第一节　药剂学概论

一、药剂学的基本概念

药剂学（pharmaceutics）是一门研究药物制剂的基本理论、处方设计、生产工艺、质量控制和合理应用的综合性技术科学。

药剂学包括制剂学和调剂学两部分。研究制剂生产工艺技术及相关理论的科学称为制剂学。按医师处方专门为某一患者调制的，并明确指明用法和用量的药剂称为方剂，研究方剂调制技术、理论和应用的科学称为调剂学。药剂学的宗旨是制备安全、有效、稳定、使用方便的药物制剂。

药物（drugs）是指能够用于治疗、预防或诊断人类和动物疾病以及对机体生理功能产生影响的物质。药物最基本的特征是具有防治疾病的活性，故在药物研发的上游阶段又称之为活性物质（active ingredients）。根据来源，可将药物分为三大类：中药与天然药物、化学药物和生物技术药物。中药（Chinese herbal drugs）是指在中医理论指导下，来源于我国民间经典收载的中药材、中成药和草药等。化学药物（chemical drugs），即通常所说的西药，是通过化学合成途径而得到的具有治疗或诊断作用的化合物。生物技术药物（biotechnical drugs）系指通过基因重组、发酵、核酸合成等生物技术获得的药物，如细胞因子药物、核酸疫苗、反义核酸等。药品（medicine）是指用于预防、治疗、诊断人的疾病，有目的地调节人的生理机能并规定有适应证或者功能主治、用法和用量的物质。药物的内涵要比药品大，并非所有能防治疾病的物质都是药品。

药物剂型（drug dosage forms）是适合于疾病的诊断、治疗或预防的需要而制备的不同给药形式，简称剂型。无论哪一种药物，都不能直接应用于患者，它们在应用于临床之前，都必须制成具有一定形状和性质的药物剂型，才能充分发挥药效、减少毒副作用、便于使用与保存等。剂型是药物临床使用的最终形式，是所有基本制剂形式的集合名词，如片剂、注射剂、胶囊剂、粉针剂、软膏剂、栓剂以及中药的丸剂、丹剂、膏剂、散剂、颗粒剂、口服液等。

药物制剂（drug preparations）是根据药典、药品标准、处方手册等所收载的应用普遍并较稳定的处方，将原料药按照某种剂型制成的符合一定质量要求的具体品种，简称制剂。药物制剂就是药剂学所研究的对象，是指剂型确定以后的具体药物品种，例如注射用青霉素钠、地高辛片、阿莫西林胶囊、重组人胰岛素注射液、牛黄解毒丸、银翘解毒片等。

在药物制剂中除了具有活性成分的主药外，还包括其他成分，这些成分统称为辅料或赋形剂（excipients）。可见，辅料是制剂中除主药以外的一切附加材料的总称，是生产药品和调配处方时所用的赋形剂和附加剂，是制剂生产中必不可少的组成部分。如在片剂中用到的填充剂、崩解剂、黏合剂、润滑剂等，一些液体制剂中用到的溶剂、增溶剂、助悬剂、乳化剂、pH调节剂、等渗剂、矫味剂、防腐剂等。辅料必须是生理惰性的（inertia），其作用除了赋予制剂的成型和稳定外，还有助于疗效的发挥。

在明确了药物、剂型、制剂、辅料等概念后，可以看出药剂学主要具有两方面的性质。

1.具有工艺学的性质

工艺就是加工制造，制剂工艺就是将药物加工制成适合于临床需要且可以应用于患者的制剂过程。药剂学的基本内容是研究药用剂型的设计原理、配制理论、工艺技术、生产环境和设备、贮存条件、体内外质量检测以及临床合理应用等内容的综合性应用科学。药剂学是以药物剂型和药物制剂为研究对象，以用药者获得最佳的疗效为研究目的，研究一切与药物原料加工成制剂成品有关内容的科学。

2.具有密切联系临床医疗实践的性质

不论是在药厂还是在医院药房，各种形式的制剂最终都要应用于临床医疗实践，以满足临床预防、治疗和诊断疾病的需要。任何一种制剂从它研制开始就必须与临床密切结合，而制剂的研制后期又必须要经过临床验证。对疾病是否有疗效，具有什么毒副作用，这就是临床试验阶段要解决的疑问。经临床证明有效后，要实现工业化生产，生产出来的制剂又要应用于临床。若再次证明确实有效，就能生存下去；反之，若疗效不佳或无效，则被淘汰。制剂经临床实践得到的信息反馈到生产实践中，促进厂家不断改进和提高制剂的质量。药剂学在不断与临床医疗实践相结合的过程中，有力地推动了自身的发展。

二、药物成型的重要性

药剂学研究的核心内容是将药物制备成适用于疾病治疗、预防或诊断的药物剂型，药物剂型与给药途径、临床治疗效果有着十分密切的关系，人们希望将药物做成某种良好的药物剂型，以便可以发挥出良好的药效。

