Pharmacokinetics of Drug Absorption: Drug Absorption Mechanism, Weak Acidic & Weak Basic Drugs, Bioavailability, First Pass Metabolism, Factors Affecting Drug Absorption & Enterohepatic Circulation
๐ Pharmacokinetics of Drug Absorption: Drug Absorption Mechanism, Weak Acidic & Weak Basic Drugs, Bioavailability, First Pass Metabolism, Factors Affecting Drug Absorption & Enterohepatic Circulation
๐ Introduction to Pharmacokinetics
๐ท Pharmacokinetics เคा เคฎเคคเคฒเคฌ เคนै:
➡️ “Body drug เคे เคธाเคฅ เค्เคฏा เคเคฐเคคी เคนै”
๐ท Pharmacokinetics เคे 4 major steps:
✔️ Absorption
✔️ Distribution
✔️ Metabolism
✔️ Excretion
➡️ เคเคธे short form เคฎें ADME เคเคนเคคे เคนैं।
---
๐ What is Drug Absorption?
๐ท Drug absorption เคตเคน process เคนै เคिเคธเคฎें drug administration site เคธे blood circulation เคฎें enter เคเคฐเคคी เคนै।
๐ท Main purpose:
✔️ Drug เคो systemic circulation เคคเค เคชเคนुँเคाเคจा
✔️ เคคाเคि drug target organ เคคเค เคชเคนुँเค เคธเคे
✔️ เคเคฐ pharmacological action produce เคเคฐ เคธเคे
---
๐ Importance of Drug Absorption
๐ท เคฏเคฆि drug absorb เคจเคนीं เคนोเคी:
✔️ Blood เคฎें เคจเคนीं เคाเคเคी
✔️ Target tissue เคคเค เคจเคนीं เคชเคนुँเคेเคी
✔️ Therapeutic effect เคจเคนीं เคนोเคा
➡️ เคเคธเคฒिเค absorption determine เคเคฐเคคा เคนै:
✔️ Onset of action
✔️ Duration of action
✔️ Intensity of action
✔️ Bioavailability
---
๐ Complete Process of Drug Absorption
๐ถ Step 1 → Drug Administration
๐ท Drug เคตिเคญिเคจ्เคจ routes เคธे เคฆी เคा เคธเคเคคी เคนै:
✔️ Oral
✔️ Sublingual
✔️ Intravenous
✔️ Intramuscular
✔️ Subcutaneous
✔️ Rectal
✔️ Inhalational
---
๐ถ Step 2 → Disintegration
๐ท Tablet เคोเคे particles เคฎें เคूเคเคคी เคนै।
➡️ Tablet → Granules → Fine particles
๐ถ Step 3 → Dissolution
๐ท Drug particles body fluid เคฎें dissolve เคนोเคคे เคนैं।
๐ท เคेเคตเคฒ dissolved drug เคนी absorb เคนोเคคी เคนै।
๐ Important Point
✔️ “No dissolution = No absorption”
๐ถ Step 4 → Membrane Penetration
๐ท Drug biological membrane cross เคเคฐเคคी เคนै।
Main membranes:
✔️ Gastric mucosa
✔️ Intestinal mucosa
✔️ Cell membrane
๐ถ Step 5 → Entry into Blood
๐ท Drug capillaries เคฎें enter เคเคฐเคคी เคนै।
➡️ เคซिเคฐ systemic circulation เคฎें เคाเคคी เคนै
➡️ เคซिเคฐ target organ เคคเค เคชเคนुँเคเคคी เคนै
---
๐ Structure of Biological Membrane
๐ท Cell membrane mainly เคฌเคจी เคนोเคคी เคนै:
✔️ Phospholipid bilayer
✔️ Cholesterol
✔️ Proteins
๐ท Membrane nature:
✔️ Lipophilic
➡️ เคเคธเคฒिเค lipid soluble drugs เคเคธाเคจी เคธे membrane cross เคเคฐเคคी เคนैं।
---
๐ Mechanisms of Drug Absorption
๐ท 1. Passive Diffusion
๐ Definition
๐ท Drug high concentration เคธे low concentration เคी เคคเคฐเคซ move เคเคฐเคคी เคนै।
๐ Characteristics
✔️ Energy required เคจเคนीं
✔️ Carrier required เคจเคนीं
✔️ Most common mechanism
✔️ Non-saturable process
๐ Mechanism
๐ท Non-ionized lipid soluble drug membrane เคฎें dissolve เคนोเคคी เคนै।
➡️ Membrane cross เคเคฐเคคी เคนै
➡️ Blood เคฎें enter เคเคฐเคคी เคนै
๐ Examples
✔️ Aspirin
✔️ Diazepam
✔️ Phenytoin
๐ Important Exam Point
✔️ Most drugs passive diffusion เคธे absorb เคนोเคคी เคนैं।
---
๐ท 2. Facilitated Diffusion
๐ Definition
๐ท Carrier mediated transport without ATP.
