經(jīng)皮給藥系統(tǒng)促滲新技術(shù)新方法的研究進(jìn)展

何金英,張永萍,2,3

(1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025;2.貴州省民族藥經(jīng)皮給藥工程技術(shù)研究中心,貴州 貴陽(yáng) 550025;3.國(guó)家苗藥工程技術(shù)研究中心,貴州 貴陽(yáng) 550025)

皮膚作為抵御外部惡劣環(huán)境威脅的屏障,具有較大的表面積，為經(jīng)皮給藥提供了充足的條件。但皮膚角質(zhì)層致密的“磚-墻”結(jié)構(gòu)導(dǎo)致經(jīng)皮吸收效率低、進(jìn)入體循環(huán)的藥物少、生物利用度低等問(wèn)題[1-2]，因此突破角質(zhì)層屏障是經(jīng)皮給藥的一大挑戰(zhàn)。研究表明，納米制劑、中藥揮發(fā)油促滲及物理促滲等手段可以增加藥物的經(jīng)皮吸收，制劑創(chuàng)新作為經(jīng)皮促滲的新手段,立方液晶、微乳等納米載體新劑型通過(guò)增加藥物溶解度、擾亂脂質(zhì)排列順序等促進(jìn)藥物經(jīng)皮吸收[3-4];中藥揮發(fā)油具有藥輔合一、毒性較經(jīng)典化學(xué)促滲劑氮酮小、天然且易獲取等優(yōu)點(diǎn),其強(qiáng)脂溶性的倍半萜成分可能與角質(zhì)層脂質(zhì)結(jié)合后擾亂排列順序增加藥物透過(guò)[5];隨著物理促滲新技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)的微針和納米晶片在皮膚角質(zhì)層產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性通道[6],藥物直接穿越角質(zhì)層遞送到皮下組織中,利用負(fù)壓促滲技術(shù)，即負(fù)壓打亂角質(zhì)層脂質(zhì)與角質(zhì)細(xì)胞之間的排列順序加速藥物的遞送。本文從納米載體促滲、中藥揮發(fā)油促滲及物理促滲這3個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)與展望,以期為經(jīng)皮給藥促滲新技術(shù)新方法應(yīng)用提供參考。

1 納米載體促滲

納米載體作為第四代經(jīng)皮給藥系統(tǒng)通過(guò)控制納米載體的柔韌性、形狀和大小可將藥物遞送到皮膚組織[7]。其促滲機(jī)制包括納米載體在皮膚表面形成一層脂溶性膜增加皮膚水合作用、與皮膚脂質(zhì)作用以增強(qiáng)角質(zhì)層流動(dòng)性、溶解和提取角質(zhì)層蛋白或脂溶性成分[8]。

1.1 立方液晶

立方液晶(Cubosomes,Cubs)是指兩親性脂質(zhì)分子分散在水中自發(fā)組裝形成的含雙連續(xù)水區(qū)和脂質(zhì)區(qū)的閉合脂質(zhì)雙層“蜂窩狀(海綿狀)”液晶結(jié)構(gòu)[9]。立方液晶載體促滲機(jī)制可能是通過(guò)擾亂了皮膚角質(zhì)層結(jié)構(gòu)的有序性使藥物更容易通過(guò)角質(zhì)層[10-11],其促滲作用機(jī)制見(jiàn)圖1。

圖1 立方液晶促滲作用

Chu等[12]制備同時(shí)負(fù)載親水性鹽酸青藤堿和脂溶性肉桂醛立方液晶,通過(guò)衰減反射傅里葉變換紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)含脂溶性肉桂醛立方液晶可擾亂皮膚角質(zhì)層脂質(zhì)排列,降低脂質(zhì)結(jié)構(gòu)密度,增加角質(zhì)層細(xì)胞間距,促進(jìn)藥物吸收。曾天穎等[13]研究梔子苷立方液晶凝膠與軟膏的體外透皮性能與流變性,結(jié)果表明梔子苷立方液晶的流變學(xué)參數(shù)良好,黏度與透皮性能優(yōu)于軟膏且結(jié)果更為穩(wěn)定。單倩倩等[14]采用植物醇-卡必醇-水3組分體系制備雷公藤甲素立方液晶,結(jié)果表明該立方液晶外觀良好、流變性適宜,體外透皮積累量及滲透速率均優(yōu)于雷公藤甲素凝膠。王麗峰等[15]將光甘草定制備成脂質(zhì)體與立方液晶納米粒,通過(guò)測(cè)定2種納米制劑在離體豚鼠皮膚中的滯留量?jī)?yōu)選適合光老化經(jīng)皮給藥制劑,結(jié)果表明立方液晶納米粒凝膠的滯留量較大,能提高光老化皮膚的含水量。評(píng)價(jià)雷公藤內(nèi)酯立方液晶與凝膠劑的透皮性能與對(duì)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療作用,結(jié)果顯示雷公藤內(nèi)酯立方液晶的透皮累計(jì)透過(guò)量與抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎均優(yōu)于雷公藤內(nèi)酯凝膠劑[16]。

