以水杨酸为例，其在体内的代谢就呈现出典型的非线性药代动力学特性。随着给药剂量的增加，水杨酸的半衰期会延长，这意味着药物在体内停留的时间更长。这种情况下，血药浓度的非线性增加可能会导致药物中毒的风险增加，因为较高的血药浓度可能会超过安全阈值。

在非线性药代动力学中，Michaelis-Menten方程常被用来描述药物的代谢过程：

v = Vmax * [S] / (Km + [S])

其中，v代表反应速率，Vmax代表最大反应速率，Km代表米氏常数，[S]代表底物浓度。这个方程表明，反应速率与底物浓度成正比，但受到Vmax和Km的制约。

这个方程描述了在酶促反应中，反应速率如何随底物浓度的增加而增加，但当底物浓度达到一定程度时，反应速率会趋于饱和。这种饱和现象在非线性药代动力学中同样存在，使得药物的代谢速率不再随给药剂量线性增加。

剂量归一化法，这种方法通过将每个血药浓度值除以相应的给药剂量，然后将得到的比值对时间作图，观察所得曲线是否重叠。如果曲线明显不重叠，则可能预示存在非线性药代动力学特性。

此外，还可以通过计算药物在体内的曲线下面积（AUC）并将其除以相应的剂量，如果所得各个比值明显不同，也可以认为存在非线性过程。

在深入研究药物非线性药代动力学特征时，Michaelis-Menten方程经常被用来描述酶与底物之间的非线性反应速率。通过拟合Michaelis-Menten方程到实验数据，可以估算出药物的最大反应速率（Vmax）和米氏常数（Km），从而进一步了解药物代谢的非线性特性。

最后，近年来随着计算生物学和生物信息学的发展，基于模型的方法也被广泛应用于药物非线性药代动力学特征的研究中。通过建立复杂的数学模型和计算机模拟，可以模拟药物在体内的代谢过程并预测其非线性特性。这种方法可以综合考虑多种因素如药物与酶的相互作用、药物在体内的转运和分布等，从而更全面地了解药物的非线性药代动力学特征。

2.1.1 总体要求

受试物

应提供受试物的名称、剂型、批号、来源、纯度、保存条件及配制方法。使用的受试物及剂型应尽量与药效学或毒理学研究的一致，并附研制单位的质检报告。

试验动物

一般采用成年和健康的动物。常用动物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、犬、小型猪和猴等。动物选择的一般原则如下:

创新性的药物应选用两种或两种以上的动物，其中一种为啮齿类动物；另一种为非啮齿类动物（如犬、小型猪或猴等）。其他药物，可选用一种动物，建议首选非啮齿类动物。

经口给药不宜选用兔等食草类动物。（因为其消化系统与人类差异较大）

剂量选择

动物体内药代动力学研究应设置至少三个剂量组，其高剂量最好接近最大耐受剂量，中、小剂量根据动物有效剂量的上下限范围选取。主要考察在所试剂量范围内，药物的体内动力学过程是属于线性还是非线性，以利于解释药效学和毒理学研究中的发现，并为新药的进一步开发和研究提供信息。

给药途径

所用的给药途径和方式，应尽可能与临床用药一致。

2.1.2 生物样本的药物测定方法

生物样品的药物分析方法包括色谱法、放射性核素标记法、免疫学和微生物学方法。应根据受试物的性质，选择特异性好、灵敏度高的测定方法。色谱法包括高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）和色谱-质谱联用法（如 LC-MS，LC-MS/MS，GC-MS，GC-MS/MS 方法）。在需要同时测定生物样品中多种化合物的情况下，LC-MS/MS 和 GC-MS/MS 联用法在特异性、灵敏度和分析速度方面有更多的优点。

对于前体药物或有活性（药效学或毒理学活性）代谢产物的药物，建立方法时应考虑能同时测定原形药和代谢物，以考察物质平衡（Mass Balance），阐明药物在体内的转归。在这方面，放射性核素标记法和色谱-质谱联用法具有明显优点。

