体外皮肤角质渗透实验在皮质类固醇制剂开发中的作用

在皮肤科临床实践中，为满足患者个体化治疗需求，医护人员常将含皮质类固醇的外用乳膏与中性基质稀释后使用。这一操作虽已普及多年，但其有效性和渗透行为却始终缺乏系统研究，导致临床效果难以预测。近期来自奥地利维也纳大学 “皮肤给药系统表征及相关机制" 研究平台的 C. Nagelreiter研究团队发表于《International Journal of Pharmaceutics》的一项研究，以醋酸氟氢可的松为模型药物，系统探究了药物含量、半固体载体类型及流变学性质对皮肤渗透的影响，为局部起效外用制剂研发提供了重要参考。

研究背景：局部类固醇稀释的临床痛点

皮质类固醇是治疗炎症性皮肤病的基石，但其外用制剂的效力需根据患者病情调整。在欧洲，临床常通过稀释高浓度类固醇乳膏实现个体化给药，然而药物渗透效率与稀释比例并非简单线性关系。既往研究表明，将皮质类固醇制剂稀释至 50%，皮肤对药物的吸收量未必同步下降 50%（Mitriaikina & Müller-Goymann, 2009）。这种 “非比例性" 源于载体性质（如药物溶解度、基质组成）与药物本身的相互作用，但其具体机制尚未明确。

此外，稀释操作可能增加制剂被微生物污染的风险，进一步影响疗效（Busse, 1978）。因此，明确载体类型、药物浓度与经皮渗透的关联，对优化局部类固醇制剂的研发与临床应用具有重要意义。

实验设计：三维度分析透皮渗透过程

研究对象与材料

· 模型药物：醋酸氟氢可的松（脂溶性，log P=2.72±0.57），常用于评估局部制剂的经皮渗透能力。

· 载体类型：选取奥地利临床常用的 3 种工业乳膏基质及 1 种自制半固体制剂：

· W/O 乳膏（含 30% 水，对应 Ultrabas®）：以凡士林、液体石蜡为油相，含脱水山梨醇倍半油酸酯等乳化剂。

· O/W 乳膏（含 70% 水，对应 Ultrasicc®）：以硬脂醇、聚乙二醇硬脂酸酯为乳化剂，含水溶性防腐剂。

· 两亲性乳膏（含 40% 水，对应 Ultraphil®）：兼具亲水和亲脂成分，含甘油酯与聚氧乙烯醚类乳化剂。

· 自制制剂 A：基于蔗糖硬脂酸酯的 O/W 型制剂（含 70% 水），具有优效皮肤相容性。

· 药物浓度：将醋酸氟氢可的松分别以 0.25%、0.5%、0.75%、1%（w/w）的浓度掺入上述载体。

实验方法

研究采用两种经典体外模型结合流变学分析，全面评估制剂的经皮渗透特性：

· Franz 扩散池体外透皮实验：以猪腹部皮肤为模型（与人类皮肤形态和渗透性相似），测定 24 小时内药物透过皮肤进入接收液的累积量，评估药物透皮效率。

· 体外皮肤角质渗透实验：以猪耳皮肤为模型，实验前使用Aquaflux经皮水分流失测量仪（Biox Systems）确认皮肤屏障完整性，将 2 mg/cm² 的相应制剂涂抹于皮肤上，孵育 1 小时后，开始通过胶带逐层剥离角质层，结合近红外光密度法的850C皮肤角质量测试仪定量分析药物在皮肤各层的深度分布，更贴合实际体内给药场景。每条胶带所去除的角质细胞量可通过公式 m=A/0.41 以 μg/cm² 计算。假设角质层的平均密度为 1 g/cm³（Anderson 和 Cassidy，1973），该平均质量对应的角质层平均厚度为 8.47±2.19 μm。这一计算得出的角质层厚度用于后续计算。

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· 流变学表征：使用旋转流变仪测定制剂的粘度、储能模量（G'）和损耗模量（G''），评估其物理稳定性与应用性能。

研究发现：载体类型主导经皮渗透，浓度影响有限

发现 1：药物浓度对渗透的影响：非比例性显著

· 扩散池透皮实验：仅 W/O 乳膏中药物渗透量随浓度升高呈微弱增加（1% 浓度组显著高于低浓度组），而 O/W 和两亲性乳膏中，不同浓度的药物渗透量无统计学差异。例如，O/W 乳膏中 0.25% 与 1% 浓度组的 24 小时累积渗透量几乎一致，表明浓度升高未必提升透皮效率。

