促进药物透皮和真皮滞留的纳米经皮给药系统研究

王慧婷，何杰滢，时军,2，张展豪，黄志鸿

(1.广东药科大学中药学院; 2.广东省局部精准递药制剂工程技术研究中心，广东 广州 510006)

经皮给药系统 (transdermal drug delivery system，TDDS)是指在皮肤给药，药物以恒定速度(或接近恒定速度)进入皮肤，通过皮肤表面与皮肤深层之间存在的药物浓度差以被动扩散的方式透过角质层，到达真皮层的毛细血管，通过体循环或局部微循环到达靶部位发挥作用，对全身或局部起到一定治疗作用的一类制剂[1-4]。药物透过皮肤达到有效局部组织药物浓度或血药浓度，从而实现疾病预防或治疗的作用。

皮肤疾病是一种常见病和好发病，相关症状易造成颜面、形象损伤和精神负担，无损、非手术方式已成为皮肤疾病治疗的热点和趋势[5]。皮肤疾病治疗，效果与药物在皮肤病灶部位的药物浓度密切相关，往往不需要药物进入血液循环，因此，皮肤疾病常采用外用药物治疗。皮肤疾病外用治疗，可避免口服给药可能发生的肝脏首过效应及胃肠灭活，减少了副作用；患者可以自主用药，相对减少患者个体间差异和个体内差异，但是，药物透皮效率和真皮滞留效应是制约皮肤疾病外用治疗效果的关键因素。传统的皮肤局部给药剂型如软膏剂、乳膏剂、凝胶剂、溶液剂等，一方面大部分药物不能渗透进入皮肤内，受阻于角质层的屏障功能，另一方面，药物在皮肤表面的保留时间较短而影响治疗效果，需每日多次给药，患者用药的顺应性不佳，不适用于慢性皮肤病患者[6]。

由于纳米制剂粒径小，易和细胞发生融合，不改变皮肤结构，促进药物透过皮肤角质层屏障，在皮肤表面和皮肤内部建立药物贮库，可起到局部长效治疗作用[7-8]。与传统半固体外用膏剂类剂型相比，纳米制剂在减少给药次数、提高患者顺应性和改善治疗效果等方面具有较大潜力，已成为经皮给药系统的研究热点。纳米经皮给药系统促进药物透皮和真皮滞留作用过程见图1。

图1 纳米经皮给药系统促进药物透皮和真皮滞留作用过程Figure 1 Process of nanoscale transdermal drug delivery system on promotion of drug penetration and dermal retention

1 脂质体

脂质体是将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微小囊泡，也称为类脂小球或液晶微囊。因为其结构类似生物膜，所以又被称为“人工生物膜”，可包封水溶性和脂溶性药物。脂质体作为药物载体，结构与表皮类似，与皮肤组织的生物相容性好，能起到增加药物溶解度、促进药物渗透、延长药物释放时间的作用，从而减轻药物的不良反应，载体的保护作用还可以避免药物被酶破坏，为透皮给药提供安全高效的透皮速率[9-10]。

1965年英国学者Bangham将磷脂分散在水中进行电镜观察时首次发现脂质体，其作为一个封闭的双层磷脂系统被首次提出[11]。1980年Mezei和Gulasekharam首次将脂质体作为局部透皮给药治疗的剂型应用，曲安奈德在其作用部位皮肤表皮和真皮组织中的浓度比全身水平高4～5倍[12]。1988年载有益康唑的脂质体凝胶“PevarylLipogel”在瑞士由Cilag制药公司注册，并在瑞士、意大利、比利时等国上市销售，是第一个用于皮肤疾病治疗的脂质体产品[11]。之后逐渐开发出了如长循环脂质体、触发释放脂质体、脂质体核酸聚合物、免疫脂质体等新型的给药载体。但是，脂质体在进行全身性治疗时的药物效果有限且其稳定性不佳，为促进脂质体更好地透过皮肤屏障，所以在常规脂质体的基础上又衍生出一系列新型脂质体，如传递体、醇质体、甘油体、非离子表面活性剂泡囊等新的药物载体[13]。

