, 115, 130-132, 150, 154, 156 periferní...109-113, 115, 130, 150, 152, 155, 156 kompetitivní inhibice... 33, 37 koncentrace katalytická... 33 katalytické aktivity... 33 koncentrace léiva krevní... 112, 114, 119 plazmatická... 108, 110-117, 119, 121, 125-127, 137 maximální... 124, 128, 142 okamžitá... 124 poátení.121, 122, 124-127, 129, 133, 134, 157 sérová...114, 115, 119 v centrálním kompartmentu...130, 131, 150, 151 poátení...130, 131, 152, 155, 158 v míst podání... 124, 137 poátení... 124, 128 v periferním kompartmentu... 150, 151 koncentrace meziproduktu... 22-24, 48, 128 konkurenní reakce...13, 15, 16, 37 korelaní koeficient... 36 krevní obh...109, 116, 117 systémový... 108 velký... 108 krevní plazma... 107-112, 114-116, 119, 127 krevní sérum...114, 115, 119 kvantový výtžek fotoreakce... 45, 46, 50 L léivo... 106-121, 124, 125, 128 lidokain... 157 lichobžníkové pravidlo... 145, 146 linearizace...25, 35, 42, 49 M MAT viz stední as absorpce... 107 mrná aktivita radionuklidu...59, 63, 75, 91 metabolismus...106, 111, 112, 117 metastabilní stav... 52 metoda nejmenších tverc... 35, 36, 152 metoda zbytk... 119, 120, 127, 129, 131, 132, 139, 153 Michaelisova konstanta...33, 35, 37, 49 mikrokonstanta. 111, 113, 114, 116, 117, 129-131, 150-152, 155, 158 model dvoukompartmentový farmakokinetický... 107, 110-113, 115-117, 119, 120, 128-131, 133, 150, 151, 158 jednokompartmentový farmakokinetický.. 107, 109-113, 115, 117-120, 122-129, 133, 137, 139, 142, 143, 147, 148, 151-153, 157, 158 kompartmentový farmakokinetický...112, 115, 117, 123 lineární farmakokinetický... 110-113, 115, 119 nelineární farmakokinetický...112, 113, 119 tíkompartmentový farmakokinetický.107, 112, 113, 115 vícekompartmentový farmakokinetický... 111, 113, 115 molární aktivita radionuklidu... 59 morfin... 158 MRT viz stední doba pobytu... 107 N nábojové íslo... 40, 42, 52 následné jaderné pemny... 78, 87 následné reakce... 21-24, 45, 48 neselektivn znaené sloueniny... 56 nesteroidní protizántlivé látky... 109 neutron... 52, 53, 67-69, 75, 91 neutronové íslo... 52 nifedipin... 133 nukleon... 52, 53 nukleonové íslo... 51-53 nuklid... 52-57, 59-61, 66, 72, 77-85, 87, 88, 90 8
O obecná kinetická rovnice... 7, 8, 17, 30-32, 136 objem celkové tlesné vody... 109 distribuní... 109-111, 113-116, 121, 123, 124, 127, 133, 134, 151, 157 celkový...109, 115, 116, 130, 152, 155, 158 centrálního kompartmentu...109, 116, 129, 130, 132, 151, 154, 158 periferního kompartmentu... 129, 130, 132 zdánlivý...109, 115, 130, 151, 154, 157, 158 zdánlivý centrálního kompartmentu... 110 krevní... 110 krve... 114 parciální... 113 plazmy... 109, 113 objemová aktivita radionuklidu...60, 62, 63, 74, 75 oddíl viz kompartment...107, 109, 112, 115 okamžitá koncentrace...7, 9, 10, 12, 19, 21, 27, 28 opioidy... 158 optická otáivost... 12, 47 P paralelní jaderné pemny... 78, 91, 92 paralelní reakce... 13, 47 plocha pod kivkou koncentrací...108, 111, 114, 116, 121, 122, 127, 130, 134, 143, 145, 151, 157, 158 celková... 