药物成型的重要性体现在以下几个方面。

1.药物成型是为了适应临床的需要

剂型可改变药物的作用性质。例如硫酸镁口服剂型用作泻下药，但5%注射液静脉滴注，能抑制大脑中枢神经，有镇静、镇痉作用；又如依沙吖啶（Ethacridine，即利凡诺）1%注射液用于中期引产，但0.1%～0.2%溶液局部涂敷有杀菌作用。

剂型能改变药物的作用速度。不同剂型可使药物在体内的作用速度不同，例如，注射剂、吸入气雾剂等，发挥药效很快，常用于急救；丸剂、缓控释制剂、植入剂等属长效制剂。医生可按疾病治疗的需要选用不同作用速度的剂型。

改变剂型可降低（或消除）药物的毒副作用。例如氨茶碱治疗哮喘病效果很好，但有引起心跳加快的毒副作用，若改成栓剂则可消除这种毒副作用；缓释与控释制剂能保持血药浓度平稳，从而在一定程度上可降低药物的毒副作用。

某些剂型可产生靶向作用。如脂质体是具有微粒结构的剂型，注射给药在体内能被网状内皮系统的巨噬细胞所吞噬，使药物在肝、脾等器官浓集性分布，即发挥出药物剂型的肝、脾靶向作用。

剂型还可影响疗效。固体剂型如片剂、颗粒剂、丸剂的制备工艺不同会对药效产生显著的影响，药物晶型、药物粒子大小的不同，也可直接影响药物的释放，从而影响药物的治疗效果。

2.药物成型是为适应药物性质的需要

在将药物制成某种剂型时，必须要考虑药物自身的性质，以便制成最适于给药和治疗的形式。例如对于难溶性药物，较难做成低分子溶液型的溶液剂，则可考虑做成混悬剂。又如青霉素极易水解，因此考虑做成粉针剂型，以提高其稳定性。

3.做成不同的剂型是为提高药物的生物利用度

剂型不仅能改变药物的作用速度，还可以改变药物在体内的生物利用度。例如维生素C注射剂的生物利用度高于其片剂。

4.药物成型是为运输、贮存、使用方便

任何一种药物都不可能直接应用于临床，必须将其制成剂型，才适于运输、贮存和使用。

三、药物剂型的分类

药物剂型种类繁多，为了便于研究、学习和应用，有必要对剂型进行分类。剂型分类的方法目前主要有以下几种。

（一）按给药途径分类

这种分类方法紧密结合临床，能够反映出给药途径对剂型制备的要求。药物最早是采用口服和皮肤外用，然后是注射剂，后来发展到几乎身体上所有的各种组织或腔道部位都能用药，如口腔、鼻腔、呼吸道、血管、组织、皮下、直肠等。

1.经胃肠道给药剂型

此类剂型是指药物经胃肠道吸收后发挥疗效。如溶液剂、糖浆剂、颗粒剂、胶囊剂、散剂、丸剂、片剂等。口服给药最简单，但有些药物易受胃酸破坏或肝脏代谢，有引起生物利用度低的问题。

2.非经胃肠道给药剂型

除经胃肠道给药剂型外的其他剂型，包括：

（1）注射给药　如静脉注射、肌内注射、皮下注射、皮内注射及穴位注射等；

（2）皮肤给药　如外用溶液剂、洗剂、软膏剂、贴剂、凝胶剂等；

（3）口腔给药　如漱口剂、含片、舌下片剂、膜剂等；

（4）鼻腔给药　如滴鼻剂、喷雾剂、粉雾剂等；

（5）肺部给药　如气雾剂、吸入剂、粉雾剂等；

（6）眼部给药　如滴眼剂、眼膏剂、眼用凝胶、植入剂等；

（7）直肠给药　如灌肠剂、栓剂等。

可见，按给药途径进行分类，会产生同一种剂型由于用药途径不同而出现重复。如喷雾剂既可以通过口腔给药，也可以是鼻腔、皮肤或肺部给药。又如临床上的氯化钠生理盐水，可以是注射剂，也可以是滴眼剂、滴鼻剂、灌肠剂等。因此，无法体现具体剂型的内在特点。

（二）按分散系统分类

一种或几种物质（分散相）分散于另一种物质（分散介质）所形成的系统称为分散系统。此法将剂型看作分散系统，以便于应用物理化学的原理说明各种剂型的特点。根据分散相和分散介质的直径大小及状态特征，可作如下分类。

