114 高普考高考三級 藥事 藥物分析與生藥學及藥劑學 考古題詳解

114 年・高普考・高考三級・藥事
試題代碼 藥物分析與生藥學及藥劑學

第 一 題5 分

進行藥品分析時,分析方法確效評估(Validation)包括準確度(Accuracy)、精準度(Precision)、定量極限(LOQ)、偵測極限(LOD)及線性範圍(Linearity)。請根據以上 5 個參數的意義,說明藥物分析之確效方法。

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核心觀念

分析方法確效的目的,是證明方法適合預定用途,且測得的結果可信。題目所列五項參數分別回答:

  • 準確度(Accuracy):測得結果與真值或參考值有多接近。
  • 精準度(Precision):重複測定結果彼此有多接近。
  • 定量極限(LOQ):能以可接受的準確度與精準度定量的最低分析物量或濃度。
  • 偵測極限(LOD):能與空白背景區分、判定分析物存在的最低量或濃度;不代表能可靠定量。
  • 線性範圍(Linearity):在指定濃度範圍內,分析訊號與分析物濃度之間呈適當的線性關係。

解題方法

作答時依「比較測量值與真值」、「比較重複結果」、「確認最低定量/偵測能力」、「檢查濃度與訊號關係」的順序,說明每個參數的意義、實驗設計與評估方式。

1. 準確度(Accuracy)

準確度表示測定結果與真值或公認參考值的接近程度。通常以已知濃度標準品、添加回收試驗,或與已知參考方法比較來評估。

在已知添加量的樣品中測定回收率:

回收率(%)=測得量添加量或標示量×100%\text{回收率(\%)} = \frac{\text{測得量}}{\text{添加量或標示量}} \times 100\%

例如,於空白基質中添加已知量分析物,依完整分析程序測定;在低、中、高等適當濃度水準進行重複試驗,以平均回收率或相對偏差評估準確度。添加回收試驗應盡量涵蓋樣品前處理步驟,才能反映整體方法的準確度。

2. 精準度(Precision)

精準度表示多次測定結果彼此的一致程度,通常以標準差或相對標準差(RSD)表示:

RSD(%)=sxˉ×100%\mathrm{RSD(\%)} = \frac{s}{\bar{x}}\times 100\%

其中 ss 為測定結果的標準差,xˉ\bar{x} 為平均值。RSD 越小,重複測定結果越集中,精準度越佳。

可在指定濃度水準進行多次重複測定,評估:

  • 重複性(Repeatability):相同實驗室、相同人員、相同設備,在短時間內重複測定。
  • 中間精密度(Intermediate precision):同一實驗室內改變日期、分析人員或設備等條件,評估實驗室內變異。

準確度與精準度不同:結果可以彼此接近但整體偏離真值,也就是精準度佳而準確度差。

3. 定量極限(LOQ)

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第 二 題15 分

請繪出高效液相層析(High-Performance Liquid Chromatography, HPLC)裝置之基本結構示意圖,並說明偵測器的種類及適用範圍。

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核心觀念

本題考查 HPLC 的基本流路,以及常見偵測器的訊號原理與適用分析物。HPLC 以高壓幫浦推動流動相通過填充固定相的管柱,使樣品各成分因分配、吸附或其他作用力不同而分離;成分離開管柱後,由偵測器轉換成電訊號,形成層析圖譜。

HPLC 裝置基本結構

流動相儲液槽
 │
 ▼
脫氣裝置
 │
 ▼
高壓幫浦 ──(混合器;梯度沖提系統)
 │
 ▼
進樣器/自動進樣器
 │
 ▼
保護管柱(可選)
 │
 ▼
分析管柱(可置於管柱溫控箱)
 │
 ▼
偵測器
 │
 ▼
資料處理系統/紀錄器
 │
 ▼
廢液槽

基本流程為:流動相由儲液槽經脫氣後,由幫浦以穩定流速送出;樣品經進樣器導入流路,進入管柱分離;各成分依序流出管柱後,進入偵測器,訊號再由資料處理系統記錄為層析圖譜。

