经皮给药
- 格式:doc
- 大小:32.50 KB
- 文档页数:4
经皮给药系统名词解释
经皮给药系统是指将药物通过皮肤直接递送到体内以达到治疗或预防疾病的目的的药物输送系统。
经皮给药系统可以是贴剂、凝胶、乳霜、喷雾剂、液体、脂质体等形式。
经皮给药系统的主要特点是药物在经皮递送过程中避免了肠道和肝脏的首过代谢,药物可以连续缓慢地释放到体内,减少了剂量波动,同时也减少了肠道和胃肠道的副作用。
经皮给药系统的应用范围广泛,可以用于治疗慢性病、疼痛管理、替代疗法等方面。
经皮给药系统的吸收取决于药物分子的大小、脂溶性、溶解度等因素,以及皮肤的屏障功能。
为了增强经皮递送效果,一些经皮给药系统会使用促透剂、渗透增强剂等辅助剂来提高药物的渗透性。
虽然经皮给药系统具有许多优点,如方便、易用、可避免注射等,但也存在一些限制,比如只适用于一些小分子药物、需要克服皮肤屏障以及对患者的皮肤敏感等问题。
因此,在使用经皮给药系统之前,需要对药物的合适性、适应症、适应症外等进行评估和调整。
第十三章经皮给药制剂第一节概述一、经皮给药制剂(de)概念与特点将药物应用于皮肤上,穿过角质层,进入真皮和皮下脂肪以达到局部治疗作用,或由毛细血管和淋巴管吸收进入体循环,产生全身治疗作用(de)过程成为经皮给药.广义(de)经皮给药制剂包括软膏剂、硬膏剂、贴剂,还可以是涂剂和气雾剂等.狭义(de)经皮给药制剂一般是指贴剂,通常起全身治疗作用,也称经皮给药系统(transdermal drug delivery system,简称TDDS).TDDS发展很快,我国现有东莨菪碱、硝酸甘油、可乐定、雌二醇、芬太尼、尼古丁等经皮给药制剂.与常用普通口服制剂相比,其具有以下优点:(1)可避免肝脏(de)首过效应和胃肠道对药物(de)降解,减少了胃肠道给药(de)个体差异;(2)可以延长药物(de)作用时间,减少给药次数;(3)可以维持恒定(de)血药浓度,避免口服给药引起(de)峰谷现象,降低了不良反应;(4)使用方便,可随时中断给药,适用于婴儿、老人和不宜口服(de)病人.TDDS虽然有上述优点,但也存在以下几方面不足:(1)由于皮肤(de)屏障作用,仅限于剂量小药理作用强(de)药物;(2)大面积给药,可能对皮肤产生刺激性和过敏性;(3)存在皮肤(de)代谢与储库作用.二、TDDS(de)基本组成TDDS(de)基本组成可分为5层:背衬层、药物贮库层、控释膜、黏附层和保护膜.背衬层药物贮库层控释膜1.背衬层一般是一层柔软(de)复合铝箔膜,厚度约为9μm,可防止药物流失和潮解.2.药物贮库层药物贮库既能提供释放(de)药物,又能供给释药(de)能量.其组成有药物、高分子基质材料、透皮促进剂等.3.控释膜该膜多为由EVA和致孔剂组成(de)微孔膜.4.黏附层是由无刺激性和过敏性(de)黏合剂组成,如天然树胶、树脂和合成树脂等.5.保护层为附加(de)塑料薄膜,用时撕去.三、TDDS(de)类型TDDS基本可分为膜控释型和骨架型两类.膜控释型经皮给药制剂是指药物被控释膜或其他控释材料包裹成储库,由控释膜或控释材料(de)性质控制药物(de)释放速率.骨架型经皮给药制剂是药物溶解或均匀分散在聚合物骨架中,由骨架(de)组成成分控制药物(de)释放.目前在生产及临床普遍应用(de)有:充填封闭型、复合膜型、黏胶分散型、微储库型、聚合物骨架型.(一)充填封闭型TDDS充填封闭型TDDS(de)释药速率与以下因素有关①药物储库中(de)材料;②控释膜(de)结构、膜孔大小、组成、药物在其中(de)渗透系数、膜(de)厚度,如改变EVA膜中VA(de)含量,膜(de)渗透性随之发生变化,从而影响药物(de)释放;③黏胶层(de)组成和厚度.硝酸甘油经皮给药制剂Nitro、雌二醇经皮给药制剂Estraderm、芬太尼经皮给药制剂Durogesic等均为膜控释型TDDS.