中药乌头所含的活性成分高乌甲素，是一种具有显著镇痛作用的生物碱单体成分，中药莪术所含的活性成分莪术油，是治疗银屑病的有效成分之一，将这两种成分分别制成普通凝胶与脂质体凝胶比较药物体外透皮吸收效果，结果显示脂质体凝胶相较于普通凝胶，药物累积透过量显著降低而在皮肤中的滞留量显著升高，从而表明脂质体有利于发挥局部治疗作用[14-15]。有研究也表明，将临床常用于治疗湿疹、痤疮等症的丹皮酚制成脂质体凝胶后，除能够提高局部皮肤药物含量外,也能够提高药物的透皮量[16]。此外，大量报道也证实使用脂质体作为载体可以显著提高多种药物的皮肤递送能力，如氟康唑、氯康唑、特比萘芬、达托霉素等[5]。近年来，有关利用脂质体作为药物载体进行皮肤疾病治疗的研究和报道越来越多，脂质体在皮肤疾病治疗领域有着良好的应用前景。

2 纳米粒

纳米粒是将适宜的高分子材料制成粒径通常在1～1 000 nm范围内的固态胶体分散系统[17]。脂质纳米粒主要包含固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles,SLNs)和纳米结构的脂质纳米粒(nanostructured lipid nanoparticles,NLCs)。固体脂质纳米粒作为药物载体在过去几十年已经被广泛用于生物医药领域[]，具有比一般脂质体更好的生理相容性，提高了药物稳定性并减少药物对皮肤的刺激性，避免药物进入全身血液循环，减轻不良反应[18-19]。

毛艳菲等研究表明白藜芦醇纳米粒联合丝素凝胶能够通过抑制皮肤真皮层TNF-α、IL-6和IL-8等炎症因子的释放，从而有效治疗银屑病，有望成为临床银屑病治疗的新方法[20]。王帅等研究表明载血管内皮生长因子-165(VEGF-165)壳聚糖纳米粒能够提高VEGF-165的生物利用度，延缓大鼠放射性皮肤损伤的发生发展[21]。郭思旖等研究表明，丹皮酚-蜗牛黏液纳米凝胶(PAE-HAM-Gels)安全性好，透皮性能及真皮滞留能力良好，对兔耳增生性瘢痕具有良好的防治作用[22]。刘俊丽等研究表明，虾青素/天然DNA/壳聚糖纳米粒(Ast/DC)的24 h累积透皮吸收量比游离虾青素提高20.7%，Ast/DC能有效保护小鼠皮肤，抵御紫外照射引起的皮肤光老化[23]。

3 微针

微针是通过在皮肤上制造微米级的药物运输通道来进行给药的新型经皮载药系统，能够增强皮肤对药物特别是大分子药物的渗透，并且只刺穿角质层而不会到达神经分布丰富的皮肤深层组织。1971年，Gerstel等首次在经皮药物传递中运用微针,奠定了微针在经皮药物传输系统中的应用基础[24]。20世纪90年代，Henry等首次报道实心硅微针芯片用于药物经皮释放后,出现了很多微针导入药物的研究[25]。随着时代的发展，微针的制作工艺得到改进，新型的纳米微针逐渐被研究应用于临床。

在经皮给药技术中，微针显示了广泛的应用前景[26]。微米级阵列细针刺入皮肤后，在角质层形成多个微米级通道，促进疫苗、大分子药物或微粒渗透[27]。ACS Nano报道了一种帮助生发的微针贴片，将诱导毛囊激活的药物与MSCs来源的外泌体装载于微针贴片联合给药，在动物模型上验证了这种给药策略可有效促进毛发生长[28]。微针产品Dermaroller广泛应用于瘢痕、红斑、色素沉着的预防与治疗[29]。微针导入药物(如氟尿嘧啶)在我国美容整形外科中应用较为广泛，疗效确切[30]。

