İlaçlar kana geçtikten sonra protein molekülerine bağlanarak ilaç - protein kompleksi oluşur. Proteine bağlanma esas olarak albümini ve daha az derece de olmak üzere B - globulinleri ve asidik glikoproteinleri kapsar. Diğer plazma proteinlerinin (transkortin, transferrin, tiroidin - bağlayan gloubulin gibi) bazı maddelerin bağlanmasında özel işlevleri vardır. Bağlanma oranı ilacın konsantrasyonuna ve proteine afinitesine bağımlısır. Plazmadan albümin konsantrasyonu 4.6 g/100 mL veya 0,6 mM’dır ve bu şekilde çok büyük bir bağlanma kapasitesi oluşturur (molekül başına iki bağlanma yeri). Kural olarak ilaçlar plazma proteinlerine, spesifik bağlanma yerlerine (reseptörler) göre çok daha düşük afinite (KD yaklaşık 10-5 - 10 -3) gösterirler. Tedavide yeterli olan konsantrasyon aralığında bir çok ilacın proteine bağlanması konsantrasyonla doğrusal olarak artar(salisilatlar ve bazı sulfonamidler hariç).

Albümin molekülü anyonik ve katyonik ligandlar için farklı bağlanma yerlerine sahiptir, ancak bağlanmaya Van der waals kuvvetleri de katkıda bulunur (s.58). Bağlanma oranı ile ilaç hidrofobisitesi arasında ilişki mevcuttur (su tarafından ilacın itilmesi).

Plazma proteinlerine bağlanma reversibl bir olaydır, bağlı olmayan ilaç konsantrasyonundaki herhangi bir değişmeyi bağlı ilaç konsantrayonunda buna karşılık gelecek bir değişme izler. Proteine bağlanmanın önemlidir, çünkü etkinin şiddetini belirleyen serbest ilaç konsantrasyonudur. Total plazma konsantrasyonu eşit plan iki ilaçtan (örnek olarak 100 mg/mL) proteine %10 bağlı olanın etkin konsantrasyonu 90 ng/mL, buna karşın proteine %99 bağlı olanın ise 1 ng/mL olacaktır. Serbest ilaç konsantrasyonundaki azalma yalnız etkinin şiddetini değil aynı zamanda karaciğerde biyotransformasyonunu ve böbreklerde eliminasyonunu da etkiler, çünkü yalnız serbest ilaç glomerüler filtrasyona ve karaciğerde metabolizmaya uğrar. Serbest ilacın konsantrasyonu düşünce plazma proteinlerindeki bağlanma yerlerinden tekrar serbest ilaç temin edilir. Plazma proteinlerine bağlanma, eliminasyonu geciktirerek etkinin süresini uzatan bir depoya görevi görür, ancak etkinin şiddetinde azalmaya neden olur. İki maddenin albümin molekülünde aynı bağlanma yerine afinitesi varsa o bölge için yarışırlar. Bir ilaç diğerini bağlanma yerinden uzaklaştırabilir ve dolayısıyla ilacın serbest (etkin) konsantrasyonu yükselir. (İlaç etkileşmesinin bir şekli). Serbest ilaç konsantrasyonunun yükselmesi etkinliğinin artmasına ve eliminasyonunun hızlanmasına neden olur.

Albümin konsantrasyonundaki azalma (karaciğer hastalığı, nefrotik sendrom, genel durum bozukluğu) albümine fazla bağlanan ilaçların Farmakokinetiğinde değişmeye neden olur.

Membran taşıyıcılarının substratı olan plazma - proteine bağlı ilaçlar kandan büyük bir hızla temizlenirler, renal tübüller tarafından sulfobromoftalein örneklerinde olduğu gibi. Bu maddelerin klirens hızları renal veya hepatik kan akımını saptamak İçin kullanılabilir.