药物的跨膜转运因药物的性质和生物膜的结构而呈现多样性，按其驱动机制的不同可分为被动转运、主动转运和膜动转运等;根据其转运过程是否需要载体蛋白的参与可分为非载体蛋白介导的被动扩散和载体蛋白介导的促进扩散及主动转运(表2-1，图2-1)。

单纯扩散(simply diffusion)又称被动扩散(passive diffusion)，是一个物理扩散作用，药物依靠膜两侧的浓度梯度为动力，从高浓度的一侧往低浓度的一侧转运直至平衡。此种转运方式不需要载体，也不消耗能量，无饱和性和竞争性。大多数药物的跨膜转运都属于此种方式，该过程属于一级速率过程，服从Fick扩散定律，其转运速率与膜两侧的浓度差成正比，与膜的厚度成反比。此外，药物的分子量、脂溶性和解离度等对膜转运速率有重要的影响。

药物通过单纯扩散跨膜转运主要有两种机制:溶解扩散和限制扩散。脂溶性的药物溶解分配于脂质膜中，顺着膜上的浓度梯度差扩散到低浓度的一侧，然后再经历一次溶解分配过程进入到细胞液中，完成溶解扩散跨膜转运全过程。大多数药物都是通过溶解扩散进行跨膜转运，其主要影响因素是药物的膜溶解性及其在膜内的扩散性，前者常用油/水分配系数表示，后者常用扩散系数表示。限制扩散是指药物通过细胞膜上的水性微孔转运的过程，故又称膜孔转运。影响膜孔转运的因素主要是药物的分子量(或分子体积)和荷电性，分子小于微孔的药物(如乙醇、尿素等)吸收快，大分子药物或与蛋白质结合的药物不能通过水性微孔。膜孔内含有带正电荷的蛋白质或吸附有阳离子，形成球形静电空间电场能排斥阳离子，故阴离子型的药物比阳离子型的易于通过膜孔。当膜内外存在渗透压差或净水压差时，水分子会通过膜孔移动，从而牵引水溶性的小分子做相应的移动，这种作用常被称为溶剂牵引(solvent drag)。

促进扩散(facilitated diffusion)又称易化扩散、协助扩散，是指一些非脂溶性物质(如氨基酸、糖、金属离子等)在细胞膜内在蛋白的帮助下，顺着浓度梯度从高浓度侧向低浓度侧转运的过程。一般认为，促进扩散的转运机制是细胞膜上的载体蛋白在膜外侧与药物结合后，通过蛋白质的自动旋转或者变构将药物转入细胞膜内。另有报道认为，细胞膜上的特殊载体蛋白与药物的结合能提高其脂溶性，使药物易于透过细胞膜，其转运机制尚不十分明确。

促进扩散是利用药物的浓度梯度为动力，故转运过程不消耗能量，但必须由对被转运物质具有专属性的转运蛋白介导转运，故具有结构特异性和饱和现象，其转运过程可受到同一转运蛋白底物的影响。研究表明，在小肠上皮细胞、脂肪细胞、血脑屏障血液侧细胞膜中，氨基酸、 D-葡萄糖、 D-木糖和季铵盐类药物的转运就属于促进扩散，甲氨蝶呤进入白细胞也可通过此种转运方式，其转运速率比单纯扩散要快得多。

主动转运(active transport)是指药物在细胞膜内在蛋白的帮助下，逆着浓度梯度从低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。由于为逆浓度梯度转运，故主动转运过程必须消耗能量，可直接利用细胞内ATP代谢的能量发生原发性主动转运(primary active transport)，也可间接利用细胞内代谢能量发生继发性主动转运(secondary active transport)，其转运过程可被代谢抑制剂或低温抑制。由于细胞膜上的载体蛋白数量有限，故主动转运过程具有饱和性和竞争抑制性，其速率过程符合米氏方程。

主动转运是人体重要的物质转运方式，生命必需的营养物质(如糖、氨基酸、核苷酸、维生素等)常以蛋白介导的主动转运方式进行跨膜转运。迄今为止，人类基因组织已经确认了约300个溶质转运蛋白家族的基因以及56个ATP-结合盒基因，这些基因编码的转运蛋白不仅识别生理的或内源性底物，还可识别并转运与其底物结构相似的药物，我们将转运药物的蛋白称为药物转运蛋白。目前已发现并克隆的药物转运蛋白包括寡肽转运蛋白、核苷转运蛋白、有机阴离子转运蛋白、有机阳离子转运蛋白、维生素转运蛋白、氨基酸转运蛋白、一元羧酸转运蛋白、P糖蛋白、多药耐药相关蛋白等。表2-2列出了常见的几种药物转运蛋白及其典型底物。

膜动转运(membrane mobile transport)是细胞膜主动变形将某些物质摄入细胞内或从细胞内释放到细胞外的过程，包括入胞作用(endocytosis)和出胞作用(exocytosis)，膜动转运与细胞膜的流动性特征密切相关。当药物与细胞膜上某些蛋白质有特殊的亲和力时，可附着于细胞膜上，进而细胞膜凹陷并将其吞入形成小泡，包裹药物的小泡逐渐与细胞膜表面断离，进入细胞。摄取的物质为溶解物或液体的内吞称为胞饮作用，摄取的物质为大分子或者颗粒状物的被称为吞噬作用。一些蛋白质、多肽类药物、脂溶性维生素等可通过入胞作用吸收转运，但对一般药物吸收转运的意义不大。

总之，药物的跨膜转运是一个非常复杂的过程，其具体转运机制取决于药物本身的性质和吸收部位的生理病理特征。药物可以以一种特定的方式进行跨膜转运，也可以以多种方式来完成膜转运过程。对机体而言，多数药物均为外源性有机异物，常以被动扩散进行转运。