緩沖溶液在醫(yī)藥領域的應用研究

賀嘉銘，鄒淑君

(黑龍江中醫(yī)藥大學，哈爾濱 150000)

0 引言

酸堿緩沖溶液是指能夠抵抗外來少量酸、堿和水的稀釋作用而保持本身pH值基本不變的溶液。緩沖溶液在生產(chǎn)實踐、分析化驗、實驗室操作中都有廣泛的應用。生物體正常生理環(huán)境的維持需要正常的酸堿度范圍，藥物在生物體系內(nèi)發(fā)揮藥效也需要合理范圍的酸堿度環(huán)境，因此與生物體息息相關的醫(yī)學與藥學領域的許多方面都有緩沖溶液的存在。隨著科學技術的不斷發(fā)展，緩沖溶液在醫(yī)藥領域的應用越來越廣泛，發(fā)揮著不可替代的作用。

1 緩沖溶液在醫(yī)學領域的應用

1.1 緩沖溶液在醫(yī)學檢驗方面的應用

醫(yī)學檢驗是輔助臨床醫(yī)學的一門重要科學。緩沖溶液可以增強檢測試劑的穩(wěn)定性，從而提高醫(yī)學檢測的準確度。

卡馬西平被公認是治療兒童癲癇的一線用藥。監(jiān)測卡馬西平的血藥濃度可以保證臨床用藥安全。使用含小牛γ蛋白的磷酸鹽緩沖溶液稀釋卡馬西平待測血樣，采用熒光偏振免疫法(TDX)，對卡馬西平的血藥濃度進行測定，測試結(jié)果有效可信[1]。

1.2 緩沖溶液在醫(yī)用標本保存方面的應用

醫(yī)用標本對于醫(yī)學研究、醫(yī)學教學具有重要意義。緩沖溶液的應用可以保存醫(yī)用標本中的特定化學物質(zhì)，修復醫(yī)用標本組織，從而提高醫(yī)用標本的醫(yī)用價值。

1.2.1 緩沖溶液保存醫(yī)用標本中特定的化學物質(zhì)

臨床上常用低溫和甲醛固定的方法保存組織標本。低溫環(huán)境常常難以實施且冷凍會破壞組織結(jié)構清晰性。甲醛固定則容易降解標本中的核酸，如用10%中性甲醛固定12 h標本中的RNA就出現(xiàn)明顯損傷[3]。因此，低溫保存和甲醛固定都表現(xiàn)出一定的不足。

蔗糖磷酸緩沖液能夠在一定程度上改善低溫和甲醛保存標本的不足。如經(jīng)25%的蔗糖磷酸緩沖液固定保存，48 h后，小鼠腦和肺組織RNA仍無顯著損傷。25%的蔗糖磷酸緩沖液可以比甲醛更好地保存組織結(jié)構的清晰性和核酸的完整性。

25%的蔗糖磷酸緩沖液由磷酸緩沖溶液和蔗糖組成，常被用作新鮮組織的脫水劑。這里磷酸緩沖溶液的組成及緩沖原理同1.1中的磷酸鹽緩沖溶液。蔗糖溶液主要調(diào)節(jié)滲透壓。RNA的單體是核糖核苷酸。核糖核苷酸中含有糖苷鍵，核糖核苷酸依靠磷酸二酯鍵連接形成RNA，而糖苷鍵和磷酸二酯鍵會被酸、堿水解[4]。在保存過程中，組織細胞死亡，組織細胞內(nèi)的溶酶體釋放水解酶催化了細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的水解。蔗糖磷酸緩沖溶液具有一定的緩沖能力，可抵抗水解產(chǎn)物對細胞質(zhì)酸堿度的影響，保持細胞質(zhì)pH的相對穩(wěn)定，防止組織細胞中的RNA因為環(huán)境pH值改變而水解。25%的蔗糖磷酸緩沖液滲透壓大于標本組織細胞內(nèi)部液體的滲透壓，可導致標本組織細胞失水。而水分是微生物生存繁殖的重要條件。標本組織細胞失水抑制了標本組織細胞內(nèi)微生物的生存繁殖，從而降低了微生物活動對標本組織細胞內(nèi)RNA的破壞作用，較好地保存了標本組織細胞內(nèi)的RNA，提高了醫(yī)用標本的醫(yī)用價值。

