实验探究 | 经皮失水与电阻法检测IVPT实验皮肤完整性的灵敏度评估

 
 

体外透皮试验（IVPT）可用于评估经皮给药制剂中的药物到达皮肤作用部位或附近的速率和程度，模拟药品在生理条件下的透皮过程，为评价制剂的安全性和有效性提供保证。

皮肤是药物透皮吸收的关键媒介，IVPT研究通常是采用人或动物的离体皮肤及合适的分析方法，动态监测给药后特定时间内透过皮肤的药物量和渗透速率。因此，皮肤的屏障完整性对于IVPT研究的结果具有决定性影响。

屏障受损的皮肤通常会导致药物渗透速率异常偏高［1］，无法准确反映药物在正常皮肤条件下的透皮吸收情况，影响实验结果的可靠性。正因如此，NMPA、FDA、USP、EMA等相关法规建议在进行IVPT研究前后，必须严格检查皮肤的完整性［2-5］，确保使用的皮肤样本符合实验要求，经皮水分流失（TEWL）测量法和皮肤电阻率测定法是推荐方法。

在实际的实验过程中，对于损伤比较明显的皮肤，我们可以通过观察皮肤颜色、表面质地和形状的变化（如红肿、溃疡、干裂痕迹等），或者轻轻触摸皮肤，感受皮肤表面的粗糙度和平整度，来判断是否存在破损。那么，对于有轻微损伤的皮肤，肉眼难以观察到的情况，我们该如何来进行区分呢？IVPT试验中所用到的皮肤完整性检测仪器是否可以灵敏区分屏障受损的皮肤呢？我们对此进行了验证。
 实验与结果

选取一片外观完好的巴马小香猪皮肤（合邦科仪），将其安装在扩散池上，于32℃平衡半个小时，分别对其进行经皮水分流失（瑞士SKT、芬兰Delfin、日本ASCH 3个不同品牌的仪器）和电阻（瑞士SKT）的检测，之后分别在皮肤上用针穿刺1孔、3孔、5孔、7孔、9孔，然后再分别进行经皮水分流失和电阻的检测，记录数据，实验结果如下：

图1. 完好和穿刺不同孔数的皮肤电阻对比

由图1可知，皮肤的电阻随穿刺孔数的增加而减小，穿刺1孔时，皮肤的电阻减小1倍，穿刺3孔时，电阻又减小1倍，随着穿刺孔数增加，电阻减小幅度变缓。

图2. 完好和穿刺不同孔数的皮肤经皮失水对比

由图2可知，随着穿刺孔数的增加，3个不同品牌的经皮水分流失检测仪检测到的数据均呈现逐渐增加的趋势，且孔数在3个以内时增加的幅度较小，5孔以上时，经皮水分值显著增大。

 讨论
通过上述实验可知，穿刺破坏了皮肤屏障功能，使用皮肤完整性检测仪器对其进行检测可以发现，随着皮肤破坏程度增加，其经皮失水（TEWL）值呈现增加的趋势，而其电阻呈现明显减小的趋势。该实验说明，用电阻法和经皮失水（TEWL）法来检测皮肤的完整性是灵敏的，据此，我们可以区分皮肤屏障严重受损的皮肤，控制皮肤质量，降低体外透皮试验的相对标准偏差，以保证实验结果的可靠性和重复性。
从实验结果还可以发现，电阻法和经皮失水（TEWL）法在检测皮肤屏障完整性方面存在一定的差异，可能是由于这两种方法分别测量的是不同的皮肤屏障特性。电阻法测量的是离子在皮肤上的传输，它与通过皮肤极性通路的皮肤渗透有关［6］。而经皮失水（TEWL）法测量的是水分在皮肤上的渗透，可能与皮肤脂质途径有关，因为皮肤脂质是水渗透的主要屏障［7］。

图3. 角质层的“砖块和砂浆”模型和渗透途径［8］

另外，需要进一步说明的是，虽然相关法规并没有将电阻法和经皮失水（TEWL）法作为互相替代的方法来描述，但是，皮肤电阻测试是更加成熟的方法，其与皮肤渗透性的关系也经过了验证（点击查看：不同电阻抗的皮肤对药物累积渗透量的影响研究），检测方法亦有相关的标准支持［9］，而经皮失水（TEWL）值的测量尚无相关计量标准，且不同厂商的设备检测原理不尽相同，测量数值差距较大［10］。

 
瑞士SKT公司ER2310皮肤电阻抗测定仪
  • 仪器操作简单：智能换挡，无需反复测量和手动调挡，测量一次即可。
  • 检测速度飞快：毫秒级速度，工作效率提升立竿见影。
  • 实验结果稳定可靠：不受实验室温湿度影响，大大提高IVPT结果可靠性。

 

 
瑞士SKT公司TE-007经皮水分流失测量仪
  • 通过测量TEWL值来反映皮肤屏障的完整性；
  • 用于体外透皮试验(IVPT)中离体皮肤的完整性评价(SIFT)。
  • 可单独使用或与电脑连接一起使用。
  • 便携，无电线，可轻松测量。

 

参考文献：

［1］Imhof RE, De Jesus ME, Xiao P, et al. Closed-chamber transepidermal water loss measurement: microclimate, calibration and performance[J]. Int J Cosmet Sci, 2009,31(2):97-118.

［2］NMPA. (20240715). 局部起效化学仿制药体外释放(IVRT)与体外透皮(IVPT)研究技术指导原则(征求意见稿)[Z].

［3］PF48(3). General Chapters 1724: Semisolid drug products-performance tests[S]. 2022.

［4］FDA. Guidance for industry in vitro permeation test studies for topical drug products submitted in ANDAs

［5］EMA, CHMP: draft guideline on quality and equivalence of topical products [S]. 2018．

［6］Li, S.K., Peck, K.D. Passive and iontophoretic transport through the skin polar pathway[J]. Skin Pharmacol Physiol, 2013, 26:243-253.

［7］Grubauer, G., Feingold, K.R., Harris, R.M., et al. Lipid content and lipid type as determinants of the epidermal permeability barrier[J]. Journal of Lipid Research, 1989,30:89-96.

［8］Phys. Chem. Chem. Phys., 2011,13, 5215-5222

［9］ISO 20495:2018,Traditional Chinese medicine—Skin electrical resistance measurement devices[S]，2018.

［10］Imhof RE, De Jesus ME, Xiao P, Ciortea LI, Berg EP. Closed-chamber transepidermal water loss measurement: microclimate, calibration and performance. Int J Cosmet Sci. 2009 Apr;31(2):97-118.

 

 

 

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