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吸入麻醉药的分配系数(溶解度)是指在一定大气压和一定温度下,吸入麻醉药分子在两个物相间的运动达到平衡(吸入麻醉药在两相的分压相等)时浓度比值。吸入麻醉药在不同液体中的分配系数(溶解度)是决定其许多药理学特点的重要理化性质。如吸入麻醉药的血/气(B/G)分配系数是决定其麻醉诱导和苏醒速度的主要因素,血/气分配系数越小,麻醉诱导及苏醒速度越快[1.2];许多吸入麻醉药的橄榄油/气(O/G)分配系数在一定程度上决定该吸入麻醉药的效价,油/气分配系数值越大,药物的脂溶性越高,该麻醉药的效能越强(MAC越小)[3]。此外,吸入麻醉药液/气分配系数的测定对吸入麻醉药作用机理的研究也有着重要的意义。因此,吸入麻醉药分配系数的测定对开展吸入麻醉药研究十分重要。吸入麻醉药的橄榄油/气(O/G)、生理盐水/气(S/G)、水/气(W/G)分配系数的测定,国外文献已有报道,但国内尚未见此方面的研究。为此,我们采用注射器-锥形瓶二次平衡法测定了在1个大气压、37℃条件下异氟醚的O/G、S/G、W/G分配系数。现报道如下
材料与方法:
1、药品与试剂
橄榄油,北京芳草医药研究公司生产(批号930105,化学纯);生理盐水,石家庄市第四制药厂生产(批号94112501);双蒸馏水,本院生化研究室制备;异氟醚,美国雅培公司生产(批号85063VA)。
2、仪器及条件
美国GOW-MAC580气相色谱仪(Gas chromatography GC),配带氢离子火焰检测器(FID);气相色谱拄为6米长、内径0.32cm不锈钢柱,内填充10%甲基硅油SF96、WHP60/80。气相色谱仪测定条件:柱温75℃、检测器温度150℃、进样口气化温度100℃。氮气(N2)
15ml/min、氢气(H2) 20-30ml/min、空气(Air) 200-240ml/min。气相色谱仪每天校正,保证所测定的浓度在气相色谱仪的浓度-峰高线性范围内。
国产自动恒温水浴箱,用水银温度计对水箱温度加以校正,保证实际温度为设定温度的±0.5℃。
德国Sartorious电子天平,最大称重500g,精确度0.01g。
3、平衡装置
六只50ml气密性良好的玻璃注射器水平固定在遥匀器(Tonometry),遥匀器在水浴箱中缓慢摇动,保证注射器中的麻醉药分子充分在液、气两相中运动,以达平衡。
4、气相色谱仪浓度-峰高标准曲线的制备
在上述气相色谱条件下,应用异氟醚标准气体(测定O/G分配系数时用2.30%异氟醚标准气;测定S/G、W/G分配系数时应用1.15%异氟醚标准气)制备标准曲线,以保证当天所测定浓度在标准曲线浓度范围内及气相色谱浓度与峰高成线性。用塑料三通连接两只准确校正容量的50ml玻璃注射器,采用倍比稀释方法,用气相色谱仪对每一次稀释气体测定浓度,将浓度稀释至包括当日所预计测定最低浓度。根据各浓度点峰高及气相色谱衰减条件,以气相色谱相对峰高为x,以气样中异氟醚浓度为y,求出线性方程及相关系数
r,每次保证r值大于0.9995。
5、分配系数的测定
取六只气密性良好的50ml玻璃注射器,抽取约20ml生理盐水(或双蒸馏水、橄榄油),然后抽取约20ml 1.15%异氟醚标准气(测定橄榄油/气分配系数时抽取2.30%异氟醚标准气)。应用平衡装置将六只注射器放入37℃的恒温水浴箱中,持续缓慢转动,每15分钟从水浴箱中取出注射器剧烈摇动10-15秒,而后重新放入水浴箱,如此重复10次(共约2.5小时),完成第一次平衡,用气相色谱仪测定注射器气相中的麻醉药浓度。而后将注射器中的气体排空(包括三通死腔内的气体),将液体通过三通密闭且准确地转移至六个预先测定过准确容积(250-300ml)的半真空(-400mmHg)锥形瓶。锥形瓶放入37℃恒温水浴箱中摇动,以使液体中的麻醉药充分释放出来。每15分钟取出剧烈摇动数次,重新放入水浴箱摇动,如此重复四次。在第三次剧烈摇动后将锥形瓶三通打开,让空气进入负压的锥形瓶使瓶内压力迅速与大气压平衡。第四次剧烈摇动后(第二次平衡时间1-1.5小时),取20ml气密性良好且经准确校正容量的玻璃注射器,准确抽取空气20ml,通过三通连接到锥形瓶,为使注射器内空气充分与锥形瓶内气体混合,上下快速抽注注射器20次,最后从锥形瓶抽20ml气体用气相色谱仪测定其浓度。
Cf=C2×[(Vf-Vs)+20]/(Vf-Vs)
λ=Cf(Vf - Vs)/Vs(C1 - Cf )
Cf为第二次平衡气相中校正浓度;C2为第二次平衡后测定的气体浓度;Vf为锥形瓶体积(ml);Vs为转移至锥形瓶内液体体积(ml);C1为第一次平衡后注射器气相中的麻醉药浓度;λ为分配系数。
