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115年:藥學一(第1次)

下列何種局部麻醉藥因 pH值問題，不建議使用注射劑型？

Aprocaine
Barticaine
Cropivacaine
Dbenzocaine

詳細解析

本題觀念：

本題考查局部麻醉劑 (Local Anesthetics) 的理化性質與劑型設計的關係，特別是 pKa 值 (解離常數) 與 溶解度 如何決定給藥途徑。

局部麻醉劑通常由三個部分組成：親脂性的芳香環、親水性的胺基 (amine group)、以及中間的連接鏈 (酯鍵或醯胺鍵)。

  1. 注射劑型的要求：為了製成水溶性的注射液，局部麻醉劑通常需要帶有「三級胺 (tertiary amine)」，使其能與酸結合成水溶性的鹽酸鹽 (hydrochloride salt)。
  2. pH 與 pKa 的關係：藥物在溶液中的離子化程度取決於環境 pH 與藥物 pKa。
    • 若 pH < pKa，藥物主要以離子態 (水溶性) 存在。
    • 若 pH > pKa，藥物主要以非離子態 (脂溶性) 存在。

選項分析

  • A. procaine (普魯卡因)：

    • 性質：酯類 (Ester) 局麻藥，pKa 約為 8.9。
    • 劑型：具有三級胺結構，能形成水溶性的 Procaine HCl 鹽類。在微酸性溶液中溶解度良好，是早期標準的注射用局麻藥 (如 Novocain)。
    • 結論：可注射，非本題答案。

  • B. articaine (阿替卡因)：

    • 性質：醯胺類 (Amide) 局麻藥 (含有酯基側鏈)，pKa 約為 7.8。
    • 劑型：具有三級胺結構，水溶性佳，是現代牙科最常用的注射麻醉劑之一，擴散能力強。
    • 結論：可注射，非本題答案。

  • C. ropivacaine (羅彼卡因)：

    • 性質：醯胺類 (Amide) 局麻藥，pKa 約為 8.1。
    • 劑型：為長效型注射劑，常用於硬脊膜外麻醉 (Epidural) 或周邊神經阻斷。
    • 結論：可注射，非本題答案。

  • D. benzocaine (苯佐卡因)：

    • 性質：酯類 (Ester) 局麻藥，但結構特殊，缺乏親水性的三級胺 (tertiary amine) (其胺基直接接在苯環上，為一級胺，鹼性極弱)。
    • pH 問題：Benzocaine 的 pKa 非常低 (約 2.5 ~ 3.5)。
      • 在生理 pH 值 (7.4) 下，它幾乎完全以「非離子態 (脂溶性)」存在，導致在水中溶解度極差。
      • 若要將其製成水溶性的離子態注射液，必須將溶液 pH 值降至極低 (遠低於 2.5)，這種強酸性溶液若注射入人體會造成嚴重的組織壞死與劇痛。
    • 臨床應用：因此，Benzocaine 不適合製成注射劑，僅作為表面麻醉劑 (Topical Anesthetic) 使用 (如軟膏、噴劑、喉片)，利用其高脂溶性直接穿透黏膜產生作用。
    • 結論：因 pKa 過低導致溶解度與 pH 相容性問題，不建議作為注射劑型，為正確答案。

答案解析

正確答案是 D. benzocaine。 大多數局部麻醉劑 (如 Procaine, Lidocaine) pKa 介於 7.5~9.0 之間，可製成微酸性的水溶性鹽類供注射使用，注入體內後被體液緩衝釋出非離子態分子進入神經。然而，Benzocaine 的 pKa 極低 (約 2.5 ~ 3.5)，缺乏形成水溶性鹽所需的鹼性胺基結構，若要在水中溶解需強酸環境，不符合人體注射的生理需求，故僅限外用。

核心知識點

  1. Benzocaine 特點：
    • 結構：缺乏三級胺 (No tertiary amine)，為弱鹼 (pKa ~ 2.5-3.5)。
    • 劑型：僅限表面麻醉 (Topical)，不可注射。
    • 副作用：易引起變性血紅素血症 (Methemoglobinemia)，尤其是兒童及大量使用時。
  2. 局部麻醉劑的化學結構與活性：
    • 脂溶性 (Lipophilicity) 決定效價 (Potency)。
    • pKa 決定作用起始時間 (Onset)。pKa 越接近生理 pH (7.4)，非離子態比例越高，穿透神經越快，起始作用越快 (例外：Chloroprocaine)。
    • 蛋白質結合率 (Protein binding) 決定作用時間 (Duration)。

參考資料

  1. StatPearls [Internet]. Benzocaine.
    Source: NCBI Bookshelf. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK532296/
  2. Malamed, S. F. (2019). Handbook of Local Anesthesia. 7th Edition. Elsevier. (關於局麻藥 pKa 與劑型之標準論述)
  3. PubChem Compound Summary for CID 2337: Benzocaine.
    Source: National Center for Biotechnology Information (2025). URL: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Benzocaine
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