不同領(lǐng)域的半衰期

2016/11/1 13:48:10

物理學(xué)

在物理學(xué)上，一個(gè)放射性同位素的半衰期是指一個(gè)樣本內(nèi)，其放射性原子衰變至原來數(shù)量的一半所需的時(shí)間。半衰期越短，代表其原子越不穩(wěn)定，每顆原子發(fā)生衰變的機(jī)會(huì)率也越高。由于一個(gè)原子的衰變是自然地發(fā)生，即不能預(yù)知何時(shí)會(huì)發(fā)生，因此會(huì)以機(jī)會(huì)率來表示。每顆原子衰變的機(jī)率大致相同，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，會(huì)使用千千萬萬的原子。

從統(tǒng)計(jì)意義上講，半衰期是指一個(gè)時(shí)間段T，在T這段時(shí)間內(nèi)，一種元素的一種不穩(wěn)定同位素原子發(fā)生衰變的概率為50%。"50%的概率"是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，僅對大量重復(fù)事件有意義。當(dāng)原子數(shù)量"巨大"時(shí)，在T時(shí)間內(nèi)，將會(huì)有50%的原子發(fā)生衰變，從數(shù)量上講就是有"一半的原子"發(fā)生衰變。在下一個(gè)T時(shí)間內(nèi)，剩下未衰變的原子又會(huì)有50%發(fā)生衰變，以此類推。但當(dāng)原子的個(gè)數(shù)不再"巨大"時(shí)，例如只剩下20個(gè)原子還未衰變時(shí)，那么"50%的概率"將不再有意義，這時(shí)，經(jīng)過T時(shí)間后，發(fā)生衰變的原子個(gè)數(shù)不一定是10個(gè)(20×50%)。

化學(xué)

只有符合一級動(dòng)力學(xué)的化學(xué)反應(yīng)才具有穩(wěn)定的半衰期數(shù)據(jù)，與核衰變不同的是，化學(xué)反應(yīng)的半衰期數(shù)據(jù)并非一成不變，而是會(huì)受到溫度因素的影響，對于一般的反應(yīng)，當(dāng)溫度上升時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)會(huì)升高，半衰期會(huì)相應(yīng)縮短，反之則會(huì)延長。對于一些反應(yīng)，確定反應(yīng)的半衰期與溫度的關(guān)系，會(huì)有助于預(yù)測反應(yīng)機(jī)理。

非一級動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的半衰期會(huì)隨著起始狀態(tài)的變化而發(fā)生變化，隨時(shí)檢測反應(yīng)體系濃度的變化可以了解半衰期與起始狀態(tài)之間的聯(lián)系，從而了解一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)和表觀速率常數(shù)。

醫(yī)學(xué)

在藥代動(dòng)力學(xué)中，藥物在體內(nèi)的代謝過程按一級動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行，故而藥物在體內(nèi)也存在相對穩(wěn)定的半衰期，稱作藥物消除半衰期或血漿半衰期，其具體定義是藥物在生物體內(nèi)濃度下降一半所需要的時(shí)間。與核衰變以及化學(xué)反應(yīng)的半衰期不同，藥物在體內(nèi)代謝的半衰期受到較多因素的影響，不僅不同藥物在同一個(gè)體的消除半衰期不同，而且同一種藥物對于不同個(gè)體的消除半衰期也各不相同。甚至同一藥物對于同一個(gè)體，消除半衰期也會(huì)隨身體狀況和用藥情況而發(fā)生波動(dòng)，影響半衰期長短的主要因素是人體內(nèi)負(fù)責(zé)代謝藥物的肝藥酶系統(tǒng)活性。準(zhǔn)確掌握個(gè)體對特定藥物的消除半衰期，可以有針對性地設(shè)計(jì)給藥方案，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化給藥。

除了消除半衰期，還有以藥物生理活性為判據(jù)的生物半衰期即藥物的生物效應(yīng)下降一半所消耗的時(shí)間。這一數(shù)據(jù)受到更多因素的影響，當(dāng)藥物活性與血藥濃度線性相關(guān)時(shí)，生物半衰期與消除半衰期直接相關(guān)，當(dāng)活性濃度關(guān)系較為復(fù)雜時(shí)，生物半衰期常會(huì)顯示出異常行為。

除了藥物代謝過程，控釋制劑的釋放以及一些藥物的吸收過程也遵循一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，因此這些過程的半衰期也是非常重要的藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。