Busulfan merupakan agen alkylating dwifungsi. Dalam struktur kimia, busulfan memiliki dua grup methane-sulfonate labil yang terikat di dua ujung berlawanan rantai alkil empat karbon. Pada media cair, busulfan terhidrolisis dan melepaskan dua grup methane-sulfonate. Hal tersebut menghasilkan ion karbonium reaktif yang mengalkilasi DNA, mengakibatkan miscoding DNA, dan berujung pada kematian sel.

Selain itu, busulfan juga menghentikan pertumbuhan tumor dengan melakukan ikatan silang guanin pada rantai heliks ganda DNA. Hal tersebut menyebabkan rantai DNA tidak dapat memisahkan diri, sebuah proses yang diperlukan untuk replikasi DNA. Akibatnya, replikasi DNA dan pembelahan sel tidak dapat terjadi.[1,6]

Farmakokinetik

Farmakokinetik busulfan per oral cukup baik dengan bioavailabilitas yang tinggi. Ekskresi utamanya melalui urine.

Absorpsi

Busulfan diabsorpsi secara penuh dari traktus gastrointestinal. Busulfan berukuran kecil dan bersifat sangat lipofilik, sehingga bisa melewati sawar darah otak. Bioavailabilitas absolut busulfan setelah pemberian 2 mg intravena bolus adalah 80-100% pada orang dewasa. Pada anak, bioavailabilitas berkisar 68-99%.

Pada pemberian per oral, area under the curve (AUC) didapatkan berkisar 130 ng*hr/ml. Konsentrasi puncak plasma pada pemberian oral mencapai 30 ng/ml dan dicapai dalam waktu kurang lebih 1 jam.[1,8]

Distribusi

Busulfan tereliminasi secara cepat dari plasma. Busulfan mampu melewati sawar darah otak dan plasenta. Rasio konsentrasi busulfan dalam cairan serebrospinal dibandingkan plasma adalah 1,3:1. Volume distribusi busulfan adalah 0,6-1 L/kg pada orang dewasa, dan 1,4-1,6 L/kg pada anak-anak. Busulfan terutama terikat pada albumin. Keterikatan busulfan pada protein plasma berkisar antara 7-55%, dengan rerata 32%.[6,9]

Metabolisme

Busulfan dimetabolisme secara ekstensif di hepar melalui konjugasi dengan glutation, baik secara spontan maupun katalisis glutation S-transferase. Terdapat paling sedikit 12 metabolit aktif dengan aktivitas yang tidak diketahui. 25-35% metabolit inaktif busulfan berupa asam methanosulfonat.[6,9]

Eliminasi

Sebanyak 25-60% busulfan dieliminasi melalui urine dalam bentuk metabolit, dan sebagian kecil ditemukan di feses. 10-50% metabolit busulfan dieliminasi dalam 24 jam pertama. Waktu paruh busulfan berkisar antara 2,3-2,6 jam, dengan kecepatan klirens 2,5-4,5 mL/menit/kg. Busulfan dapat mengalami dialisis.[1,6,9]