130 poátení koncentrace... 8-11, 16, 17, 20-23, 27, 41, 44, 49, 50 poátení tlak... 27, 44, 48, 49 podání léiva... 108, 114 do cévy... 108 extravaskulární...107, 108, 116, 117, 119-121, 127, 129, 131, 132, 137, 139, 150 implantaní... 108 inhalaní... 107, 108 injekní...108, 121, 125, 128 do dutiny bišní... 108 do mozkomíšního moku... 108 do tepny... 108 intraarteriální... 108 intramuskulární... 108 intraperitoneální... 107, 108 intratékální... 108 intravenózní... 108, 117 nitrosvalové... 108 nitrožilní... 108 podkožní... 108 subkutánní... 108 intrauterinní... 107, 108 intravaskulární... 108-110, 119-121, 124, 125, 127, 128, 130, 131, 150 intravenózní infúzí... 108, 125 koneníkem... 108 mimo cévu... 108 nazální... 108 nitrodložní... 108 nosem... 108 perkutánní... 108 perorální... 108 pod jazyk... 108 poševní... 108 pes kži... 108 rektální... 108 sublingvální... 108 ústy... 108 vaginální... 107, 108 vdechováním... 108 ve form implantátu... 108 podíl dávky v periferním kompartmentu..131, 152, 155, 158 poloas biologický... 110, 157 distribuní fáze...130, 152, 155, 158 eliminaní... 110, 111, 113, 115, 117, 126, 133, 134, 157 eliminaní fáze...130, 152, 155, 158 plazmatický... 110 poloas pemny... 51, 60-62, 74, 75, 77, 78, 80, 84-88, 91, 92 poloas reakce...10, 27, 29, 30, 44, 47, 48, 77, 78 poloas rozpadu... 51 prednison... 138, 142 primární solný efekt... 40, 41 proton... 52, 53, 67 protonové íslo... 51, 52, 53 pedexponenciální faktor... 32 pechodná radioaktivní rovnováha... 82 pemnová konstanta...51, 59-61, 77-79, 84-86, 88, 91 pístup farmakokinetiky kompartmentový... 106 nekompartmentový... 107 R radianí váhový faktor... 66, 67, 69 radianí zátž... 67-69, 71, 72, 76 radioaktivní pemna... 51 radioaktivní rozpad... 51 reakce 0. ádu... 8, 9, 27-29, 31, 44, 48, 136 reakce 1. ádu... 8-12, 14, 16, 27-29, 31, 44, 47, 49, 51, 78, 107 reakce 2. ádu... 8, 9, 27-31, 44, 48, 49 reakce izolovaná...19, 20, 27, 124 reakce pímá... 17, 48 reakce zptná... 17, 20, 48 regresní pímka/rovnice...25, 35-37, 42, 134, 140, 141, 151-153 rovnice Arrheniova... 32, 34 rovnice Michaelise-Mentenové...33, 35, 37, 49, 107 rovnovážná konstanta... 48 rozdlovací koeficient... 74 rozpadová konstanta... 51 rozvtvené reakce... 13-15 rychlost chemické reakce 7, 8, 17, 20, 21, 30, 31, 33-35, 40, 44, 49 rychlost jaderných pemn... 51, 60, 77 rychlost reakce... 14 rychlostní konstanta.. 7, 9-19, 21-25, 27, 31, 32, 40, 41, 44, 47-50, 60, 61, 78, 106, 114, 117, 119, 126 absorpce... 114, 124, 127, 128, 131, 132, 137, 138, 141, 151 eliminace... 111, 114, 119, 122-127, 129-134, 137, 138, 140, 150-152, 155, 157, 158 pestupu...129, 130, 132, 150-152, 155, 158 ád reakce...7-12, 14-16, 27-32, 40, 44, 47-49, 51, 78 9
