O volume de distribuição aparente do diclofenac é de 0,12 a 0,17 L/kg e o volume do compartimento central é de 0,04 L/Kg. Este fármaco liga-se extensivamente às proteínas plasmáticas (99,7%), sobretudo à albumina (99,4%). 

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O diclofenac é capaz de penetrar eficientemente no líquido sinovial inflamado, onde se obtêm concentrações máximas 2 a 4 horas após se atingir o pico plasmático. A partir desse momento, as concentrações de princípio ativo são mais elevadas no líquido sinovial que no plasma, permanecendo assim durante cerca de 12h. 

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É de salientar que as concentrações plasmáticas máximas obtidas após aplicação cutânea de diclofenac são cerca de 100 vezes inferiores às concentrações obtidas com a mesma quantidade de fármaco administrado por via oral. Este fármaco e os seus metabolitos atravessam a placenta e, por isso, é possível encontrar pequenas quantidades no leite materno, daí o seu uso estar contraindicado em mulheres a amamentar.