文献分享 | 离体皮肤厚度和经皮电阻测试值大小TEER的关系研究

在透皮给药制剂研发中，体外皮肤渗透实验是常用的实验操作。由于人体皮肤获取困难且存在伦理争议，动物皮肤常作为替代模型。但动物皮肤的厚度差异是否会影响药物渗透结果？这一问题直接关系到实验数据对人体吸收的预测价值。Hiroyuki Takeuchi研究团队以SD大鼠和尤卡坦微型猪（YMP）为模型，系统探究了皮肤厚度对三种不同理化性质药物透皮渗透性的影响，为透皮给药研究提供了重要参考。相关研究成果发表在《Biological and Pharmaceutical Bulletin》。

研究背景

为什么关注离体皮肤模型厚度

皮肤并非均质膜，由角质层（SC）、活性表皮和真皮（VED）等组成。角质层长期被视为药物透皮的主要屏障，但近年研究发现，活性表皮和真皮也能显著影响药物渗透。OECD指南虽建议体外实验避免使用厚度超过1mm的皮肤，却未明确皮肤厚度与药物渗透性的量化关系。

此前研究已证实，SD大鼠和尤卡坦微型猪皮肤的渗透稳定性优于人体皮肤，且微型猪皮肤渗透特性与人体更接近。本研究进一步聚焦“皮肤厚度"这一变量，选用三种代表性药物——亲水性的尼可地尔（NR）、亲脂性的硝酸异山梨酯（ISDN）和高亲脂性的氟比洛芬（FP），旨在明确皮肤厚度对药物渗透的影响规律，为体外实验皮肤模型选择提供依据。

实验设计

1. 药物选择与检测方法

三种药物的理化性质差异显著，覆盖不同透皮特性，具体参数如下：

采用改良Franz扩散池进行体外渗透实验，接收液为蒸馏水或pH7.4磷酸盐缓冲液，保持32℃恒温搅拌。通过LC-MS/MS检测NR和FP浓度，HPLC-UV检测ISDN浓度，计算稳态渗透速率（J）、滞后时间（t）和电阻比（Rved/Rtot）等实验参数。

2. 实验材料与模型制备

选用8周龄雄性SD大鼠和5月龄雌性尤卡坦微型猪的背部皮肤，制备四种皮肤样本：完整皮肤、真皮分离皮肤（仅保留部分真皮）、去角质层皮肤（胶带剥离10-30次）、去角质层+真皮分离皮肤。通过电动皮肤切片机控制厚度，大鼠皮肤厚度设为0.4、0.9、1.2mm三个梯度，微型猪皮肤设为0.4、0.9、1.8、2.8mm四个梯度，所有样本均经厚度计测量。

          ASCH VAPOSCAN经皮水分流失测量仪

实验结果：皮肤厚度的影响规律

1. 渗透速率与滞后时间：厚度越厚，渗透越难

两种动物皮肤均呈现一致规律：随着皮肤厚度增加，三种药物的渗透速率显著下降，滞后时间明显延长，且微型猪皮肤的变化幅度更大。

大鼠皮肤实验中，完整皮肤（1.2mm）的药物渗透速率仅为0.4mm真皮分离皮肤的78%-84%，而滞后时间却延长3.6-110倍，其中高亲脂性的FP滞后时间变化显著。剥离角质层后，皮肤厚度的影响更突出——1.2mm去角质层皮肤的NR渗透速率仅为0.4mm去角质层+真皮分离皮肤的21%。

尼可地尔（NR）、硝酸异山梨酯（ISDN）和氟比洛芬（FP）通过完整(Intact)、真皮分离(Split)、去角质层或去角质层 + 真皮分离大鼠皮肤的累积量时间曲线（皮肤厚度：0.4、0.9 或 1.2 mm）

微型猪皮肤的变化更具研究参考价值：2.8mm完整皮肤的NR、ISDN、FP渗透速率分别为0.4mm真皮分离皮肤的44%、49%、36%，且差异均具统计学意义。滞后时间方面，完整皮肤的FP滞后时间是0.4mm皮肤的4.3倍，亲脂药物对厚度变化更敏感。

尼可地尔（NR）、硝酸异山梨酯（ISDN）和氟比洛芬（FP）通过真皮分离(Split)、完整(Intact)、去角质层 + 真皮分离或去角质层尤卡坦微型猪（YMP）皮肤的累积量时间曲线（皮肤厚度：0.4、0.9、1.8 或 2.8 mm）

2. 电阻特性：真皮厚度决定活性层屏障作用

皮肤电阻与渗透能力负相关，R（总电阻）=R（角质层电阻）+R（活性表皮+真皮电阻）。研究发现，R与皮肤厚度呈强正相关（相关系数r≥0.938），且微型猪皮肤的R增长斜率更大。

Rved/Rtot比值（活性层电阻占总电阻比例）揭示了规律：微型猪皮肤中，亲脂药物（ISDN、FP）的该比值显著高于亲水性NR，且随真皮厚度增加而上升。2.8mm完整微型猪皮肤的FP比值达52.5%，意味着真皮已成为亲脂药物透皮的主要屏障之一；而大鼠皮肤中该比值高仅29.9%，说明其真皮屏障作用较弱。

NR、ISDN和FP的电阻值与角质剥离皮肤，角质剥离/分割大鼠皮肤厚度及YMP小型猪皮肤厚度的关系。

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             Labodorf  850C皮肤角质量测试仪

哪种皮肤模型更适合透皮实验

1. 动物模型选择：微型猪皮肤的厚度影响规律与人体更接近，尤其亲脂药物的渗透特性，比大鼠皮肤更适合作为人体透皮实验的替代模型。

2. 皮肤厚度标准：0.4mm真皮分离皮肤（薄真皮）的实验结果更适合预测人体经皮吸收速率。这是因为人体皮肤中药物在真皮深层（约0.2mm处）即被毛细血管吸收，过厚的真皮会夸大体外渗透阻力，导致结果偏差。

3. 药物特性考量：亲脂性药物对皮肤厚度更敏感，研发这类药物的透皮制剂时，需严格控制实验皮肤厚度一致性，避免因厚度差异导致的实验误差。

结论

皮肤厚度是影响药物体外透皮渗透性的重要变量之一，尤卡坦微型猪皮肤的厚度响应规律与人体更接近，亲脂药物受厚度影响更显著。为精准预测人体经皮吸收速率，透皮给药体外实验应优先选用0.4mm厚的真皮分离皮肤。这一结论为透皮制剂研发提供了标准化实验依据，有助于减少动物实验误差，加速透皮药物的研发进程。

参考文献

1. Takeuchi H, Ishida M, Furuya A, Todo H, Urano H, Sugibayashi K. Influence of skin thickness on the in vitro permeabilities of drugs through Sprague-Dawley rat or Yucatan micropig skin. Biol Pharm Bull. 2012;35(2):192 -202.    doi.org/10.1248/bpb.35.192

2. Maghraby G M E , Barry B W , Williams A C .Liposomes and skin: From drug delivery to model membranes[J].European Journal of Pharmaceutical Sciences Official Journal of the European Federation for Pharmaceutical Sciences, 2008, 34(4-5):203-222.   doi.org/10.1016/j.ejps.2008.05.002

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