文獻(xiàn)分享 | 離體皮膚厚度和經(jīng)皮電阻測(cè)試值大小TEER的關(guān)系研究

在透皮給藥制劑研發(fā)中，體外皮膚滲透實(shí)驗(yàn)是常用的實(shí)驗(yàn)操作。由于人體皮膚獲取困難且存在倫理爭(zhēng)議，動(dòng)物皮膚常作為替代模型。但動(dòng)物皮膚的厚度差異是否會(huì)影響藥物滲透結(jié)果？這一問(wèn)題直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)人體吸收的預(yù)測(cè)價(jià)值。Hiroyuki Takeuchi研究團(tuán)隊(duì)以SD大鼠和尤卡坦微型豬（YMP）為模型，系統(tǒng)探究了皮膚厚度對(duì)三種不同理化性質(zhì)藥物透皮滲透性的影響，為透皮給藥研究提供了重要參考。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Biological and Pharmaceutical Bulletin》。

研究背景

為什么關(guān)注離體皮膚模型厚度

皮膚并非均質(zhì)膜，由角質(zhì)層（SC）、活性表皮和真皮（VED）等組成。角質(zhì)層長(zhǎng)期被視為藥物透皮的主要屏障，但近年研究發(fā)現(xiàn)，活性表皮和真皮也能顯著影響藥物滲透。OECD指南雖建議體外實(shí)驗(yàn)避免使用厚度超過(guò)1mm的皮膚，卻未明確皮膚厚度與藥物滲透性的量化關(guān)系。

此前研究已證實(shí)，SD大鼠和尤卡坦微型豬皮膚的滲透穩(wěn)定性優(yōu)于人體皮膚，且微型豬皮膚滲透特性與人體更接近。本研究進(jìn)一步聚焦“皮膚厚度"這一變量，選用三種代表性藥物——親水性的尼可地爾（NR）、親脂性的硝酸異山梨酯（ISDN）和高親脂性的氟比洛芬（FP），旨在明確皮膚厚度對(duì)藥物滲透的影響規(guī)律，為體外實(shí)驗(yàn)皮膚模型選擇提供依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1. 藥物選擇與檢測(cè)方法

三種藥物的理化性質(zhì)差異顯著，覆蓋不同透皮特性，具體參數(shù)如下：

采用改良Franz擴(kuò)散池進(jìn)行體外滲透實(shí)驗(yàn)，接收液為蒸餾水或pH7.4磷酸鹽緩沖液，保持32℃恒溫?cái)嚢?。通過(guò)LC-MS/MS檢測(cè)NR和FP濃度，HPLC-UV檢測(cè)ISDN濃度，計(jì)算穩(wěn)態(tài)滲透速率（J）、滯后時(shí)間（t）和電阻比（Rved/Rtot）等實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

2. 實(shí)驗(yàn)材料與模型制備

選用8周齡雄性SD大鼠和5月齡雌性尤卡坦微型豬的背部皮膚，制備四種皮膚樣本：完整皮膚、真皮分離皮膚（僅保留部分真皮）、去角質(zhì)層皮膚（膠帶剝離10-30次）、去角質(zhì)層+真皮分離皮膚。通過(guò)電動(dòng)皮膚切片機(jī)控制厚度，大鼠皮膚厚度設(shè)為0.4、0.9、1.2mm三個(gè)梯度，微型豬皮膚設(shè)為0.4、0.9、1.8、2.8mm四個(gè)梯度，所有樣本均經(jīng)厚度計(jì)測(cè)量。

          ASCH VAPOSCAN經(jīng)皮水分流失測(cè)量?jī)x

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：皮膚厚度的影響規(guī)律

1. 滲透速率與滯后時(shí)間：厚度越厚，滲透越難

兩種動(dòng)物皮膚均呈現(xiàn)一致規(guī)律：隨著皮膚厚度增加，三種藥物的滲透速率顯著下降，滯后時(shí)間明顯延長(zhǎng)，且微型豬皮膚的變化幅度更大。

大鼠皮膚實(shí)驗(yàn)中，完整皮膚（1.2mm）的藥物滲透速率僅為0.4mm真皮分離皮膚的78%-84%，而滯后時(shí)間卻延長(zhǎng)3.6-110倍，其中高親脂性的FP滯后時(shí)間變化顯著。剝離角質(zhì)層后，皮膚厚度的影響更突出——1.2mm去角質(zhì)層皮膚的NR滲透速率僅為0.4mm去角質(zhì)層+真皮分離皮膚的21%。

