离子液体：经皮给药的“破局者”

离子液体：经皮给药的“破局者"

经皮给药，这个被誉为 “无痛给药革命" 的技术，一直以来被角质层这座 “天然屏障" 所束缚 —— 传统认知中，只有分子量＜500 Da、具备适度脂溶性的小分子才能穿透皮肤。而如今，一类被称为 “离子液体" （ionic liquids，ILs）的特殊物质正在改写这一规则：它能让胰岛素、siRNA 等水溶性大分子轻松穿越皮肤屏障，为外用制剂和经皮吸收制剂的开发开辟了全新赛道。

作为室温下呈液态的有机盐，离子液体凭借可调控的物理化学性质、优异的增溶能力和生物相容性，正从化学实验室快步走进医药研发的重要舞台。本文将系统解析离子液体在经皮给药领域的技术突破、临床进展及未来潜力，为制药研发人员提供从基础到应用的全景视角。  

经皮给药的 “痛点" 与离子液体的 “破局" 之力

经皮给药的优势早已被行业认可：无需承受注射疼痛、规避肝脏首过效应、实现药物长效缓释…… 但皮肤最外层的角质层，由角质细胞与细胞间脂质紧密排列而成，如同 “铜墙铁壁" 般阻断了多数药物的渗透。长期以来，能透过皮肤的药物被死死限制在 “分子量＜500 Da + 适度脂溶性" 的框架内，而当前医药研发的主力 —— 蛋白质、核酸、多肽等水溶性中大分子，几乎被挡在门外，只能依赖注射给药。

离子液体的出现，为这一困境带来了转机。这类由有机阳离子与有机 / 无机阴离子组成的液态盐，通过调整离子组合可设计出无数种特性各异的溶剂。与水和有机溶剂相比，它不仅能显著提升药物的溶解度和稳定性，更能突破角质层屏障，让原本无法透皮的药物（即使是 hydrophilic macromolecules）顺利渗透。

更重要的是，离子液体的 “多功能性" 使其成为经皮给药的理想工具：既能作为溶剂溶解难溶性药物，又能作为吸收促进剂打开皮肤通道，还能稳定易降解的生物制剂。这种 “一站式" 解决方案，让它在止痛、抗炎、抗癌、糖尿病治疗等多个领域展现出巨大潜力。

（ASCH VAPOSCAN经皮水分流失测量仪）

（Labodorf 850C皮肤角质量测试仪）

经皮给药中的离子液体：从 “旧世代" 到 “新世代" 的进化

离子液体并非全新物质，但在医药领域的应用却是近十年的突破。根据成分和特性，可分为 “旧世代" 和 “新世代" 两大类，其安全性和适用性差异显著。

1. 旧世代离子液体：潜力与局限并存

早期研究中，咪唑鎓（imidazolium）、吡啶鎓（pyridinium）等阳离子，与四根（tetrafluoroborate）、六磷酸根（hexafluorophosphate）等含阴离子组成的离子液体是研究热点。它们能有效改善药物溶解性，但存在两大短板：生物降解性差、毒性较高，且可能引发环境风险，限制了临床应用。

2. 新世代离子液体：安全性与功能性兼具

为解决旧世代的缺陷，研究者将目光转向生物相容性更高的成分，推动了新世代离子液体的诞生：

• 氨基酸基离子液体：Ohno 团队以氨基酸为阴离子（如甘氨酸、丙氨酸），与 1 - 乙基 - 3 - 甲基咪唑鎓等阳离子结合，通过调整氨基酸侧链和化学修饰，可调控粘性、玻璃化温度等物性，生物相容性显著提升。

• 胆碱基离子液体：Mitragotri 团队开发的 CAGE（choline and geranic acid）是典型代表。由生物体内天然存在的胆碱（阳离子）和香叶酸（阴离子）组成，不仅安全性高，还自带抗菌活性，已被广泛用于多种药物的经皮吸收研究。

• 医用级离子液体库（ILTS）：MEDRx 株式会社建立的 ILTS 技术，精选已证实人体适用性的化合物组合，拥有 100-200 种离子液体库，可根据药物特性灵活选择，兼顾高安全性和高效性。

新世代离子液体的另一大优势是 “协同使用" 能力：可与水、油或微乳液复配，作为水层 / 油层成分增强药物溶解。例如，Goto 团队将离子液体与肉豆蔻酸异丙酯（油相）、吐温 - 80（表面活性剂）组成 IL/O 微乳液，显著提升了药物的皮肤渗透性。

离子液体的重要功能：溶解、稳定、促吸收 “三位一体"

离子液体在经皮给药中的价值，源于其在药物溶解、稳定和透皮促进三方面的独特作用，这些机制已被大量研究证实。

1. 溶解辅助：突破难溶性药物的 “瓶颈"

