將藥物經(jīng)過(guò)皮膚輸送進(jìn)入人體發(fā)揮治療作用，目前主要的制劑形式包括貼劑（如，芬太尼貼）和各種半固體制劑。貼劑在設(shè)計(jì)時(shí)希望較多的藥物穿透皮膚進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)發(fā)揮藥效，相比于口服等傳統(tǒng)給途徑，能夠避免首過(guò)效應(yīng)、減輕血藥濃度峰谷波動(dòng)、減少服藥頻次；半固體的皮膚外用制劑一般更傾向于使藥物透過(guò)皮膚表層后停留在皮膚內(nèi)發(fā)揮局部治療作用，具有較少的系統(tǒng)暴露量，降低副作用風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)論是哪一種治療目的，在研發(fā)階段藥物的成藥性評(píng)估、制劑處方優(yōu)化、仿制藥的等效性等研究時(shí)，都要進(jìn)行體外透皮試驗(yàn)（in vitro permeation test，IVPT）。顯而易見(jiàn)，皮膚與消化道的生理解剖結(jié)構(gòu)差異大，存在阻礙藥物吸收的角質(zhì)層，因此對(duì)于此類(lèi)制劑非臨床ADME評(píng)價(jià)的策略及關(guān)注點(diǎn)，都有別于其他傳統(tǒng)給藥途徑的制劑。
目前，IVPT廣泛使用Franz擴(kuò)散池來(lái)進(jìn)行。Franz擴(kuò)散池包括一個(gè)裝有受試藥物的供給室和一個(gè)裝有接收液的接收室組成，在使用時(shí)兩室之間夾載皮膚或膜材，接收室外部用水浴或金屬加熱套保溫，通過(guò)在特定時(shí)間點(diǎn)測(cè)定接收室中的藥物濃度，評(píng)估受試藥物透皮吸收的行為。IVPT的供給側(cè)藥物，通常會(huì)使用藥物的過(guò)飽和溶液或制劑形式。主要原因是由于很多藥物的透皮行為是被動(dòng)擴(kuò)散機(jī)理，由兩側(cè)濃度差驅(qū)動(dòng)，若供給側(cè)藥物濃度降低則透皮會(huì)變慢，因此在早期評(píng)估藥物透皮動(dòng)力學(xué)參數(shù)時(shí)可能會(huì)使用過(guò)飽和溶液。但是當(dāng)藥學(xué)研究進(jìn)入處方篩選、等效性評(píng)估等階段時(shí)，則只需比較各輔料、處方組成之間的透皮差異即可。
【圖1】典型的Franz擴(kuò)散池的結(jié)構(gòu)示意圖
通常，實(shí)驗(yàn)中可能使用的皮膚包括人離體皮膚、豬耳部皮膚/乳豬皮膚、脫毛大鼠皮膚或裸鼠皮膚等。一般認(rèn)為，各動(dòng)物皮膚與人體皮膚滲透性的近似程度為豬耳部皮膚＞脫毛大鼠皮膚＞裸鼠皮膚，這可能與皮膚的厚度和毛囊數(shù)量有關(guān)。無(wú)論哪一個(gè)種屬的皮膚，都具有多層結(jié)構(gòu)，其中最外側(cè)致密而疏水的角質(zhì)層為皮膚提供了主要的屏障作用，可以有效抵御化學(xué)品或病原體等外來(lái)物質(zhì)的侵入，但也是藥物經(jīng)皮滲透最大的障礙。因此，若要客觀評(píng)估藥物的透皮行為，必須使用完整（主要是角質(zhì)層無(wú)破損）的皮膚進(jìn)行。目前各法規(guī)中對(duì)于此類(lèi)實(shí)驗(yàn)中皮膚的完整性評(píng)價(jià)都做了必要性的規(guī)定，F(xiàn)DA明確提出，僅使用目視觀察皮膚來(lái)評(píng)估完整性是不足夠的，可接受的皮膚完整性評(píng)價(jià)包括：氚水滲透、經(jīng)表皮水損失、皮膚電阻/電導(dǎo)等。
【表1】各主要藥監(jiān)機(jī)構(gòu)對(duì)于IVPT研究的法規(guī)/指導(dǎo)原則比較
一些IVPT在設(shè)計(jì)時(shí)除了要求在特定時(shí)間點(diǎn)測(cè)定接收室中的藥物濃度，還要在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)將皮膚取下，檢測(cè)皮膚中的藥物濃度，用以評(píng)估藥物的總回收率，以及皮膚局部用藥的駐留情況。一般來(lái)說(shuō)只需要將皮膚勻漿，測(cè)定皮膚中總的藥物含量即可，但有些受試藥物出于特殊的考量，希望更為細(xì)致地測(cè)定皮膚各層結(jié)構(gòu)中的藥物含量。EMA描述的膠帶剝離角質(zhì)層法，就是用于此類(lèi)研究目的的公認(rèn)方式。使用普通膠帶按壓在皮膚上再快速撕去，重復(fù)約20次后，即可完全剝離皮膚上的角質(zhì)層，且不損傷其下的活性表皮。然而這種方式面臨著從高分子膠粘劑中提取藥物的困難，同時(shí)，也不適用于貼劑的研究。
【圖2】在皮膚應(yīng)用藥物后使用膠帶剝離角質(zhì)層的共聚焦顯微鏡圖片
近些年較多的做法是直接使用組織切片機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)皮膚進(jìn)行橫切，再分層測(cè)定濃度。然而，這種操作僅通過(guò)設(shè)定切片的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上皮膚各層組織的厚度可能存在個(gè)體差異，且各層之間的結(jié)合是交錯(cuò)的，并不是規(guī)整的平面，因此實(shí)際獲得的皮膚切片可能并不完全是所期待獲得的表皮層、真皮層等皮膚的生理結(jié)構(gòu)分層，據(jù)此方法獲得的數(shù)據(jù)可能存在一定局限。
【圖3】光學(xué)顯微鏡下皮膚組織學(xué)特征，表皮層與真皮層之間的界面并不平整
與常見(jiàn)的口服、注射等制劑相比，皮膚外用制劑在給藥途徑上具有獨(dú)特的關(guān)注點(diǎn)和考察方式，因此在非臨床階段的評(píng)價(jià)需要格外注意。
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