標題透皮吸收理論及檢測方法

經皮給藥系統 ( transdermal drug delivery systems，TDDS) 又稱經皮治療系統( trandermal thrapeutic systerms，TTS) ，是指皮膚給藥以達到局部或全身治療目的的種給藥途徑。是繼口服，注射之后的第三大給藥系統，是常用于評定藥物通過皮膚吸收的種方法。

對于藥物來說，需要進入到體循環發揮作用，而化妝品不需要通過皮膚進入到體循環，化妝品作為皮膚外用制劑，其功效的發揮要求有足量的有效成分到達并保持在皮膚和淺表組織中，從而可以發揮出產品中有效成分的大功效。

研究化妝品中有效成分在皮膚靶部位的吸收、分布過程，對化妝品有效成分的研發具有重要的指導意義。

圖1  OECD 428:OECD GUIDELINE FOR THE TESTING OF CHEMICALS  Skin Absorption：in vitro Method

無論是對于藥物還是化妝品，影響透皮吸收的因素主要分為皮膚自身性質和其他因素。

在《化妝品透皮吸收檢測技術》中我們提到：化學物質直接經皮吸收的途徑分為三種——細胞間途徑（1），跨細胞途徑（2）和旁路途徑（毛囊，汗管等皮膚附屬器）（3），其中跨細胞途徑，即透過角質層的細胞膜是皮膚吸收的主要途徑。

圖2  化學物質直接經皮吸收途徑

因此不同的物種、不同的解剖部位、不同的年齡都會導致角質層厚度的不同，從而影響透皮吸收。

除此之外，藥物或化妝品的分子量、電離水平、濃度、劑型以及皮膚暴露時間的長短，都直接影響吸收程度。

透皮吸收的理論主要有以下五種：擴散理論、滲透壓理論、水合理論、相似相溶理論和結構變化理論。

其理論內容及各自應用可總結如下表：

圖3  五種透皮吸收理論的主要內容及應用

人們自然是希望功效成分的透皮吸收的效率越高越好，而對于有些較難吸收的成分，也有很多的應對的措施——目常用的改善透皮吸收效率的方法分為三種：物理方法，化學方法和藥劑學方法。

常見的物理方法的有離子導入法、電穿孔法、超聲波促滲法、微針方法等等，多用在臨床或者醫美中，化妝品中應用較少。

改善透皮通透性的化學方法，般是通過添加某些能可逆地破壞角質層脂質組織結構的物質，從而使皮膚更具通透性，添加的這種物質叫做經皮滲透促進劑，也叫作促滲劑或者促進劑，它們通過提高溶解性、增加角質層的油水分配系數、角質層的流態化以及角質層脂質的相互作用，從而改善通透性。

促滲劑有兩種添加方式，種是對皮膚進行預處理，而化妝品常用的是后者，即直接添加。

藥劑學方法主要包括微乳、脂質體、傳遞體、醇質體、囊泡、固體脂質納米粒和微海綿等等。

常見的是微乳和脂質體方法，微乳具有優良的角質層和貯藥性能和優良的穩定性，使得它在皮膚和頭發護理都有廣闊的應用，但微乳中大量的活性劑也會對皮膚產生刺激作用。

脂質體在文中也提到，是雙層的封閉小囊，它在局部作用的機制有四個方面：（1）包裹親水或親油物質，有增溶作用；（2）與皮膚角質層脂質相似，可以積累從而持續給藥；（3）促進活性物進入角質層或表皮；（4）定程度上起到限速作用，減少毒副作用。

透皮吸收的檢測方法包括體外法和在體法，體外法有Franz擴散池法、3D皮膚模型滲透測定、人工膜滲透測定技術（PAMPA）、離體皮膚模型等。在體法有膠帶粘貼法和激光掃描共聚焦顯微鏡等。