多数药物（尤其是小分子化学药）因水溶性差难以制成制剂，离子液体通过多种分子间相互作用解决这一问题：

• π-π 相互作用与氢键：含芳香环的药物（如心血管药 LASSBio-294）可与咪唑鎓阳离子的咪唑环形成 π-π 相互作用，同时与乙酸根等阴离子的氧原子形成氢键，溶解度显著提升。

• 药物离子液体化：将难溶性药物直接转化为离子液体是更有效的方案。例如，弱碱性药物与脂溶性阴离子（如十二烷基硫酸根）结合后，可形成自组装纳米粒子，溶解度提升数十倍；弱酸性药物托芬那酸（tolfenamic acid）与脂溶性阳离子（如丁基十二烷基二甲基铵）结合，也能通过类似机制增强溶解。

这种 “量身定制" 的溶解策略，让许多 “躺平" 在实验室的难溶性候选药物重获开发可能。

2. 稳定化：为生物制剂 “保驾护航"

蛋白质、核酸等生物制剂易受温度、酶、pH 影响而降解，离子液体的加入可显著提升其稳定性：

• 保护核酸：siRNA 易被皮肤中的 RNase 降解，而胆碱 - 磷酸二氢根离子液体可通过浓度依赖方式抑制 RNase 活性，同时提高 siRNA 的融解温度，增强热稳定性。

• 稳定 DNA 与蛋白质：胆碱阳离子可与 DNA 骨架形成静电相互作用，并与小沟（minor groove）产生疏水作用，维持 DNA 结构稳定；对于蛋白质，离子液体可抑制 pH、热或振动引起的聚集和失活（如胰岛素在特定离子液体中可减少聚集）。

这一特性让离子液体成为 mRNA 疫苗、抗体药物等生物制剂经皮给药的 “保护伞"。

3. 吸收促进：打开角质层的 “三重门"

角质层的细胞间脂质和角蛋白是药物透皮的主要障碍，离子液体通过多重机制突破这一屏障：

• 扰乱细胞间脂质：CAGE 等离子液体可抽出角质层中的脂质，同时增加其流动性，形成药物渗透通道；1 - 辛基 - 3 - 甲基咪唑鎓离子液体的短烷基链可在脂质膜疏水区域制造空隙，提升通透性。

• 影响角蛋白：离子液体可改变角蛋白的排列结构，降低其对药物的阻碍（如含离子液体的微乳液可扰乱角蛋白定向性）。

• 调节药物 - 皮肤相互作用：部分离子液体可阻断药物与皮肤成分的结合（如 zaltoprofen 与神经酰胺的氢键），促进药物在皮肤中的扩散。

这种 “多管齐下" 的促吸收机制，让大分子药物透皮从 “不可能" 变为 “常规操作"。

安全性：临床转化的 “红线" 与应对策略

离子液体的临床应用必须跨过 “安全性" 这道坎。其毒性与阳离子、阴离子的结构密切相关，需针对性评估：

1. 阳离子：烷基链长度是重要

咪唑鎓、吡啶鎓等阳离子的烷基链越长，与生物膜的相互作用越强，膜损伤风险越高。例如，长链烷基咪唑鎓对皮肤角质形成细胞的毒性显著高于短链；而胆碱等天然来源的阳离子，毒性远低于传统咪唑鎓。

2. 阴离子：脂溶性与水解性需警惕

阴离子毒性整体较低，但脂溶性高或易水解的阴离子（如三氰基甲烷根、硫氰酸）毒性较高；而二甲磷酸根、根等阴离子对成纤维细胞的毒性较弱。

3. 安全案例与优化方向

• CAGE：兼具抗菌活性和低皮肤刺激性，对细菌杀伤强但对正常细胞毒性低，已进入临床研究。

• ILTS 技术：基于人体使用过的安全成分组合，毒性风险可控，相关贴剂已推进至临床。

• 评估标准：皮肤应用需重点关注角质形成细胞毒性，建议结合三维皮肤模型等体外模型综合评价。

通过优化离子组合（如缩短烷基链、选用天然来源离子），可在保证功效的同时将毒性降低。

临床应用：从实验室到病床的 “突破清单"

离子液体经皮制剂的研发已从基础研究迈向临床，覆盖多个疾病领域，部分产品已接近上市。

1. 疼痛与炎症：NSAIDs 的 “透皮升级"