(二)复合膜型TDDS东莨菪碱经皮给药制剂Transderm-V和可乐定经皮给药制剂(Catapres TDDS)都是这种类型.(三)黏胶分散型TDDS为了保证恒定(de)释药速率,可以将黏胶分散型系统(de)药物储库,按照适宜浓度梯度,制备成多层含不同药量及致孔剂(de)压敏胶层.硝酸甘油经皮给药制剂Deponit属此种类型.(四)聚合物骨架型TDDS聚合物骨架型经皮给药制剂(de)释药速率受聚合物骨架组成与药物浓度影响.硝酸甘油经皮给药制剂Nitro-Dur即是该类TDDS.(五)微储库型TDDS微储库型经皮给药制剂(de)释药速率受药物在亲水和疏水两项中(de)分配过程和药物在聚合物骨架中(de)扩散过程所控制.硝酸甘油经皮给药制剂Nitrodic属于此类型TDDS.第二节药物(de)经皮吸收一、皮肤(de)结构皮肤由表皮、真皮和皮下脂肪组织及皮肤附属器构成.(一)表皮表皮具有类脂膜特性,是限制化学物质内外移动(de)主要屏障.表皮内无血管,故药物进入表皮不会产生吸收作用.(二)真皮和皮下脂肪组织药物进入真皮及皮下脂肪组织后易为血管和淋巴管所吸收,产生全身作用.(三)皮肤附属器皮肤附属器包括汗腺、毛囊和皮脂腺.它们从皮肤表面一直到达真皮层底部,其总表面积占皮肤总表面积(de)1%左右.大分子药物以及离子型药物可能从这些途径转运.二、药物(de)经皮吸收过程与途径(一)药物(de)经皮吸收过程药物(de)经皮吸收过程主要包括释放、穿透及吸收入血液循环三个阶段.释放指药物从基质中释放出来而扩散到皮肤上;穿透指药物透入表皮内起局部作用;吸收指药物透过表皮后,到达真皮和皮下脂肪,通过血管或淋巴管进入体循环而产生全身作用.(二)药物经皮吸收(de)途径药物经皮吸收(de)途径有2条:一是表皮途径,药物透过完整表皮进入真皮和皮下脂肪组织,被毛细血管和淋巴管吸收进入体循环,这是药物经皮吸收(de)主要途径;二是皮肤附属器途径,药物通过皮肤附属器吸收要比表皮途径快,但由于其表面积小,因此它不是药物经皮吸收(de)主要途径.三、影响药物经皮吸收过程(de)因素(一)药物(de)性质1.药物(de)溶解性与油/水分配系数(K)一般药物穿透皮肤(de)能力为:油溶性药物>水溶性药物,而既能油溶又能水溶者最大,如果药物在油、水中都难溶则很难透皮吸收,油溶性很大(de)药物可能聚集在角质层而难被吸收.2.药物(de)分子量药物吸收速率与分子量成反比,一般分子量3000以上者不能透入,故经皮给药宜选用分子量小、药理作用强(de)小剂量药物.3.药物(de)熔点与通过一般生物膜相似,低熔点(de)药物容易渗透通过皮肤.4.药物在基质中(de)状态影响其吸收量溶液态药物>混悬态药物,微粉>细粒,一般完全溶解呈饱和状态(de)药液,透皮过程易于进行.(二)基质(de)性质基质对药物(de)释放性能影响很大,药物从基质中越容易释放,则越有利于药物(de)经皮渗透.对于同一剂型(de)不同处方组成,药物(de)透皮速率可能有很大(de)不同.1.基质(de)特性与亲和力不同基质中药物(de)吸收速度为:乳剂型>动物油脂>羊毛脂>植物油>烃类.水溶性基质需视其与药物(de)亲和力而定,亲和力越大,越难释放,因而吸收也差.2.基质(de)pH能使药物分子型增多(de)pH,有利于药物(de)经皮吸收.当基质(de)pH<酸性药物(de)pKa,或基质(de)pH>碱性药物(de)pKa时,则药物(de)分子形式明显增加,因而药物易于穿透和吸收.(三)经皮促进剂(de)影响经皮促进剂是指那些能加速药物渗透穿过皮肤(de)物质.理想(de)经皮促进剂理化性质应稳定、无药理活性,对皮肤应无刺激和过敏性.1.