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药代动力学（Pharmacokinetics，PK）主要研究体内药物浓度随时间变化的规律，涉及ADME等方面，即药物在体内的吸收（Absorption）、分布（Distribution）、代谢（Metabolism）、和排泄（Excretion）过程。
ADME决定了药物在体内的生物利用度、作用时间长短和所需剂量大小。除此之外，毒性（Toxicity）与药代动力学也密切相关，通常与ADME结合起来考虑，即ADME/T。
药物的代谢与人的年龄、性别、个体差异和遗传因素等有关
药动学模型
房室模型是药动学研究中广为采用的模型之一，它抽象地假设机体是一个不分具体器官或组织、只按药物转运速率划分为不同房室的系统，转运速率快并能够将药物转化消除的是中央室(central compartment，Vc)，转运速率较慢的是周边室(peripheral compartment，Vp)，分布在周边室的药物要返回中央室代谢与排泄。
房室模型（compartment models)：是药动学研究中按药物在体内转运速率的差异，以实验与理论相结合设置的数学模型。
①一房室模型：体内药物瞬时在各部位达到平衡，即给药后血液中浓度和全身各组织器官部位浓度迅即达到平衡。一级速率方程。
②二房室模型：药物在某些部位的药物浓度和血液中的浓度迅速达平衡，而在另一些部位中的转运有一速率过程，但彼此近似，前者被归并为中央室，后者则归并成为外周室。
③三房室模型：转运到外周室的速率过程有较明显快慢之分（中央室，浅室，深室）
群体药代动力学（PopPK）：是将经典药物动力学的房室模型与统计学原理相结合发展而来的一门新兴学科。主要采用非线性混合效应模型方法（Nonlinear Mixed-effects Modeling Approach），获得PK参数群体典型值的同时，识别并量化影响群体PK参数的协变量因素（身体特征、生活习惯、生化指标等）。相较于之前传统的两阶段（先计算PK参数，再统计分析参数和协变量因素相关性）方法，群体PK研究可有效整合多组研究数据，优化采样设计（密集或稀疏），同时得到PK参数的群体典型值及其变异，是目前应用广泛的定量分析方法。
基于生理学的药代动力学模型（physiologically based pharmacokinetic models ,PBPK模型），是以解剖学、生物化学和物理化学为基础，由血液循环连接一系列具有明确生理意义的组织或器官隔室的，描述药物在体内吸收分布代谢排泄过程（ADME过程）的数学模型。
PBPK模型由机体的各个组织器官组成，每个组织器官都采用实际生理参数定义，包括容积、密度、血流速率、组织游离比例、淋巴速率、各类代谢酶和转运体的表达量等。
PBPK模型相当于房室模型的加强版，房室模型好比毛坯房，PBPK模型就是精装，更加细化，更加接近于机体的实际情况。
不同种属间药物在体内的整体过程是一致的，不同的只是种属间机体对化合物的处置的不同。以口服药物为例，包括经消化道吸收入血和入血后的消除两个过程，种属间PK的不同是因为种属间消化道环境、血流速率、代谢酶和转运体的丰度与活性等生理参数的不同导致的，如果能用合适的方法将这些差别分别定义出来，即构建模型，即可实现准确的外推。
机制性的吸收模型相当于胃肠道的更加细化的PBPK模型，由早期的被动扩散模型，逐渐发展成为CAT(Compartmental Absorption and Transit)、GITA model(GastroIntestinal Transit Absorption model)、 ACAT model(Advanced Compartmental Absorption & Transit)、 ADAMmodel (Advanced Dissolution , Absorption and Metabolism)等模型。
基本原理是将胃肠道分为5-9个区域，认为每个区域内的生理环境一致，但区域之间存在差别，主要涉及容积、pH 值、转运速率、胆盐浓度、吸收速率、酶和和转运体的分布等。当固定了化合物的理化性质，其吸收的特征也就相应的固定了，此时实现种属吸收部分的外推，仅仅需要改变相应的生理参数即可。
相对于采用房室模型而言，采用PBPK模型进行human PK prediction准确性会更高，但是其需要的化合物数据也更多，基础数据主要包括化合物的理化性质、制剂信息、溶解度、渗透速率、血浆蛋白结合率、全血血浆比、代谢稳定性等数据。清除、分布等主要参数的外推方式同理于上文中房室模型的方法。