非甾体抗炎药（NSAIDs）是经皮给药的重点方向，离子液体的加入让其效率和安全性更上一层楼：

• 依托度酸- 离子液体：依托度酸水溶性差，形成离子液体后，溶解度提升 80 倍，透皮量显著增加，镇痛抗炎效果更持久。

• 布洛芬 - 氨基酸离子液体：布洛芬与甘氨酸、丙氨酸形成的离子液体，水溶性提升 5 倍以上，透皮性增强且无明显细胞毒性，适合长期外用。

2. 皮肤疾病：从 “表面" 到 “深层" 的治疗

皮肤疾病的局部给药可减少全身副作用，离子液体让药物直达病灶：

• 特应性皮炎：STAT6 是诱发炎症的重要因子，其诱饵 ODN（寡核苷酸）在 ILTS 技术辅助下透皮性提升 4 倍，可抑制 IL-4、IL-13 等炎症因子，缓解皮肤肥厚。

• 银屑病：NFKBIZ 是银屑病恶化的驱动因子，将其 siRNA 溶于胆碱 - 香叶酸离子液体后，透皮量增加 5 倍，可降低 NFKBIZ 表达，减轻红斑和角质细胞过度增殖。

• 皮肤感染：CAGE 不仅能促进头孢他啶（ceftazidime）透皮，还可直接抑制生物膜形成，单独或与抗生素联用均能显著增强抗菌活性。

3. 癌症：经皮给药的 “精准打击"

皮肤相关癌症（如黑色素瘤）或体表肿瘤可通过离子液体经皮给药实现局部高浓度治疗：

• 黑色素瘤：BCL-2 抑制剂 navitoclax 在胆碱 - 辛酸离子液体中溶解度提升 150 倍，虽透皮总量略低，但真皮中药物浓度更高，肿瘤局部疗效增强且全身毒性降低。

• 癌症疫苗：OVA 肽、WT1 肽等肿瘤抗原在离子液体辅助下可高效透皮，激活皮肤中的抗原呈递细胞，诱导特异性 CD8+ T 细胞应答，抑制肺癌等肿瘤生长（如 ILTS 制剂可同时促进肽抗原和佐剂 resiquimod 吸收，增强免疫应答）。

4. 糖尿病：告别注射的 “长效控制"

胰岛素等多肽药物的经皮给药是糖尿病患者的福音：

• 胰岛素经皮制剂：胰岛素溶于 CAGE 后可保持二级结构，透皮后 4 小时内血糖降低 40%，作用持续 12 小时，有望替代部分注射制剂。

• 诺比列汀（nobiletin）透皮：作为黄酮类降糖药，nobiletin 在 CAGE 中透皮性增强，可实现长期平稳降糖，适合 2 型糖尿病管理。

临床进展与未来展望：从 “单点突破" 到 “全面开花"

目前，离子液体经皮制剂的临床转化已取得阶段性成果：

• MEDRx 公司：带状疱疹后神经痛治疗贴剂 Lydolyte 已完成临床，2023 年 3 月提交上市申请；替扎尼定（痉挛麻痹）、（镇痛）贴剂进入临床。

• CAGE Bio 公司：CAGE 为主成分的 CGB400 治疗酒渣鼻样皮炎的临床研究正在推进。

未来，随着 AMED 等机构对 “中分子药物经皮 / 经肠吸收促进技术" 的投入，离子液体的应用将从经皮扩展到更多给药途径。同时，新型离子液体的设计（如响应性智能离子液体）、联合其他促透技术（如微针、电穿孔）或将进一步突破现有瓶颈。

对于制药研发人员而言，离子液体的价值不仅在于 “解决问题"，更在于 “创造可能"—— 它让原本因给药限制被放弃的候选药物重获生机，让复杂制剂的开发变得更简单高效。或许在不久的将来，“一抹就好" 的胰岛素、“一贴抗癌" 的靶向药，将成为临床常态。

离子液体在经皮给药领域的崛起， “材料创新" 推动 “制剂革命" 。从突破角质层屏障到稳定生物制剂，从实验室的分子设计到临床的贴剂应用，它正一步步改写经皮给药的 “规则手册"。对于制药研发人员而言，把握离子液体的特性与应用逻辑，或将在新一轮制剂创新浪潮中抢占先机。未来已来，离子液体与经皮给药的结合，终将为患者带来更安全、更便捷、更有效的治疗选择。

参考文献

1）Taro Shimizu, Hidetoshi Hamamoto, Tatsuhiro Ishida, Development and medical application of ionic liquid-based transdermal formulations, Drug Delivery System, 2023, Volume 38, Issue 3, Pages 230-238,

2）Gomes, J.M., et al., Chem. Soc. Rev., 48, 4317-4335（2019）

3）Ohno, H., et al., Acc Chem. Res., 40, 1122-1129（2007）

4）Fukumoto, K., et al., J. Am. Chem. Soc., 127, 2398-2399（2005）

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