二甲基亚砜及其同系物二甲基亚砜(DMSO)能促进甾体激素、灰黄霉素、水杨酸和一些镇痛药(de)透皮吸收.高浓度(de)二甲基亚砜能产生较强(de)透皮促进作用,但可引起较严重(de)皮肤刺激性.2.氮酮类化合物月桂氮(艹卓)酮(Azone)(de)透皮促进作用很强,与其他经皮促进剂合用效果更佳,如与丙二醇、油酸等都可以配伍使用.3.醇类化合物醇类化合物包括各种短链醇、脂肪醇及多元醇等.丙二醇、甘油及聚乙二醇等多元醇单独应用时,促渗效果不佳.往往与其他经皮促进剂合用,在起到增加药物及经皮促进剂溶解度(de)同时发挥协同作用.4.表面活性剂表面活性剂(用量1%~2%)可增溶药物,增加皮肤(de)润湿性,可改变皮肤(de)屏障性质,故也可增加皮肤(de)渗透性,通常阳离子型表面活性剂(de)作用大于阴离子表面活性剂.5.其他经皮促进剂萜类化合物、尿素、挥发油和氨基酸等.(四)皮肤因素(de)影响皮肤(de)渗透性是影响药物透皮吸收(de)重要因素.存在着个体差异、年龄、性别、用药部位和皮肤(de)状态等方面(de)不同.特别是对于有损伤(de)皮肤,由于其角质层被破坏,皮肤对药物(de)渗透性大大加强,会引起过敏与中毒等副作用.四、促进药物经皮吸收(de)新方法促进药物经皮吸收(de)方法有药剂学方法、化学方法与物理学方法,研究得最多(de)药剂学方法是使用经皮吸收促进剂.对药物进行化学结构改造,合成具有较大透皮速率(de)前体药物是可行(de)化学方法.近来离子导入、超声波和电致孔等物理学方法亦用来促进水溶性大分子药物(de)经皮吸收.(一)前体药物由于亲脂性高(de)药物易于透过皮肤角质层,因而应用前体药物(de)方法改善药物(de)极性,提高其渗透率.目前研究主要集中在药物(de)溶解性与渗透量(de)关系方面.通过对药物(de)结构进行化学修饰制备前药,往往可以改变其某些理化性质.(二)离子导入离子导入是在电场作用下,离子型药物通过皮肤(de)过程.影响药物经皮离子导入转运(de)因素是多样(de),主要有电流、应用时间、药物性质、剂型因素、生理因素和渗透促进剂等(de)影响.一般来说,电流强度越大,药物透过量越多(皮肤(de)最大可耐受(de)电流密度不超过 mA/cm2);电流应用时间越长,离子导入效果越好;药物分子质量越小、浓度越高、表面电荷越多,离子导入量越大.第三节TDDS(de)常用材料经皮给药制剂中除了主药、透皮吸收促进剂和溶剂外,还需要控制药物释放速率(de)压敏胶、背衬材料和保护膜材料.经皮给药制剂(de)药物选定后,高分子材料(de)选择是经皮给药制剂设计(de)主要工作.经皮给药制剂需要不同性能(de)高分子材料来满足不同性能(de)药物与各种设计要求.一、控释膜材料经皮给药制剂(de)控释膜分为均质膜与微孔膜.用作均质膜(de)高分子材料有乙烯-醋酸乙烯共聚物.本品无毒、无刺激性、柔软性好,与人体组织有良好(de)相溶性,性质稳定,但耐油性较差.控释膜中(de)微孔膜常通过聚丙烯拉伸而得,也有用醋酸纤维膜(de).另外,可用核孔膜,它是生物薄膜经高能荷电粒子照射,得到(de)形状规则、大小分布均匀(de)微孔膜,微孔大小精确可调,但成本较高,也可用α粒子照射塑料膜后经特殊化学蚀刻而成.二、骨架材料骨架型经皮给药制剂都是用高分子材料作骨架负载药物,这些高分子材料应具有以下特性:(1)形成骨架(de)高分子材料不应与药物作用.(2)骨架对药物(de)扩散阻力不能太大,以使药物有适当(de)释放速率.(3)骨架稳定,能稳定地吸收药物.(4)对皮肤无刺激性,最好能黏附于皮肤上.(5)高温高湿条件下,保持结构与形态(de)完整.(一)聚合物骨架材料大量(de)天然与合成(de)高分子材料都可作聚合物骨架材料,如亲水性聚乙烯醇(详见第七章)和疏水性聚硅氧烷.