皮肤经皮吸收率测定技术综述
摘要
皮肤经皮吸收率测定是评估化学物质、药品、化妆品及农药等透过皮肤屏障进入体循环速率与程度的关键技术。该测定对于评价外用产品的功效性、安全性及毒理学风险至关重要。本文系统阐述了经皮吸收测定的核心检测项目、广泛的应用领域、主流的技术方法以及所需的仪器设备。
1. 检测项目与原理
经皮吸收测定的核心是量化以下参数：透过率、滞留率和累积透过量。其基本原理基于菲克扩散定律，即物质在单位时间内透过单位面积皮肤的速率与皮肤两侧的浓度梯度成正比。
主要检测方法及其原理包括：
体外扩散池法：此为国际公认的标准方法。将分离的人体或动物皮肤（全皮、表皮或角质层）夹置于供体池与受体池之间。供体池含有待测物，受体池充满生理相容的接收液（如生理盐水-PBS缓冲液）。在恒定温度下搅拌，于特定时间点取样，并补充等量新鲜接收液，通过高灵敏度分析仪器（如HPLC、LC-MS）测定受体液中待测物浓度，计算其累积透过量、透过速率和滞后时间。
在体法：主要适用于动物实验。将待测物定量涂敷于活体动物（常用小型猪、大鼠）的剃毛皮肤上，在规定时间后，处死动物，收集血液、尿液、粪便及不同组织器官，测定待测物及其代谢产物的总量，以计算绝对生物利用度。此法更接近真实生理状况，但伦理和成本较高。
微透析技术：一种在体、实时、连续的采样技术。将具有半透膜的微透析探头植入皮肤真皮层，用生理溶液灌注，皮肤组织间液中的待测物通过浓度梯度扩散进入透析液，随后进行在线或离线分析。该技术能实时监测局部药物浓度，对机体损伤小。
胶带剥离法：用于测定物质在皮肤角质层中的滞留量。在暴露期结束后，使用粘性胶带反复剥离皮肤角质层，分析各层胶带上待测物的含量。这对评估局部作用药物或化妆品的靶向沉积具有重要意义。
光谱与成像技术：如衰减全反射傅里叶变换红外光谱、共聚焦拉曼光谱及荧光显微成像。这些技术可无创、原位地监测物质在皮肤不同深度的分布与渗透动力学，提供空间分布信息，但通常用于定性或半定量分析。
2. 检测范围与应用领域
药品研发与评价：评估透皮给药系统（如贴剂、软膏、凝胶）的释药速率和生物等效性，优化处方。
化妆品与个人护理品安全评估：测定防晒剂、防腐剂、功效成分（如美白、抗衰成分）的透皮行为，评估其有效性与潜在的系统性暴露风险，满足法规要求。
化学品毒理与风险评估：评估工业化学品、农药、环境污染物通过皮肤接触导致的全身暴露剂量，为制定职业暴露限值和环境安全标准提供数据。
医疗器械生物相容性测试：评估与皮肤长期接触的医疗器械材料中可沥滤物的经皮吸收潜力。
基础科学研究：研究皮肤屏障功能、渗透增强剂的作用机制、不同物种皮肤的渗透性差异以及皮肤病态对吸收的影响。
3. 检测方法
标准化的检测流程通常遵循经济合作与发展组织（OECD）指南（如OECD 428）或各国药典规定。
皮肤准备：获取并处理皮肤（人离体皮肤或动物皮肤），测定厚度，检查完整性。
实验装置：主要采用Franz型垂直扩散池或流动型扩散池。Franz池由固定容积的受体室和供体室组成，结构简单，应用最广。
实验条件：温度通常控制在32±1°C以模拟皮肤表面温度；受体液保持生理pH与渗透压；持续磁力搅拌以保证漏槽条件。
样品施用：定量均匀涂布待测物于皮肤表面（无限剂量或有限剂量）。
采样与分析：按预定时间序列采集受体液样品，立即分析或妥善保存。实验结束后，清洗皮肤表面，并可能对皮肤进行消化或提取，测定皮肤内滞留量。
数据处理：绘制累积透过量-时间曲线，计算稳态透皮速率、滞后时间，并进行统计学分析。
4. 检测仪器与设备
扩散系统：
Franz扩散池系统：核心设备，通常由多个扩散池（6-9池常见）、恒温水浴循环系统（精确控温）和磁力搅拌装置组成。现代自动化系统配备自动采样器。
流通式扩散池系统：受体液持续流动，适用于低溶解度物质的测定。
分析检测仪器：
高效液相色谱仪：配备紫外、荧光或二极管阵列检测器，是测定绝大多数化合物浓度的主力设备。
液相色谱-质谱联用仪：提供极高的灵敏度和特异性，尤其适用于复杂基质中痕量物质及其代谢产物的分析。
闪烁计数仪：当使用放射性同位素（如³H、¹⁴C）标记待测物时，用于测定样品中的放射性强度，灵敏度极高，干扰少。
光谱分析设备：ATR-FTIR光谱仪、共聚焦拉曼光谱仪等，用于无创渗透机理研究。
辅助设备：
皮肤厚度计：精确测量皮肤样本厚度。
精密天平：用于精确称量待测物和样品。
pH计与渗透压计：用于配制和监控受体液。
组织匀浆器或超声破碎仪：用于处理皮肤样本。
结论
皮肤经皮吸收率测定是一个多学科交叉的技术领域。体外扩散池法因其良好的重现性、可比性及符合3R原则，已成为常规研究的基石；而在体法与微透析技术则能提供更复杂的生理学数据。随着分析技术的进步，高灵敏度、高通量及可提供空间分辨信息的联用技术正推动该领域向更精细、更高效的方向发展。选择合适的方法组合，并结合严格的实验设计与质量控制，是获得可靠经皮吸收数据的关键。