尼可地爾（NR）、硝酸異山梨酯（ISDN）和氟比洛芬（FP）通過(guò)完整(Intact)、真皮分離(Split)、去角質(zhì)層或去角質(zhì)層 + 真皮分離大鼠皮膚的累積量時(shí)間曲線（皮膚厚度：0.4、0.9 或 1.2 mm）

微型豬皮膚的變化更具研究參考價(jià)值：2.8mm完整皮膚的NR、ISDN、FP滲透速率分別為0.4mm真皮分離皮膚的44%、49%、36%，且差異均具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。滯后時(shí)間方面，完整皮膚的FP滯后時(shí)間是0.4mm皮膚的4.3倍，親脂藥物對(duì)厚度變化更敏感。

尼可地爾（NR）、硝酸異山梨酯（ISDN）和氟比洛芬（FP）通過(guò)真皮分離(Split)、完整(Intact)、去角質(zhì)層 + 真皮分離或去角質(zhì)層尤卡坦微型豬（YMP）皮膚的累積量時(shí)間曲線（皮膚厚度：0.4、0.9、1.8 或 2.8 mm）

2. 電阻特性：真皮厚度決定活性層屏障作用

皮膚電阻與滲透能力負(fù)相關(guān)，R（總電阻）=R（角質(zhì)層電阻）+R（活性表皮+真皮電阻）。研究發(fā)現(xiàn)，R與皮膚厚度呈強(qiáng)正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)r≥0.938），且微型豬皮膚的R增長(zhǎng)斜率更大。

Rved/Rtot比值（活性層電阻占總電阻比例）揭示了規(guī)律：微型豬皮膚中，親脂藥物（ISDN、FP）的該比值顯著高于親水性NR，且隨真皮厚度增加而上升。2.8mm完整微型豬皮膚的FP比值達(dá)52.5%，意味著真皮已成為親脂藥物透皮的主要屏障之一；而大鼠皮膚中該比值高僅29.9%，說(shuō)明其真皮屏障作用較弱。

NR、ISDN和FP的電阻值與角質(zhì)剝離皮膚，角質(zhì)剝離/分割大鼠皮膚厚度及YMP小型豬皮膚厚度的關(guān)系。

                       ASCH  AS-TZ1經(jīng)皮電阻測(cè)試儀

             Labodorf  850C皮膚角質(zhì)量測(cè)試儀

哪種皮膚模型更適合透皮實(shí)驗(yàn)

1. 動(dòng)物模型選擇：微型豬皮膚的厚度影響規(guī)律與人體更接近，尤其親脂藥物的滲透特性，比大鼠皮膚更適合作為人體透皮實(shí)驗(yàn)的替代模型。

2. 皮膚厚度標(biāo)準(zhǔn)：0.4mm真皮分離皮膚（薄真皮）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更適合預(yù)測(cè)人體經(jīng)皮吸收速率。這是因?yàn)槿梭w皮膚中藥物在真皮深層（約0.2mm處）即被毛細(xì)血管吸收，過(guò)厚的真皮會(huì)夸大體外滲透阻力，導(dǎo)致結(jié)果偏差。

3. 藥物特性考量：親脂性藥物對(duì)皮膚厚度更敏感，研發(fā)這類藥物的透皮制劑時(shí)，需嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)皮膚厚度一致性，避免因厚度差異導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)誤差。

結(jié)論

皮膚厚度是影響藥物體外透皮滲透性的重要變量之一，尤卡坦微型豬皮膚的厚度響應(yīng)規(guī)律與人體更接近，親脂藥物受厚度影響更顯著。為精準(zhǔn)預(yù)測(cè)人體經(jīng)皮吸收速率，透皮給藥體外實(shí)驗(yàn)應(yīng)優(yōu)先選用0.4mm厚的真皮分離皮膚。這一結(jié)論為透皮制劑研發(fā)提供了標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)依據(jù)，有助于減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)誤差，加速透皮藥物的研發(fā)進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

1. Takeuchi H, Ishida M, Furuya A, Todo H, Urano H, Sugibayashi K. Influence of skin thickness on the in vitro permeabilities of drugs through Sprague-Dawley rat or Yucatan micropig skin. Biol Pharm Bull. 2012;35(2):192 -202.    doi.org/10.1248/bpb.35.192

2. Maghraby G M E , Barry B W , Williams A C .Liposomes and skin: From drug delivery to model membranes[J].European Journal of Pharmaceutical Sciences Official Journal of the European Federation for Pharmaceutical Sciences, 2008, 34(4-5):203-222.   doi.org/10.1016/j.ejps.2008.05.002

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