文献分享 |药物渗透率在离体猪皮与人体皮肤模型的变异性比较研究

在透皮给药制剂研发中，皮肤渗透率评估非常重要。人类皮肤因获取受限、伦理争议及个体差异大等问题，难以广泛应用于体外研究。动物皮肤作为替代模型已成为行业共识，而尤卡坦小型猪（YMP）凭借与人类皮肤相似的生理形态特征，逐渐受到关注。Takeuchi H研究团对通过研究YMP皮肤的体外渗透率变异特征，验证其作为人类皮肤替代模型的可行性，相关研究成果发表在《Biological and Pharmaceutical Bulletin》期刊上。

研究背景

透皮给药系统的研发需精准评估药物经皮渗透效率，人类皮肤的个体差异（性别、年龄、种族、解剖部位等）会导致渗透率数据波动显著，给研究带来挑战。猪皮肤的组织学特征与渗透率特性均与人类皮肤高度相似，其中YMP作为无毛猪种，更具备临床、结构及免疫组织化学上的模拟优势。

此前研究已证实SD大鼠皮肤的渗透率变异小于人类皮肤，本研究进一步聚焦YMP皮肤，实验目的包括：评估YMP皮肤在个体间、个体内、区域间及区域内的渗透率变异；明确YMP皮肤能否用于预测人类皮肤渗透率。

实验方法

模型药物选择

选取三种脂溶性差异显著的模型药物，覆盖不同渗透特性：

尼可地尔（NR）：亲水性，logKow=-1.02

硝酸异山梨酯（ISDN）：脂溶性中等，logKow=1.34

氟比洛芬（FP）：高脂溶性，logKow=3.86

皮肤样本制备

YMP皮肤：选用3组5月龄雌性YMP的背部皮肤，制备成0.4mm厚的皮肤片，经解冻、脱脂处理后，于4℃冷藏16h备用。

人类皮肤：选取6例高加索人腹部皮肤（3男3女，年龄38-53岁）作为对照。

实验方法

采用改良型Franz扩散池（扩散面积0.95cm2）进行体外渗透实验，受体液为蒸馏水或pH7.4磷酸盐缓冲液，药物浓度30mg/ml（乙醇/水=3/1，v/v）。分别在0.5、1、2，24h等时间点取样，通过LC-MS/MS（检测NR、FP）和HPLC（检测ISDN）测定药物浓度，计算稳态渗透率（J）和渗透系数（P）。同时通过经皮水分流失量（TEWL）评估皮肤屏障完整性，结合组织学切片观察皮肤结构。

YMP 皮肤切片（左肩、L-1、L-2、L-3、L-5及左髋）解冻后立即制备。原始放大倍数为200倍，标尺刻度为10微米。

    ASCH VAPOSCAN经皮水分流失测量仪

研究结果

YMP皮肤的基础特性

YMP背部皮肤全层厚度稳定在约3mm，角质层厚度约20μm，与人类皮肤相近；TEWL值为5.4±2.1g/m2/h，表明皮肤屏障功能完好，无冻融损伤。其背部皮肤质地均匀，易于制备成恒定厚度的皮肤样本，优于肩部、腹部及臀部皮肤（厚度波动0.6-1.3mm）。

Labodorf 850C皮肤角质量测试仪

渗透率变异分析

个体间变异

YMP皮肤对三种药物的渗透率变异系数（CV%）为6.7%-44.4%，其中ISDN的变异最小（6.7%），NR最大（44.4%），整体显著低于人类皮肤的22.0%-65.0%。

个体内变异

三种药物的个体内渗透率CV%均≤20.8%，其中FP最低（7.9%-13.5%），NR为14.5%-17.2%，整体小于人类皮肤的5.3%-55.5%。仅ISDN的个体内变异略高于其个体间变异。

区域间与区域内变异

区域间（同一YMP不同背部区域）CV%为5.6%-15.6%，≤16%；

区域内（同一皮肤片不同部位）CV%为7.9%-28.6%，≤30%；

两者均显著低于人类皮肤的相应变异水平，表明YMP背部皮肤的区域均一性良好。

与人类皮肤的渗透率对比

YMP皮肤对三种药物的渗透率均约为人类皮肤的一半：NR（1.61μg/cm2/h vs 3.40μg/cm2/h）、ISDN（6.46μg/cm2/h vs 9.45μg/cm2/h）、FP（1.18μg/cm2/h vs 2.16μg/cm2/h）。两者的渗透曲线趋势高度一致，表明YMP皮肤的渗透率与人类皮肤具有良好相关性。

讨论与结论

YMP皮肤的特点

1.变异度低：个体间、个体内及区域间的渗透率变异均显著小于人类皮肤，实验数据稳定性更高，能更精准反映药物自身的渗透特性。

2.结构相似：角质层厚度、脂质成分及皮肤屏障功能与人类皮肤接近，渗透机制具有一致性。

3.实用性强：YMP皮肤易获取、易处理，可制备成恒定厚度的样本，解决了人类皮肤供应受限的问题。

YMP皮肤可作为透皮给药体外研究的优质替代模型，尤其适用于：药物经皮渗透效率筛选、透皮制剂处方优化、不同药物的渗透率差异比较，且能为人类皮肤渗透率预测提供可靠参考。其渗透率虽为人类皮肤的一半，但两者的相关性良好，可通过校正系数实现定量转换。

研究局限

本研究仅聚焦YMP背部皮肤，肩部、腹部等部位的适用性仍需验证；且样本量有限，未来需扩大样本规模，进一步验证不同性别、年龄YMP皮肤的渗透率稳定性。

总之，尤卡坦小型猪皮肤凭借低变异度、高相似度及良好实用性，在透皮给药研发中具有应用前景，为行业提供了更高效、可靠的体外研究工具。

参考文献

1.Takeuchi H, Terasaka S, Sakurai T, Furuya A, Urano H, Sugibayashi K. Variation assessment for in vitro permeabilities through Yucatan micropig skin. Biol Pharm Bull. 2011;34(4):555-561. https://doi.org/10.1248/bpb.34.555

2.El Maghraby GM, Barry BW, Williams AC. Liposomes and skin: from drug delivery to model membranes. Eur J Pharm Sci. 2008;34(4-5):203-222. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2008.05.002