๐ Characteristics
✔️ Carrier required
✔️ ATP required เคจเคนीं
✔️ Saturable process
๐ Example
✔️ Vitamin B12
---
๐ท 3. Active Transport
๐ Definition
๐ท Drug concentration gradient เคे against move เคเคฐเคคी เคนै।
Low concentration → High concentration
๐ Characteristics
✔️ ATP required
✔️ Carrier required
✔️ Saturable
✔️ Specific process
๐ Examples
✔️ Levodopa
✔️ Methyldopa
✔️ Iron
๐ Important Exam Point
✔️ Active transport requires ATP.
---
๐ท 4. Endocytosis
๐ Definition
๐ท Cell membrane drug molecule เคो engulf เคเคฐเคคी เคนै।
๐ Example
✔️ Vitamin B12–Intrinsic factor complex
---
๐ pH Partition Theory
๐ Principle
✔️ Non-ionized drugs better absorb เคนोเคคी เคนैं
✔️ Ionized drugs poorly absorb เคนोเคคी เคนैं
---
๐ Why Non-Ionized Drugs Absorb Better?
๐ท Non-ionized drugs:
✔️ Lipid soluble เคนोเคคी เคนैं
✔️ Membrane เคเคธाเคจी เคธे cross เคเคฐเคคी เคนैं
๐ท Ionized drugs:
✔️ Water soluble เคนोเคคी เคนैं
✔️ Membrane cross เคจเคนीं เคเคฐ เคชाเคคी
---
๐ Weakly Acidic Drugs Absorption
๐ Rule
✔️ Weak acids acidic medium เคฎें non-ionized เคฐเคนเคคी เคนैं।
➡️ Better absorption
HA ⇌ H+ + A-
---
๐ Mechanism
๐ท Stomach acidic pH maintain เคเคฐเคคा เคนै।
✔️ Excess H+ ions present เคนोเคคे เคนैं
➡️ Reaction left side shift เคเคฐเคคी เคนै
➡️ More HA form เคนोเคคा เคนै
✔️ HA = Non-ionized form
➡️ Better absorption
---
๐ Examples
✔️ Aspirin
✔️ Phenobarbital
---
๐ Weakly Basic Drugs Absorption
๐ Rule
✔️ Weak bases alkaline medium เคฎें non-ionized เคฐเคนเคคी เคนैं।
➡️ Better absorption
BH+ ⇌ B + H+
---
๐ Mechanism
๐ท Intestinal alkaline environment เคฎें:
➡️ More free base (B) form เคนोเคคा เคนै
✔️ B = Non-ionized form
➡️ Better absorption
---
๐ Examples
✔️ Quinidine
✔️ Amphetamine
---
๐ Henderson–Hasselbalch Equation
๐ท Weak Acid Formula
pH = pKa + log (A- / HA)
---
๐ท Weak Base Formula
pH = pKa + log (B / BH+)
---
๐ Important Concept
๐ เคฏเคฆि pH = pKa
✔️ 50% ionized
✔️ 50% non-ionized
---
๐ Why Small Intestine is Main Site of Absorption?
๐ท Although stomach acidic เคนोเคคा เคนै…
✔️ เคซिเคฐ เคญी most drugs small intestine เคฎें absorb เคนोเคคी เคนैं।
---
๐ Reasons
✔️ Huge surface area
✔️ Villi & microvilli present
✔️ Rich blood supply
✔️ Thin membrane
✔️ Long contact time
---
๐ Factors Affecting Drug Absorption
๐ท 1. Lipid Solubility
✔️ More lipid soluble drug
➡️ Better absorption
๐ Example
✔️ Thiopentone rapidly CNS เคฎें enter เคเคฐเคคा เคนै
---
๐ท 2. Degree of Ionization
✔️ Non-ionized drugs เคคेเคी เคธे absorb เคนोเคคी เคนैं
---
๐ท 3. Surface Area
✔️ Large surface area = Better absorption
---
๐ท 4. Blood Flow
✔️ More blood flow = Faster absorption
๐ Example
✔️ Deltoid IM injection เคคेเคी เคธे absorb เคนोเคคी เคนै
---
๐ท 5. Gastric Emptying Time
✔️ Fast gastric emptying:
➡️ Drug เคเคฒ्เคฆी intestine เคฎें เคชเคนुँเคเคคी เคนै
➡️ Faster absorption
---
๐ท 6. Food
✔️ Food absorption เคो:
✔️ Increase
✔️ Decrease
✔️ Delay
เคเคฐ เคธเคเคคा เคนै
๐ Examples
✔️ Tetracycline + Milk
➡️ Calcium chelation
➡️ Reduced absorption
✔️ Griseofulvin + Fatty meal
➡️ Increased absorption
---
๐ท 7. Dosage Form
๐ Absorption Order
Solution > Suspension > Capsule > Tablet > Coated tablet
---
๐ Bioavailability
๐ท Definition
๐ท Fraction of administered drug that reaches systemic circulation unchanged.