S sekundární solný efekt... 40 selektivn znaené sloueniny... 55 semilogaritmický graf.. 9, 25, 82, 84, 87, 119, 125-127, 129, 132-134, 139, 140, 143, 144, 151, 152 soubžné reakce... 13, 47 specificky znaené sloueniny... 54 spojnice trendu...25, 36, 42, 49, 134, 140, 152 srdení glykosid... 109 steady state viz ustálený stav... 109 stední as absorpce... 107 stední doba pobytu... 107 stupe konverze...10, 12, 13, 30, 47 T teorie reakní rychlosti... 32 terapeutické rozmezí koncentrací léiva... 110, 115 terapie farmakoterapie... 106 fyzikální... 106 komplexní... 106 medikamentózní... 106 operaní... 106 psychoterapie... 106 terminologie jaderných pemn... 51, 52 tetracyklin... 157 theofylin...147-149 tká ový váhový faktor... 67, 69, 71 trvalá radioaktivní rovnováha... 81 typický pacient... 109, 134 U uniformn znaené sloueniny... 55 urení ádu reakce metodou poátení rychlosti. 27, 28, 30 urení ádu reakce metodou poloas... 27-30, 44, 48 ustálený stav... 109 V vazba léiva na plazmatické proteiny...111, 115, 117 pevná... 115 vazba léiva v periferních tkáních... 115 vazebné proteiny albumin... 115 kyselý α 1 -glykoprotein... 115 lipoproteiny... 115 vtvená jaderná pemna... 78 vlnová délka... 45, 50 vratné reakce...17, 19, 21, 47, 48 vstebávání... 107 výtžky rozvtvených reakcí... 14, 15 W Wegscheiderv princip... 14, 15, 78 X xenobiotikum...109, 112, 116 Z zákon fotochemické ekvivalence... 45 Ž žláza potní... 110 slinná... 110 slzná... 110 10
Masarykova univerzita Pedagogická fakulta ešené píklady z fyzikální chemie IVb Farmakokinetika Hana Cídlová, Jií Štpán Brno 2008
Recenzovali: prof. RNDr. Miroslav Holík, CSc., PharmDr. Jan Juica Copyright Hana Cídlová, Jií Štpán 2008 ISBN 12
OBSAH OBSAH PEDMLUVA... 6 CHEMICKÁ KINETIKA... 7 OBECNÉ POJMY... 7 ešené píklady... 7 IZOLOVANÁ REAKCE... 9 Potebné vztahy... 9 ešené píklady... 10 PARALELNÍ REAKCE... 13 ROZVTVENÉ REAKCE... 13 Potebné vztahy... 13 ešené píklady... 14 KONKURENNÍ REAKCE... 15 Potebné vztahy... 15 ešený píklad... 16 VRATNÉ REAKCE... 17 Potebné vztahy... 17 ešené píklady... 17 NÁSLEDNÉ REAKCE... 21 Potebné vztahy... 21 ešené píklady... 23 URENÍ ÁDU REAKCE... 27 Potebné vztahy... 27 ešené píklady... 28 URENÍ RYCHLOSTNÍ KONSTANTY... 31 Potebné vztahy... 31 ešené píklady... 31 KATALÝZA A INHIBICE... 32 Potebné vztahy... 32 ešené píklady... 34 PRIMÁRNÍ SOLNÝ EFEKT... 40 Potebné vztahy... 40 ešené píklady... 40 HETEROGENNÍ REAKCE... 43 Potebné vztahy... 43 ešený píklad... 44 FOTOREAKCE... 45 Potebné vztahy... 45 ešené píklady... 45 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 47 KINETIKA JADERNÝCH PEMN... 51 TERMINOLOGIE JADERNÝCH PEMN... 51 13
Nkteré problematické termíny:... 51 Potebné termíny a vztahy... 52 Cviení z terminologie a úkoly k úvaze... 52 Odpovdi a vysvtlení... 53 NÁZVOSLOVÍ IZOTOPOV MODIFIKOVANÝCH SLOUENIN... 54 Cviení z názvosloví izotopov modifikovaných slouenin... 58 Odpovdi a vysvtlení... 78 AKTIVITA RADIONUKLIDU... 59 Jednotky aktivity... 59 Potebné vztahy... 59 Cviení a úkoly k úvaze... 60 Odpovdi a vysvtlení... 61 ešené píklady... 61 HODNOCENÍ BIOLOGICKÉHO ÚINKU ZÁENÍ, VZTAH AKTIVITY A DÁVKOVÉHO PÍKONU, RADIANÍ ZÁTŽ... 65 Cviení a úkoly k úvaze... 68 Odpovdi a vysvtlení... 