文献解读：上样量对咖啡因和睾酮软膏体外透皮试验的经皮吸收数据影响
2025-12-24 来源:本站 点击次数:646
实验研究 | 上样量多少对咖啡因和睾酮软膏体外透皮试验的经皮吸收数据影响
引言：
韩国檀国大学Jueng-Eun Im、Kyu-Bong Kim团队联合韩国食品药品安全评估院等机构，在《Pharmaceutics》（2021年，Vol.13, IF=6.525）发表研究，通过Biox AquaFlux™ AF200和Hanson Franz扩散池系统，明确了应用量对咖啡因、睾酮体外皮肤吸收的影响，提出了风险评估所需的最优应用剂量。
摘要：
化学品的皮肤吸收是风险评估的重要因素。本研究探讨了不同应用量对皮肤吸收的影响，并提出了适宜的应用剂量以实现可靠的皮肤吸收。选用咖啡因和睾酮作为测试化合物，采用Franz扩散池进行体外皮肤吸收试验。将含1%咖啡因和0.1%睾酮的半固体（乳膏）和液体（溶液）制剂，以不同用量（5、10、25、50毫克或微升/平方厘米）分别应用于大鼠和微型猪（Micropig®）皮肤。
24小时后，采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）或高效液相色谱（HPLC），测定皮肤表面、角质层、真皮与表皮及受体液中两种化合物的浓度。结果显示，在大鼠和微型猪两种皮肤类型，以及乳膏和溶液两种制剂中，两种化合物的皮肤吸收率均随应用量增加而下降。尤其在50毫克（或微升）/平方厘米用量下，两种化合物在大鼠和微型猪皮肤中的吸收率，均显著低于5或10毫克（或微升）/平方厘米用量组。因此，为获得保守的皮肤吸收数据，应采用低剂量（5或10毫克/微升/平方厘米）的制剂进行应用。
体外Franz扩散池设备：
所有大鼠和微型猪（Micropig®）皮肤膜均以真皮面朝下的方式，安装在Franz扩散池中。该设备配置Vision Microette自动进样器、循环水浴锅、搅拌板、搅拌控制器及自动补液功能（美国加利福尼亚州查茨沃思市汉森公司）。受体液（RF）室体积为12毫升，水浴锅温度设定为32.5℃，通过水循环维持受体液恒温。受体室中分别装入pH 7.4的磷酸盐缓冲液（PBS）和含6%（体积分数）聚乙二醇（PEG）的PBS，分别作为咖啡因和睾酮测试的受体液。
皮肤膜解冻至室温后安装到Franz扩散池上，并用生理盐水水合。使用前，采用英国Biox AquaFlux经皮水分流失测量仪评估皮肤膜完整性。暴露1.77平方厘米的皮肤区域，分别将含1%咖啡因或0.1%睾酮的乳膏或液体制剂，按5、10、25、50毫克/平方厘米或5、10、25、50微升/平方厘米的用量涂抹于暴露区域。涂抹时，通过无菌注射器向供给室注入约8.85、17.7、44.25和88.5毫克（或微升）的制剂，以保证实验条件适宜。仅将扩散池标准顶部组件固定在皮肤膜上，最大限度减少采样过程中的反向扩散。
（Biox AquaFlux经皮水分流失测量仪）
随后，用新鲜受体液冲洗自动进样器后，采集200微升受体液样品，采样时间设定在涂抹后0、1、2、4、8、12和24小时。用BD™酒精棉片将残留制剂冲洗三次，棉片收集于提取溶剂中（咖啡因用40毫升50%（体积分数）甲醇，睾酮用20毫升甲醇），全程为每个测试收集冲洗样品（WASH）。用思高胶带剥离皮肤表面15次，获取角质层（SC）上的残留制剂样品。将使用过的皮肤膜用手术剪剪成8块，置于适宜溶剂中提取（咖啡因用20毫升50%（体积分数）甲醇，睾酮用10毫升甲醇），得到皮肤样品（SKIN）。总吸收率按皮肤样品和受体液样品中测得的咖啡因或睾酮总量，与涂抹的咖啡因或睾酮总用量的比值计算。
结论：
总之，为获取用于暴露风险评估的保守皮肤吸收数据，建议乳膏制剂采用5或10毫克/平方厘米的剂量，液体制剂采用5或10微升/平方厘米的剂量。该剂量范围与现有法规中的剂量要求相近或更为宽松。根据韩国化妆品人体表面积使用统计数据，该建议剂量范围也处于韩国各类化妆品每表面积每日用量（0.005714–18.75毫克/平方厘米）及欧洲同类用量（0.01086–15.63毫克/平方厘米）之内，因此所选应用条件具有实际可行性。
本研究采用Franz扩散池进行皮肤吸收测试，该方法可作为动物替代测试方法应用于化妆品研究。所用微型猪（Micropig®）可用于人体器官移植，其剩余皮肤作为实验供体，相较于大鼠皮肤体外测试方法，在动物伦理方面更具优势。