(二)微孔材料几乎所有(de)合成高分子材料均可作微孔骨架材料,应用较多(de)是醋酸纤维素.三、压敏胶压敏胶在经皮给药制剂中(de)作用是使制剂与皮肤紧密贴合,有时又作为药物(de)贮库或载体材料,可调节药物释放速度.它们应该具有以下特性:(1)良好(de)生物相容性.(2)对皮肤无刺激性,不引起过敏反应.(3)具有足够强(de)黏附力和内聚强度.(4)化学性质稳定,对温度与湿度稳定.(5)有能粘接不同类型皮肤(de)适应性.(6)能容纳一定量(de)药物和吸收促进剂而不影响其化学稳定性与黏附力.(7)在具限速膜(de)经皮给药制剂中,应不影响药物(de)释放速率.(8)在胶黏剂骨架型经皮给药制剂中,应能控制药物(de)释放速度.压敏胶有四个黏合性能,即初始力T、黏合力A、内聚力C和黏基力K,它们之间必须满足:T<A<C<K.T是指涂有压敏胶(de)制品和被粘物以很轻(de)压力接触后立即快速分离所表现出来(de)抗分离能力;A是指用适当(de)压力和时间进行黏贴后,压敏胶制品和被粘表面之间所表现出来(de)抵抗界面分离(de)能力;C是指黏胶剂层本身(de)内聚力;K是指黏胶剂与背衬材料之间(de)黏合力.经皮给药制剂常用(de)压敏胶有聚异丁烯、聚丙烯酸酯和聚硅氧烷三类.这三类压敏胶与药物配合性能亦不一样,如聚丙烯酸酯类压敏胶能容纳其重量50%(de)硝酸甘油,聚异丁烯类压敏胶能负载可产生治疗作用剂量(de)硝酸甘油,而聚硅氧烷类压敏胶能负载硝酸甘油(de)量小.四、其他材料(一)背衬材料系用于支持药库或压敏胶等(de)薄膜,应对药物、胶液、溶剂、湿气和光线等有较好(de)阻隔性能,同时应柔软舒适,并有一定强度.常用由铝箔、聚乙烯或聚丙烯等材料复合而成(de)多层复合铝箔,厚度约20~50μm.背衬膜最好有一定(de)透气性,可在背衬膜上打微孔.(二)保护膜材料系指用于TDDS黏胶层(de)保护,常用(de)有聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯等塑料薄膜.有时也使用表面经石蜡或甲基硅油处理过(de)光滑厚纸.(三)药库材料可以使用(de)贮库(de)材料很多,可以用单一材料,也可用多种材料配制(de)软膏、凝胶或溶液,如卡波姆、HPMC、PVA等,各种压敏胶和骨架材料也同时可以是药库材料.第四节TDDS(de)制备方法、实例和质量评价一、TDDS(de)制备方法经皮给药制剂根据其类型与组成有不同(de)制备方法,主要有三种:涂膜复合工艺、充填热合工艺、骨架黏合工艺.(一)涂膜复合工艺是将药物分散在高分子材料如压敏胶溶液中,涂布于背衬膜上,加热烘干使溶解高分子材料(de)有机溶剂蒸发,可以进行第二层或多层膜(de)涂布,最后覆盖上保护膜,亦可以制成含药物(de)高分子材料膜,再与各层膜叠合或黏合.(二)充填热合工艺是在定型机械中,于背衬膜与控释膜之间定量充填药物储库材料,热合封闭,覆盖上涂有黏胶层(de)保护膜.(三)骨架黏合工艺是在骨架材料溶液中加入药物,浇铸冷却成型,切割成小圆片,黏贴于背衬上,加保护膜而成.二、TDDS实例(一)硝酸甘油经皮给药制剂硝酸甘油是一种有效(de)心绞痛治疗与预防剂,口服给药首过效应达60%;常用片剂舌下黏膜给药,但由于半衰期小,作用时间短,需频繁给药;当血药浓度高时,会出现头痛、头胀等副作用.所以研究和开发硝酸甘油经皮给药制剂是符合临床医疗需要(de).硝酸甘油经皮给药制剂是应用最多(de)经皮给药制剂,不同(de)厂家有不同结构(de)产品上市,下表列举了三种产品(de)性能和结构.表三种硝酸甘油经皮给药制剂(de)特性(二)双氯芬酸钠经皮给药制剂双氯芬酸钠(DCF)是一种新型(de)非甾体强效消炎镇痛药,临床上用于消炎、镇痛、解热和抗风湿等.