WEEK 07基础语言与样品

动物剂量、给药与单位计算

把 mg/kg、体重、浓度、给药体积、频次和研究总量连成可复核计算。

所有剂量表都应支持反向校验:药量 ÷ 体积必须回到制剂浓度。

Dose到Body weight到Drug amount到Concentration到Volume到Study total的概念证据链
本周概念图:从输入、实验到可解释结论。箭头表示审查顺序,不代表单向因果。
Data clinic

从单只给药到整项研究

CASE 07

先回答:20 g 小鼠,3 mg/kg,1.5 mg/mL,每组 8 只,QW×4,加 15% 余量,需要多少样品?

样品用量累积教学数据图
教学合成数据可视化。读图时先确认单位、坐标、对照和统计层级。
步骤计算结果
每只药量3×0.0200.060 mg
每只体积0.060/1.50.040 mL
四次总量0.060×8×41.92 mg
含余量1.92×1.152.208 mg
  1. 总制剂体积 = 2.208 mg / 1.5 mg/mL = 1.472 mL
  2. 反查单只 dose = 1.5 mg/mL × 0.040 mL / 0.020 kg = 3 mg/kg
计算结果理论需要 2.208 mg,即 1.472 mL 制剂;不含 QC、稳定性和留样。
项目解读实际执行按获批方案和每次个体体重更新,计算表由第二人独立复核。
证据边界教学数字不是推荐剂量或给药体积;动物福利和体积上限服从伦理方案与机构 SOP。

第 7 周学习包:动物剂量、给药与单位计算

本周核心问题

方案里的 10 mpk, BIW, IV 如何转换成每只动物、每次给药需要多少毫克和多少微升,并进一步算出整项研究需要准备多少样品?

本周只训练单位、方案阅读和可行性审查,不提供任何具体分子的推荐剂量。

一、学习目标

完成本周后,应能够:

  1. 解释 mpk、mg/kg、mg/mL、µg/mL 和 µL 的关系;
  2. 按单只动物实时体重计算 drug amount 和 dosing volume;
  3. 计算每组、每次和全研究的总药量与制剂体积;
  4. 正确加入 overage,并说明余量依据;
  5. 读懂 IV、SC、IP、PO 和 QD、BID、BIW、QW、Q2W;
  6. 检查剂量、浓度、体积、频次和样品库存是否自洽;
  7. 识别固定体积给药和按体重给药的差异;
  8. 在不越过动物伦理和机构 SOP 的前提下审查计算表。

二、重要边界

  • 所有示例均为教学数字,不代表推荐剂量、浓度或给药体积;
  • 实际研究必须使用获批方案规定的动物、路线、剂量、体积、频次与制剂;
  • 动物福利、最大给药体积、采血量和操作训练服从机构伦理委员会、兽医和 SOP;
  • 本教程不用于临床剂量换算,也不教授简单以 mg/kg 从动物外推到人。

三、学习时间安排

标准版:4 小时

学习块 时间 任务 产出
单位诊断 20 min 完成基础换算 错题表
公式与频次 50 min 学习剂量、体积和缩写 速查卡
研究总量 60 min 完成分组、次数、余量计算 研究用量表
可行性审查 40 min 核对浓度、库存和体积 风险清单
十道练习 50 min 独立计算并复核 完整算式
验收 20 min 单位闭卷检查 得分

深入版:6 小时

  • 找一份已脱敏动物方案,重建所有给药计算 60 分钟;
  • 用实际每日体重表比较“按单次体重”和“固定基线体重”算法 30 分钟;
  • 与动物实验同事核对本机构路线/体积/制剂规则 30 分钟;
  • 做双人独立计算与差异复核 60 分钟。

课前诊断

  1. 18 g 小鼠换算为多少 kg?
  2. 10 mpk 在正式方案中应写成什么?
  3. 一只 20 g 小鼠按 5 mg/kg 给药,每次需要多少 mg?
  4. 已知药量和制剂浓度,给药体积使用什么公式?
  5. 2 mg/mL 是否等于 2 mg/µL
  6. QW、BIW 和 Q2W 分别是什么意思?
  7. 研究总量为什么不能只用“每只每次药量 × 动物数”?
  8. overage 可以用来弥补单位或公式错误吗?
  9. IV 与 SC 使用相同 mg/kg 时,PK 曲线是否必然相同?
  10. 实际动物给药体积和操作要求由本教程还是获批方案与机构 SOP 决定?