本研究结果有望适用于其他药物，即其他药物可能呈现相似趋势。通常，皮肤吸收率以“渗透量”占“应用量”的百分比计算，且已知化学物质在无限剂量条件下的渗透量会趋于恒定。
因此，若对其他药物采用足够高的应用量（即无限剂量）进行皮肤吸收测试，其渗透量将保持恒定，仅应用量增加，皮肤吸收率预计会下降。Frasch等人也提出，化学物质的应用负荷对皮肤吸收率影响显著。
本研究有望为化妆品、药品及各类化学物质的监管提供参考。但本研究存在局限性：仅使用了两种测试物质。若能采用具有不同辛醇-水分配系数（LogKow）值的测试物质进行多组结果对比，或将研究重复次数增加，将有助于减少数据离散度、提高数据一致性。
原文链接：
https://doi.org/10.3390/PHARMACEUTICS13050641
参考文献：
【1】Im, J.-E., Kim, H.Y., Lee, J.D., et al. Effect of Application Amounts on In Vitro Dermal Absorption Test Using Caffeine and Testosterone. Pharmaceutics, 2021, 13(5), 641.
https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13050641
【2】OECD. Guidance Document for the Conduct of Skin Absorption Studies. 2004.
https://doi.org/10.1787/9789264078796-en
【3】Lehman, P.A., Raney, S.G., Franz, T.J. Percutaneous absorptionin man: In vitro-in vivo correlation. Skin Pharmacol. Physiol., 2011,24(5), 224-230.
https://doi.org/10.1159/000330426
引言：
韩国檀国大学Jueng-Eun Im、Kyu-Bong Kim团队联合韩国食品药品安全评估院等机构，在《Pharmaceutics》（2021年，Vol.13, IF=6.525）发表研究，通过Biox AquaFlux™ AF200和Hanson Franz扩散池系统，明确了应用量对咖啡因、睾酮体外皮肤吸收的影响，提出了风险评估所需的最优应用剂量。
摘要：
化学品的皮肤吸收是风险评估的重要因素。本研究探讨了不同应用量对皮肤吸收的影响，并提出了适宜的应用剂量以实现可靠的皮肤吸收。选用咖啡因和睾酮作为测试化合物，采用Franz扩散池进行体外皮肤吸收试验。将含1%咖啡因和0.1%睾酮的半固体（乳膏）和液体（溶液）制剂，以不同用量（5、10、25、50毫克或微升/平方厘米）分别应用于大鼠和微型猪（Micropig®）皮肤。
24小时后，采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）或高效液相色谱（HPLC），测定皮肤表面、角质层、真皮与表皮及受体液中两种化合物的浓度。结果显示，在大鼠和微型猪两种皮肤类型，以及乳膏和溶液两种制剂中，两种化合物的皮肤吸收率均随应用量增加而下降。尤其在50毫克（或微升）/平方厘米用量下，两种化合物在大鼠和微型猪皮肤中的吸收率，均显著低于5或10毫克（或微升）/平方厘米用量组。因此，为获得保守的皮肤吸收数据，应采用低剂量（5或10毫克/微升/平方厘米）的制剂进行应用。
体外Franz扩散池设备：
所有大鼠和微型猪（Micropig®）皮肤膜均以真皮面朝下的方式，安装在Franz扩散池中。该设备配置Vision Microette自动进样器、循环水浴锅、搅拌板、搅拌控制器及自动补液功能（美国加利福尼亚州查茨沃思市汉森公司）。受体液（RF）室体积为12毫升，水浴锅温度设定为32.5℃，通过水循环维持受体液恒温。受体室中分别装入pH 7.4的磷酸盐缓冲液（PBS）和含6%（体积分数）聚乙二醇（PEG）的PBS，分别作为咖啡因和睾酮测试的受体液。