1.2.2 緩沖溶液修復醫(yī)用標本組織

乳腺癌石蠟切片中雌激素受體、孕激素受體、增殖細胞核抗原表達的強弱及定位的檢測，對指導乳腺癌的治療具有重要作用。但由于病理組織經(jīng)常規(guī)福爾馬林和甲醛固定、石蠟包埋后組織細胞中的抗原大多被封閉，因而影響了特異性抗體與抗原的結(jié)合，影響了抗原的顯色定位。以前常采用蛋白酶消化的方法來修復抗原，但這一方法經(jīng)大量實驗證明結(jié)果不盡如人意。往往由于酸堿度差別大，消化后易造成組織脫片，抗原暴露不充分，導致染色不佳。有學者選擇使用檸檬酸鹽緩沖溶液在醫(yī)用微波爐的輔助下，修復組織中被封閉的抗原，使原來雌激素受體、孕激素受體、增殖細胞核抗原陰性及定位不好、染色強度不高的組織得到了理想的染色結(jié)果?？乖迯秃蠼M織不易脫片，抗原暴露充分，染色結(jié)果穩(wěn)定[5]。

檸檬酸鹽緩沖溶液的主要成分是檸檬酸和檸檬酸鈉，在修復抗原過程中，一方面，檸檬酸鹽緩沖溶液可以維持標本組織pH值相對穩(wěn)定，使抗原蛋白保持最佳的生理活性；另一方面，檸檬酸鹽緩沖溶液可以破壞標本組織中抗原與甲醛的交聯(lián)，使乳腺癌切片抗原暴露充分。檸檬酸鹽緩沖溶液的使用有助于修復標本組織中的抗原，提高了醫(yī)用標本的醫(yī)用價值。

2 緩沖溶液在藥學領域的應用

2.1 緩沖溶液在藥物保存方面的應用

藥物的穩(wěn)定性不僅與其自身的性質(zhì)有關，在很大程度上還受到許多外界因素的干擾，如光線、溫度、濕度、二氧化碳、氧氣、微生物、環(huán)境酸堿度等。緩沖溶液能夠為藥物提供相對穩(wěn)定的酸堿度環(huán)境，增強藥物的穩(wěn)定性，延長藥物的保存時間。

黃芩苷目前已被加工成多種劑型的藥物，有抗氧化反應、抗變態(tài)反應、抑菌和抗炎等藥理作用。在黃芩苷的液體藥劑中，黃芩苷易氧化水解，pH值下降快，使黃芩苷有效成分沉淀析出。若調(diào)節(jié)pH值過高，會使黃芩苷發(fā)生水解并析出沉淀。有實驗表明，用磷酸鹽緩沖溶液調(diào)節(jié)黃芩苷液體藥劑的pH值，可使黃芩苷液體藥劑更穩(wěn)定，保存時間更長[6]。黃芩苷在液體藥劑中的溶解度受液體藥劑的pH值影響較大，在pH 2.0～6.8的磷酸鹽緩沖溶液中，黃芩苷的溶解度隨溶劑pH值升高而不斷增大[7]。為盡可能增強黃芩苷液體藥劑的穩(wěn)定性、增加黃芩苷在液體藥劑中的溶解度，一般將黃芩苷液體藥劑的pH值調(diào)至6.8左右[8]。由于磷酸鹽緩沖溶液的有效pH值范圍一般為6.2～8.2，因此磷酸鹽緩沖溶液可為黃芩苷提供穩(wěn)定的酸堿環(huán)境，防止黃芩苷液體藥劑pH值改變，有效防止成分沉淀析出，增強黃芩苷液體藥劑的穩(wěn)定性。

2.2 緩沖溶液在藥效控制方面的應用

藥物在人體中應盡量充分發(fā)揮有利作用，減少或避免不良反應才能發(fā)揮良好的藥效。緩沖溶液的應用可以保護藥物，增強某些藥物的有效作用，減少或避免某些藥物的不良反應，從而控制藥效。

2.2.1 緩沖溶液保護藥物從而控制藥效

藥物由于自身化學性質(zhì)不同，在不同溫度、濕度、光線照射等條件下的穩(wěn)定性也不同。有些藥物的生理活性容易受到外界環(huán)境的影響，緩沖溶液可抵抗用藥環(huán)境對藥物的影響，保護藥物，從而增強藥物的有利作用，控制藥效。