生物降解的微针具备足够的力学强度插入皮肤且具有广泛的安全性，并且在角质层建立微通道而加强药物的渗透吸收，促进药物的真皮滞留[31]。各种类型的微针装置，单独使用或与射频、电离子促渗、光动力疗法和激光等其他疗法结合运用，可用于治疗多种皮肤病，如脂溢性角化、皱纹、黄褐斑、多毛症和瘢痕等[32]。

4 微乳

微乳是由表面活性剂、助表面活性剂、水相和油相按适当比例在溶媒中自发形成的透明或半透明、低黏度、胶状、各向同性的热力学稳定的液-液分散体系。因微乳具有良好的局部给药和透皮特性，从20世纪90年代开始，微乳作为透皮给药系统的研究已经成为药剂学研究的热点。微乳能增加亲水或亲脂性药物的溶解性，增加角质层脂质双层流动性，作用于皮肤毛囊透皮吸收，从而促进药物透过皮肤。微乳能使药物免受降解，缓慢释放药物，增强药物稳定性，减少药物的刺激性和副作用。

微乳作为一种新型经皮给药系统，由于其较低的表面张力，易于润湿皮肤，具有良好的透皮能力[33]。Rai等对纳米乳作为透皮给药载体的处方开发、稳定性、应用、影响因素等方面进行了综述[34]。Souza等回顾了纳米乳在皮肤病学领域中使用的主要治疗方法以及与其他治疗方法相比的结果和优势，结果表明纳米乳在功效、安全性、渗透性和生物利用度方面具有更好的性能[35]。

5 外泌体

外泌体(exosomes)是一种由细胞分泌的直径40～150 nm、密度1.09～1.18 g/mL的具有双层磷脂膜结构的囊泡样物质。外泌体具有易于体外扩增、低排斥反应等优势，具有良好的靶向性和低免疫原性，是近年来兴起的一种极具发展潜力的生物技术产品，在皮肤组织再生中具有巨大的临床应用前景。多种干细胞外泌体可预防损伤后皮肤组织过度增生和瘢痕形成，研究发现人脐带间质干细胞外泌体(huc-MScs Exo)能够加快深Ⅱ度烫伤皮肤愈合，预防损伤后皮肤过度增生和瘢痕形成[36]。2018年4月，FDA批准了Aegle Therapeutics公司首个EV新药AGLE-102的申请，用于烧伤和大疱性表皮松解症患者的治疗，目前正在进行临床试验。

外泌体有储存稳定、可高效向伤口富集而且富含多种蛋白质和miRNA，发挥促进创面愈合与抑制瘢痕形成的双重功效等优势，具有良好的组织再生修复潜力。仿生型药物递送系统以天然微粒载体为基础，具有良好的靶向性和低免疫原性，是近年来兴起的一种极具发展潜力的药物递送系统。有使用转染iRGD的外泌体包裹阿霉素作用于成纤维细胞，从而抑制瘢痕的研究[37]。

7 展望

纳米载体将药物定向输送至真皮层，同时提高其稳定性和安全性，在经皮给药治疗皮肤疾病领域显示良好的应用前景。近年来，随着科学技术的不断发展，我国的纳米经皮给药理论的研究已经取得了明显成就，但是目前相关研究尚处于基础阶段，纳米中药经皮给药制剂的制备技术还不是很成熟，稳定性、安全性和载体辅料注册等技术问题亟待解决。中医用药有成熟的外治理论，但中药复方药味多、成分复杂、有效成分多样，给中药纳米化制剂的研究开发带来很多困难。因此，如何在中医用药理论指导下，发挥中医药特色，增加透皮给药的透过量，促进药物真皮滞留，是中药经皮给药制剂研制的努力方向。总之，随着透皮技术研究的不断进步，纳米经皮给药系统在皮肤病防治方面将发挥更大的作用。纳米经皮给药系统不仅给药方便，增加了患者的耐受性，而且可操作性强，市场潜力巨大，值得我们继续深入研讨和挖掘。