立方液晶雖然具有黏附性好、熱力學(xué)穩(wěn)定及多樣性藥物包載能力等特點(diǎn),但制備立方液晶的載體材料少,且多采用離體透皮評(píng)價(jià)其促滲效果,缺乏在體透皮性能及對(duì)皮膚的影響研究。

1.2 微乳

微乳是由油相、水相、乳化劑及助乳化劑共同形成一種低黏度、光學(xué)及熱力學(xué)穩(wěn)定的溶液體系,分類有W/O型、O/W型、W/O/W型及O/W/O型。其促滲作用機(jī)制[17-18]為:①提高難溶性藥物的溶解度、增大藥物的濃度梯度；②經(jīng)皮膚附屬器透過(guò)皮膚；③油相及乳化劑作為化學(xué)促滲劑;④影響皮膚角質(zhì)層脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)(圖2)。Shen等[19]將天南星總黃酮制備成微乳,克服其水溶性差的問(wèn)題,促進(jìn)皮膚滲透性。Zhang等[20]研究表明烏頭堿在微乳的載體作用下,體外滲透性顯著增強(qiáng),在體微透析顯示皮下局部濃度在30 min到達(dá)峰值,微乳組AUC0-t顯著高于水溶液組。Zhang等[21]以相同基質(zhì)制備烏頭堿脂質(zhì)體與烏頭堿微乳,考察兩種劑型透皮性能,結(jié)果表明烏頭堿微乳透皮通量大于脂質(zhì)體,在體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這兩種制劑可以松弛角質(zhì)層并增加皮膚表面裂縫,增強(qiáng)烏頭堿的透皮遞送。Theochari[22]以豬耳朵作為模型,采用膠帶剝離法探究苯并噻吩類似物微乳促滲作用,結(jié)果表明該微乳與皮膚毛囊親和性高,提示微乳可經(jīng)過(guò)皮膚附屬器透過(guò)皮膚。

圖2 微乳促滲作用

微乳凝膠的出現(xiàn)解決了微乳黏附性差、不易涂展性及難以長(zhǎng)時(shí)間滯留皮膚等缺點(diǎn)[17],但微乳凝膠的理論基礎(chǔ)尚不成熟,因此完善微乳凝膠理論體系顯得尤為重要。顏梅等[23]制備高載藥量、高黏附性的丁香微乳凝膠,以提高丁香酚的透皮性能和生物相對(duì)利用度,體外經(jīng)皮滲透試驗(yàn)表明微乳凝膠經(jīng)皮累計(jì)滲透率大于丁香對(duì)照品溶液和丁香微乳,且具有更好應(yīng)用性和穩(wěn)定性。

2 中藥揮發(fā)油促滲新方法

中藥揮發(fā)油對(duì)于皮膚角質(zhì)層的作用符合辛味散結(jié)、開(kāi)腠理的作用特點(diǎn),辛能行血、行氣,提示辛味中藥揮發(fā)油作用皮膚后可增加皮膚通透性[24]。《本草經(jīng)疏》有“五味之中,惟辛通四氣,復(fù)兼四味”,說(shuō)明四氣藥性特征與辛味中藥揮發(fā)油透皮吸收促進(jìn)效果可能存在密切關(guān)系。研究表明以熱性、溫性及涼性中藥的透皮效果較好,而熱性中藥揮發(fā)油的體外皮膚細(xì)胞毒性顯著高于溫性中藥揮發(fā)油,但兩者在體皮膚刺激性沒(méi)有顯著性差異,并且遠(yuǎn)低于經(jīng)典的化學(xué)促滲劑氮酮[25-26]。

