體外皮膚角質滲透實驗在皮質類固醇制劑開發中的作用

在皮膚科臨床實踐中，為滿足患者個體化治療需求，醫護人員常將含皮質類固醇的外用乳膏與中性基質稀釋后使用。這一操作雖已普及多年，但其有效性和滲透行為卻始終缺乏系統研究，導致臨床效果難以預測。近期來自奧地利維也納大學 “皮膚給藥系統表征及相關機制” 研究平臺的 C. Nagelreiter研究團隊發表于《International Journal of Pharmaceutics》的一項研究，以醋酸氟氫可的松為模型藥物，系統探究了藥物含量、半固體載體類型及流變學性質對皮膚滲透的影響，為局部起效外用制劑研發提供了重要參考。

研究背景：局部類固醇稀釋的臨床痛點

皮質類固醇是治療炎癥性皮膚病的基石，但其外用制劑的效力需根據患者病情調整。在歐洲，臨床常通過稀釋高濃度類固醇乳膏實現個體化給藥，然而藥物滲透效率與稀釋比例并非簡單線性關系。既往研究表明，將皮質類固醇制劑稀釋至 50%，皮膚對藥物的吸收量未必同步下降 50%（Mitriaikina & Müller-Goymann, 2009）。這種 “非比例性” 源于載體性質（如藥物溶解度、基質組成）與藥物本身的相互作用，但其具體機制尚未明確。

此外，稀釋操作可能增加制劑被微生物污染的風險，進一步影響療效（Busse, 1978）。因此，明確載體類型、藥物濃度與經皮滲透的關聯，對優化局部類固醇制劑的研發與臨床應用具有重要意義。

實驗設計：三維度分析透皮滲透過程

研究對象與材料

· 模型藥物：醋酸氟氫可的松（脂溶性，log P=2.72±0.57），常用于評估局部制劑的經皮滲透能力。

· 載體類型：選取奧地利臨床常用的 3 種工業乳膏基質及 1 種自制半固體制劑：

· W/O 乳膏（含 30% 水，對應 Ultrabas®）：以凡士林、液體石蠟為油相，含脫水山梨醇倍半油酸酯等乳化劑。

· O/W 乳膏（含 70% 水，對應 Ultrasicc®）：以硬脂醇、聚乙二醇硬脂酸酯為乳化劑，含水溶性防腐劑。

· 兩親性乳膏（含 40% 水，對應 Ultraphil®）：兼具親水和親脂成分，含甘油酯與聚氧乙烯醚類乳化劑。

· 自制制劑 A：基于蔗糖硬脂酸酯的 O/W 型制劑（含 70% 水），具有優效皮膚相容性。

· 藥物濃度：將醋酸氟氫可的松分別以 0.25%、0.5%、0.75%、1%（w/w）的濃度摻入上述載體。

實驗方法

研究采用兩種經典體外模型結合流變學分析，全面評估制劑的經皮滲透特性：

· Franz 擴散池體外透皮實驗：以豬腹部皮膚為模型（與人類皮膚形態和滲透性相似），測定 24 小時內藥物透過皮膚進入接收液的累積量，評估藥物透皮效率。

· 體外皮膚角質滲透實驗：以豬耳皮膚為模型，實驗前使用Aquaflux經皮水分流失測量儀（Biox Systems）確認皮膚屏障完整性，將 2 mg/cm2 的相應制劑涂抹于皮膚上，孵育 1 小時后，開始通過膠帶逐層剝離角質層，結合近紅外光密度法的850C皮膚角質量測試儀定量分析藥物在皮膚各層的深度分布，更貼合實際體內給藥場景。每條膠帶所去除的角質細胞量可通過公式 m=A/0.41 以 μg/cm2 計算。假設角質層的平均密度為 1 g/cm3（Anderson 和 Cassidy，1973），該平均質量對應的角質層平均厚度為 8.47±2.19 μm。這一計算得出的角質層厚度用于后續計算。

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· 流變學表征：使用旋轉流變儀測定制劑的粘度、儲能模量（G'）和損耗模量（G''），評估其物理穩定性與應用性能。

研究發現：載體類型主導經皮滲透，濃度影響有限

發現 1：藥物濃度對滲透的影響：非比例性顯著

· 擴散池透皮實驗：僅 W/O 乳膏中藥物滲透量隨濃度升高呈微弱增加（1% 濃度組顯著高于低濃度組），而 O/W 和兩親性乳膏中，不同濃度的藥物滲透量無統計學差異。例如，O/W 乳膏中 0.25% 與 1% 濃度組的 24 小時累積滲透量幾乎一致，表明濃度升高未必提升透皮效率。