凝血酶是血液中的一種凝血因子，在臨床上常用作止血劑。因為凝血酶是一種具有止血活性的蛋白質(zhì)，所以在使用中不可避免地會被組織中的酸堿物質(zhì)影響活性。特別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，會大大影響凝血酶的活性。遲斌元等人通過預先在凝血酶中加入檸檬酸---檸檬酸鈉緩沖劑，使得在使用前加水溶解藥品時自動產(chǎn)生有緩沖作用的緩沖溶液，將凝血酶保護起來，減少人體組織液或胃液中的酸堿物質(zhì)對凝血酶活性的影響，增強凝血酶的藥效[9]。

凝血酶活性表達的最適pH范圍為6～8，最佳pH為6.8[9]。將檸檬酸---檸檬酸鈉緩沖劑和凝血酶按一定的比例混合，加入一定量的蒸餾水制成藥液。該藥液在人體內(nèi)發(fā)揮止血作用時，檸檬酸---檸檬酸鈉緩沖溶液因其緩沖作用可抵抗人體組織液中少量酸堿物質(zhì)的影響，保持凝血酶局部環(huán)境的pH值在6～8，使凝血酶發(fā)揮最佳藥效。

2.2.2 緩沖溶液直接減小藥物不良反應從而控制藥效

人體體液、內(nèi)環(huán)境溶液具有不同的pH值。若藥液的pH值與直接接觸藥液的人體體液pH值相差過大，藥液會對人體造成刺激，破壞人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，從而影響人體藥物代謝，降低藥效。

人的淚液pH值在7.3～7.5[10]，滴眼液的pH值6～8，對眼黏膜刺激較小[11]。在配制滴眼液的過程中，常根據(jù)滴眼液的性質(zhì)加入緩沖溶液，以調(diào)節(jié)滴眼液的pH值在滴眼液最穩(wěn)定pH值和淚液生理pH值之間，以保證藥物有足夠的有效期，同時減小滴眼液對眼黏膜的刺激，控制藥效。

氯霉素在結(jié)晶狀態(tài)很穩(wěn)定，在pH為2～7的環(huán)境中特別穩(wěn)定，在弱酸性水溶液中穩(wěn)定，但能被磷酸鹽、醋酸或枸櫞酸鹽催化水解，在pH大于7的水溶液中不太穩(wěn)定。氯霉素滴眼劑貯于20℃～22℃下270 d后分解50%。用硼酸緩沖溶液調(diào)節(jié)氯霉素滴眼劑的pH值至7.4，貯于同樣保存條件僅分解14%。在室溫條件下，將氯霉素保存在含有等量醋酸苯汞的pH值為5.8和6.4的硼酸緩沖溶液中12個月，氯霉素仍能保持79.32 %和86.28 %的有效含量[12]。因此，硼酸緩沖溶液常常成為氯霉素滴眼劑的組成部分。

硼酸緩沖溶液主要由硼酸、硼砂組成，硼酸本身具有防腐作用。硼酸緩沖溶液調(diào)節(jié)氯霉素滴眼劑的pH值在5.8～6.4，減小了氯霉素滴眼劑對眼黏膜的刺激。同時，硼酸緩沖溶液中的H3BO3-B(OH)4-可發(fā)揮緩沖作用，使氯霉素滴眼劑的pH值穩(wěn)定在5.8～6.4左右，保證了藥物有足夠的有效期。

3 結(jié)語

實際上，緩沖溶液在理、工、農(nóng)、林、牧、醫(yī)等領域都有廣泛的用途。本研究僅梳理了緩沖溶液中與醫(yī)、藥有關的部分實例，為醫(yī)藥領域的學習者更好地了解、應用緩沖溶液提供參考。當然，還有更多的緩沖溶液在該領域中被應用并發(fā)揮著相當重要的作用。相信隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的緩沖溶液會被開發(fā)應用到醫(yī)藥領域中。相關專業(yè)人員應了解必要的有關緩沖溶液的知識，才能正確地根據(jù)需要選擇或配制適當?shù)木彌_溶液進行使用。