La farmacocinetica studia quantitativamente il destino di un farmaco nell’organismo nel tempo: come viene assorbito, distribuito nei tessuti, metabolizzato ed eliminato. Si riassume nell’acronimo ADME (Assorbimento, Distribuzione, Metabolismo, Escrezione) e fornisce le basi razionali per determinare dosi e intervalli di somministrazione.
L’approccio ingegneristico modella il corpo come uno o più compartimenti in cui il farmaco si distribuisce, descrivendone la concentrazione con equazioni differenziali. Nel modello monocompartimentale più semplice, dopo somministrazione la concentrazione plasmatica decade in modo esponenziale:
dove k_e è la costante di eliminazione. Da questa derivano i parametri fondamentali:
| Parametro | Significato |
|---|---|
| Emivita (t_{1/2}) | tempo per dimezzare la concentrazione |
| Clearance | volume di sangue depurato per unità di tempo |
| Volume di distribuzione | volume apparente in cui il farmaco si distribuisce |
| Biodisponibilità | frazione di dose che raggiunge la circolazione |
L’emivita lega la costante di eliminazione: t_{1/2} = \ln 2 / k_e. Determina ogni quanto somministrare il farmaco per mantenerne la concentrazione nella finestra terapeutica — sopra la soglia di efficacia ma sotto quella di tossicità.
La farmacocinetica è essenziale per progettare regimi di dosaggio sicuri ed efficaci, personalizzarli in pazienti con funzione renale o epatica ridotta (in cui la clearance cala), e per sviluppare sistemi di rilascio controllato che mantengano concentrazioni stabili. È un esempio di come la modellazione matematica dei sistemi dinamici si applichi alla fisiologia e alla terapia.