69 ešené píklady... 70 NKTERÁ VYUŽITÍ RADIONUKLID A IZOTOPOV MODIFIKOVANÝCH SLOUENIN... 72 Cviení a úkoly k úvaze... 72 Odpovdi a vysvtlení... 72 ešené píklady... 73 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 75 Kinetika jaderných pemn... 77 Potebné vztahy... 77 ešené píklady... 84 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 91 SEZNAM OBRÁZK... 93 REJSTÍK... 94 POUŽITÁ A DOPORUENÁ LITERATURA... 98 PEDMLUVA... 105 FARMAKOKINETIKA... 106 ÚVOD... 106 ZÁKLADNÍ POJMY FARMAKOKINETIKY... 107 Cviení z terminologie a úkoly k úvaze... 116 Odpovdi a vysvtlení... 117 POTEBNÉ VZTAHY... 119 Volba vhodného farmakokinetického modelu... 119 Metoda zbytk... 120 Všeobecn platné vztahy... 121 Vysvtlivky ke schématm znázor ujícím osud léiva v organismu:... 124 Jednokompartmentový farmakokinetický model:... 125 A) Intravaskulární aplikace léiva... 125 14
B) Extravaskulární aplikace léiva... 127 Dvoukompartmentový farmakokinetický model:... 128 A) Intravaskulární aplikace léiva... 128 B) Extravaskulární aplikace léiva... 131 ešené píklady... 133 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 157 SEZNAM OBRÁZK... 159 REJSTÍK... 160 POUŽITÁ A DOPORUENÁ LITERATURA... 164 15
PEDMLUVA Skriptum je tvrtým dílem sbírky ešené píklady z fyzikální chemie I VI, vznikající ve snaze usnadnit studentm druhého roníku uitelských kombinací s chemií na Pedagogické fakult Masarykovy univerzity situaci, kdy není k dispozici sbírka ešených píklad z fyzikální chemie odpovídající svou nároností jejich potebám. Podobn jako ostatní díly, i tento navazuje na skripta L. Kišová, L. Trnková: Píklady z fyzikální chemie, PF MU, Brno 1991 a na databázi poítaového výukového programu CECAL, která je studentm uitelství chemie na Pedagogické fakult Masarykovy univerzity k dispozici. Organizace i formální stránka textu jsou stejné jako u prvního dílu. Oproti pvodnímu plánu byl obsah tvrtého dílu ponkud rozšíen, a to o tématicky související kinetiku jaderných pemn a farmakokinetiku, které bývají od fyzikální chemie asto oddlovány a studenti si tak neuvdomí potebné souvislosti. Pehled obsahu jednotlivých díl sbírky: ešené píklady z fyzikální chemie I - Skupenské stavy - Fázové rovnováhy ešené píklady z fyzikální chemie II - Základy termodynamiky - Termodynamika chemických reakcí ešené píklady z fyzikální chemie III - Molekulární transport - Teorie reakní rychlosti ešené píklady z fyzikální chemie IVa - Chemická kinetika - Kinetika jaderných pemn ešené píklady z fyzikální chemie IVb - Farmakokinetika ešené píklady z fyzikální chemie V - Roztoky elektrolyt - Galvanické lánky a elektrodové dje ešené píklady z fyzikální chemie VI - Vybrané optické fyzikáln chemické metody - Koloidní soustavy Sbírka ešené píklady z fyzikální chemie I VI je urena nejen studentm chemie na Pedagogické fakult, ale také pedagogm, nadaným studentm stedních škol, studentm chemie na jiných fakultách i vysokých školách jako dopl ující pomcka ke studiu obecné nebo