皮肤膜解冻至室温后安装到Franz扩散池上，并用生理盐水水合。使用前，采用英国Biox AquaFlux经皮水分流失测量仪评估皮肤膜完整性。暴露1.77平方厘米的皮肤区域，分别将含1%咖啡因或0.1%睾酮的乳膏或液体制剂，按5、10、25、50毫克/平方厘米或5、10、25、50微升/平方厘米的用量涂抹于暴露区域。涂抹时，通过无菌注射器向供给室注入约8.85、17.7、44.25和88.5毫克（或微升）的制剂，以保证实验条件适宜。仅将扩散池标准顶部组件固定在皮肤膜上，最大限度减少采样过程中的反向扩散。
（Biox AquaFlux经皮水分流失测量仪）
随后，用新鲜受体液冲洗自动进样器后，采集200微升受体液样品，采样时间设定在涂抹后0、1、2、4、8、12和24小时。用BD™酒精棉片将残留制剂冲洗三次，棉片收集于提取溶剂中（咖啡因用40毫升50%（体积分数）甲醇，睾酮用20毫升甲醇），全程为每个测试收集冲洗样品（WASH）。用思高胶带剥离皮肤表面15次，获取角质层（SC）上的残留制剂样品。将使用过的皮肤膜用手术剪剪成8块，置于适宜溶剂中提取（咖啡因用20毫升50%（体积分数）甲醇，睾酮用10毫升甲醇），得到皮肤样品（SKIN）。总吸收率按皮肤样品和受体液样品中测得的咖啡因或睾酮总量，与涂抹的咖啡因或睾酮总用量的比值计算。
结论：
总之，为获取用于暴露风险评估的保守皮肤吸收数据，建议乳膏制剂采用5或10毫克/平方厘米的剂量，液体制剂采用5或10微升/平方厘米的剂量。该剂量范围与现有法规中的剂量要求相近或更为宽松。根据韩国化妆品人体表面积使用统计数据，该建议剂量范围也处于韩国各类化妆品每表面积每日用量（0.005714–18.75毫克/平方厘米）及欧洲同类用量（0.01086–15.63毫克/平方厘米）之内，因此所选应用条件具有实际可行性。
本研究采用Franz扩散池进行皮肤吸收测试，该方法可作为动物替代测试方法应用于化妆品研究。所用微型猪（Micropig®）可用于人体器官移植，其剩余皮肤作为实验供体，相较于大鼠皮肤体外测试方法，在动物伦理方面更具优势。
本研究结果有望适用于其他药物，即其他药物可能呈现相似趋势。通常，皮肤吸收率以“渗透量”占“应用量”的百分比计算，且已知化学物质在无限剂量条件下的渗透量会趋于恒定。
因此，若对其他药物采用足够高的应用量（即无限剂量）进行皮肤吸收测试，其渗透量将保持恒定，仅应用量增加，皮肤吸收率预计会下降。Frasch等人也提出，化学物质的应用负荷对皮肤吸收率影响显著。
本研究有望为化妆品、药品及各类化学物质的监管提供参考。但本研究存在局限性：仅使用了两种测试物质。若能采用具有不同辛醇-水分配系数（LogKow）值的测试物质进行多组结果对比，或将研究重复次数增加，将有助于减少数据离散度、提高数据一致性。
原文链接：
https://doi.org/10.3390/PHARMACEUTICS13050641
参考文献：
【1】Im, J.-E., Kim, H.Y., Lee, J.D., et al. Effect of Application Amounts on In Vitro Dermal Absorption Test Using Caffeine and Testosterone. Pharmaceutics, 2021, 13(5), 641.
https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13050641
【2】OECD. Guidance Document for the Conduct of Skin Absorption Studies. 2004.
https://doi.org/10.1787/9789264078796-en
【3】Lehman, P.A., Raney, S.G., Franz, T.J. Percutaneous absorptionin man: In vitro-in vivo correlation. Skin Pharmacol. Physiol., 2011,24(5), 224-230.
https://doi.org/10.1159/000330426
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