脫氣可減少氣泡造成的流速不穩、泵浦運作異常及偵測器訊號雜訊。保護管柱用於截留微粒或強吸附雜質,以延長分析管柱壽命。梯度沖提系統則可隨時間改變流動相組成,適用於保留差異較大的多成分樣品。

偵測器種類及適用範圍

偵測器原理與特性適用範圍
紫外光/可見光吸收偵測器(UV–Vis)測量分析物對特定波長光的吸收;固定波長型操作簡便,二極體陣列偵測器(DAD/PDA)可同時取得多波長訊號及吸收光譜。最常用。適合具有紫外光或可見光吸收基團的藥物、生物鹼及芳香族化合物;不具吸收基團的物質通常須先衍生化。
螢光偵測器(FLD)激發分析物後測量其放出的螢光,通常具有高靈敏度及良好選擇性。適合本身具螢光的化合物;無螢光的分析物可經適當衍生化後測定。
示差折光偵測器(RID)測量樣品與流動相間的折射率差異,屬通用型偵測器之一。適合糖類、聚合物等缺乏紫外吸收的物質;對溫度及流速變化敏感,通常不適合梯度沖提。
電化學偵測器(ECD)測量分析物在電極上的氧化或還原電流。適合可氧化還原的物質,如兒茶酚胺、酚類及部分維生素;
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第 三 題5 分

請問圖一是什麼裝置,用於分析什麼物質,並根據圖一裝置說明其分析方法與原理,包括圖二與圖三裝備之使用時機。

圖一裝置圖中標示元件 A、B、C、D、E、F、G,並標示兩處 H2O;圖二及圖三亦標示於圖中。

🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量,本站不轉載原卷影像; 題目文字已完整轉錄,圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。

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核心觀念

本題考查揮發油(volatile oil)的水蒸氣蒸餾法及揮發油定量裝置,圖一為 Clevenger 揮發油測定裝置。其定量原理是利用揮發油與水共蒸餾,冷凝後因揮發油與水互不相溶而分層,再直接讀取揮發油體積。

揮發油多為具揮發性的萜類、芳香族及其他低分子有機成分,通常不溶於水或僅微溶於水,故可利用水蒸氣蒸餾予以分離及測定。

圖一各部位及用途

  • A:蒸餾瓶 盛裝待測藥材與水,藥材中的揮發油在此隨水蒸氣蒸出。

  • B:蒸餾瓶塞及蒸氣導出部 使蒸氣進入後續冷凝、分離系統,並維持裝置氣密。

  • C:冷凝管 以冷卻水冷凝揮發油與水的混合蒸氣,使其形成液體。

  • D:揮發油接受及油水分離管 收集冷凝液,使揮發油與水分層,並具有刻度,可直接讀取揮發油體積;部分水則經回流管返回蒸餾瓶。

  • E:冷凝水進、出口 通入冷卻水以維持冷凝效果。冷卻水通常由下方進入、上方流出,使水套保持充滿。

  • F:水浴 間接加熱蒸餾瓶,使樣品受熱均勻,降低局部過熱及揮發油分解的可能。

  • G:鐵架台及夾具 固定冷凝管、接受管及相關玻璃裝置,維持系統穩定。

圖中上方標示的 H2OH_2O 為冷凝管的冷卻水;下方標示的 H2OH_2O 為水浴中的加熱介質。

分析方法與原理

1. 水蒸氣蒸餾

將一定量的待測藥材置於蒸餾瓶 A 中,加入適量水,利用水浴加熱。藥材中的揮發油與水共同受熱,產生水蒸氣與揮發油蒸氣。

對於互不相溶的水與揮發油,在一定壓力下,其總蒸氣壓為兩者蒸氣壓之和:

Ptotal=Pwater+PoilP_{\text{total}}=P_{\text{water}}+P_{\text{oil}}

當總蒸氣壓達到外界壓力時即可沸騰,因此混合物可在低於揮發油本身沸點的溫度下蒸餾,適合分析容易因高溫分解或變質的揮發性成分。

2. 冷凝與分層

水蒸氣及揮發油蒸氣經冷凝管 C 冷卻後,形成水與揮發油的混合液,流入接受管 D。由於兩者密度不同且互不相溶,會形成兩層:

  • 密度小於水的揮發油浮在上層;
  • 密度大於水的揮發油沉在下層。
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第 四 題15 分

許多西藥是源自於天然物或其衍生物,請寫出 3 個源自天然物的臨床用藥,並說明其來源植物、活性成分結構屬於天然物哪一個分類及其臨床功效。

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核心觀念

本題考查「天然物來源藥物」的辨識能力:能否將臨床用藥、來源植物、活性成分的天然物分類及臨床功效連結起來。作答時,天然物分類應指出活性成分的化學骨架或類別;臨床功效則寫出主要治療用途。

以下以嗎啡、地高辛及紫杉醇為例,分別涵蓋生物鹼、強心苷與萜類天然物。

解題方法與作答

挑選來源及化學分類明確、臨床用途具代表性的藥物,逐一依「藥物—來源植物—天然物分類—臨床功效」作答,避免只列藥名而未交代其分類或用途。

臨床用藥來源植物活性成分的天然物分類臨床功效
嗎啡(morphine)罌粟 Papaver somniferum;嗎啡存在於罌粟乳汁所製成的鴉片中生物鹼,屬異喹啉類生物鹼中的嗎啡烷型(morphinan)強效中樞性止痛藥,用於中重度疼痛
地高辛(digoxin)毛地黃 Digitalis lanata強心苷,屬類固醇苷中的卡地諾內酯型(cardenolide)增強心肌收縮力;
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第 五 題10 分

Liquid Brown Mixture 止咳藥水的主成分為 Glycyrrhiza fluid extract/Antimony potassium tartrate/Opium tincture,請問配方組成中哪些是來自植物,並指出其主要有效活性成分及天然物分類,並說明其功效。

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核心觀念

本題考查複方製劑中「植物來源藥材」的辨識,以及其代表性活性成分的天然物分類與藥理功效。判讀時須區分藥材來源與化學藥品:**Glycyrrhiza fluid extract(甘草流浸膏)**及 **Opium tincture(阿片酊)**來自植物;**Antimony potassium tartrate(酒石酸銻鉀)**是無機化合物,並非植物來源。

解題方法與成分分析

依序查看三項成分的來源,再列出植物藥材的主要活性成分、天然物分類及其在止咳藥水中的功效。

配方成分是否為植物來源主要活性成分與天然物分類主要功效
Glycyrrhiza fluid extract(甘草流浸膏)是,取自甘草根及根莖Glycyrrhizin(甘草酸/甘草甜素),屬三萜皂苷;另含黃酮類成分甘草具鎮咳、祛痰及潤滑、保護咽喉黏膜的作用,可舒緩咳嗽與喉部刺激。
Opium tincture(阿片酊)是,取自罌粟未成熟蒴果的乳汁加工製成代表性活性成分為 morphine(嗎啡),屬異喹啉生物鹼中的菲類生物鹼;
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第 六 題20 分

有一個小分子藥物以鼻內途徑給藥來產生全身性治療效果,請寫出鼻內途徑給藥之優點 2 項及缺點 1 項。

若有一個大分子蛋白藥物也要開發為鼻內途徑給藥之劑型來產生全身性治療效果,請問需要被克服的問題為何?並請提出解決的方法。

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核心觀念

本題考鼻內給藥(intranasal delivery)作為全身性給藥途徑的藥物吸收特性,以及大分子蛋白質穿越鼻腔黏膜的障礙與製劑改善策略。鼻腔黏膜血流豐富,藥物可經黏膜吸收進入全身循環;但鼻腔容積有限、黏液纖毛清除迅速,且黏膜屏障會限制大分子通過。