6、统计学分析
异氟醚的橄榄油、生理盐水、水/气分配系数为六个样本的平均值;并分别计算其变异系数(CV)。CV=SD/M×100%;SD为标准差,M为均数。
结果:
在1个大气压、37℃时异氟醚的橄榄油、生理盐水、水/气分配系数分别为90.20、0.6256、0.7410(表Ⅰ)。
表Ⅰ 37℃时异氟醚分配系数(M±SD)
橄榄油 生理盐水 双蒸馏水
n 6 6 6
液/气分配系数 90.20±2.41 0.6256±0.0185 0.7410±0.0247
变异系数(CV)% 2.67 2.96 3.31
讨论:
1803年Henry[4]首先提出惰性气体在各种物质中的溶解度(分配系数)的概念,并测定了氦气在水中的溶解度。1891年Ostwald[5]描述了关于分配系数(λ)的定义:在一定大气压和一定温度条件下,吸入麻醉药分子在两个物相间的运动达到平衡时浓度比值,通常称Ostwald
partition coefficient。吸入麻醉药液/气分配系数(溶解度)是决定其许多药理学特点的重要理化性质。如吸入麻醉药的血/气(B/G)分配系数是决定其麻醉诱导和苏醒速度的主要因素;橄榄油/气(O/G)分配系数在一定程度上决定吸入麻醉药的效价。同时,吸入麻醉药液/气分配系数的测定对于吸入麻醉药作用机理的研究有重要意义。传统的采用一次平衡法测定吸入麻醉药分配系数,所需的物质如橄榄油、血等数量大,加入的麻醉药数量难以控制,往往造成测定的失败或不准确[6.7.8.9]。我们根据文献报道[10.11.12.13],采用注射器-锥形瓶二次平衡法测定了异氟醚
的橄榄油、双蒸馏水、生理盐水/气分配系数,借以检验在我们现有条件下测定具有较高分配系数(O/G)及较低分配系数(S/G)的准确性。
本研究测定异氟醚O/G分配系数时用2MAC异氟醚标准气;测定S/G、W/G分配系数时用1MAC异氟醚标准气,在此条件下异氟醚的分配系数(溶解度)遵从Henry定律[14],即气体溶解于某一物质中的克分子量与气体的分压成正比。本研究测定的异氟醚在1个大气压、37℃时橄榄油/气分配系数90.20±2.41,与Cromwell[9]采用一次平衡法测定的一致(90.80±1.0),较Shahram
Taheri[15]应用二次平衡法 测定的88.2±1.3高2-3%。综合文献报道异氟醚在1个大气压、37℃时橄榄油/气分配系数为88-98之间[6.9.13.15.16.17.]。Kobin[6]应用一次平衡法测定37℃异氟醚双蒸馏水/气分配系数为0.544±0.042,较我们测定的结果0.741±0.0247,低20%;考虑到前者的变异系数为7.7%、n=3,而我们测定的结果变异系数仅为3.31%、n=6。我们认为本实验结果更为准确;同时Eger[18]报道异氟醚双蒸馏水/气分配系数0.712±0.013,与我们的结果相似。本研究测定的异氟醚生理盐水/气分配系数0.6256±0.0185,与文献报道一致[4.5.19.20]。
采用注射器-锥形瓶二次平衡法测定异氟醚的生理盐水、橄榄油、双蒸馏水/气分配系数,虽然橄榄油/气与生理盐水/气分配系数相差约150倍,但本实验结果稳定、变异系数均小于5%。采用二次平衡法测定吸入麻醉药液/气分配系数,第一次平衡时加入的麻醉药及液体量不要求非常精确;只要气相色谱能将不同吸入麻醉药的峰分开,可以一次测定多种吸入麻醉药的分配系数。对预计分配系数大的吸入麻醉药,在第一次平衡时应加入较高浓度的药物,第二次平衡时应向锥形瓶转入较多的含麻醉药的液体;对预计分配系数小的吸入麻醉药则相反。由于我们缺乏测定异氟醚血/气分配系数所用的硅酮润滑剂,在本研究未测定异氟醚的血/气分配系数。但根据大量的文献报道,采用注射器-锥形瓶二次平衡法测定吸入麻醉药的血/气、组织/气及由此而换算出的组织/血分配系数,方法简单、节约血及组织的用量,且测得的结果可重复性好。
本实验采用北京芳草医药研究公司生产的橄榄油(化学纯),可能对异氟醚的橄榄油/气分配系数有一定的影响,但从我们的实验结果来看,采用国产橄榄油,测定异氟醚的油/气分配系数与国外文献报道一致;但对于其它吸入麻醉药如安氟醚、氟烷等,国产橄榄油所测定的油/气分配系数是否与国外文献报道一致,尚需进一步研究。
总之,本文所报道的的注射器-锥性瓶二次平衡法测定吸入麻醉药分配系数具有结果稳定、重复性好的优点,所测数据与国外文献报道一致。此方法的建立对于今后进一步研究吸入麻醉药的各种液/气及组织/气分配系数奠定了良好的基础。
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