脑组织是微透析技术应用最早且最为成熟的领域。借助专用于自由活动动物的微透析系统（如北京铭泰佳信科技有限公司产品），现已能在大鼠、小鼠等清醒动物脑内实现连续采样。传统脑组织匀浆法需处死动物，无法在同一动物中观察药物浓度的经时变化，导致数据存在时空局限性。脑微透析技术则能在清醒动物上实时监测脑组织细胞外液中游离药物及其代谢产物的动态变化，为研究药物跨血脑屏障（BBB）的转运机制提供了关键手段。

脑微透析采样过程示意图

在药代动力学研究中，Kp,uu（组织中游离药物浓度与血浆中游离药物浓度的比值）是评估药物脑内分布的关键参数，可用于判断药物跨BBB的转运特性。

药物在中枢神经系统（CNS）中分布的关键路径与屏障

展示了药物从血液循环进入中枢神经系统不同腔室的动态转运过程，呈现了药物入脑必须跨越的两大核心屏障（血脑屏障与血脑脊液屏障）及其各腔室间的物质交换关系。

传统研究常以脑脊液（CSF）药物浓度替代脑内游离浓度，该方法虽简便，但对于外排转运体底物药物，CSF浓度可能导致对脑内浓度的错误估计。脑微透析技术可同步监测脑内药物浓度变化并采集系列血样，从而精确阐明血浆PK与靶区浓度之间的关联。

同步脑微透析与血液采样获得的浓度-时间曲线

通过植入脑组织的微透析导管持续采集脑细胞外液中的游离药物，并同步采集静脉血测定血液总药物浓度，从而构建药物在血液与脑内的浓度-时间曲线，获取AUC、Kp,uu等关键药动学参数。该方法不仅能评估药物透过血脑屏障的能力，还可同步监测脑内内源性物质的动态变化，实现对药物脑内药动学特征的全面分析。