Để các lý thuyết PK/PD ứng dụng được vào thực hành trên lâm sàng cũng gặp khá nhiều khó khăn. Đó là sự khác nhau giữa các cá thể về giá trị của các thông số dược động học như độ thanh thải, thể tích phân bố, dẫn đến sự khác biệt về giá trị của các thông số dược động học/dược lực học như Cpeak/MIC, AUC/MIC. Do đó, nồng độ thuốc trong huyết tương nên được định lượng trên từng cá thể bệnh nhân. Tuy nhiên các phương pháp định lượng nồng độ thuốc trong huyết tương sử dụng trong nghiên cứu như sắc ký lỏng hiệu năng cao, sắc ký lỏng khối phổ lại không được sử dụng trên lâm sàng, vì thiết bị có chi phí cao, thời gian quay vòng dài (phải hiệu chỉnh cột và xây dựng đường chuẩn), trừ một số hệ thống được thiết lập để thử nghiệm nhiều loại thuốc cùng một lúc. Vì vậy, mỗi lần thử nghiệm nên được tiến hành trên hàng loạt mẫu. Điều này không thuận lợi khi định lượng nồng độ thuốc cho các bệnh nhân hàng ngày.
Thêm vào đó, trong những nghiên cứu dược động học của thuốc, tình nguyện viên đều là những người khỏe mạnh, nên có thể lấy được nhiều mẫu máu trên mỗi bệnh nhân để xác định chính xác các thông số dược động học như thể tích phân bố, độ thanh thải, AUC. Việc lấy mẫu thường xuyên trên bệnh nhân có thể làm gián đoạn quá trình điều trị trên lâm sàng, không thích hợp với các nhóm bệnh nhân nhất định như những bệnh nhân nặng, bệnh nhân có huyết động không ổn định như người cao tuổi hoặc trẻ em.
Trên thực tế khó có thể thu được mẫu ở vị trí nhiễm khuẩn. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn thường chỉ dựa trên nồng độ thuốc trong huyết thanh, song thực chất nồng độ thuốc tại vị trí nhiễm khuẩn mới liên quan trực tiếp đến hiệu quả kháng khuẩn và có sự khác biệt giữa nồng độ thuốc tại vị trí nhiễm khuẩn và nồng độ thuốc trong huyết thanh.
Phòng thí nghiệm vi sinh lâm sàng cung cấp những thông tin về sự nhạy cảm hay kháng của vi khuẩn với kháng sinh, đặc trưng bằng MIC của vi khuẩn. Điều này
đóng vai trò vô cùng quan trọng cho các bác sĩ trong việc đưa ra quyết định nên sử dụng kháng sinh nào và chế độ liều như thế nào để điều trị. Tuy nhiên, không phải bệnh nhân nào vào viện cũng được làm kháng sinh đồ và thời gian lấy kết quả kháng sinh đồ thường lâu. Do vậy chủ yếu điều trị nhiễm khuẩn vẫn dựa trên kinh nghiệm [20].