一级消除动力学:单位时间内消除的药量与血浆药物浓度成正比，又叫恒比消除
零级消除动力学：单位时间内体内药物按照恒定的量消除，又叫恒量消除
混合速率消除：少部分药物小剂量时以一级速率转运，而在大剂量时以零级速率转运。因此描述这类药物的消除速率需要将两种速率类型结合起来，通常以米﹣曼氏方程式描述。
药物代谢动力学的重要参数与过程
吸收过程相关参数(峰浓度、峰时与药时曲线下面积是决定生物利用度和生物等效性的重要参数)
AUC：血药浓度-时间曲线下面积，反映的是药物吸收进入血循环的相对量。(理论上是时间从t0～t∞的药时曲线下面积)
达峰时间Tmax：达到峰浓度的时间，决定药物发挥疗效或产生不良反应的快慢
峰浓度Cmax：药物在体内达到的峰浓度，决定药物是否发挥疗效或产生不良反应
药物从给药部位进入血液循环的过程称为吸收。影响吸收的因素主要有：
1、给药途径：吸收速度：吸入>舌下>肌注>皮下>直肠>口服>皮肤。
2、药物性质：
（1）脂溶性：脂溶性越大，吸收越快；
（2）水溶性：易溶于水的药物易吸收；
（3）离解度：不解离部分脂溶性较大，易吸收；而解离部分，由于带有极性，脂溶性低，难以吸收。。
口服药物被吸收进入体循环的比率，即给药量与吸收量的比率称为生物利用度（或生物可用度）。
分布过程相关参数
表观分布容积（apparent volume of distribution，Vd），是指当血浆和组织内药物分布达到平衡后，体内药物按此时的血浆药物浓度在体内分布时所需的体液容积。（Vd=给药量*生物利用度/血浆药物浓度（Vd=A/c）一般在0.04-20L/kg)
Vd是假象的容积，不代表生理容积，可看出药物与组织结合的程度。Vd小，则说明药物主要分布在血浆中；Vd偏大，则说明药物主要分布在组织中。
可以估算血容量及体液量
反映药物分布的广度和药物与组织结合程度
根据表观分布容积调整剂量
药物吸收后从血液循环到达机体各个器官和组织的过程称为分布。
影响药物分布的主要因素有：
1、药物的性质：脂溶性大分布到组织器官的速度快。
2、药物与组织的亲和力：有些药物对某些组织器官有特殊的亲和力。药物对组织器官的亲和力与疗效及不良反应有关。
3、药物与血浆蛋白（主要是白蛋白）结合率：结合率大小与疗效有关。结合后：
（1）无活性；
（2）不易透过毛细血管壁，影响分布和作用；
（3）结合型药物分子量大，不易从肾小球滤过，也不受生物转化的影响；因此在体内的作用时间也延长。
4、血流量大小：脑、心肝、肾等组织器官血管丰富，血流量大，药物浓度较高，有利于发挥作用，也易引起这些组织器官损害。
5、特殊屏障：血脑屏障是血液与脑组织之间的屏障，极性小而脂溶性大的药物较易通过，对极性大而脂溶性小的药物则难以通过。
消除过程相关参数
半衰期（half life，t1/2） a、清除半衰期：是血浆药物浓度下降一半所需要的时间。其长短可反映体内药物消除速度。大约5-6个半衰期，体内药物绝大部分清除。b、生物半衰期：药物效应下降一半所需时间，药代计算一般指血浆半衰期。
清除率（clearance，CL）：是机体清除器官在单位时间内清除药物的血浆容积，即单位时间内有多少体积的血浆中所含药物被机体清除。是体内肝脏、肾脏和其他所有消除器官清除药物的总和（总清除率等于个别清除率之和）。
代谢也称生物转化（biotransformation）
药物作为外源性物质在体内经酶或其它作用使药物的化学结构发生改变，这一过程称为代谢（或生物转化）。
药物代谢的主要器官是肝脏。也可发生在血浆、肾、肺、肠及胎盘。
1、药物代谢（转化）酶：
（1）肝微粒体药酶：药物在体内主要靠肝细胞微粒体的药酶。其中最主要的是混合功能氧化酶系，其由三部分组成：血红蛋白类，包括细胞色素P-450及细胞色素b5；黄素蛋白类，包括还原型辅酶Ⅱ-细胞色素C还原酶（或称还原型辅酶Ⅱ-细胞色素P-450还原酶）及还原型辅酶I-细胞色素b5还原酶，是电子传递的载体；脂类，主要是磷脂酰胆碱，功能尚不清楚。此三部分共同构成电子传递体系，使用使药物氧化，三者缺一，药物代谢就不能完成。
（2）细胞浆酶系：包括醇脱氢酶、醛氧化酶、黄嘌呤氧化酶等。一些药物经微粒体药酶氧化生成醇或醛后，再继续由醇脱氢酶和醛氧化酶代谢。