解題方法

先從小分子藥物的給藥途徑特性整理優缺點,再針對蛋白質藥物分析「為何吸收不足」,最後將問題與可行的製劑或給藥策略配對。小分子通常較容易穿過鼻黏膜;蛋白質則因分子量大、親水性高且容易被酵素分解,常有鼻腔吸收率低、全身暴露量不足的問題。

小分子藥物鼻內給藥

優點(列舉二項):

  1. **避免胃腸道與肝臟首渡代謝:**藥物經鼻黏膜吸收後進入全身循環,可避開口服給藥時的胃腸道降解與肝臟首渡代謝,提升部分藥物的生體可用率。
  2. **起效較快、給藥方便:**鼻黏膜血流豐富,藥物吸收後可較快產生全身作用;鼻內給藥也不需吞服或注射,適合無法吞嚥或需要快速給藥的情況。

缺點(列舉一項):

  • **鼻腔滯留時間短且可給藥量有限:**黏液纖毛清除會迅速移除藥物,鼻腔可容納的劑量與液體體積也有限,可能使吸收量及給藥劑量受到限制;鼻黏膜刺激或局部不適亦可能影響使用。

大分子蛋白藥物的障礙與解決方法

需要克服的問題:

  • **黏膜通透性不足:**蛋白質分子量大、親水性高,不易穿越鼻上皮細胞間隙或細胞膜,造成吸收率低、全身生體可用率不足。
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第 七 題15 分

請敘述並圖示微脂粒(Liposomes)的基本結構與主要組成,以及水溶性藥物和脂溶性藥物被包載於微脂粒結構中之位置。

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核心觀念

微脂粒(liposome)是由兩親性脂質分子在水相中自組裝形成的封閉囊泡。其基本構造為磷脂雙層膜包住內部水相空腔:磷脂分子的親水性頭部朝向外部水相與內部水相,疏水性脂肪酸尾部則彼此相對,排列在雙層膜中央。

主要組成如下:

  • 磷脂:構成雙層膜的主要材料,常見如磷脂醯膽鹼(phosphatidylcholine)。
  • 膽固醇:常加入脂質膜中,可調節膜的流動性與通透性,並提升膜的穩定性、減少藥物滲漏。
  • 其他可選成分:例如帶電脂質或聚乙二醇(PEG)修飾脂質,可用來調整表面電性、穩定性或體內分布;並非所有微脂粒都必須含有。

解題方法與結構圖示

判斷藥物位置的切入點,是比較藥物與微脂粒不同區域的親和性:水溶性藥物進入水相空間;脂溶性藥物分配進疏水性脂質膜。

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第 八 題15 分

安定性試驗對藥品原料與製劑的品質把關很重要,可確保藥品在有效期限內能保持與製造放行時具有相同的性質與特徵。一般藥物的安定性可從 5 個不同的類型來評估與考量,包括從毒理學來評估藥物儲存後的毒性發生無顯著的增加,請列出其他 4 個評估類型,並分別說明其主要的評估原則。

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核心觀念

藥品安定性評估不只看含量是否下降,也要確認原料藥或製劑在儲存期間,是否仍維持預期的品質、安全性與療效。題目已給出毒理學評估原則:儲存後的毒性不得有顯著增加;其餘四類是化學、物理、微生物及治療(藥理)安定性。

解題方法

依安定性評估所觀察的品質面向分類,逐一說明各類要確認的變化是否會影響藥品品質、使用安全或療效。作答時需區分「藥物成分是否變質」、「劑型性質是否改變」、「微生物狀態是否合格」及「藥效是否維持」。

其他四種評估類型與原則

  1. 化學安定性:藥品的化學結構與含量在儲存期間應維持穩定;活性成分不得有足以影響品質或療效的分解、降解或含量變化,降解產物亦須符合相關品質要求。

  2. 物理安定性:藥品的物理性質與劑型特徵應維持適當,例如外觀、顏色、氣味、硬度、溶解度、溶出速率、黏度、懸浮粒子狀態及乳劑分層情形等;

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