1.分子型

分子型是指药物以分子或离子状态均匀地分散在分散介质中形成的剂型。通常药物分子的直径小于1nm，而分散介质在常温下以液体最常见，这种剂型又称为溶液型。溶液的分散溶剂主要是水、乙醇、丙醇、丙二醇等药用溶剂或液体分散复合溶剂。分子型的分散介质也包括常温下为气体（如芳香吸入剂）或半固体（如油性药物的凡士林软膏等）的剂型。所有分子型的剂型都是均相系统，属于热力学稳定体系。

2.胶体溶液型

胶体溶液型是指固体或高分子药物分散在分散介质中所形成的不均匀（溶胶）或均匀（高分子溶液）的分散系统的液体制剂。分散相的直径在1～100nm之间，如溶胶剂、胶浆剂、涂膜剂等。胶体溶液型制剂具有丁达尔现象等一切胶体溶液的特征。其中，高分子胶体溶液仍属于均相的热力学稳定系统，而溶胶剂则是非均相的热力学不稳定体系。

3.乳状液型

乳状液型是指液体分散相分散在液体分散介质中组成的不均匀分散系统的液体制剂。分散相的直径通常在0.1～50μm之间，如乳剂、静脉乳剂、部分滴剂、微乳等。

4.混悬液型

混悬液型是指固体药物分散在液体分散介质中组成的不均匀分散系统的液体制剂。分散相的直径通常在0.1～50μm之间，如洗剂、混悬剂等。

5.气体分散型

气体分散型是指液体或固体药物分散在气体分散介质中形成的不均匀分散系统的制剂，如气雾剂、喷雾剂等。

6.固体分散型

固体分散型是指药物与辅料混合呈固态的制剂，如散剂、丸剂、胶囊剂、片剂等。这类制剂在药物制剂中占有很大的比例。

7.微粒型

微粒型的主要特点是粒径一般为微米级（如微囊、微球、脂质体、乳剂等）或纳米级（如纳米囊、纳米粒、纳米脂质体、亚微乳等）。因此上述提到的乳状液型、混悬液型或固体分散型都可以成为微粒型。这类剂型在改变药物体内吸收、分布等方面有许多有用的特征，是近年来大力研发的药物靶向剂型。

按分散系统对制剂进行分类，基本上可以反映出制剂的均匀性、稳定性以及制法的要求，但不能反映给药途径对剂型的要求，如混悬剂有混悬型口服液、混悬型注射液、混悬型软膏和混悬型滴眼剂等。同样道理，这种分类方法也会出现一种剂型由于辅料和制法不同而属于不同的分散系统，如注射剂可以是溶液型，也可以是乳状液型、混悬型或微粒型等。

（三）按形态分类

按形态分类可将剂型分为固体剂型（如散剂、丸剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂等）、半固体剂型（如软膏剂、糊剂等）、液体剂型（如溶液剂、芳香水剂、注射剂等）和气体剂型（如气雾剂、吸入剂等）。一般形态相同的剂型，在制备特点上有相似之处。如液体制剂制备时多需溶解，半固体制剂多需熔化和研匀，固体制剂多需粉碎、混合和成型。起效时间方面以液体制剂最快，固体制剂较慢。

这种分类方式纯粹是按物理外观，因此具有直观、明确的特点，而且对药物制剂的设计、生产、保存和应用都有一定的指导意义。不足之处是没有考虑制剂的内在特点和给药途径。

（四）按作用时间进行分类

按作用时间进行分类有速释（快效）、普通和缓控释制剂等。这种分类方法显然直接反映了用药后起效的快慢和作用持续时间的长短，因而有利于正确用药。这种方法无法区分剂型之间的固有属性。如注射剂和片剂都可以设计成速释和缓释产品，但两种剂型制备工艺截然不同。

总之，药物剂型种类繁多，剂型的分类方法也不局限于一种。但是，剂型的任何一种分类方法都有其局限性、相对性和相容性。因此，人们习惯于采用综合分类方法，即将不同的两种或更多分类方法相结合，目前更多的是采用临床用药途径与剂型形态相结合的原则，既能够与临床用药密切配合，又可体现出剂型的特点。

四、药剂学的任务

药剂学的基本任务是将药物制成适于临床应用的剂型，并能批量生产安全、有效、稳定的制剂。由于疾病有急有缓，所以对剂型的要求各不相同。如对急诊患者需药效迅速，宜采用注射剂、气雾剂等；有些药物在胃肠道不稳定，例如红霉素在胃酸中5min后只剩下3.5%的效价，硝酸甘油具有显著的肝脏首过效应，口服生物利用度只有8%，因此这两种药物都不宜按普通的口服剂型服用，前者可制成肠溶片服用，后者可采用舌下给药；又有些药物制成液体制剂后由于水解而不稳定，因此宜采用固体制剂如颗粒剂、片剂、注射用冻干粉针等；对于一些特殊病群的人，则剂型的设计要考虑病人的耐受性，例如普通片剂对于老年人和儿童吞咽困难，因此采用口腔速崩片效果比较好；有些病人难以保证按时服用（如老年痴呆症），因此采用经皮给药系统比口服更能增加患者的顺从性，一次用药后能够长时间地缓慢释放药物。