双氯芬酸钠口服吸收迅速,血浆半衰期短(),达峰时间快,但口服易引起胃肠紊乱、头晕、头痛及皮疹等不良反应.以聚丙烯酸酯压敏胶为主要基质,制得了双氯芬酸钠经皮给药制剂(DCF-TDDS).该制剂能避免首过效应,降低不良反应,且有长效作用.三、质量评价中国药典2010年版制剂通则项下规定透皮贴剂应作含量均匀度、释放度等项目(de)检查,并应符合要求,保证质量.(一)含量均匀度照含量均匀度检查法(附录Ⅹ E)测定,限度为±25%.(二)释放度透皮贴剂(de)释放度是指药物从该制剂在规定(de)溶剂中释放(de)速度和程度.照释放度测定法(2010年版中国药典二部附录Ⅹ D第三法)测定.(三)微生物限度除另有规定外,照微生物限度检查法(2010年版中国药典二部附录Ⅺ J)检查,细菌数每10cm2不得超过100个,霉菌和酵母菌数每10cm2不得超过100个,金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌每10cm2不得检出.。
一、物理方法:化学促进剂可促进药物的透皮吸收,但对皮肤也具有一定的刺激性,而且应用于某些亲水性大分子作用不是很明显。
因此包括离子导入、电穿孔、超声波、激光等物理学促透方法得到了研究。
物理方法促进透皮吸收具有其优点:不会与药物之间产生化学反应,减少皮肤刺激和过敏。
1 离子导入离子导入(fontophoresis)是用生理学上可以接受的电流驱动离子型药物透过皮肤的一种方法。
在多肽和蛋白质类药物的给药系统中,药物被放置于极性与其荷电性质相同的电极内,电流在电极表面转化成离子流,使具有一定荷电性、分子大小以及离子迁移数的多肤和蛋白质药物经过皮肤进入体循环。
2 电致孔技术电致孔技术(electroporation,EP)是在适当高压短脉冲的电场处理下,细胞膜能发生可逆性电击穿,膜通透性瞬时增大,并在一定时间恢复。
电穿孔形成直径为纳米级的孔洞,在一段时间后由于类脂分子的重新排列形成有序结构,孔洞自然消失。
在透皮给药时,电致孔作用改变类脂分子的定向形成新的通路而增加渗透性。
3 生物驻极体生物驻极体是指能够长期储存电荷并保持极化状态的天然生物材料,生物驻极体的改变会引起组织、细胞或分子等电结构的改变,而且会引起分子结构的改变,这就更有利于离子型药物透皮进入肌体。
4 压力短波激光产生的压力短波(PWs)可以通过高能量的激光产生高压推动药物进入皮肤。
分子量小于40 kDa的药物更适合采用PWs促进其进入角质层。
5 超声波促透超声波促透(Sonophoresis)被定义为药物在超声波的微震荡下穿过活体皮肤进入软组织。
6 高速微粉高速微粉经皮给药技术是将微粉化的药物以无针、无痛形式高速经皮注入人体的方式。
二、药剂学方法1 TTS基质对药物透皮的影响药物透皮吸收很大程度上受药物透皮系统中的赋形剂的影响,有些物质能够有效增加药物的透过率。
压力敏感胶粘合基质在透皮给药系统中起着决定性的因素,除了起到粘合作用外,良好的生物适应性、与药物的化学相容性,就决定了透皮给药系统的性质。
经皮给药技术的原理
经皮给药技术是一种通过皮肤直接给药的方法,其原理主要包括以下几点:
1. 渗透原理:经皮给药的关键是要克服皮肤的生物屏障,使药物能够渗透进入皮肤下层达到血液循环系统。
这一过程可以通过使用渗透增强剂(如载体、表面活性剂等)来提高药物在皮肤上的溶解度和渗透能力。
2. 理化原理:经皮给药技术可以利用药物的理化性质,如脂溶性、分子大小等特点,通过改变药物的结构或溶剂环境,促使药物向皮肤层渗透。
例如,一些药物可以通过微孔组成的皮肤层,或者通过细胞间脂质层的扩散来实现经皮给药。
3. 生物转化原理:经皮给药技术也可以利用皮肤上的酶和代谢酶等生物转化系统来使药物逐步释放和代谢,从而实现长效给药的目的。