fyzikální chemie a také všem ostatním zájemcm o chemii. Speciáln tento, tvrtý díl, by ml být využitelný i pro studenty farmacie a medicíny, stejn jako pro studenty biofyziky, protože jako jedna z prvních uebnic v naší zemi podrobn zpracovává také výpoty z oblasti farmakokinetiky. Naopak problematika reakního mechanismu byla zpracována již v dílu tetím, jednak z dvod prostorových (rozsah jednotlivých díl sbírky), jednak z dvodu píbuznosti problematik (teorie reakní rychlosti velmi úzce souvisí s teorií molekulárního transportu). Dkujeme všem, kdo jakkoli napomohli pi tvorb a recenzi tohoto studijního materiálu i tm, kteí svými radami a pipomínkami pispjí k odstranní dosud pehlédnutých nedostatk v textu. Brno, 2008 Autoi 16
REJSTÍK 1 1-methyl-6-merkaptopurin... 158 A absorpce...106-111, 114, 117, 119, 120, 124, 125, 127, 128, 131, 132, 136, 137, 139, 140, 141, 147, 157, 158 acetylsalicylová kyselina... 110, 125, 151 acyklovir... 157 ADME viz farmakokinetika... 111, 116 aktivaní energie... 32, 34, 49 aktivita enzymová... 33 katalytická... 33 radionuklidu...59-62, 64, 73-75, 77, 79-83, 90, 91 aktivovaný komplex... 40, 42 amidepin... 157 ampicilin... 143, 145-147 antidotum (protijed)... 116 aplikace léiva viz podání léiva... 107, 108, 114 area under the concentration curve... 114 atomové íslo... 51, 52 AUC viz plocha pod kivkou koncentrací108, 111, 114, 116, 121, 122, 127, 131, 133, 134, 143, 145-147, 154, 156-158 AUC e.v.... 121, 147 AUC i.v.... 121, 147, 157 AUC α...130, 151, 154, 158 AUC β...130, 151, 154, 158 B Batemanova funkce...127, 128, 137-139, 141, 143, 146, 148 biologická dostupnost...108, 111, 114, 117, 121, 127, 138, 146-148, 157 biotransformace... 106, 107, 109-112, 117, 119 boné reakce... 13, 15 bolus... 108 buprenorfin... 158 C celková tlesná voda... 109 clearance...111, 113, 114, 122, 123 defininí vztah... 122 extrarenální... 113 plazmatická.111, 113, 114, 117, 127, 133, 134, 151, 154, 157, 158 celková... 113, 122, 123 renální... 113 D dávka léiva...109, 111, 113, 115, 116, 121, 124, 125, 127, 129, 132 inicianí... 113 nárazová...113, 116, 117, 157 udržovací... 113, 115 úvodní... 113 dávka záení... 65, 69 dávkovací interval...109, 111, 115 dávkový píkon... 65, 66, 69-71, 75 digoxin... 109 distribuce... 106, 109-111, 115-120, 124, 125, 127-129, 131 distribuní prostor...110, 112, 124, 125, 148, 149 doba dosažení maximální koncentrace léiva v periferním kompartmentu...131, 152, 155, 158 doba dosažení maximální koncentrace léiva v plazm... 124 E efektivní dávka... 67-69 efektivní koncentraní rozmezí v plazm.110, 111, 113, 115, 117 ekvivalentní dávka...66, 67, 69, 71 eliminace... 106, 109-114, 116-120, 124, 125, 127-129, 131, 136, 137, 139, 140, 147 energie fotonu... 45, 46, 67 ethanol...110, 112, 113, 119, 135-137 Excel... 23, 25, 35, 36, 42, 49, 87, 89, 134, 140, 152, 153 exkrece...106, 110, 111, 117, 119 exponenciální zákon jaderné pemny... 77 F farmakodynamika... 106 farmakokinetické parametry...106, 108, 111, 113, 114 primární... 