生物半衰期

生物半衰期（英語：Biological Half-Life）是一個物質（如代謝物、藥、訊息分子、放射性核種）失去一半的藥理、生理、或放射性效應所需的時間。通常這個詞用來描述肝、腎或排泄過程將物質自身體中清除的效率。在臨床上，半衰期可以用來描述血漿中某個物質的濃度減半的時間（血漿半衰期）。生物半衰期和血漿半衰期的關係可能非常複雜，取決於那是什麼物質，有的物質可能在組織中纍積、和血漿蛋白結合、和代謝物或受器互動。^[1]

生物半衰期是藥代動力學的重要參數，常用的代表符號是${\displaystyle t_{\frac {1}{2}}}$。^[2]

有別物放射性同位素衰變的半衰期，生物半衰期的反應速率並不是固定的常數，而是依據更複雜的化學動力學，可以用速率方程描述。

有些情況下每單位時間固定量的物質被消除，例如當酒精在人體內已達到肝臟代謝飽和的情況，單位時間內只能分解固定濃度的酒精。在此情況下，半衰期和初始濃度A₀成正比、和零級消除常數k₀成反比：^[3]

${\displaystyle t_{\frac {1}{2}}={\frac {A_{0}}{2k_{0}}}\,}$

在一級消除的情況下，濃度變化是一個指數下降的過程，單位時間中固定比例的物質被消除。於是在施用某個劑量後，物質的血漿濃度如下：

${\displaystyle C_{t}=C_{0}e^{-kt}\,}$

• C_t 是經過時間t之後的濃度
• C₀ 是初始濃度，即t=0的濃度
• k 是消除速率常數，即單位時間內消除的藥物比例

消除速率常數和半衰期的關係是：

${\displaystyle k={\frac {\ln 2}{t_{\frac {1}{2}}}}\,}$

半衰期由清除率CL（Clearance）和分布體積V_D決定：

${\displaystyle t_{\frac {1}{2}}={\frac {{\ln 2}\cdot {V_{D}}}{CL}}\,}$

在臨床上，這表示在給藥、停藥或改變劑量後，要經過半衰期的4~5倍時間才夠讓藥物的血漿濃度達到穩定值。例如地高辛的半衰期是24~36小時，則調整藥物劑量時要過一週才有最好的效果。所以半衰期較長的藥物（例如胺碘酮半衰期約58天）通常會用起始劑量來加速其效果。

水在人體內的半衰期約7~14天，受每個人的行為影響，例如大量攝取酒精會降低水的半衰期^[4][5]。這可以用來淨化被超重水汙染的人，加速體內的水份被乾淨的水取代。

人體分解酒精的速率受限於肝臟中的酒精去氫酶，所以酒清的生物半衰期常常是零級反應。此速率因人而異。有時候速率控制步驟會和其他物質的相同，例如甲醇氧化成有毒的甲醛和甲酸的步驟，所以在甲醇中毒時，可以用乙醇來減緩之。乙二醇中毒也可以用相同的方式處理。

對於有些物質，應該把人體分開成不同部位來看，不同部位對相同的物質會有不同的親合性和半衰期。試圖將物質自生物體中完全去除可能會造成局部的負擔上升。例如鉛中毒的人服用EDTA進行螯合治療，雖然可以提高鉛的溶解度，有助於經尿液排除，但過程中鉛也更容易進中央神經系統造成損害。^[8]

• 釙：30~50天。
• 銫：1~4月。要縮短半衰期可以服用普魯士藍，會在消化系統中進行離子交換，釋放鉀離子的同時吸收銫離子。
• 甲基汞：65天。
• 鉛：血液中28~36天^[9][10]，骨骼中10年。
• 鎘：骨骼中30年。
• 鈽：骨骼中約100年，肝臟中約40年。

• 半衰期，數學概念中廣義下任何物質減半的時間。