应用放射性核素标记法测定血药浓度可配合色谱法，以保证良好的检测特异性。如某些药物难以用上述的检测方法，可选用免疫学或生物学方法，但要保证其可靠性。

放射免疫法和酶标免疫法具有一定特异性，灵敏度高，但原形药与其代谢产物或内源性物质常有交叉反应，需提供证据说明其特异性。

生物学方法（如微生物法）常能反映药效学本质，但一般特异性较差，应尽可能用特异性高的方法（如色谱法）进行平行检查。

生物样品测定的关键是方法学的确证（Validation）。方法学确证是整个药代动力学研究的基础。所有药代动力学研究结果，都依赖于生物样品的测定，只有可靠的方法才能得出可靠的结果。通过准确度、精密度、特异性、灵敏度、重现性、稳定性等研究建立了测定方法，得到了标准曲线后，在检测过程中还应进行方法学质控，制备随行标准曲线并对质控样品进行测定，以确保检测方法的可靠性。

2.1.3 研究项目

血药浓度-时间曲线

受试动物数：以血药浓度-时间曲线的每个采样点不少于5个数据为限计算所需动物数。最好从同一动物个体多次取样。如由多只动物的数据共同构成一条血药浓度-时间曲线，应相应增加动物数，以反映个体差异对试验结果的影响。建议受试动物采用雌雄各半，如发现动力学存在明显的性别差异，应增加动物数以便认识受试物的药代动力学的性别差异。对于单一性别用药，可选择与临床用药一致的性别。

采样点：采样点的确定对药代动力学研究结果有重大影响，若采样点过少或选择不当，得到的血药浓度-时间曲线可能与药物在体内的真实情况产生较大差异。给药前需要采血作为空白样品。为获得给药后的一个完整的血药浓度-时间曲线，采样时间点的设计应兼顾药物的吸收相、平衡相（峰浓度附近）和消除相。一般在吸收相至少需要 2~3 个采样点，对于吸收快的血管外给药的药物，应尽量避免第一个点是峰浓度（Cmax）；在Cmax 附近至少需要 3 个采样点；消除相需要 4~6 个采样点。整个采样时间至少应持续到 3~5 个半衰期，或持续到血药浓度为 Cmax 的 1/10~1/20。为保证最佳采样点，建议在正式试验前，选择 2~3 只动物进行预试验，然后根据预试验的结果，审核并修正原设计的采样点。

口服给药：一般在给药前应禁食 12 小时以上，以排除食物对药物吸收的影响。另外在试验中应注意根据具体情况统一给药后禁食时间，以避免由此带来的数据波动及食物的影响。

药代动力学参数：根据试验中测得的各受试动物的血药浓度-时间数据，求得受试物的主要药代动力学参数。静脉注射给药，应提供t1/2（消除半衰期）、Vd（表观分布容积）、AUC（血药浓度-时间曲线下面积）、CL（清除率）等参数值；血管外给药， 除提供上述参数外, 尚应提供Cmax和Tmax（达峰时间）等参数，以反映药物吸收的规律。另外，提供统计矩参数，如: MRT（平均滞留时间）、AUC(0-t)和AUC(0-∞)等，对于描述药物药代动力学特征也是有意义的。