2.1 辛熱中藥揮發(fā)油

辛味熱性中藥揮發(fā)油中脂溶性強(qiáng)的倍半萜組分通過(guò)干擾角質(zhì)層細(xì)胞間脂質(zhì)的排列,降低皮膚電阻將藥物遞送到皮膚角質(zhì)層屏障內(nèi)[27],促滲作用機(jī)制見(jiàn)圖3。

圖3 揮發(fā)油促滲作用

研究表明肉桂油的透皮增強(qiáng)比值為2.63,大于氮酮(1.97),皮膚毒性小于氮酮,ART-FTIR紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)肉桂油通過(guò)與脂質(zhì)作用,干擾脂質(zhì)排列順序[28]。蘇曼等[26]采用皮膚電阻動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和體外布洛芬透皮實(shí)驗(yàn)比較生姜與干姜揮發(fā)油透皮吸收促滲能力,結(jié)果表明干姜揮發(fā)油透皮吸收促滲能力大于生姜揮發(fā)油;ART-FTIR紅外分析表明揮發(fā)油通過(guò)對(duì)皮膚層脂質(zhì)的提取達(dá)到促滲作用;兩者細(xì)胞毒性均遠(yuǎn)低于化學(xué)促滲劑氮酮,GC-MS成分分析顯示干姜揮發(fā)油的倍半萜類成分比例高于生姜揮發(fā)油,透皮后皮內(nèi)的倍半萜類成分比例也高于生姜揮發(fā)油。

2.2 辛溫中藥揮發(fā)油

辛溫中藥揮發(fā)油透皮吸收效果低于辛熱中藥揮發(fā)油,但在臨床研究中應(yīng)綜合考慮到“藥輔合一”的原則,而不是盲目追求最大促滲作用。姚俊宏等[29]以水蒸氣蒸餾法提取得到香附四物湯全方揮發(fā)油和當(dāng)歸油、川芎油、木香油、香附油等4種組方藥材揮發(fā)油,采用GC-MS分析揮發(fā)油成分,通過(guò)皮膚電阻法比較全方揮發(fā)油和各組方揮發(fā)油的透皮促滲效果,以人角質(zhì)形成細(xì)胞HaCaT評(píng)價(jià)揮發(fā)油的皮膚細(xì)胞毒性，結(jié)果表明香附四物湯全方揮發(fā)油以藁本內(nèi)酯為其最主要成分,含量為43.54%,各組方藥材與香附四物湯全方均有較強(qiáng)的促滲作用,以全方組成促滲作用較強(qiáng),是氮酮的2倍,且毒性低于氮酮。

2.3 辛涼中藥揮發(fā)油

薄荷油作為常用的促滲劑之一,性涼味辛。謝偉杰等[30]采用體外透皮擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)模型、以HPLC進(jìn)行定量篩選吲哚美辛水凝膠貼劑的化學(xué)促滲劑,比較薄荷油與氮酮特點(diǎn),結(jié)果表明3%氮酮、5%氮酮、7%薄荷油可作為參比化學(xué)促滲低、中、高組,薄荷油作為天然經(jīng)皮化學(xué)促滲劑具有明顯劑量依賴性,同時(shí)能明顯降低氮酮存在的藥物經(jīng)皮時(shí)滯,促滲強(qiáng)度高。王景雁等[31]基于經(jīng)皮微透析技術(shù),以川芎嗪和葛根素為模型藥評(píng)價(jià)薄荷揮發(fā)油發(fā)揮促滲作用,結(jié)果表明低濃度薄荷油對(duì)親脂和親水性藥物沒(méi)有明顯經(jīng)皮促滲作用,僅在較高濃度條件下對(duì)親脂性藥物表現(xiàn)促滲作用,提示薄荷油主要與藥物熱力學(xué)活性有關(guān)。