111 sekundární... 111 farmakokinetické procesy.106, 107, 111-114, 116, 117, 119, 120, 124, 126, 127-129, 131 farmakokinetika...106, 107, 111, 112, 117 farmakologie... 106 fáze α...111, 129, 131, 132, 155 β...111, 129, 131, 132, 155, 156 alfa... 129 beta... 129 distribuní...111, 129, 152 eliminaní...111, 129, 153 fibrinogen... 115 flunitrazepam... 134, 135 foton... 53 fotoreakce... 45 fyziologického rozmezí... 135 G genereln znaené sloueniny... 55 H hemoperfuze... 147, 149 heroin... 158 17
heterogenní reakce... 43 hmotnost léiva v centrálním kompartmentu... 131, 150 v periferním kompartmentu...130, 131, 150, 151 hmotnostní íslo... 51, 52 hybridní konstanta...111, 114, 116, 117, 129, 131, 150, 151, 158 Ch chemická rovnováha... 17-19, 48 I ibuprofen... 109 infúzní set... 108 inhibiní konstanta... 33, 34, 37 inhibitor... 33, 34, 37, 38 iontová síla... 40, 41 izobary... 52, 53 izomery... 52, 53 izotony... 52, 53 izotopov deficitní sloueniny... 56 izotopov modifikované sloueniny... 54, 56-58, 72 izotopov substituované sloueniny... 54, 55-58 izotopov znaené sloueniny...54-58 izotopy... 52, 53, 75, 85 J jaderná pemna... 51, 53, 59 jaderná reakce... 53 jaderný rozpad... 51 K katal... 33 katalytický koeficient... 32, 33, 35, 49 katalýza... 32-35, 40, 43, 45, 49 katalyzátor... 33 kinetická kivka... 23 kinetika lineární... 110, 112, 113 michaelisovská... 107, 112, 113 nelineární... 110, 112, 113 saturaní... 110 kinetika absorpce prvního ádu... 127, 128, 131 kinetika distribuce prvního ádu... 131 kinetika eliminace nultého ádu...110, 112, 113, 119, 125, 126, 136 prvního ádu.. 110-113, 122, 123, 125-128, 131, 136 kompartment... 107, 109-112, 115-117, 119, 124, 125, 131, 158 centrální... 110-113, 115, 130-132, 150, 154, 156 periferní...109-113, 115, 130, 150, 152, 155, 156 kompetitivní inhibice... 33, 37 koncentrace katalytická... 33 katalytické aktivity... 33 koncentrace léiva krevní... 112, 114, 119 plazmatická... 108, 110-117, 119, 121, 125-127, 137 maximální... 124, 128, 142 okamžitá... 124 poátení.121, 122, 124-127, 129, 133, 134, 157 sérová...114, 115, 119 v centrálním kompartmentu...130, 131, 150, 151 poátení...130, 131, 152, 155, 158 v míst podání... 124, 137 poátení... 124, 128 v periferním kompartmentu... 150, 151 koncentrace meziproduktu... 22-24, 48, 128 konkurenní reakce...13, 15, 16, 37 korelaní koeficient... 36 krevní obh...109, 116, 117 systémový... 108 velký... 108 krevní plazma... 107-112, 114-116, 119, 127 krevní sérum...114, 115, 119 kvantový výtžek fotoreakce... 45, 46, 50 L léivo... 106-121, 124, 125, 128 lidokain... 157 lichobžníkové pravidlo... 145, 146 linearizace...25, 35, 42, 49 M MAT viz stední as absorpce... 107 mrná aktivita radionuklidu...59, 63, 75, 91 metabolismus...106, 111, 112, 117 metastabilní stav... 52 metoda nejmenších tverc... 35, 36, 152 metoda zbytk... 119, 120, 127, 129, 131, 132, 139, 153 Michaelisova konstanta...33, 35, 37, 49 mikrokonstanta. 