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· 角質層膠帶剝離實驗：所有載體中，藥物滲透深度隨濃度升高呈趨勢性增加（如 0.25% 的 W/O 乳膏從 6.08% 角質層深度增至 1% 濃度的 30.19% 滲透深度），但高濃度組的標準差顯著增大，提示個體差異可能掩蓋濃度效應。

結論：藥物濃度對滲透的影響受載體類型制約，且并非決定因素，與臨床觀察到的 “稀釋后效果不可預測” 現象一致。

發現 2：親水性載體滲透更優

透皮效率：O/W 乳膏的 24 小時累積滲透量是 W/O 乳膏的 5 倍，兩親性乳膏與 O/W 乳膏效果接近。這與載體水含量密切相關：O/W 乳膏（70% 水）和制劑 A（70% 水）的親水性更強，可能通過促進皮膚水化提升藥物溶解度。

角質層滲透深度：體外角質膠帶剝離實驗顯示，O/W 和兩親性乳膏在各濃度下的藥物滲透深度均顯著高于 W/O 乳膏（如 0.75% 濃度時，O/W 乳膏滲透深度為 42.69%，W/O 乳膏僅 22.47%）。

藥物結晶狀態：顯微鏡觀察發現，W/O 乳膏中藥物結晶最少，提示其對醋酸氟氫可的松的溶解度最高，但高溶解度并未轉化為高滲透效率，表明載體與皮膚的相互作用（如角質層脂質萃取）可能是更關鍵的因素。

發現 3：流變學性質：與滲透行為無顯著關聯

粘度差異：W/O 和兩親性乳膏的粘度（140-200 Pa?s）顯著高于 O/W 乳膏和制劑 A（20-40 Pa?s），但高粘度并未阻礙藥物滲透（如兩親性乳膏滲透效果優于 W/O）。

粘彈性：所有制劑均表現出 G' > G''（彈性主導），符合半固體制劑的應用需求（如涂抹后不易流淌），但儲能模量與滲透效率無相關性。

結論：制劑的流變學性質主要影響應用便利性，而非藥物滲透能力，這與 “藥物以混懸態存在時，載體微觀結構比宏觀粘度更重要” 的假設一致。

發現 4：體外角質層滲透更靈敏捕捉制劑差異

研究團隊優化了膠帶剝離實驗 SOP：通過 “預剝離” 去除皮膚表面殘留的乳膏基質，僅分析與皮膚結合的膠帶數據，顯著提升了結果可靠性。與體外擴散池透皮實驗相比，體外角質層滲透實驗能更清晰區分不同載體的滲透差異（如 0.5% 濃度時，兩親性乳膏滲透深度顯著高于 W/O 乳膏），更適合評估半固體制劑的細微差異。

對制劑開發的啟示

載體選擇優先于濃度調整：研究表明，O/W 和兩親性載體在促進藥物滲透上更具優勢，提示研發局部類固醇制劑時，應優先優化載體組成（如調整水含量、乳化劑類型），而非單純依賴濃度調節。

謹慎對待臨床稀釋操作：由于藥物滲透與濃度無嚴格比例關系，臨床稀釋需結合載體類型評估效果。例如，W/O 乳膏稀釋可能導致滲透量顯著下降，而 O/W 乳膏稀釋后的效果更穩定。

推薦體外角質層滲透實驗用于早期篩選：該方法比擴散池透皮實驗更靈敏，且與人體皮膚實驗相關性高（Klang et al., 2011），可作為制劑優化階段的關鍵評估手段。

流變學性質的優化方向：雖不直接影響滲透，但低粘度制劑（如 O/W 型）更易涂抹，患者依從性更高，研發中可在保證穩定性的前提下降低粘度。

局限性與未來方向

本研究仍存在體外模型的固有局限：豬耳皮膚與人類皮膚的角質層厚度、脂質組成存在差異，結果需經體內實驗驗證。未來研究可聚焦：

· 探索載體成分（如甘油酯、聚氧乙烯醚）與角質層脂質的相互作用機制；

· 開發高溶解度載體，減少藥物結晶對滲透的影響；

· 結合皮膚鏡等成像技術，可視化藥物在皮膚中的分布。

局部皮質類固醇制劑的經皮滲透是載體類型、藥物理化性質及皮膚生理特征共同作用的結果。這項研究為研發人員提供了清晰指引：優化載體組成比調整濃度更有效，而精準的體外評估方法（如角質層滲透實驗）是制劑成功的關鍵。未來，結合材料科學與皮膚生物學的交叉研究，有望開發出更高效、更安全的個體化局部制劑。