Bioavailability (F) =
(Amount of drug reaching systemic circulation / Administered dose) × 100
---
๐ Types of Bioavailability
๐ท Absolute Bioavailability
✔️ Oral dose เคो IV dose เคธे compare เคเคฐเคคा เคนै
๐ท Relative Bioavailability
✔️ Different formulations เคो compare เคเคฐเคคा เคนै
๐ Important Point
✔️ IV route bioavailability = 100%
---
๐ Parameters of Bioavailability
๐ท Cmax
✔️ Maximum plasma concentration
๐ท Tmax
✔️ Time required to reach Cmax
๐ท AUC (Area Under Curve)
✔️ Total drug exposure show เคเคฐเคคा เคนै
➡️ Bioavailability indicate เคเคฐเคคा เคนै
Bioavailability ∝ AUC
---
๐ Noyes–Whitney Equation
๐ท Formula
dC/dt = DA(Cs − C) / h
---
๐ Meaning
✔️ Smaller particle size
➡️ Faster dissolution
➡️ Faster absorption
---
๐ First Pass Metabolism
๐ท Definition
๐ท Oral drug intestine เคธे absorb เคนोเคจे เคे เคฌाเคฆ liver เคฎें metabolize เคนो เคाเคคी เคนै before systemic circulation.
➡️ เคเคธे first pass metabolism เคเคนเคคे เคนैं।
๐ Mechanism of First Pass Metabolism
๐ถ Step 1
✔️ Oral drug intestine เคฎें absorb เคนोเคคी เคนै
๐ถ Step 2
✔️ Portal vein เคे through liver เคฎें เคाเคคी เคนै
๐ถ Step 3
✔️ Liver enzymes drug metabolize เคเคฐ เคฆेเคคे เคนैं
Main enzymes:
✔️ CYP450 enzymes
๐ถ Step 4
✔️ Remaining active drug systemic circulation เคฎें เคाเคคी เคนै
๐ Consequences of First Pass Metabolism
✔️ Decreased bioavailability
✔️ Higher oral dose required
✔️ Some drugs orally ineffective
---
๐ Drugs Showing High First Pass Metabolism
๐ Cardiovascular Drugs
✔️ Nitroglycerin
✔️ Propranolol
✔️ Verapamil
✔️ Lidocaine
๐ Opioids
✔️ Morphine
๐ Hormones
✔️ Testosterone
๐ CNS Drugs
✔️ Imipramine
✔️ Chlorpromazine
---
๐ Why Nitroglycerin Given Sublingually?
๐ท Nitroglycerin liver เคฎें rapidly metabolize เคนो เคाเคคी เคนै।
➡️ Oral bioavailability เคฌเคนुเคค low เคนोเคคी เคนै
✔️ Sublingual route liver เคो bypass เคเคฐเคคा เคนै
➡️ Rapid action เคฎिเคฒเคคा เคนै
---
๐ Enterohepatic Circulation
๐ท Definition
๐ท Drug liver → bile → intestine → reabsorption pathway follow เคเคฐเคคी เคนै।
๐ Importance
✔️ Drug action prolonged เคนोเคคा เคนै
๐ Examples
✔️ Morphine
✔️ Oral contraceptives
---
๐ Ion Trapping
๐ท Definition
✔️ Ionized drug particular pH environment เคฎें trap เคนो เคाเคคी เคนै।
๐ Clinical Importance
๐ Aspirin Poisoning
✔️ Urine alkalinization เคी เคाเคคी เคนै
➡️ Aspirin ionized เคนो เคाเคคी เคนै
➡️ Reabsorption decreases
➡️ Excretion increases
---
๐ Important Exam One-Liners
✔️ Most common absorption mechanism = Passive diffusion
✔️ Most important absorption site = Small intestine
✔️ IV route bioavailability = 100%
✔️ Non-ionized drugs absorb better
✔️ First pass metabolism mainly liver เคฎें เคนोเคคा เคนै
✔️ Nitroglycerin sublingual route เคธे เคฆी เคाเคคी เคนै
✔️ Active transport requires ATP
✔️ Lipid soluble drugs rapidly membrane cross เคเคฐเคคी เคนैं
✔️ Weak acids acidic pH เคฎें better absorb เคนोเคคी เคนैं
✔️ Weak bases alkaline pH เคฎें better absorb เคนोเคคी เคนैं
---