111, 113, 114, 116, 117, 129-131, 150-152, 155, 158 model dvoukompartmentový farmakokinetický... 107, 110-113, 115-117, 119, 120, 128-131, 133, 150, 151, 158 jednokompartmentový farmakokinetický.. 107, 109-113, 115, 117-120, 122-129, 133, 137, 139, 142, 143, 147, 148, 151-153, 157, 158 kompartmentový farmakokinetický...112, 115, 117, 123 lineární farmakokinetický... 110-113, 115, 119 nelineární farmakokinetický...112, 113, 119 tíkompartmentový farmakokinetický.107, 112, 113, 115 vícekompartmentový farmakokinetický... 111, 113, 115 molární aktivita radionuklidu... 59 morfin... 158 MRT viz stední doba pobytu... 107 N nábojové íslo... 40, 42, 52 následné jaderné pemny... 78, 87 následné reakce... 21-24, 45, 48 neselektivn znaené sloueniny... 56 nesteroidní protizántlivé látky... 109 neutron... 52, 53, 67-69, 75, 91 neutronové íslo... 52 nifedipin... 133 nukleon... 52, 53 nukleonové íslo... 51-53 nuklid... 52-57, 59-61, 66, 72, 77-85, 87, 88, 90 18
O obecná kinetická rovnice... 7, 8, 17, 30-32, 136 objem celkové tlesné vody... 109 distribuní... 109-111, 113-116, 121, 123, 124, 127, 133, 134, 151, 157 celkový...109, 115, 116, 130, 152, 155, 158 centrálního kompartmentu...109, 116, 129, 130, 132, 151, 154, 158 periferního kompartmentu... 129, 130, 132 zdánlivý...109, 115, 130, 151, 154, 157, 158 zdánlivý centrálního kompartmentu... 110 krevní... 110 krve... 114 parciální... 113 plazmy... 109, 113 objemová aktivita radionuklidu...60, 62, 63, 74, 75 oddíl viz kompartment...107, 109, 112, 115 okamžitá koncentrace...7, 9, 10, 12, 19, 21, 27, 28 opioidy... 158 optická otáivost... 12, 47 P paralelní jaderné pemny... 78, 91, 92 paralelní reakce... 13, 47 plocha pod kivkou koncentrací...108, 111, 114, 116, 121, 122, 127, 130, 134, 143, 145, 151, 157, 158 celková... 130 poátení koncentrace... 8-11, 16, 17, 20-23, 27, 41, 44, 49, 50 poátení tlak... 27, 44, 48, 49 podání léiva... 108, 114 do cévy... 108 extravaskulární...107, 108, 116, 117, 119-121, 127, 129, 131, 132, 137, 139, 150 implantaní... 108 inhalaní... 107, 108 injekní...108, 121, 125, 128 do dutiny bišní... 108 do mozkomíšního moku... 108 do tepny... 108 intraarteriální... 108 intramuskulární... 108 intraperitoneální... 107, 108 intratékální... 108 intravenózní... 108, 117 nitrosvalové... 108 nitrožilní... 108 podkožní... 108 subkutánní... 108 intrauterinní... 107, 108 intravaskulární... 108-110, 119-121, 124, 125, 127, 128, 130, 131, 150 intravenózní infúzí... 108, 125 koneníkem... 108 mimo cévu... 108 nazální... 108 nitrodložní... 108 nosem... 108 perkutánní... 108 perorální... 108 pod jazyk... 108 poševní... 108 pes kži... 108 rektální... 108 sublingvální... 108 ústy... 108 vaginální... 107, 108 vdechováním... 108 ve form implantátu... 108 podíl dávky v periferním kompartmentu..131, 152, 155, 158 poloas biologický... 110, 157 distribuní fáze...130, 152, 155, 158 eliminaní... 110, 111, 113, 115, 117, 126, 133, 134, 157 eliminaní fáze...130, 152, 155, 158 plazmatický... 