Dermapen微针增强葡萄糖酸氯己定皮肤渗透

文献分享 |Dermapen微针增强葡萄糖酸氯己定皮肤渗透—基于飞行时间二次离子质谱ToF–SIMS的分析研究 

引言：

Melissa Kirkby、Akmal Bin Sabri等来自英国基尔大学、诺丁汉大学等机构的研究人员，在《Pharmaceutical Research》（2022年，Vol.39, 1945-1958，DOI:10.1007/s11095-022-03309-8）发表研究，探究Dermapen®固体振荡微针系统联合葡萄糖酸氯己定（CHG）-纤维素（HEC）凝胶的透皮递送效果，为手术前皮肤深层消毒提供新方案。

摘要：

目的

葡萄糖酸氯己定（CHG）是一线消毒剂，因其疗效确切、安全性良好，术前常以局部溶液形式涂抹于皮肤。但CHG的理化性质限制了其皮肤渗透能力，使其无法触及深层皮肤中潜藏的致病菌。因此，本研究探究了固体振荡微针系统（Dermapen®）与CHG-纤维素（HEC）凝胶联合使用的效用，旨在改善CHG的皮内递送效果。

方法

采用Franz扩散池与飞行时间二次离子质谱（ToF–SIMS）技术，评估商用产品海必净（Hibiscrub®）及含1%或4%（质量分数）CHG的HEC-CHG凝胶，在完整皮肤或经不同阵列数微针预处理皮肤中的渗透情况。

结果

与海必净（4%质量体积分数CHG）相比，1%和4%质量分数CHG凝胶在微针预处理皮肤中可显著提升CHG的渗透深度，且微针阵列数越多，增强效果越显著。ToF–SIMS分析显示，CHG的渗透深度足以到达通常藏匿致病菌的皮肤层（该深度为海必净目前无法触及），且在活性表皮中存在潜在横向扩散现象。

结论

本研究表明，微针预处理皮肤后涂抹HEC-CHG凝胶，是改善CHG皮肤渗透的可行策略。这种增强的皮内递送方式，可为手术后继发皮肤或软组织感染风险人群提供更有效的皮肤消毒，具有重要临床价值。

关键词

葡萄糖酸氯己定 · 微针 · 皮肤成像 · 皮肤渗透 · 飞行时间二次离子质谱（ToF–SIMS）

实验方法

仪器与耗材

Franz型扩散池，购自英国剑桥郡索厄姆市Soham Scientific公司。

Dermapen®装置，购自英国北约克郡克纳斯伯勒市Dermapen Ltd.公司。

Zeta Profilometer光学显微镜，购自美国加利福尼亚州米尔皮塔斯市KLA-Tenor公司。

Biox AquaFlux经皮水分流失测量仪（型号AF200）。

注射器过滤器（0.2 μm，直径15 mm）、HPLC样品瓶（1.5 mL压盖瓶，规格32×11.6 mm）、压盖瓶盖（1.0 mm）、D-Squame™标准胶带。

飞行时间二次离子质谱（ToF–SIMS）IV仪器，购自德国明斯特市IONTOF GmbH公司。

整体评估方案

采用Franz扩散池与飞行时间二次离子质谱（ToF–SIMS）技术，评估商用产品海必净（Hibiscrub®，含4%质量体积分数CHG）及含1%或4%质量分数CHG的HEC-CHG凝胶，在完整皮肤或经不同阵列数微针预处理皮肤中的渗透情况。

CHG制剂的皮肤渗透实验

采用离体Franz型扩散池评估CHG的皮肤渗透效果，首先使用Biox AquaFlux经皮水分流失测量仪（型号AF200）检测每个皮肤样本的TEWL值，以验证皮肤完整性。

将合格的皮肤样本置于软木垫上支撑，以微针振荡速度（8000转/分钟）垂直应用Dermapen®装置处理皮肤10秒。

微针处理后，立即将皮肤放入扩散池装置中，并在皮肤表面涂抹相应制剂；扩散池内加入磷酸盐缓冲液（pH 7.4）作为受体液，全程置于37℃水浴中孵育。

持续24小时定期采集受体液样本，实验结束后拆卸扩散池，用吸水纸巾清除皮肤表面残留的制剂，将皮肤风干1小时。

采用D-Squame™标准胶带，通过滚轮用力按压后快速剥离的方式，连续剥离皮肤处理区域21次以获取角质层细胞，胶带按要求单独收集或混合收集。

将所有胶带中的CHG提取至5 mL流动相溶液中，用于HPLC定量分析；用于ToF–SIMS分析的胶带，在剥离皮肤后将粘性面朝上放置在玻璃显微镜载玻片上，并用双面透明胶带固定。

为明确药物在皮肤内的分布情况，对皮肤样本进行冷冻切片，同时采用垂直切片和横向切片两种方式进行后续分析。

结果

与海必净（4%质量体积分数CHG）相比，1%和4%质量分数CHG凝胶在微针预处理皮肤中可显著提升CHG的渗透深度，且微针阵列数越多，增强效果越显著。ToF–SIMS分析显示，CHG的渗透深度足以到达通常藏匿致病菌的皮肤层（该深度为海必净目前无法触及），且在活性表皮中存在潜在横向扩散现象。

结论

本研究表明，微针预处理皮肤后涂抹HEC-CHG凝胶，是改善CHG皮肤渗透的可行策略。这种增强的皮内递送方式，可为手术后继发皮肤或软组织感染风险人群提供更有效的皮肤消毒，具有重要临床价值。

参考文献：

[1]       Kirkby M, Sabri AB, Scurr DJ, et al. Microneedle-Mediated Permeation Enhancement of Chlorhexidine Digluconate: Mechanistic Insights Through Imaging Mass Spectrometry. Pharmaceutical Research, 2022, 39:1945–1958.

[2]Peng K, Vora LK, Tekko IA, et al. Dissolving microneedle patches loaded with amphotericin B microparticles for localised and sustained intradermal delivery: Potential for enhanced treatment of cutaneous fungal infections. J Control Release, 2021, 339:361–380.

[3]Sabri AH, Anjani QK, Utomo E, et al. Development and characterization of a dry reservoir-hydrogel-forming microneedles composite for minimally invasive delivery of cefazolin. Int J Pharm, 2022, 617:121593.