综合而言，药剂学的任务包括如下。

1.研究药剂学的基本理论

药剂学基本理论的研究对提高药物制剂的生产技术水平，制成安全、有效、稳定的制剂具有重要的意义。目前药剂学已形成了一些基础理论，如界面科学、粉体学理论、药物稳定性理论、药物压缩成型理论、固体制剂药物释放理论、药物体内代谢动力学模型理论等。这些理论来源于物理学、化学及生物学的一些基本理论，数十年来指导着药剂学的发展和进步。例如，用化学反应动力学的基本原理可以预测药物制剂的有效期；利用界面科学的基本理论指导和解决混悬液、乳状液和其他各种微粒制剂的稳定性现象；利用相变原理制备微球、微乳等药物新剂型等。可见，药剂学基本理论的研究是一些剂型设计的基础，而药剂学技术是制剂成型的保障，它们对于剂型的改进和完善，新剂型和新制剂的开发以及提高药物制剂的产品质量都有重要的指导作用。

2.新剂型的设计和开发

随着科学技术的发展和生活水平的提高，原有的剂型和制剂已不能完全满足人们的需要。普通的片剂、注射剂、丸剂和溶液剂等，已很难满足高效、长效、低毒、缓释、控释、定位释放的要求。因此，积极开发新剂型是药剂学的一个重要任务。基于生物药剂学、药动学、时辰药理学的原理，人们把剂型的设计视为药物的载体设计，即药物应用于临床所需的载体，实际上就是目前发展的药物传输系统（drug delivery system，DDS）。DDS强调定时、定位、定量的概念，在时控、位控和量控的指导原则下进行制剂的处方设计和工艺学研究。目前，发展中的DDS有缓释、控释、靶向和自调式释药系统。这些新型给药系统表现出多方面的优点，如延长药物在体内的作用时间，增加药物作用的持久性，降低或减少血药浓度的峰谷现象，增加对病灶组织的选择性，提高药物的治疗指数，减少毒副作用，增加病人的耐受性等。此外，扩大原料药的制剂品种也是延长新药专利保护期的有效手段。我国药剂学的研究水平与发达国家相比差异较大，在新剂型的设计和开发方面更为突出。因此，积极开发新剂型和新制剂在我国药剂学研究中具有十分重要的地位。

3.辅料、设备、工艺和技术的革新

辅料、制备技术和设备是构成一个理想剂型和优良制剂的不可缺少的三大支柱。无论是速崩制剂、缓控释制剂，还是靶向制剂，首先必须选择理想的辅料。可以说，没有优质的辅料，就无法实现药剂学的发展任务。新剂型的开发更是离不开新辅料的产生。我国药典收载了不少药用辅料，但远不能适应新剂型的开发。国外已有上市的微球、脂质体的产品，但我国至今相关的药用级辅料仍较少。此外，在产品的质量和性能方面远不如发达国家，如我国目前主要采用湿法制粒制备片剂，而国外多采用直接压片，其关键在于所用辅料的物性。

新辅料和新设备将带来新的工艺和新技术。例如，采用挤出-滚圆机可集混合、挤压过筛、切割滚圆和干燥于一体，一步制得微丸。又如固体分散体技术、球形结晶技术、环糊精包合技术等都在提高制剂质量或制备新型制剂方面取得了成功。

4.整理和开发中药现代制剂

中医中药有几千年历史，是我国的伟大文化宝库之一。开发中药现代制剂，不仅可以提高中药疗效，改善中药制剂质量，而且对提升我国中医药文化传统无疑具有重大意义。明代李时珍在《本草纲目》中共记载了11096个偏方，涉及的剂型达130多种。然而，目前在我国沿用的剂型仅30余种，绝大多数在继承中流失或遗漏。因此，我国的药剂工作人员今后在这方面均有不少工作可做。除了在中医药理论指导下继承、整理和发展中药的传统剂型，还应运用现代科学知识大力开发中药的新剂型，如上所述的中药缓释制剂和中药靶向制剂等。

5.制剂设计理论的推广应用

利用生物药剂学的原理，深入开展药物的吸收、分布、代谢和排泄等体内过程的研究，用以寻求、指导制剂设计。在药剂学剂型开发阶段，如何逐步摆脱经验式的摸索方式，减少工作的盲目性，提高工作效率也是药剂学的研究任务之一。近年来，除了应用正交设计、均匀设计等数学方法外，采集专家经验，建立制剂设计专家系统，实现剂型和制剂处方设计的计算机人工智能化，建立人工神经网络系统是一个非常值得探索的工作。