110 poloas pemny... 51, 60-62, 74, 75, 77, 78, 80, 84-88, 91, 92 poloas reakce...10, 27, 29, 30, 44, 47, 48, 77, 78 poloas rozpadu... 51 prednison... 138, 142 primární solný efekt... 40, 41 proton... 52, 53, 67 protonové íslo... 51, 52, 53 pedexponenciální faktor... 32 pechodná radioaktivní rovnováha... 82 pemnová konstanta...51, 59-61, 77-79, 84-86, 88, 91 pístup farmakokinetiky kompartmentový... 106 nekompartmentový... 107 R radianí váhový faktor... 66, 67, 69 radianí zátž... 67-69, 71, 72, 76 radioaktivní pemna... 51 radioaktivní rozpad... 51 reakce 0. ádu... 8, 9, 27-29, 31, 44, 48, 136 reakce 1. ádu... 8-12, 14, 16, 27-29, 31, 44, 47, 49, 51, 78, 107 reakce 2. ádu... 8, 9, 27-31, 44, 48, 49 reakce izolovaná...19, 20, 27, 124 reakce pímá... 17, 48 reakce zptná... 17, 20, 48 regresní pímka/rovnice...25, 35-37, 42, 134, 140, 141, 151-153 rovnice Arrheniova... 32, 34 rovnice Michaelise-Mentenové...33, 35, 37, 49, 107 rovnovážná konstanta... 48 rozdlovací koeficient... 74 rozpadová konstanta... 51 rozvtvené reakce... 13-15 rychlost chemické reakce 7, 8, 17, 20, 21, 30, 31, 33-35, 40, 44, 49 rychlost jaderných pemn... 51, 60, 77 rychlost reakce... 14 rychlostní konstanta.. 7, 9-19, 21-25, 27, 31, 32, 40, 41, 44, 47-50, 60, 61, 78, 106, 114, 117, 119, 126 absorpce... 114, 124, 127, 128, 131, 132, 137, 138, 141, 151 eliminace... 111, 114, 119, 122-127, 129-134, 137, 138, 140, 150-152, 155, 157, 158 pestupu...129, 130, 132, 150-152, 155, 158 ád reakce...7-12, 14-16, 27-32, 40, 44, 47-49, 51, 78 19
S sekundární solný efekt... 40 selektivn znaené sloueniny... 55 semilogaritmický graf.. 9, 25, 82, 84, 87, 119, 125-127, 129, 132-134, 139, 140, 143, 144, 151, 152 soubžné reakce... 13, 47 specificky znaené sloueniny... 54 spojnice trendu...25, 36, 42, 49, 134, 140, 152 srdení glykosid... 109 steady state viz ustálený stav... 109 stední as absorpce... 107 stední doba pobytu... 107 stupe konverze...10, 12, 13, 30, 47 T teorie reakní rychlosti... 32 terapeutické rozmezí koncentrací léiva... 110, 115 terapie farmakoterapie... 106 fyzikální... 106 komplexní... 106 medikamentózní... 106 operaní... 106 psychoterapie... 106 terminologie jaderných pemn... 51, 52 tetracyklin... 157 theofylin...147-149 tká ový váhový faktor... 67, 69, 71 trvalá radioaktivní rovnováha... 81 typický pacient... 109, 134 U uniformn znaené sloueniny... 55 urení ádu reakce metodou poátení rychlosti. 27, 28, 30 urení ádu reakce metodou poloas... 27-30, 44, 48 ustálený stav... 109 V vazba léiva na plazmatické proteiny...111, 115, 117 pevná... 115 vazba léiva v periferních tkáních... 115 vazebné proteiny albumin... 115 kyselý α 1 -glykoprotein... 115 lipoproteiny... 115 vtvená jaderná pemna... 78 vlnová délka... 45, 50 vratné reakce...17, 19, 21, 47, 48 vstebávání... 107 výtžky rozvtvených reakcí... 14, 15 W Wegscheiderv princip... 14, 15, 78 X xenobiotikum...109, 112, 116 Z zákon fotochemické ekvivalence... 45 Ž žláza potní... 110 slinná... 110 slzná... 110 20
21