辛熱中藥揮發(fā)油體內(nèi)外細(xì)胞毒性存在差異,其可能原因是倍半萜類成分貯庫(kù)效應(yīng),在體外直接作用于皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞,而在體時(shí)該類成分干擾皮膚角質(zhì)層脂質(zhì),貯存在沒(méi)有活性細(xì)胞的角質(zhì)層[32]。中藥揮發(fā)油促滲劑毒性小、具有藥輔合一的作用,但是其作用機(jī)制有待完善,研究?jī)H僅局限于離體透皮促滲實(shí)驗(yàn)方面,在體透皮的作用機(jī)制涉及較少,因此在后續(xù)研究中應(yīng)充分考慮在體透皮時(shí)對(duì)皮膚脂質(zhì)、經(jīng)皮失水率、溫度、局部血流量等影響,才能全方位多角度了解中藥揮發(fā)油的促滲作用機(jī)制,為開(kāi)發(fā)中藥揮發(fā)油促滲劑提供參考。中藥及其主要揮發(fā)油成分見(jiàn)圖4。

圖4 中藥及其主要揮發(fā)油成分

3 物理促滲新技術(shù)

3.1 納米晶片

納米晶片由99.999 9%的高純度單晶硅制作而成,針尖直徑為納米級(jí),約為頭發(fā)絲直徑的千分之一,作為新型物理促滲方法,王帥等[33]探究其對(duì)雙氯芬酸鈉凝膠滲透性皮膚效果影響,結(jié)果表明納米晶片組的累計(jì)釋放量和吸收速度均大于化學(xué)促滲劑氮酮組,但無(wú)顯著性差異,病理切片顯示經(jīng)納米晶片處理的皮膚存在實(shí)質(zhì)性通道。張瑞雪等[34]采用掃描電鏡觀察納米晶片處理后的皮膚表面孔道的存在和閉合情況,發(fā)現(xiàn)該孔道在20 min左右可閉合;以0.125%熒光素鈉作為模型藥,在熒光顯微鏡下發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)納米晶片處理過(guò)的大鼠皮膚的熒光強(qiáng)度大于不作處理的大鼠皮膚的熒光強(qiáng)度。納米晶片類似于微針,其凸點(diǎn)較微針短,作用深度受限,可能會(huì)導(dǎo)致治療效果較微針差。見(jiàn)圖5。

圖5 納米晶片促滲作用

3.2 微針

微針是一種具備皮下注射與透皮貼劑特點(diǎn),采用微電子機(jī)械工藝技術(shù)制作,尺寸為微米級(jí),呈針狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)[35]。微針促滲作用機(jī)制是利用針尖打開(kāi)皮膚通道,使針尖與背襯層藥物直接進(jìn)入皮膚中,促滲作用見(jiàn)圖6。陳鑫等[36]采用兩步離心法制備的雷公藤甲素自溶性微針呈四棱錐形,表面平整,離體透皮顯示24 h后該微針中雷公藤甲素的累計(jì)釋放量達(dá)到80%而游離藥物透過(guò)很少,這提示微針對(duì)雷公藤甲素透皮遞送具有良好的促進(jìn)作用。Jing等[37]制備角質(zhì)形成細(xì)胞膜包被的紫草素聚合膠束,再將該聚合膠束制備成微針,利用微針產(chǎn)生微通道,無(wú)痛可逆將藥物輸送到皮膚,可顯著抑制銀屑病惡化。

圖6 微針促滲作用

微針作為經(jīng)皮給藥物理促滲新技術(shù),它實(shí)現(xiàn)無(wú)痛給藥、成本低、提高藥物生物利用度、降低藥物毒性,但微針載藥量小、易變形斷裂、長(zhǎng)時(shí)間使用微生物從開(kāi)放通道進(jìn)入組織誘發(fā)炎癥、感染,因此在研究過(guò)程中不僅僅要考察微針帶來(lái)的治療效果還應(yīng)關(guān)注微針對(duì)皮膚造成的傷害,提高微針的應(yīng)用價(jià)值。