① Franz擴散池法

Franz擴散池法是目較常用的體外透皮吸收檢測方法，可以使用人工膜、離體皮、乳豬皮或小鼠皮膚等動物皮膚。

圖4  垂直式Franz擴散池工作示意

以乳豬皮為載體，將其固定在Franz擴散池的供給室和接收室之間，將擴散池固定于透皮吸收擴散儀中，在開啟磁攪拌子和恒溫水浴的情況下，向室中皮膚表面加入不同的樣品進行透皮實驗。然后計算累積滲透量、擴散百分率、透皮系數和回收率等數值。

② 3D皮膚模型滲透測定法

3D皮膚模型易獲得、可標準化生產，且其結構和生理代謝方面都具備與人體皮膚的致性，利用皮膚模型還可以用于測定化妝品配方中有效成分的釋放動力學，以及物質經皮吸收后的代謝情況。

圖5  EpiKutis與人體皮膚具有致性

分別以HaCaT和EpiKutis為檢測工具，將其暴露于金核/銀殼納米棒（Au@Ag NRs） 24 h和72 h后，檢測表皮模型中和模型下培養液中的金、銀元素量以及兩模型的組織活力。

圖6  模型各層金、銀元素量檢測及Au@Ag NRs對模型組織活力影響

實驗結果表明，僅用單層細胞實驗無法真實反映納米銀對人皮膚的毒性風險，而三維表皮模型能更好地模擬人體皮膚的屏障功能，有效地評價納米材料的透皮性和皮膚毒性風險。

利用模型進行滲透量測定，則是通過模型表面給藥方式模擬人體使用過程，24h孵育后利用熒光定量法或HPLC法來進行模型下方滲透量半定量檢測。如下圖，萱嘉對甘油葡萄糖苷（2αGG）進行熒光標記，觀察在3D表皮模型的滲透效果，滲透行為已達整個表皮層，滲透表現優秀。

圖7  基于EpiKutis檢測透皮吸收結果（圖片來源：萱嘉Shinesky）

③ PAMPA法

PAMPA法則是讓卵磷脂有機溶液在微量滴定板上成膜，模擬皮膚上皮細胞膜，從而模擬藥物被動擴散的過程，較少應用在化妝品透皮吸收檢測中。

圖8  PAMPA模型示意圖

① 膠帶粘貼法

將化學物質在皮膚特定區域暴露定時間后，用膠帶粘貼獲取角質層，再分析確定膠帶中物質含量。膠帶粘貼法可以同時研究同個志愿者的多個取樣點，但它不適用于測定揮發性和快速穿透性的化學物質，且結果易受到多種因素的影響。

② 共聚焦拉曼光譜技術

共聚焦拉曼光譜技術是在拉曼光譜基礎上衍生出來的新型分析技術，它可以對化妝品中成分在皮膚中的滲透性進行評價，還可以對成分在皮膚層的擴散情況進行動態跟蹤，實現化妝品、藥物成分在體無創性、分層及定量檢測研究。

透皮吸收檢測方法主要是用來檢測功效成分或有害成分的透皮吸收速率、滲透量等，為產品的開發和改進提供依據。

比如染發劑中的有害物質對苯二胺（PPD），可被皮膚吸收，從而引起皮膚過敏或接觸性皮炎等皮膚疾病，甚至還有定的致癌作用。利用3D皮膚模型和動物皮膚如小鼠皮膚、乳豬皮等來進行PPD的滲透實驗，研究其透皮吸收速度、滲透量等，對研究PPD對皮膚的危害有著重要意義。

其次，透皮吸收檢測方法對促滲劑的選用及經皮傳輸系統的開發也有著巨大價值。

在不同透皮理論的指導下，通過優選配方、建立合理的促滲方案，用相應的檢測方法對化妝品的功效進行評價，從而開發出有理論基礎和檢測數據支持的產品。

本篇文章介紹了影響透皮吸收的因素、透皮吸收的主要理論、促進透皮吸收的方法以及透皮吸收檢測方法，梳理如下：

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