4. 屏障原理:皮肤作为人体最大的器官,具有非常强大的屏障功能,可以阻止外界有害物质和微生物的侵入。
因此,通过经皮给药技术可以在不破坏皮肤的情况下进行药物的输送,从而既避免了注射给药所带来的疼痛和感染风险,又提高了药物的生物利用度。
经皮给药技术的原理是什么
经皮给药技术是一种通过皮肤将药物逐渐释放到血液中的方法。
其原理是利用皮肤的复杂结构和功能,将药物透过皮肤的角质层、表皮层、真皮层和皮下脂肪层,逐渐渗透到血液循环中,从而达到治疗作用。
经皮给药技术的原理主要包括以下几点:
1. 渗透增强:通过利用渗透增强剂或其他技术手段,增加药物在皮肤上的渗透性,以便药物能够更容易地穿过皮肤层。
2. 控释技术:利用控释技术,使药物在皮肤上逐渐释放,从而延长药物在体内的作用时间,减少药物的频繁给药。
3. 皮肤局部循环:通过局部的按摩或其他刺激手段,促进血液循环和淋巴液流动,从而增加药物在皮肤上的吸收和分布。
4. 皮肤自身代谢:考虑到皮肤自身的代谢能力,从而确定药物在皮肤上的分布和代谢途径。
经皮给药技术可以提高药物的生物利用度,减少药物的副作用,提高患者的依从性和治疗效果。
因此,这种技术已经成为一种重要的给药方式,并被广泛应用于临床治疗中。
经皮给药是药物通过皮肤给药方法的一种新方法,药物应用于皮肤上后,以恒定速度(或接近恒定速度)穿过角质层,扩散通过皮肤,由毛细血管吸收进入体循环, 产生全身或局部治疗作用。
通常文献上称为经皮治疗系统(transdermal therapeutic system, 简称TTS)或经皮给药系统(transdermal drug delivery system, TDDS)。
经皮给药制剂可以是软膏、硬膏、贴片,还可以是膜剂、涂剂和气雾剂等。
经皮给药的新制剂一般是指皮肤贴片(patch),而广义的经皮给药系统可以包括以上这些经皮给药制剂。
下降,特别适合于婴儿、老人或不宜口服的病人。
经皮给药系统的研究主要集中于心血管药物、抗组织胺药、平喘药、非甾体抗炎镇痛药和激素类药物,除了已上市的药物之外,正在研究开发的有噻吗洛尔、布拉洛尔、氯苯那敏、阿扎他定、曲普立啶、普萘洛尔、沙丁胺醇、丙咪嗪和氯硝西泮等。
二、皮肤的结构特点皮肤由表皮(epidermis)、真皮(dermis)和皮下组织(subcutaneous tissue)三部分组成,此外还有汗腺、皮脂腺、毛囊等附属器。
表皮由内向外可分为五层,即基层(stratum germinativum)、棘层(stratum spinosum,prickle cell layer)、粒层(stratum granulosum,granular layer)、透明层(stratum lucidum)和角质层(stratum corneum),如图2所示,其中表皮中的角质层性质与其它各层有较大差异,是药物透皮吸收的主要屏障,而表皮的其它四层统称为活性表皮。
图2 皮肤结构模式图(一)表皮表皮由各种形态、大小不同的上皮细胞构成,这些细胞从基层发育而成,该层细胞不断地进行分裂、产生新的细胞,逐渐向外推移分化成棘层、粒层、透明层和角质层,这个过程即为角化过程。
角化过程的后一阶段,粒层细胞的细胞核趋向退化,其它结构消失,变为扁平角质细胞,最后脱离体表。
皮肤最外层的角质层是由死亡的角化细胞组成,角化细胞形状似扁平的小片,长约30μm,宽约0.8μm。
角质层由10~12层角化细胞构成,细胞间依靠变性的结缔组织粘连,最外2~3层疏松易剥落,内层致密,能起到很好的屏障作用。
角质层细胞内细胞器消失,内含有直径为6~8nm的α角蛋白丝及镶嵌在无定形基质中的纤维蛋白。
每个细胞有一个类脂厚膜,细胞间充满类脂,构成有效的保护部分。
角质层细胞相互重叠与吻合,可以看作亲水性成分与类脂形成的镶嵌体。