（3）线粒体酶：包括单胺氧化酶、脂环族芳香化酶等。单胺氧化酶能使各种内源性单胺类（多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素、5-羟色胺等）和外源性的胺类（乳酪或酵母中的酪胺等）氧化脱氨生成醛，再进一步氧化灭活。
（4）血浆酶系：包括单胺氧化酶、儿茶酚胺氧位甲基转移酶、酰胺酶及假胆碱酯酶等。前二者可氧化血浆中内源性或外源性单胺类物质。
（5）肠道菌丛酶系：能将某些营养物质变为胺类、羧酸或烃类等有毒物质，肠道菌大量繁殖，产胺过多，可能诱发严重肝功不良者的昏迷，故临床上口服新霉素的目的是杀灭肠道菌丛减少胺类生成，从而减轻肝昏迷。
2、代谢（转化）类型：可分两类。第一类包括氧化、还原及水解过程；第二类为结合过程，第一类转化产物再经与体内某些代谢物结合，产物一般水溶性加大，利于排泄。
（1）第一阶段反应（第一类型）：氧化、还原及水解等。氧化，如醇氧化、醛氧化、单胺氧化、氧化脱氢及N-氧化等；还原，如硝基还原成氨基（-NH2）。
（2）第二阶段反应（第二类型）：即结合反应，使药失效，随尿排出。含羟基、羧基、胺基的化合物与葡萄糖醛酸结合成酯、醚、酰胺化合物；硫酸可与酚类药物及酚性类固醇结合成硫酸酯；N-甲转移酶使伯胺、肿胺及叔胺甲基化，以S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供应体；磺胺类及芳香族氨基等在乙酰辅酶A参与下乙酰化。
3、药物代谢的意义：
（1）解毒，绝大多数药物通过代谢后失去药理活性，称为解毒。肝药酶活性低时，应用主要在肝灭活的药物时要特别慎重。
（2）活化，少数药物经代谢变化后效力反而增强，称为活化。
4、药酶的诱导剂和抑制剂：某些药物可促进药酶对其的降解，又可促进其它药物的药酶的降解作用，长期服用可产生耐受性。有些药物能抑制药酶的活性，从而延缓药物的降解，长期应用可产生积蓄中毒。
排泄是药物以原形或代谢产物的形式经不同途径排出体外的过程，是药物体内消除的重要组成部分。
主要通过肾脏。此外还有肺、胆汁、乳汁、唾液腺、支气管腺、汗腺、肠道等。
1、肾脏排泄
包括肾小球滤过和肾小管分泌。肾小球滤孔约600Å，分子量<65000均可通过。肾小管排泌是主动转运过程，需要载体，肾小管上皮细胞具有两类转运系统（两种载体）：有机酸转运系统，转运有机酸药物；有机碱转运系统，转运有机碱药物。有饱和现象，对同一转运系统有竞争性抑制。肾小管上皮细胞膜也具类脂结构，药物可通过脂溶扩散从肾小管重吸收回到血液中去，肾小管重吸收的主要是未离解的脂溶性药物，改变尿液pH可影响药物的离解度，能显著影响弱酸性或弱碱性药物在肾小管的重吸收；相反，增加弱酸性药物的离解度，可减少其在肾小管的重吸收，加速其排泄率。故弱酸性药物中毒时，宜用碳酸氢钠碱化尿液，加速毒物排出。肾功能不全者慎用或禁用主要经肾排泄的药物。
2、从胆汁排泄的药物，
除需具有一定的化学结构外，分子量要超过300才可以。分子量超过5000的大分子或蛋白质很难从胆汁排出。药物从肝细胞向胆汁的转运是主动转运过程，需有载体，有饱和现象。肝细胞至少有三个转运系统：有机酸类转运、有机碱类转运和中性化合物转运。属同一转运系统的药物，有竞争性抑制。药物由胆汁排入十二指肠后，有些从粪便排出，有些可被肠上皮细胞吸收入血液，形成“肝-肠循环”。
3、某些药物可从乳汁排泄，可能引起乳儿中毒。4、某些挥发性药物可从肺排泄。5、有些药物可从支气管排泄。6、有些可从汗腺排泄。
多次给药后的参数
稳态血浆浓度:按一级消除动力学消除的药物，当恒速恒量给药，体内药物消除量与给药量相等时(5个半衰期后)，血浆药物浓度到达平衡状态，此时的血浆药物浓度称为稳态浓度。
(1)剂量为D，间隔时间为t1/2 ，到达Css需要5~6个t1/2
(2)剂量为D，静脉滴注，到达Css需要5~6个t1/2
生物利用度（bioavailability BA，F），即药物经血管外途径给药后吸收进入全身血液循环药物的相对量(评价药物质量，选择给药途径)。可分为绝对生物利用度和相对生物利用度。
绝对生物利用度（血管外给药制剂与静脉注射的药-时曲线下面积（AUC）的比值）=（AUCT×Div）/（AUCiv×DT）×100%
相对生物利用度（同一种药物不同制剂之间比较吸收程度与速度而得到的生物利用度）=（AUCT×DR）/（AUCR×DT）×100%
（脚注T与R分别代表受试制剂与参比制剂，iv表示静脉注射给药，D表示给药剂量）
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