科学思维-------多少个药物分子才能治疗疾病？

上上千

假设有人上呼吸道感染了，扁桃体发炎化脓了，连吞咽口水都会疼，说不定还会发烧，医生诊断之后开了阿莫西林，这是一种抗生素。

吃了2天退烧了，又吃了4天，嗓子也完全消肿了，那这次咽喉部分的感染就算过去了。

但你想过没有，阿莫西林是怎么发挥作用的呢？
是阿莫西林自己知道该往哪儿去吗？
还是通过某种化学作用让它正确【违规内容】到病灶上？

其实都不是，粗略地说，就是药物的有效成分均匀地分布在血液中，血液把药物分子带到身体各处，甚至是每个细胞的旁边，如果细胞附近存在有害微生物，就会被杀死。

我们吃的所有小分子药物都是通过这种方式起效的。

阿莫西林的分子量

这些是跟药物有关的小概念，但是我们这期要介绍的，是用数字理解世界的方法，因为用这种方法我们就可以知道，多少个药物分子在一起发挥作用才能治好病。

这个方法怎么做呢？

我们把阿莫西林的说明书找出来。

阿莫西林说明书

看分子式那一行：

C16H19N3O5S·3H2O

这化学名字挺长的，一大串，我们简称它为阿莫西林分子。

阿莫西林其实只是商品名，就像纯净水，化学名是一氧化二氢，商品名叫娃哈哈。

阿莫西林分子结构

阿莫西林的分子就是16个 C（碳），19个 H（氢），3个 N（氮），5个 O（氧），1个 S（硫），还有3个水合分子，把它们加和就是阿莫西林的分子量。

其实咱们不用挨个算，因为说明书的再下面一行，分子量已经直接给出来了，就是419.46，我们就约等于420吧。

什么是分子量？

分子量这个概念是初三化学课的内容，还没上初三的同学我给你们解释一下。

因为碳、氢、氧、氮、磷、硫，这些原子实在太轻了，有多轻呢？就是0.0000……02克，中间有23个零。其他化学元素大致也都是这么轻，所以如果我们说到原子分子的重量时，都用精准的重量去聊，那就太反人性了。

为了方便，化学家们约定，把碳原子质量的1/12当做一个标准值，这叫做一个分子量。其他原子分子有多重，都用这个值的倍数来衡量。

所以刚刚阿莫西林的分子量420，就等于是420个碳原子质量的1/12。这样，我们就能合算出一个阿莫西林分子的真正质量是多少了。

阿莫西林起效原理

我们现在再假设阿莫西林在体内能停留24小时，然后才会被排空，所以体内总能维持24小时内吃进肚子里的药的浓度。

我们再来看每日用量，按成年人的标准，一次2粒，一日3次，每粒药含有阿莫西林分子是0.25克，所以一天总共吃下1.5克阿莫西林分子。

我们刚刚已经知道一个分子是多重了，所以一天吃下了多少个阿莫西林分子呢？

一除就知道了，大约是10万亿的12亿倍那么多个。

然后我们再按刚刚的假设，每个体细胞都能均匀地享受到血液运来的药物分子。

人体有多少细胞呢？

大约是60万亿个细胞。

所以匀到每个细胞大约是1.2亿个阿莫西林分子。

所以小分子化学药物起效并不是因为它们有能力寻找病灶，而是凭借超大规模的数量，均匀地分布在血液中，让你身体的每个细胞都被1.2亿个药物分子包围，那些对药物分子敏感的微生物就活不下去了，它们一死，病就好了。

从这点上你也可以知道，一款抗生素的研发还是挺有难度的，因为要保证它对微生物有害，但同时又绝不能伤害正常细胞。

除此之外，我们还可以想到，阿莫西林我们顶多一天吃1.5克，而对于其他食物，像脂肪、糖、蛋白质，这些每天吃进去的量是阿莫西林的几百倍。

它们经过消化道分解后，也会以小分子的形式进入血液，被血液运输到每一个细胞附近。所以在这些细胞周围还有几百倍的其他营养物质等着进出细胞膜。也就是每个细胞每天要处理几百亿个分子量的进出。

虽然细胞小到肉眼不可见，但每个细胞膜上每天都发生着大量的事情，如果用拟人的角度来看，那个微观世界是极为繁忙的。

青霉素的历史

抗生素经过90年的发展已经可以分出 N 个大类 M 个小类，其中最早的一类就是青霉素，而阿莫西林就是青霉素中的一种。

青霉素虽然在1928年就被弗莱明正式发现具有杀菌作用，但实际作为药物广泛使用还要再等20年。

最初弗莱明觉得这东西今后也许能当消毒剂或者防腐剂用。

当时让他比较困扰的就是制备效率太低，他本职是研究植物学的，真是对提取化学物质不在行，以他的身份在学术会议上想呼吁其他化学家参与其中，其他人也不感兴趣。而且他口才不太好，表达也不行，所以根本没有什么响应者。

最终只能是自己先做一些毒性的实验，其实有强力杀菌作用的东西很多，硫酸，氢氧化钠，那都是比青霉素杀菌能力强百倍的东西，只不过这些东西除了对细菌有作用，对所有的生物组织是无差别的消灭，所以是不能用于治疗疾病的。

弗莱明在生物体上的实验发现，原来青霉素的前景远不止消毒剂防腐剂，它对生物的毒性极低，所以如果做成药物，很可能进入身体后只杀灭细菌，不危害细胞。

最初的实验室里，一毫升营养液可以制备4个单位的青霉素。整个实验室全力制备一个月的青霉素才够给一个病人用，所以没法用在医学上。

青霉素的广泛使用，还是二战让它的制备方法大幅提升，因为伤员数量增加了，美国后来用玉米糖浆培育出的青霉菌，1毫升可以产生40个单位的青霉素，但效率还是太低。

等到培养环境改进的同时，人们也尽量把青霉素产量高的菌株筛选出来。到了1945年，已经可以达到每毫升培养液产生5万个单位的青霉素了，比最初的提取方法提高了1万多倍。

直到那个时候，青霉素才能用于治疗疾病，不过那时用抗生素治疗感染的价格也和现在用靶向药物治疗癌症一样昂贵，一个疗程核算下来要几十万块钱。

不过，最近20年由于抗生素的滥用，尤其是养殖业的滥用，耐药菌越来越多，可抗生素药物研发销售的收益却越来越低，所以药厂不爱研发。

我们在不久之后可能会面临超级细菌感染无药可治的局面，但是不用担心，下一步的医学技术总会拯救我们的。

今日内容小结

通过上面的内容你就能感受到，科学思考的方式有多大的作用。

你看，虽然我们不是药学专业的，也不是医生，但因为药是科学家们一手设计出来的，而且是根据FDA的要求，把药物的有效成分的那个分子式的表达式和结构，甚至连分子量都写在说明书里，已经提供了足够详细的数据，在这个基础上，只要我们再多一点好奇心，通过数据，经过简单的加减乘除，就能理解药是怎么起效的。

而且甚至能体会到研发起来为什么有难度，通过这种方法，我们就能拓展自己的世界，触及到那些更加精细的微观世界。

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哈喽喵

电线 发表于 2023-08-01 09:40:00
假设有人上呼吸道感染了，扁桃体发炎化脓了，连吞咽口水都会疼，说不定还会发烧，医生诊断之后开了阿莫西林...

懒得看 支持了

睡不着辣

好