透皮吸收测试中表面活性剂对皮肤屏障功能及透皮吸收的双重作用

透皮吸收测试是经皮给药制剂研发的核心环节，直接关系到药物疗效与安全性评估。表面活性剂作为透皮制剂中常用的辅料，其作用并非单一——既能通过改变皮肤屏障结构促进药物渗透，又可能因过度破坏皮肤角质层导致屏障功能损伤，甚至引发刺激性反应。这种“双重作用”是透皮吸收测试中需重点厘清的关键问题，直接影响制剂配方的合理性与临床应用价值。

皮肤屏障功能的结构基础与评估指标

皮肤屏障主要由角质层的“砖墙结构”构成：角质细胞（砖）通过细胞间脂质（主要为神经酰胺、胆固醇、游离脂肪酸）紧密连接，形成脂质双分子层，负责阻止外界物质侵入与体内水分流失。此外，角质细胞内的角蛋白与天然保湿因子（NMF）也参与维持屏障功能。

透皮吸收测试中，屏障功能的评估常用3类指标：经皮水分流失（TEWL），反映角质层完整性——TEWL升高提示屏障破坏；角质层含水量（电容法测定），下降说明保水能力降低；皮肤刺激性评分（如红斑指数），直接反映炎症反应。这些指标需与药物渗透量同步测定，才能全面评估表面活性剂的作用。

表面活性剂的分类及其与皮肤相互作用的初步特征

表面活性剂按离子型分为4类：阴离子（如十二烷基硫酸钠，SDS）、阳离子（如苯扎氯铵）、非离子（如吐温80、司盘60）、两性离子（如椰油酰胺丙基甜菜碱）。不同类型与皮肤的相互作用差异显著。

阴离子表面活性剂带负电荷，易与皮肤表面正电荷（角质细胞蛋白质）结合，渗透至细胞间脂质层破坏排列；阳离子通过电荷作用改变蛋白质构象，影响角质细胞稳定性；非离子依赖氢键与皮肤脂质结合，作用更温和；两性离子在生理pH下呈中性，刺激性最小。

阴离子表面活性剂对屏障功能的破坏与透皮促进作用

以SDS为例，其破坏屏障的机制有二：一是“溶胀效应”使角质细胞吸水膨胀，扩大细胞间脂质间隙；二是“脂质提取作用”——疏水链插入脂质双分子层，将神经酰胺、胆固醇从角质层中提取出来，破坏脂质完整性。

测试数据显示：1% SDS处理离体人皮30分钟后，TEWL从10 g/(m²·h)升至45 g/(m²·h)，脂质含量下降35%；模型药物咖啡因渗透量从12 μg/cm²增至32 μg/cm²（增1.7倍）。但2% SDS组，渗透量仅增至35 μg/cm²（增幅放缓），而TEWL升至60 g/(m²·h)，皮肤出现红斑，说明高浓度下破坏作用超过促进作用。

非离子表面活性剂的温和性与双重作用平衡

非离子表面活性剂如吐温80，亲水基团为聚氧乙烯链，疏水基团为失水山梨醇酯，通过“增溶作用”提高药物溶解度，同时“调节脂质流动性”轻度破坏脂质有序性，增加渗透通道。

以布洛芬为模型药物，0.5%吐温80组渗透量28 μg/cm²（增1.5倍），TEWL15 g/(m²·h)（升15%）；而1% SDS组渗透量32 μg/cm²，但TEWL45 g/(m²·h)。可见非离子表面活性剂能在较低刺激性下实现有效促进。

阳离子表面活性剂的特殊作用机制与风险

阳离子表面活性剂如苯扎氯铵，带正电荷，易与皮肤表面负电荷（毛囊上皮糖蛋白）结合，通过“蛋白质变性”破坏角质细胞角蛋白构象，影响细胞稳定性。同时，电荷吸引作用可促进阳离子药物（如利多卡因）渗透，增加皮肤滞留量。

测试显示：0.1%苯扎氯铵处理后，利多卡因渗透量增2倍，但角质层含水量从40%降至25%；0.5%组皮肤脱屑，TEWL升至30 g/(m²·h)，说明阳离子的风险在于蛋白质结构的不可逆损伤。

透皮吸收测试中药物渗透量的常用测定方法

药物渗透量常用Franz扩散池法：离体皮肤固定于供给室与接收室之间，供给室加含表面活性剂的制剂，接收室加pH 7.4 PBS，定时取样测药物浓度（HPLC/UV法），计算单位面积渗透量（μg/cm²）。

激光共聚焦显微镜（CLSM）可观察渗透深度：荧光标记药物与表面活性剂混合后，含吐温80的制剂中药物渗透至角质层下150 μm，空白组仅50 μm，直观反映促进作用。

屏障功能损伤的量化评估与可视化技术

拉曼光谱可精准评估脂质结构：角质层脂质特征峰（2850 cm⁻¹，C-H伸缩振动）强度反映脂质含量，峰宽反映有序度——表面活性剂处理后，峰强度下降提示脂质减少，峰宽增加说明有序度降低（流动性增加）。

例如，0.5%吐温80处理后，峰强度降10%，峰宽增5%（轻度破坏）；1% SDS处理后，峰强度降30%，峰宽增20%（严重紊乱）。这些数据定量描述屏障破坏程度，为配方优化提供依据。

双重作用下表面活性剂浓度的临界阈值探索

临界阈值是既促进透皮又不严重破坏屏障的最高浓度，需通过“量-效关系”测试确定。以吐温80为例，不同浓度对布洛芬渗透量与TEWL的影响：

0.1%组：渗透量增0.5倍，TEWL无变化；0.5%组：增1.5倍，TEWL升15%；1%组：增2倍，TEWL升30%；2%组：增2.2倍，TEWL升50%。可见吐温80的临界阈值约1%——超过后渗透量增幅放缓，屏障破坏加剧。

SDS的临界阈值仅0.3%，因阴离子刺激性更大。临界阈值需结合药物疗效与皮肤耐受限度确定。

配方中辅料协同降低双重作用风险的案例

常采用“促进剂+修复剂”协同策略。例如，利多卡因凝胶含0.5%吐温80（促进）+0.1%神经酰胺（修复）：与单独用吐温80相比，渗透量仍增1.5倍，但TEWL从18 g/(m²·h)降至12 g/(m²·h)，角质层含水量从30%升至38%。神经酰胺补充脂质，修复被吐温80破坏的双分子层，降低屏障损伤。

另一案例用0.3%吐温20+0.2%椰油酰胺丙基甜菜碱（两性离子），维生素C渗透量增1.8倍，TEWL仅升10%，刺激性评分从2分降至1分，因两性离子的温和性抵消非离子的轻度破坏。

透皮吸收测试中需关注的变量控制

准确评估表面活性剂作用需控制变量：一是皮肤来源一致——用同一供体离体皮，避免个体屏障差异；二是处理时间标准化——固定作用时间（如30分钟），避免延长时间加剧破坏；三是温度湿度控制——Franz扩散池维持32℃（皮肤生理温度），湿度40%~60%，避免水分蒸发影响TEWL。

需区分离体与在体测试差异：离体皮肤无血液循环与代谢，屏障破坏程度可能低于在体；在体皮肤有自我修复能力，表面活性剂处理后TEWL可在24小时内部分恢复。需结合两者结果，更贴近临床实际。