Biotillgänglighet avser andelen av ett läkemedel som når den systemiska cirkulationen efter att ha administrerats. Det är en avgörande faktor för att bestämma ett läkemedels effektivitet och säkerhet. Många läkemedelsmolekyler har dålig biotillgänglighet på grund av olika faktorer såsom låg vattenlöslighet, dålig absorption och omfattande first-pass metabolism. Ett sätt att förbättra biotillgängligheten är genom att göra små kemiska förändringar i läkemedelsmolekylen.

Detta kan uppnås genom flera strategier:

Prodrug Design: En prodrug är ett kemiskt derivat av ett läkemedel som genomgår biotransformation i kroppen för att frigöra det aktiva läkemedlet. Prodrugs är utformade för att förbättra läkemedlets biotillgänglighet genom att hantera specifika utmaningar. Till exempel kan en prodrug vara mer vattenlöslig än moderläkemedlet och därigenom förbättra absorptionen. Väl i kroppen klyver enzymer prodrogen för att frigöra det aktiva läkemedlet.

Saltbildning: Saltbildning innebär att man kombinerar ett läkemedel med en oorganisk eller organisk syra eller bas för att bilda ett salt. Detta kan förbättra läkemedlets löslighet och upplösningshastighet, vilket leder till ökad biotillgänglighet. Till exempel kan saltformen av ett läkemedel vara mer löslig i vattenhaltiga miljöer, såsom mag-tarmkanalen, vilket underlättar dess absorption.

Komplexbildning: Komplexbildning innebär att ett icke-kovalent komplex bildas mellan ett läkemedel och ett komplexbildande medel. Cyklodextriner är till exempel cykliska oligosackarider som kan bilda inklusionskomplex med läkemedelsmolekyler. Dessa komplex kan förbättra läkemedlets löslighet, upplösningshastighet och stabilitet och därigenom förbättra biotillgängligheten.

Mikronisering: Mikronisering är en process för att reducera partikelstorleken hos ett läkemedel till mikronintervallet. Detta ökar läkemedlets yta, vilket resulterar i snabbare upplösning och förbättrad biotillgänglighet. Mikroniserade läkemedel dispergerar mer enhetligt i vattenhaltiga medier, vilket möjliggör effektivare absorption.

Fastiga spridningar: Fasta dispersioner involverar dispergering av ett läkemedel i en hydrofil eller hydrofob bärarmatris i fast tillstånd. Denna teknik förbättrar läkemedlets löslighet och upplösningshastighet genom att minimera läkemedlets kristallinitet och öka läkemedlets yta. Fasta dispersioner kan framställas med användning av olika metoder, såsom smältextrudering, varmsmältblandning och spraytorkning.

Nanopartikelformuleringar: Nanopartiklar är läkemedelstillförselsystem med partikelstorlekar från 1 till 100 nanometer. De kan förbättra biotillgängligheten genom att öka läkemedlets löslighet, skydda läkemedlet från nedbrytning och förbättra läkemedelsinriktningen. Nanopartiklar kan administreras oralt, intravenöst eller via andra administreringsvägar.

Genom att göra små kemiska förändringar av läkemedelsmolekyler eller använda formuleringsstrategier är det möjligt att förbättra deras biotillgänglighet och optimera deras terapeutiska effekter. Dessa tillvägagångssätt gör det möjligt för läkemedel att nå den systemiska cirkulationen mer effektivt, vilket leder till förbättrad läkemedelseffektivitet och minskade biverkningar.