將藥物經(jīng)過皮膚輸送進(jìn)入人體發(fā)揮治療作用，目前主要的制劑形式包括貼劑（如，芬太尼貼）和各種半固體制劑。貼劑在設(shè)計(jì)時(shí)希望較多的藥物穿透皮膚進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)發(fā)揮藥效，相比于口服等傳統(tǒng)給途徑，能夠避免首過效應(yīng)、減輕血藥濃度峰谷波動(dòng)、減少服藥頻次；半固體的皮膚外用制劑一般更傾向于使藥物透過皮膚表層后停留在皮膚內(nèi)發(fā)揮局部治療作用，具有較少的系統(tǒng)暴露量，降低副作用風(fēng)險(xiǎn)。無論是哪一種治療目的，在研發(fā)階段藥物的成藥性評(píng)估、制劑處方優(yōu)化、仿制藥的等效性等研究時(shí)，都要進(jìn)行體外透皮試驗(yàn)（in vitro permeation test，IVPT）。顯而易見，皮膚與消化道的生理解剖結(jié)構(gòu)差異大，存在阻礙藥物吸收的角質(zhì)層，因此對(duì)于此類制劑非臨床ADME評(píng)價(jià)的策略及關(guān)注點(diǎn)，都有別于其他傳統(tǒng)給藥途徑的制劑。
目前，IVPT廣泛使用Franz擴(kuò)散池來進(jìn)行。Franz擴(kuò)散池包括一個(gè)裝有受試藥物的供給室和一個(gè)裝有接收液的接收室組成，在使用時(shí)兩室之間夾載皮膚或膜材，接收室外部用水浴或金屬加熱套保溫，通過在特定時(shí)間點(diǎn)測定接收室中的藥物濃度，評(píng)估受試藥物透皮吸收的行為。IVPT的供給側(cè)藥物，通常會(huì)使用藥物的過飽和溶液或制劑形式。主要原因是由于很多藥物的透皮行為是被動(dòng)擴(kuò)散機(jī)理，由兩側(cè)濃度差驅(qū)動(dòng)，若供給側(cè)藥物濃度降低則透皮會(huì)變慢，因此在早期評(píng)估藥物透皮動(dòng)力學(xué)參數(shù)時(shí)可能會(huì)使用過飽和溶液。但是當(dāng)藥學(xué)研究進(jìn)入處方篩選、等效性評(píng)估等階段時(shí)，則只需比較各輔料、處方組成之間的透皮差異即可。
【圖1】典型的Franz擴(kuò)散池的結(jié)構(gòu)示意圖
通常，實(shí)驗(yàn)中可能使用的皮膚包括人離體皮膚、豬耳部皮膚/乳豬皮膚、脫毛大鼠皮膚或裸鼠皮膚等。一般認(rèn)為，各動(dòng)物皮膚與人體皮膚滲透性的近似程度為豬耳部皮膚＞脫毛大鼠皮膚＞裸鼠皮膚，這可能與皮膚的厚度和毛囊數(shù)量有關(guān)。無論哪一個(gè)種屬的皮膚，都具有多層結(jié)構(gòu)，其中最外側(cè)致密而疏水的角質(zhì)層為皮膚提供了主要的屏障作用，可以有效抵御化學(xué)品或病原體等外來物質(zhì)的侵入，但也是藥物經(jīng)皮滲透最大的障礙。因此，若要客觀評(píng)估藥物的透皮行為，必須使用完整（主要是角質(zhì)層無破損）的皮膚進(jìn)行。目前各法規(guī)中對(duì)于此類實(shí)驗(yàn)中皮膚的完整性評(píng)價(jià)都做了必要性的規(guī)定，F(xiàn)DA明確提出，僅使用目視觀察皮膚來評(píng)估完整性是不足夠的，可接受的皮膚完整性評(píng)價(jià)包括：氚水滲透、經(jīng)表皮水損失、皮膚電阻/電導(dǎo)等。
【表1】各主要藥監(jiān)機(jī)構(gòu)對(duì)于IVPT研究的法規(guī)/指導(dǎo)原則比較
一些IVPT在設(shè)計(jì)時(shí)除了要求在特定時(shí)間點(diǎn)測定接收室中的藥物濃度，還要在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)將皮膚取下，檢測皮膚中的藥物濃度，用以評(píng)估藥物的總回收率，以及皮膚局部用藥的駐留情況。一般來說只需要將皮膚勻漿，測定皮膚中總的藥物含量即可，但有些受試藥物出于特殊的考量，希望更為細(xì)致地測定皮膚各層結(jié)構(gòu)中的藥物含量。EMA描述的膠帶剝離角質(zhì)層法，就是用于此類研究目的的公認(rèn)方式。使用普通膠帶按壓在皮膚上再快速撕去，重復(fù)約20次后，即可完全剝離皮膚上的角質(zhì)層，且不損傷其下的活性表皮。然而這種方式面臨著從高分子膠粘劑中提取藥物的困難，同時(shí)，也不適用于貼劑的研究。
【圖2】在皮膚應(yīng)用藥物后使用膠帶剝離角質(zhì)層的共聚焦顯微鏡圖片
近些年較多的做法是直接使用組織切片機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)皮膚進(jìn)行橫切，再分層測定濃度。然而，這種操作僅通過設(shè)定切片的厚度來實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上皮膚各層組織的厚度可能存在個(gè)體差異，且各層之間的結(jié)合是交錯(cuò)的，并不是規(guī)整的平面，因此實(shí)際獲得的皮膚切片可能并不完全是所期待獲得的表皮層、真皮層等皮膚的生理結(jié)構(gòu)分層，據(jù)此方法獲得的數(shù)據(jù)可能存在一定局限。
【圖3】光學(xué)顯微鏡下皮膚組織學(xué)特征，表皮層與真皮層之間的界面并不平整
與常見的口服、注射等制劑相比，皮膚外用制劑在給藥途徑上具有獨(dú)特的關(guān)注點(diǎn)和考察方式，因此在非臨床階段的評(píng)價(jià)需要格外注意。
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