3.3 負(fù)壓促滲

付罐療法(Fu's cupping therapy,FCT)是利用負(fù)壓對(duì)皮膚處理,使皮膚以及皮膚下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械物理及生物化學(xué)變化,從而減少皮膚的屏障功能,增加藥物透過(guò)率,由此產(chǎn)生一種新型經(jīng)皮給藥物理促滲技術(shù)(圖7)[38]。徐劍等[39]通過(guò)正交試驗(yàn)考察罐法、壓力、罐療時(shí)間對(duì)延胡索乙素貼劑透皮吸收的影響,結(jié)果表明付罐能顯著提高延胡索乙素貼劑的透皮吸收,其可作為一種新的物理促滲方法。Yanyan-Miao等[40]評(píng)價(jià)FCT對(duì)8種不同分子質(zhì)量藥物的透皮促滲作用,結(jié)果表明與3%、5%氮酮和3%、5%薄荷油促滲劑相比,FCT除了能顯著提高兩種大分子藥物(人參皂苷Rg1和三七皂苷R1)的透皮吸收外,還能顯著提高所選LogP模型藥物的透皮吸收能力。Xie等[41]建立吲哚美辛親水凝膠貼劑的體外經(jīng)皮滲透的6種動(dòng)力學(xué)模型,評(píng)價(jià)FCT體外經(jīng)皮促滲作用與特點(diǎn),結(jié)果表明FCT促滲處理組能明顯提高吲哚美辛的透皮吸收,改善體外透皮的Higuchi級(jí)與Weibull級(jí)動(dòng)力學(xué)參數(shù),提高透皮速率和滲透系數(shù),降低時(shí)滯。Lallow等[42]在大鼠皮膚注射嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2型(SARS-COV-2NDA)的DNA疫苗后,在注射部位施加負(fù)壓,結(jié)果表明施加負(fù)壓組在皮膚約400 μm處的疫苗含量遠(yuǎn)大于不施加負(fù)壓組,這項(xiàng)研究提示負(fù)壓可提高疫苗的經(jīng)皮遞送。

圖7 負(fù)壓促滲作用

負(fù)壓作為物理經(jīng)皮給藥促滲新技術(shù),效果明顯,具有中醫(yī)特色和重要臨床應(yīng)用價(jià)值,但是其促滲作用機(jī)制尚未完善,在今后研究中應(yīng)關(guān)注在負(fù)壓的作用下,藥物在各皮膚層(角質(zhì)層、顆粒層、基底層)含量的變化情況,重視在負(fù)壓作用下各皮膚層脂質(zhì)、水分、離子、蛋白的變化情況,完善其促滲作用機(jī)制,擴(kuò)大臨床應(yīng)用范圍。

4 總結(jié)與展望

經(jīng)皮給藥促滲方法與技術(shù)的發(fā)展,為擴(kuò)大經(jīng)皮給藥藥物范圍和保障療效提供了新策略,但促滲技術(shù)存在的缺陷也是亟需克服和解決的。從上述可知,微針促滲與納米晶片均可直接作用于皮膚,使皮膚產(chǎn)生通道達(dá)到藥物的遞送,而納米晶片對(duì)皮膚傷害較小,但其凸點(diǎn)短小導(dǎo)致起效慢,因此可將兩者聯(lián)合以改善彼此缺陷;微乳的增溶及與毛囊的親和性,可加速藥物經(jīng)皮吸收;立方液晶與中藥揮發(fā)油均能與脂質(zhì)作用,通過(guò)擾亂皮膚角質(zhì)層有序的“磚-墻”結(jié)構(gòu)促滲;付罐促滲則主要是利用負(fù)壓對(duì)皮膚的物理作用擾亂皮膚角質(zhì)層結(jié)構(gòu),使該結(jié)構(gòu)松弛不緊密,縮短藥物經(jīng)皮吸收的途徑,從而促進(jìn)藥物經(jīng)皮吸收。

隨著中藥揮發(fā)油促滲劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,其藥輔合一特性,使其在單味或復(fù)方中藥經(jīng)皮給藥中優(yōu)勢(shì)凸顯,但是目前尚未對(duì)揮發(fā)油促滲作用機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)研究,采用激光共聚焦顯微鏡、X射線衍射、傅里葉紅外光譜、微透析等技術(shù)手段,研究中藥揮發(fā)油促滲化學(xué)成分對(duì)皮膚脂質(zhì)、皮膚蛋白與細(xì)胞因子的影響。將付罐物理促滲新技術(shù)與穴位給藥聯(lián)合,將大幅度提高外用制劑藥物療效,也為中醫(yī)藥國(guó)際化帶來(lái)新的機(jī)遇。