Biopharmazeutika und Pharmakokinetik

Biopharmazeutika und Pharmakokinetik beschreiben gemeinsam, wie sich ein Medikament in den Körper hinein, durch ihn hindurch und aus ihm heraus bewegt und wie diese Bewegung die Konzentration bestimmt, die zur Wirkungserzielung verfügbar ist. Die Biopharmazeutika untersuchen, wie die physikochemischen Eigenschaften eines Medikaments und seiner Darreichungsform dessen Freisetzung und Absorption steuern, während die Pharmakokinetik den zeitlichen Verlauf von Absorption, Distribution, Metabolismus und Elimination – die ADME-Prozesse – quantifiziert.

Definition

Pharmakokinetik ist die Untersuchung des zeitlichen Verlaufs von Arzneimittel- und Metabolitenkonzentrationen im Körper, umfassend Absorption, Distribution, Metabolismus und Exkretion; Biopharmazeutika ist die Untersuchung, wie die Formulierung und die physikochemischen Eigenschaften eines Arzneimittelprodukts dessen Freisetzung sowie die Rate und das Ausmaß seiner Absorption beeinflussen.

Scope

Dieser Bereich führt den Leser in die quantitative Untersuchung der Arzneimitteldisposition ein: wie eine Dosis zu einer systemischen Konzentration wird, wie sich diese Konzentration im Laufe der Zeit ändert und welche Parameter (Clearance, Verteilungsvolumen, Halbwertszeit, Bioverfügbarkeit) zur Zusammenfassung verwendet werden. Er rahmt die einzelnen Themen – Absorption und Permeabilität, Distribution und Proteinbindung, Metabolismus, Elimination und pharmakokinetische Parameter – als Referenzkarte und nicht als Dosierungsanleitung ein.

Sub-topics

• Arzneimittelabsorption und Permeabilität
• Arzneimittelverteilung und Proteinbindung
• Elimination und Exkretion von Arzneimitteln
• Arzneimittelmetabolismus und Biotransformation
• Pharmakokinetische Parameter (Clearance, Halbwertszeit, Verteilungsvolumen)

Core questions

• Wie bestimmen die Darreichungsform sowie die Löslichkeit und Permeabilität des Medikaments, wie viel Medikament den systemischen Kreislauf erreicht?
• Wie prägen Absorption, Distribution, Metabolismus und Elimination gemeinsam das Konzentrations-Zeit-Profil?
• Welche Parameter – Clearance, Verteilungsvolumen, Halbwertszeit, Bioverfügbarkeit – fassen die Arzneimitteldisposition zusammen, und wie werden sie geschätzt?
• Wie erzeugen physiologische und formulierungsbedingte Faktoren Variabilität in der Exposition zwischen und innerhalb von Individuen?

Key concepts

• ADME (Absorption, Distribution, Metabolismus, Exkretion)
• Bioverfügbarkeit und First-Pass-Effekt
• Clearance
• Verteilungsvolumen
• Eliminationshalbwertszeit
• Kompartiment- und physiologische Modellierung
• Lineare vs. nichtlineare (sättigbare) Kinetik
• Konzentrations-Zeit-Profil und Fläche unter der Kurve (AUC)

Key theories

Biopharmazeutisches Klassifizierungssystem (BCS)

Ein Rahmenwerk, das Medikamente nach wässriger Löslichkeit und intestinaler Permeabilität in vier Klassen einteilt, die In-vitro-Auflösung mit der In-vivo-Absorption verknüpft und eine wissenschaftliche Grundlage für die Vorhersage der oralen Bioverfügbarkeit und für Biowaiver bietet.

Physiologischer (Clearance-)Ansatz zur Arzneimitteldisposition

Eine Sichtweise, die die Elimination in Bezug auf Organblutfluss, intrinsische Clearance und Proteinbindung ausdrückt, anstatt als einfache Geschwindigkeitskonstante, wodurch die physiologischen Determinanten der Clearance explizit begründet werden können.