它可以防止角质层以下各层和全身的水分过度地向外渗出,使机体与周围环境保持平衡,防止有害物质的吸收和体内营养物质的丧失。
角质层约含40%蛋白质、40%水和15%~20%的类脂。
蛋白质主要由角蛋白组成,类脂有磷脂、胆固醇和甘油三酯。
角质层的厚度随身体不同部位而异,眼睑、包皮、额部、腹部、肘部和腘窝等部位较薄,而掌和跖部最厚。
表皮中活性表皮的厚度亦随身体部位而不同,一般厚度为50~100μm,它持续更新形成角质层细胞。
活性表皮中含有酶,能降解通过皮肤的药物。
(二)真皮真皮位于表皮和皮下脂肪组织之间,厚约1~2mm,主要由结缔组织构成,含有胶原纤维、弹力纤维、网状纤维和无定形基质,并有皮肤附属器及神经、血管和淋巴管。
由于毛细血管网存在于真皮上部,所以药物渗透到达真皮后,就很快被吸收。
三、药物在皮肤内的转运(一)药物通过皮肤的途径药物渗透通过皮肤吸收进入体循环的途径有二:一是透过角质层和表皮,进入真皮被毛细血管吸收进入体循环,即表皮途径,这是药物经皮吸收的主要途径。
在这途径中,药物可以穿过角质层细胞到达活性表皮,也可以通过角质层细胞间到达活性表皮。
由于角质层细胞扩散阻力大,所以药物分子主要由细胞间扩散通过角质层。
角质层细胞间是类脂分子形成的多层脂质双分子层,类脂分子的亲水部分结合水分子形成水性区,而类脂分子的烃链部分形成疏水区。
极性药物分子经角质层细胞间的水性区渗透,而非极性药物分子经由疏水区渗透。
药物通过皮肤的另一条途径是通过皮肤附属器的吸收,即通过毛囊、皮脂腺和汗腺(图3)。
图3 药物通过皮肤的途径药物通过皮肤附属器的穿透速率要比表皮途径快,但皮肤附属器在皮肤表面所占的面积只有0.1%左右,因此不是药物经皮吸收的主要途径。
当药物渗透开始时,药物首先通过皮肤附属器途径被吸收,当药物通过表皮途径到达血液循环后,药物经皮渗透达稳态,则附属器途径的作用可被忽略。
对于一些离子型药物及水溶性的大分子,由于难以通过富含类脂的角质层,表皮途径的渗透速率很慢,因此附属器途径是重要的。
离子导入过程中,皮肤附属器是离子型药物通过皮肤的主要通道。
药物应用到皮肤上后,药物从制剂中释放到皮肤表面。
皮肤表面溶解的药物分配进入角质层,扩散穿过角质层到达活性表皮的界面,药物从角质层分配进入水性的活性表皮,继续扩散通过活性表皮到达真皮,被毛细血管吸收进入体循环。
在整个渗透过程中,富含类脂的角质层起主要的屏障作用。
当皮肤破损时,药物很容易通过活性表皮被吸收。
(二)皮肤的代谢与储库作用皮肤内存在着一些代谢酶,主要在活性表皮内,它们能代谢渗透通过皮肤的药物,使药物到达体循环之前经受“首过效应”,但皮肤内的首过效应比肝内弱得多。
药物在皮肤内的代谢作用包括氧化、水解、还原、甲基化和葡萄糖醛酸结合等,代谢速率与酶的活性与药物的浓度有关。
有人用离体皮肤研究硝酸甘油的代谢,硝酸甘油软膏应用于皮肤上后,隔一定时间测定接受液中透过皮肤的硝酸甘油及其代谢产物的量。
结果发现开始阶段,代谢产物约占总硝基物的30%,11小时时下降至18%。
将新鲜剥离的皮肤浸于接受液中2小时,然后再将硝酸甘油加入接受液中1小时,在接受液中没有测得代谢产物。
这说明硝酸甘油在通过皮肤时被代谢,开始渗透速率低时代谢物水平高,渗透速率大时代谢物所占比例降低。
皮肤的代谢作用亦可用来设计前体药物,以促进药物的经皮吸收。
当药物的经皮渗透速率小,不能达到治疗要求时,可以合成渗透速率大的前体药物。
前体药物通过皮肤时被代谢成具有治疗活性的母体药物,继而被机体吸收。
药物经皮吸收过程中可能会在皮肤内产生积累,形成储库,其主要积累部位是角质层。
储库的形成是由溶解在角质层中的游离药物与结合于角质层中的药物所引起的,而后者起主要作用。
皮肤的储库作用已有较多的报道,亲脂性与亲水性药物都可能由于与角质层结合,或由于很小的扩散系数而积蓄于角质层中,然后非常缓慢地扩散出。