四、核心单位与公式

4.1 质量与体积

1 kg = 1000 g
1 g = 1000 mg
1 mg = 1000 µg
1 L = 1000 mL
1 mL = 1000 µL

mpk 常是 mg/kg 的口头简写,正式方案应写完整单位。

4.2 单只动物每次给药药量

drug amount (mg) = dose (mg/kg) × body weight (kg)

20 g 小鼠在 10 mg/kg 下:

20 g = 0.020 kg
amount = 10 mg/kg × 0.020 kg = 0.20 mg

4.3 给药体积

volume (mL) = drug amount (mg) / concentration (mg/mL)

若上述药物浓度为 2 mg/mL:

volume = 0.20 mg / 2 mg/mL = 0.10 mL = 100 µL

4.4 反推所需配液浓度

若方案规定按体重给药体积为 v mL/kg

required concentration (mg/mL) = dose (mg/kg) / dosing volume (mL/kg)

例如教学条件 10 mg/kg5 mL/kg

required concentration = 10 / 5 = 2 mg/mL

这只是数学关系,实际浓度还必须通过稳定性、黏度、渗透压、pH 和可注射性评估。

五、路线和频次语言

5.1 常见给药路线

缩写 英文 中文 解释重点
IV intravenous 静脉 直接进入循环,F 视为 100%,对制剂和操作要求高
SC subcutaneous 皮下 有吸收过程,可能受淋巴转运和局部状态影响
IP intraperitoneal 腹腔 动物研究常见,但并非人类常规抗体给药路线
PO per os/oral 口服 蛋白药通常面临降解和低吸收,需结合具体分子理解

给药路线改变吸收、Cmax、Tmax 和生物利用度,不能只比较相同 mg/kg。

5.2 常见给药频次

缩写 含义 注意
QD 每日一次 需明确天数
BID 每日两次 需明确间隔
BIW 每周两次 不能误解为每两周一次
QW 每周一次 给药日应明确
Q2W 每两周一次 研究周期内次数需逐日列出

BIW 在不同语境可能造成歧义,最好在方案中直接写 “twice weekly” 和具体给药日。

六、从单只到整项研究

6.1 推荐的分层计算

每只每次药量
→ 每组每次药量
→ 所有给药日总量
→ 配制/注射损失余量
→ QC、留样和稳定性所需额外量

如果使用每只动物实际体重:

group amount per dose = dose × Σ(each animal weight in kg)

若有 N_dose 次给药,且暂以同一总体重估算:

study amount before overage = group amount per dose × N_dose

加入 15% 余量:

prepared amount = calculated amount × 1.15

余量不应掩盖计算错误,也不应随意设为极大;应说明是否覆盖管壁/死体积、配制损失、QC 和留样。

6.2 教学案例

8 只小鼠,基线平均 20 g,10 mg/kg,QW × 4 次,制剂 2 mg/mL,按总量加 15% 余量。

每只每次 = 10 × 0.020 = 0.20 mg
每组每次 = 0.20 × 8 = 1.60 mg
四次给药 = 1.60 × 4 = 6.40 mg
含余量 = 6.40 × 1.15 = 7.36 mg
对应体积 = 7.36 / 2 = 3.68 mL