应提供的数据

单次给药

各个（和各组）受试动物的血药浓度-时间数据及曲线和其平均值、标准差及曲线。

各个（和各组）受试动物的主要药代动力学参数及平均值、标准差。对受试物单次给药非临床药代动力学的规律和特点进行讨论和评价。

多次给药

各个（和各组）受试动物首次给药后的血药浓度-时间数据及曲线和主要药代动力学参数。

各个（和各组）受试动物的 3 次稳态谷浓度数据及平均值、标准差。

各个（和各组）受试动物血药浓度达稳态后末次给药的血药浓度-时间数据和曲线，及其平均值、标准差和曲线。

比较首次与末次给药的血药浓度-时间曲线和有关参数。

各个（和各组） 平均稳态血药浓度及标准差。

吸收

对于经口给药的新药，应进行整体动物试验，尽可能同时进行血管内给药的试验，提供绝对生物利用度。如有必要，可进行在体或离体肠道吸收试验以阐述药物吸收特性。

对于其他血管外给药的药物及某些改变剂型的药物，应根据立题目的，尽可能提供绝对生物利用度。

分布

选用大鼠或小鼠做组织分布试验较为方便。选择一个剂量（一般以有效剂量为宜）给药后，至少测定药物在心、肝、脾、肺、肾、胃肠道、生殖腺、脑、体脂、骨骼肌等组织的浓度，以了解药物在体内的主要分布组织。特别注意药物浓度高、蓄积时间长的组织和器官，以及在药效或毒性血药浓度-时间曲线的变化趋势，选择至少 3 个时间点分别代表吸收相、平衡相和消除相的药物分布。若某组织的药物浓度较高，应增加观测点，进一步研究该组织中药物消除的情况。每个时间点，至少应有 5 个动物的数据。

进行组织分布试验，必须注意取样的代表性和一致性。

同位素标记物的组织分布试验，应提供标记药物的放化纯度、标记率（比活性）、标记位置、给药剂量等参数；提供放射性测定所采用的详细方法，如分析仪器、本底计数、计数效率、校正因子、样品制备过程等；提供采用放射性示踪生物学试验的详细过程，以及在生物样品测定时对放射性衰变所进行的校正方程等。尽可能提供给药后不同时相的整体放射自显影图像。

排泄

尿和粪的药物排泄：一般采用小鼠或大鼠，将动物放入代谢笼内，选定一个有效剂量给药后，按一定的时间间隔分段收集尿或粪的全部样品，测定药物浓度。粪样品凉干后称重（不同动物粪便干湿不同），按一定比例制成匀浆，记录总体积，取部分样品进行药物含量测定。计算药物经此途径排泄的速率及排泄量，直至收集到的样品测定不到药物为止。每个时间点至少有 5 只动物的试验数据。

应采取给药前尿及粪样，并参考预试验的结果，设计给药后收集样品的时间点，包括药物从尿或粪中开始排泄、排泄高峰及排泄基本结束的全过程。

胆汁排泄：一般用大鼠在乙醚麻醉下作胆管插管引流，待动物清醒后给药，并以合适的时间间隔分段收集胆汁，进行药物测定。

记录药物自粪、尿、胆汁排出的速度及总排出量（占总给药量的百分比），提供物质平衡的数据。

与血浆蛋白的结合

研究药物与血浆蛋白结合试验可采用多种方法，如平衡透析法、超过滤法、分配平衡法、凝胶过滤法、光谱法等。根据药物的理化性质及试验室条件，可选择使用一种方法进行至少 3 个浓度（包括有效浓度）的血浆蛋白结合试验，每个浓度至少重复试验三次，以了解药物的血浆蛋白结合率是否有浓度依赖性。

一般情况下，只有游离型药物才能通过脂膜向组织扩散，被肾小管滤过或被肝脏代谢，因此药物与蛋白的结合会明显影响药物分布与消除的动力学过程，并降低药物在靶部位的作用强度。建议根据药理毒理研究所采用的动物种属，进行动物与人血浆蛋白结合率比较试验，以预测和解释动物与人在药效和毒性反应方面的相关性。

对蛋白结合率高于 90%以上的药物，建议开展体外药物竞争结合试验，即选择临床上有可能合并使用的高蛋白结合率药物，考察对所研究药物蛋白结合率的影响。

生物转化

对于创新性的药物，尚需了解在体内的生物转化情况，包括转化类型、主要转化途径及其可能涉及的代谢酶。对于新的前体药物, 除对其代谢途径和主要活性代谢物结构进行研究外, 尚应对原形药和活性代谢物进行系统的药代动力学研究。而对主要在体内以代谢消除为主的药物(原形药排泄