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目的:建立NSAIDs药物结构参数及理化参数与经皮渗透活性的QSAR模型,评价模型的预测准确程度并进行验证。
方法:选择14种NSAIDs作为模型药物。采用量子化学方法计算药物的结构参数,包括官能团数目(FU)、最高占据分子轨道(EHOMO)、最低未占据分子轨道(ELUMO)、前线轨道能极差(EH-U)、偶极距(D)、氢原子净电荷之和(QH)、形成氢键的质子接受体净电荷之和(Qo,N)、分子量(M)、分子体积(V);运用ACD/labs软件中的logPDB、pKaDB模块计算药物分子的油水分配系数(logP)及解离常数(pKa):溶解度参数(S)采用Fedors-Lawson和Hansen方法估算;建立各药物的高效液相色谱分析方法(HPLC),通过测定药物在不同溶媒中的溶解度,选择满足漏槽条件的接受液,同时选择离体豚鼠皮肤,用改良的Franz扩散池测定用以表示药物渗透活性指标的变量渗透系数(Ps*103);采用逐步多元线性回归及主成分回归分别建立药物的结构参数及理化参数之间的QSAR模型,根据得到的R值评价评价数据间的拟合程度,采用留一法进行模型的内部检验,通过计算RMSE值来进行模型外部检验。
结果:采用逐步多元线性回归及主成分回归建立的模型分别为Y=5.189QH+2.444pKa-2.96及Y=1.728FU-0.108V-1.297EHOMO+1.756ELUMO+1.651EH-U-1.142D+2.334QH-1.724QoN+0.665M+(-2.668logP2+18.228logP)+(2.46pKa-17.22)+(-0.052S2+2.530S)+10.134。模型的R值分别为0.956及0.928,S分别为1.222及1.011,经留一法交互验证得到RCv2=0.964、0.639>0.5,对模型的准确性能检验得RMSE为1.083、0.902。根据RCy2和RMSE值可知模型1易于分析且预测准确程度较高;模型2预测范围广,且模型的稳定性和预测精度较好。由模型1、2表明,药物透过皮肤的吸收主要与分配系数、溶解度参数、解离常数、分子偶极距、分子体积、分子量和形成氢键能力等因素有关。在大多数情况下,对于同一系列药物而言,分子越小、极性越低、分子量较大和形成氢键能力较弱的药物越易于透过皮肤吸收,解离常数与渗透活性呈正相关,说明药物主要以分子状态经皮吸收,油水分配系数及溶解度参数对渗透性能的影响呈抛物线型的关系,也即在这两个参数为某一值时可使渗透活性最佳。
结论:两种方法建立的模型具有统计学意义且稳定性和预测能力相对可靠,且由于极性大的药物透皮速率慢,因此可以推断药物主要经过角质层的类脂途径经皮渗透,为在分子层面上揭示药物结构与其渗透活性问的关系提供理论依据。