标题透皮吸收理论及检测方法

经皮给药系统 ( transdermal drug delivery systems，TDDS) 又称经皮治疗系统( trandermal thrapeutic systerms，TTS) ，是指皮肤给药以达到局部或全身治疗目的的种给药途径。是继口服，注射之后的第三大给药系统，是常用于评定药物通过皮肤吸收的种方法。

对于药物来说，需要进入到体循环发挥作用，而化妆品不需要通过皮肤进入到体循环，化妆品作为皮肤外用制剂，其功效的发挥要求有足量的有效成分到达并保持在皮肤和浅表组织中，从而可以发挥出产品中有效成分的大功效。

研究化妆品中有效成分在皮肤靶部位的吸收、分布过程，对化妆品有效成分的研发具有重要的指导意义。

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

无论是对于药物还是化妆品，影响透皮吸收的因素主要分为皮肤自身性质和其他因素。

在《化妆品透皮吸收检测技术》中我们提到：化学物质直接经皮吸收的途径分为三种——细胞间途径（1），跨细胞途径（2）和旁路途径（毛囊，汗管等皮肤附属器）（3），其中跨细胞途径，即透过角质层的细胞膜是皮肤吸收的主要途径。

图2  化学物质直接经皮吸收途径

因此不同的物种、不同的解剖部位、不同的年龄都会导致角质层厚度的不同，从而影响透皮吸收。

除此之外，药物或化妆品的分子量、电离水平、浓度、剂型以及皮肤暴露时间的长短，都直接影响吸收程度。

透皮吸收的理论主要有以下五种：扩散理论、渗透压理论、水合理论、相似相溶理论和结构变化理论。

其理论内容及各自应用可总结如下表：

图3  五种透皮吸收理论的主要内容及应用

人们自然是希望功效成分的透皮吸收的效率越高越好，而对于有些较难吸收的成分，也有很多的应对的措施——目常用的改善透皮吸收效率的方法分为三种：物理方法，化学方法和药剂学方法。

常见的物理方法的有离子导入法、电穿孔法、超声波促渗法、微针方法等等，多用在临床或者医美中，化妆品中应用较少。

改善透皮通透性的化学方法，般是通过添加某些能可逆地破坏角质层脂质组织结构的物质，从而使皮肤更具通透性，添加的这种物质叫做经皮渗透促进剂，也叫作促渗剂或者促进剂，它们通过提高溶解性、增加角质层的油水分配系数、角质层的流态化以及角质层脂质的相互作用，从而改善通透性。

促渗剂有两种添加方式，种是对皮肤进行预处理，而化妆品常用的是后者，即直接添加。

药剂学方法主要包括微乳、脂质体、传递体、醇质体、囊泡、固体脂质纳米粒和微海绵等等。

常见的是微乳和脂质体方法，微乳具有优良的角质层和贮药性能和优良的稳定性，使得它在皮肤和头发护理都有广阔的应用，但微乳中大量的活性剂也会对皮肤产生刺激作用。

脂质体在文中也提到，是双层的封闭小囊，它在局部作用的机制有四个方面：（1）包裹亲水或亲油物质，有增溶作用；（2）与皮肤角质层脂质相似，可以积累从而持续给药；（3）促进活性物进入角质层或表皮；（4）定程度上起到限速作用，减少毒副作用。

透皮吸收的检测方法包括体外法和在体法，体外法有Franz扩散池法、3D皮肤模型渗透测定、人工膜渗透测定技术（PAMPA）、离体皮肤模型等。在体法有胶带粘贴法和激光扫描共聚焦显微镜等。

① Franz扩散池法

Franz扩散池法是目较常用的体外透皮吸收检测方法，可以使用人工膜、离体皮、乳猪皮或小鼠皮肤等动物皮肤。

图4  垂直式Franz扩散池工作示意

以乳猪皮为载体，将其固定在Franz扩散池的供给室和接收室之间，将扩散池固定于透皮吸收扩散仪中，在开启磁搅拌子和恒温水浴的情况下，向室中皮肤表面加入不同的样品进行透皮实验。然后计算累积渗透量、扩散百分率、透皮系数和回收率等数值。

② 3D皮肤模型渗透测定法

3D皮肤模型易获得、可标准化生产，且其结构和生理代谢方面都具备与人体皮肤的致性，利用皮肤模型还可以用于测定化妆品配方中有效成分的释放动力学，以及物质经皮吸收后的代谢情况。

图5  EpiKutis与人体皮肤具有致性

分别以HaCaT和EpiKutis为检测工具，将其暴露于金核/银壳纳米棒（Au@Ag NRs） 24 h和72 h后，检测表皮模型中和模型下培养液中的金、银元素量以及两模型的组织活力。

图6  模型各层金、银元素量检测及Au@Ag NRs对模型组织活力影响

实验结果表明，仅用单层细胞实验无法真实反映纳米银对人皮肤的毒性风险，而三维表皮模型能更好地模拟人体皮肤的屏障功能，有效地评价纳米材料的透皮性和皮肤毒性风险。

利用模型进行渗透量测定，则是通过模型表面给药方式模拟人体使用过程，24h孵育后利用荧光定量法或HPLC法来进行模型下方渗透量半定量检测。如下图，萱嘉对甘油葡萄糖苷（2αGG）进行荧光标记，观察在3D表皮模型的渗透效果，渗透行为已达整个表皮层，渗透表现优秀。

图7  基于EpiKutis检测透皮吸收结果（图片来源：萱嘉Shinesky）

③ PAMPA法

PAMPA法则是让卵磷脂有机溶液在微量滴定板上成膜，模拟皮肤上皮细胞膜，从而模拟药物被动扩散的过程，较少应用在化妆品透皮吸收检测中。

图8  PAMPA模型示意图

① 胶带粘贴法

将化学物质在皮肤特定区域暴露定时间后，用胶带粘贴获取角质层，再分析确定胶带中物质含量。胶带粘贴法可以同时研究同个志愿者的多个取样点，但它不适用于测定挥发性和快速穿透性的化学物质，且结果易受到多种因素的影响。

② 共聚焦拉曼光谱技术

共聚焦拉曼光谱技术是在拉曼光谱基础上衍生出来的新型分析技术，它可以对化妆品中成分在皮肤中的渗透性进行评价，还可以对成分在皮肤层的扩散情况进行动态跟踪，实现化妆品、药物成分在体无创性、分层及定量检测研究。

透皮吸收检测方法主要是用来检测功效成分或有害成分的透皮吸收速率、渗透量等，为产品的开发和改进提供依据。

比如染发剂中的有害物质对苯二胺（PPD），可被皮肤吸收，从而引起皮肤过敏或接触性皮炎等皮肤疾病，甚至还有定的致癌作用。利用3D皮肤模型和动物皮肤如小鼠皮肤、乳猪皮等来进行PPD的渗透实验，研究其透皮吸收速度、渗透量等，对研究PPD对皮肤的危害有着重要意义。

其次，透皮吸收检测方法对促渗剂的选用及经皮传输系统的开发也有着巨大价值。

在不同透皮理论的指导下，通过优选配方、建立合理的促渗方案，用相应的检测方法对化妆品的功效进行评价，从而开发出有理论基础和检测数据支持的产品。

本篇文章介绍了影响透皮吸收的因素、透皮吸收的主要理论、促进透皮吸收的方法以及透皮吸收检测方法，梳理如下：

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