解答 3薬物Aのグラフは片対数グラフであり、Aの濃度と時間の関係が直線を示すことから、薬物Aは1次反応に従って分解していることが分かる。また、薬物BのグラフはBの濃度が時間の経過とともに一定速度で減少していることから、薬物Bは0次反応に従って分解していることが分かる。
設問において、半減期(薬物濃度が
C0/2になるまでに要する時間)について問われているため、以下に1次反応と0次反応における半減期の特徴について示す。
(薬物Aのグラフ:1次反応)
1次反応の半減期
t1/2は、以下の①式より示すことができ、半減期
t1/2は初濃度
C0に依存しない特徴がある。そのため、薬物Aのグラフより、薬物Aの半減期
t1/2(初濃度10mg/mL が5mg/mLになるまでに要する時間)は濃度に関わらず3 day であることが分かる。

(薬物Bのグラフ:0次反応)
0次反応の半減期
t1/2は、以下の②式により示すことができ、半減期
t1/2は初濃度
C0と比例の関係であるため、初濃度
C0によって変化する特徴がある。薬物Bのグラフより、薬物Bの半減期
t1/2(初濃度10mg/mL が5mg/mLになるまでに要する時間)は8 dayであることが分かる。

以上より、設問で問われているように両薬物の半減期
t1/2(薬物濃度が
C0/2になるまでに要する時間)を等しくするためには、濃度の影響を受ける薬物Bの半減期
t1/2を3dayになるように、薬物Bの初濃度
C0を調節すればよい。
そのために、まず②式に
C0 = 10 mg/mL、
t1/2 = 8 day、を代入して、反応速度定数kを求める。

次に、②式に
k = 0.625 mg・mL
−1・day
−1、
t1/2 = 3 day、を代入して、初濃度
C0を求める。

従って、両薬物の半減期
t1/2(薬物濃度が
C0/2になるまでに要する時間)を等しくするには、初濃度
C0を3.75 mg/mLにする必要がある。