实际执行时应按方案规定的给药前体重更新个体剂量,并考虑动物退出、配液批次和稳定性窗口。

七、给药表审查清单

八、十道计算练习

请写出完整单位与中间步骤。

  1. 18 g 小鼠,5 mg/kg:每次多少 mg?
  2. 第 1 题样品浓度 1.5 mg/mL:多少 µL?
  3. 25 g 小鼠,20 mg/kg,4 mg/mL:每次多少 µL?
  4. 10 只、平均 21 g、3 mg/kg:每组每次理论药量多少 mg?
  5. 第 4 题每周两次、连续 3 周:不给余量共需多少 mg?
  6. 第 5 题加入 20% 余量:需准备多少 mg?
  7. 目标剂量 15 mg/kg,规定体积 5 mL/kg:需配多少 mg/mL?
  8. 现有样品 12 mg,研究理论需要 10 mg,另需 1 mg QC 和 15% 给药余量。是否足够?
  9. 6 只小鼠体重分别为 18、19、20、21、22、23 g,剂量 8 mg/kg:一组一次总药量?
  10. 2 mg/mL 制剂给一只 24 g 小鼠,体积误写为 0.96 mL;若剂量应为 8 mg/kg,正确体积是多少,原值错了多少倍?

答案

  1. 0.018 kg × 5 mg/kg = 0.090 mg
  2. 0.090 / 1.5 = 0.060 mL = 60 µL
  3. 0.025 × 20 = 0.50 mg;0.50/4 = 0.125 mL = 125 µL
  4. 10 × 0.021 × 3 = 0.63 mg
  5. 6 次给药:0.63 × 6 = 3.78 mg
  6. 3.78 × 1.20 = 4.536 mg,按适当有效数字记录为 4.54 mg;
  7. 15/5 = 3 mg/mL
  8. 给药含余量 10×1.15=11.5 mg,加 QC 共 12.5 mg,12 mg 不足;
  9. 总体重 123 g=0.123 kg,药量 0.123×8=0.984 mg
  10. 药量 0.024×8=0.192 mg,体积 0.192/2=0.096 mL=96 µL;0.96 mL 是正确值 10 倍。

九、常见错误模式

  1. 把 g 直接代入 kg 公式,产生 1000 倍错误;
  2. 把 mg/mL 误当成 mg/µL,产生 1000 倍错误;
  3. 忘记频次或研究周数;
  4. 把动物数量乘两次或漏乘;
  5. 先四舍五入每只体积,再累积产生系统偏差;
  6. 用名义平均体重执行个体给药而未遵循方案;
  7. 将 overage 同时在质量和体积上重复加入;
  8. 忽略对照、QC、稳定性和留样用量;
  9. 样品库存浓度与配制后浓度混淆;
  10. 公式正确,但给药体积或制剂不符合获批方案。

十、闭卷验收

  1. mpk 应在正式文件中写成什么?
  2. 20 g 等于多少 kg?
  3. 写出药量和体积两个公式。
  4. Q2W 和 BIW 分别是什么意思?
  5. 为什么给药路线必须与 PK 解释一起看?
  6. overage 应覆盖什么,不能做什么?
  7. 为什么需要用动物 ID 关联体重和体积?
  8. 反推浓度的公式是什么?
  9. 为什么不能简单把动物 mg/kg 换成人 mg/kg?
  10. 谁决定实际最大给药体积和动物操作要求?

答案关键词:mg/kg;0.020 kg;dose×kgmg/(mg/mL);每两周一次/每周两次;吸收与 F;实际损失但不掩盖错误;可追溯;dose/volume per kg;跨物种 PK/PD 和生物学不成比例;获批伦理方案、兽医和机构 SOP。

十一、本周最终交付物

完成一张可由第二人复核的给药计算表,至少包含:

  • animal ID、体重 g/kg;
  • dose、concentration、amount、volume;
  • 路线、日期与频次;
  • 每组/每次/全研究总量;
  • overage、QC 和留样;
  • 库存余量与可行性判断;
  • 公式锁定或独立抽查规则;
  • “仅按获批方案执行”的边界说明。

十二、延伸阅读

  1. NC3Rs guidance on dose-level selection
  2. ARRIVE Guidelines 2.0
  3. NC3Rs key elements of a well-designed experiment