Mechanisms

Nach der Verabreichung muss ein Medikament aus seiner Darreichungsform freigesetzt werden (ein biopharmazeutischer Schritt), sich auflösen und biologische Membranen passieren, um in den systemischen Kreislauf zu gelangen; der Anteil, der dies tut, relativ zu einer intravenösen Dosis, definiert seine Bioverfügbarkeit. Nach der Absorption verteilt sich das Medikament entsprechend seinen physikochemischen Eigenschaften und der Plasmaproteinbindung in die Gewebe, was durch das Verteilungsvolumen erfasst wird. Die Elimination erfolgt durch Metabolismus (hauptsächlich hepatisch) und Exkretion (hauptsächlich renal), zusammengefasst durch die Clearance – das Volumen Plasma, das pro Zeiteinheit von Medikament befreit wird. Die Halbwertszeit, ein abgeleiteter Parameter, ergibt sich aus der Beziehung zwischen Verteilungsvolumen und Clearance. Der physiologische Ansatz von Wilkinson und Shand drückt die hepatische Elimination in Bezug auf Blutfluss, intrinsische Clearance und Bindung aus, und das BCS von Amidon und Kollegen verknüpft die Löslichkeit und Permeabilität eines Medikaments mit dem Absorptionsschritt.

Clinical relevance

Pharmakokinetische Überlegungen untermauern, wie die Exposition gegenüber einem Medikament verstanden und über Formulierungen und Populationen hinweg verglichen wird; sie erklären, warum Bioverfügbarkeit, Clearance und Halbwertszeit für die Dauer und das Ausmaß der Medikamentenexposition von Bedeutung sind. Dieser Eintrag ist eine konzeptionelle Referenz für diese Prozesse und Parameter und beschreibt, wie die Arzneimitteldisposition charakterisiert wird, nicht wie Dosen für eine einzelne Person ausgewählt oder angepasst werden.

Evidence & guidelines

Das Feld basiert auf einer großen Anzahl primärer pharmakokinetischer Studien und auf der Regulierungswissenschaft: Das Biopharmazeutische Klassifizierungssystem (Biopharmaceutics Classification System) beeinflusst internationale Leitlinien für Auflösungstests und Biowaiver, und Standardwerke wie Rowland und Tozer sowie Shargel und Yu kodifizieren die Parameter und Modelle, die in der gesamten Arzneimittelentwicklung und klinischen Pharmakologie verwendet werden.

History

Die quantitative Pharmakokinetik entstand Mitte des 20. Jahrhunderts aus Bemühungen, Arzneimittelkonzentrationen mit Kompartimentmodellen zu beschreiben, und reifte, als das Clearance-Konzept der Disposition in den 1970er Jahren eine physiologische Grundlage gab. Die Biopharmazeutika entwickelten sich parallel, als die Formulierungswissenschaft erkannte, dass die Darreichungsform, nicht nur das Molekül, die Absorption steuert; das Biopharmazeutische Klassifizierungssystem von 1995 vereinte Löslichkeit, Permeabilität und Auflösung in einem prädiktiven Rahmen, der sowohl die Arzneimittelentwicklung als auch die regulatorische Praxis neu gestaltete.

Key figures

• Gordon L. Amidon
• Malcolm Rowland
• Thomas N. Tozer
• Grant R. Wilkinson
• Leslie Z. Benet

Seminal works

• amidon-1995
• wilkinson-shand-1975
• rowland-tozer-2011

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Biopharmazeutika und Pharmakokinetik?

Biopharmazeutika untersuchen, wie die Formulierung und die physikochemischen Eigenschaften eines Medikaments dessen Freisetzung und Absorption beeinflussen, während die Pharmakokinetik den zeitlichen Verlauf des Medikaments im Körper quantifiziert, sobald es absorbiert ist – die beiden sind komplementäre Teile zum Verständnis der Medikamentenexposition.

Wofür stehen die Buchstaben in ADME?

ADME steht für Absorption, Distribution, Metabolismus und Exkretion – die vier Prozesse, die zusammen bestimmen, wie die Medikamentenkonzentrationen im Laufe der Zeit steigen und fallen.