有人在志愿者皮肤上应用二醋酸双氟拉松霜剂,24小时后37.5%的药物进入皮肤,仅有1.1%的药物在尿和粪便中排泄,应用后22天在用胶带剥离的角质层中仍残存着药物。
(三)药物在皮肤内的扩散动力学一般认为药物通过皮肤的渗透是一个被动扩散过程,常用Fick扩散定律来描述。
它将皮肤看作是一个均质膜,药物通过皮肤很快被毛细血管吸收进入体循环,因此药物在皮肤内表面的浓度很低,即符合扩散的漏槽条件。
假如应用于皮肤表面的药物是饱和系统,在扩散过程中药物浓度保持不变,则通过皮肤的药物的累积量M与时间t的关系为:式中D是药物在皮肤内的扩散系数,单位为cm2/s;Co'为皮肤最外层组织中的药物浓度;h是皮肤厚度;π是常数;n是从1到∞的整数,根据计算的精度要求而定。
从该式中可见M-t关系是条曲线,如图4。
图4 药物累积渗透量-时间曲线当时间充分大时,式1中的右边第三项可忽略,此式表达药物通过皮肤的扩散达到稳态时的M-t关系,即图4中的直线部分。
由于皮肤最外层组织中的药物浓度Co'一般不能测得,而与皮肤接触的介质中的药物浓度Co可知,当Co'与C0达平衡时,可由分配系数k求得Co',即将式3代入式2,并进行微分,可得稳态透皮速率J就是药物累积渗透量–时间曲线得直线部分的斜率。
式4中的Dk/h称作渗透系数P,单位是cm/s或cm/h,它表示透皮速率与药物浓度之间的关系,即如果皮肤内表面所接触的不是“漏槽”,则渗透速率与皮肤两边的浓度差ΔC成正比,即图4中的直线部分延伸与时间轴相交,得截距,即M=0的时间,称为时滞T实际上皮肤不是一个均质膜,它是由角质层、活性表皮和真皮组成的多层组织,每层组织的渗透性能不一样,各有一个渗透系数,将渗透系数的倒数称作扩散阻力R,皮肤总扩散阻力RT是每层组织扩式中sc、E和D分别表示角质层、活性表皮和真皮。
由于角质层的扩散阻力比其它二层组织大得多,即角质层决定了整个皮肤的屏障性假如考虑药物渗透通过皮肤时有二个平行途径,即通过表皮途径及通过附属器途径,则药物总透皮速率是两个途径速率之和。
因活性表皮与真皮的性质相近,可合称为活性组织,药物的稳态透皮速率J为式中F为渗透途径的面积分数,sc、vt和f分别表示角质层、活性组织与附属器途径。
方括号内第一项是通过表皮途径的作用,第二项是附属器途径的作用,二项之和是总的渗透(四)皮肤渗透性的差异皮肤的渗透性是影响药物经皮吸收的主要因素,皮肤的渗透性存在着个体差异,年龄、性别、用药部位和皮肤的状态都可能引起皮肤渗透性的差异。
(1)年龄不同引起皮肤生理条件的不同。
老年人因皮肤较干燥、萎缩和附属器功能下降,皮肤渗透性差。
(2)身体的不同部位皮肤存在渗透性差异,这主要是由于角质层厚度与皮肤附属器密度不同引起的,一般渗透性的大小为阴囊>耳后>腋窝区>头皮>手臂>腿部>胸部。
(3)药物的经皮吸收存在着个体差异,不同个体相同解剖部位的皮肤渗透性可能相差很大。
有人采用年龄36~76岁的18个妇女和年龄从42~76岁的13个男子的腹部皮肤,在二室扩散池中测定硝酸甘油的透皮速率,结果变异范围是4.3~36.9μg/cm2h。
(4)皮肤的水合作用使皮肤渗透性变大。
皮肤水化后不但可使亲水性的药物透皮速率增大,亦可使亲脂性药物的透皮速率增大,但二者增加的倍数可能有差异。
皮肤的用药部位上覆盖敷料如塑料薄膜等,或使用具有封闭作用的软膏基质如凡士林、脂肪及油等,能防止水分的蒸发,使汗在皮肤内积蓄,引起皮肤的水化,继而使药物的经皮吸收增加。
(5)皮肤有病变时,屏障作用可能会发生改变。
如牛皮癣与湿疹使皮肤的渗透性增加,皮肤有炎症时,药物吸收加快,烫伤的皮肤角质层破坏,药物很容易吸收。
皮肤疾病还可引起皮肤内酶的活性改变,如牛皮癣患者病变皮肤中芳香烃羟化酶的活性比正常皮肤低得多,寻常痤疮皮肤中睾酮的分解比正常人高2~20倍。