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· 角质层胶带剥离实验：所有载体中，药物渗透深度随浓度升高呈趋势性增加（如 0.25% 的 W/O 乳膏从 6.08% 角质层深度增至 1% 浓度的 30.19% 渗透深度），但高浓度组的标准差显著增大，提示个体差异可能掩盖浓度效应。

结论：药物浓度对渗透的影响受载体类型制约，且并非决定因素，与临床观察到的 “稀释后效果不可预测" 现象一致。

发现 2：亲水性载体渗透更优

透皮效率：O/W 乳膏的 24 小时累积渗透量是 W/O 乳膏的 5 倍，两亲性乳膏与 O/W 乳膏效果接近。这与载体水含量密切相关：O/W 乳膏（70% 水）和制剂 A（70% 水）的亲水性更强，可能通过促进皮肤水化提升药物溶解度。

角质层渗透深度：体外角质胶带剥离实验显示，O/W 和两亲性乳膏在各浓度下的药物渗透深度均显著高于 W/O 乳膏（如 0.75% 浓度时，O/W 乳膏渗透深度为 42.69%，W/O 乳膏仅 22.47%）。

药物结晶状态：显微镜观察发现，W/O 乳膏中药物结晶最少，提示其对醋酸氟氢可的松的溶解度最高，但高溶解度并未转化为高渗透效率，表明载体与皮肤的相互作用（如角质层脂质萃取）可能是更关键的因素。

发现 3：流变学性质：与渗透行为无显著关联

粘度差异：W/O 和两亲性乳膏的粘度（140-200 Pa・s）显著高于 O/W 乳膏和制剂 A（20-40 Pa・s），但高粘度并未阻碍药物渗透（如两亲性乳膏渗透效果优于 W/O）。

粘弹性：所有制剂均表现出 G' > G''（弹性主导），符合半固体制剂的应用需求（如涂抹后不易流淌），但储能模量与渗透效率无相关性。

结论：制剂的流变学性质主要影响应用便利性，而非药物渗透能力，这与 “药物以混悬态存在时，载体微观结构比宏观粘度更重要" 的假设一致。

发现 4：体外角质层渗透更灵敏捕捉制剂差异

研究团队优化了胶带剥离实验 SOP：通过 “预剥离" 去除皮肤表面残留的乳膏基质，仅分析与皮肤结合的胶带数据，显著提升了结果可靠性。与体外扩散池透皮实验相比，体外角质层渗透实验能更清晰区分不同载体的渗透差异（如 0.5% 浓度时，两亲性乳膏渗透深度显著高于 W/O 乳膏），更适合评估半固体制剂的细微差异。

对制剂开发的启示

载体选择优先于浓度调整：研究表明，O/W 和两亲性载体在促进药物渗透上更具优势，提示研发局部类固醇制剂时，应优先优化载体组成（如调整水含量、乳化剂类型），而非单纯依赖浓度调节。

谨慎对待临床稀释操作：由于药物渗透与浓度无严格比例关系，临床稀释需结合载体类型评估效果。例如，W/O 乳膏稀释可能导致渗透量显著下降，而 O/W 乳膏稀释后的效果更稳定。

推荐体外角质层渗透实验用于早期筛选：该方法比扩散池透皮实验更灵敏，且与人体皮肤实验相关性高（Klang et al., 2011），可作为制剂优化阶段的关键评估手段。

流变学性质的优化方向：虽不直接影响渗透，但低粘度制剂（如 O/W 型）更易涂抹，患者依从性更高，研发中可在保证稳定性的前提下降低粘度。

局限性与未来方向

本研究仍存在体外模型的固有局限：猪耳皮肤与人类皮肤的角质层厚度、脂质组成存在差异，结果需经体内实验验证。未来研究可聚焦：

· 探索载体成分（如甘油酯、聚氧乙烯醚）与角质层脂质的相互作用机制；

· 开发高溶解度载体，减少药物结晶对渗透的影响；

· 结合皮肤镜等成像技术，可视化药物在皮肤中的分布。

局部皮质类固醇制剂的经皮渗透是载体类型、药物理化性质及皮肤生理特征共同作用的结果。这项研究为研发人员提供了清晰指引：优化载体组成比调整浓度更有效，而精准的体外评估方法（如角质层渗透实验）是制剂成功的关键。未来，结合材料科学与皮肤生物学的交叉研究，有望开发出更高效、更安全的个体化局部制剂。