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膜性覆盖对中药水性精华液透皮吸收的影响研究

申报人:何姝祺 申报日期:2022-03-22

基本情况

2022
膜性覆盖对中药水性精华液透皮吸收的影响研究 学生申报
创新训练项目
医学
中药学类
导师课题
一年期
以经皮给药系统为理论框架,研究面膜基布与天然成分之间的交互作用以及各种膜性覆盖材料(不同基布、甲壳素等)对皮肤水合、渗透、透气性的影响,探索既能让皮肤通透保持呼吸顺畅,又能促进中药有效成分的覆盖方式和经皮渗透系统。

农业部“植物新品种DUS测试指南半夏”编制

江苏省开发局:“江苏丘陵山区综合开发模式建设”;“七仙山玫瑰园综合开发”

江苏省科技厅:高技术研究项目——板蓝根抗病毒活性成分研究(BG2003315) 获得新化合物两种。

   江苏科技厅:杨树半夏立体种植模式下规范化栽培研究(BE2007430)

指导教师对选题、试验设计、项目申请书撰写与修改、项目研究内容的实施、项目中期检查与结题等方面进行指导并承担本实验研发相关费用及测试费用。
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
何姝祺 园艺学院 中药学 2020 资料查阅、项目书撰写、膜性搭配选择
陈子华 园艺学院 中药学 2020 资料查阅、项目书撰写、含量测定
高抒羽 园艺学院 中药学 2020 资料查阅、项目书撰写、含量测定
吴明敏 园艺学院 中药学 2020 资料查阅、项目书撰写、膜性搭配选择
吴艺婷 园艺学院 中药学 2020 资料查阅、项目书撰写、配方组合实验

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
吴健 园艺学院

立项依据

以经皮给药系统为理论框架,研究面膜基布与天然成分之间的交互作用以及各种膜性覆盖材料(不同基布、甲壳素、纤维素)对皮肤水合、渗透、透气性的影响,探索既能让皮肤通透保持呼吸顺畅,又能促进中药有效成分的覆盖方式和经皮渗透系统。

将同具有抗菌抗炎作用的银杏的极性提取物部分,以各种膜为覆盖介质,配合水性基质,探究膜性覆盖对黄酮类化合物渗透的影响。

1、经皮给药

  在中国,经皮给药最早出现在《黄帝内经》中,载曰“桂心渍酒,以慰寒痹”。张仲景《金匮要略》中有“病在头中寒湿,故鼻塞,内药鼻中则愈”的记载,明代李时珍《本草纲目》中亦收载了大量经皮给药外治法。清代是传统经皮给药的鼎盛及成熟时期,出现了徐灵胎、程鹏程、吴师机等内病外治的名家。徐灵胎曾曰:“用膏贴之,鼻塞其气,使药性从毛孔而入腠理,通经贯络,或提而出之,或攻而散之,较之服药尤有力,此至妙之法也”,对皮肤吸收的机制进行了初步阐述。吴师机《外治医说》是一部以中医学理法方药为理论依据,而以外治法为主要内容的临床著作。书中强调:“外治之理,即内治之理,外治之药,亦内治之药。所异者,法耳。”吴师机善用外治法,尤其擅长用膏药治病,他认为“膏可统治百病”,发展了膏药的治疗范围。

  到如今,经皮给药可在皮肤组织中实现有限的药理作用。在被动扩散过程中,一种稳定的药物与中性分子一起,通过完整的皮肤角质层渗透到滤泡间区域,然后在被全身循环之前,药物分子扩散到靶器官,影响相应的组织并产生治疗效果[1]。药物作为体外物质,需通过经皮吸收才能进入体内,而药物渗透进入体内的主要途径有3种:(1)透过角质层,不直接穿过细胞,进行细胞间的渗透吸收。(2)透过角质层,直接穿过细胞,进行细胞内的渗透吸收。(3)通过皮肤附属器,例如汗腺、毛囊等进行渗透吸收。药物的经皮吸收主要依靠前两种路径,但是在所有皮肤层中角质层屏障效应最强,其中的角质层细胞和细胞间脂质组成的砖墙结构,阻滞了药物的经皮吸收,所以使药物透过角质层是经皮给药系统开发过程中的最重要任务,主要是利用物理、化学以及药剂学的手段。物理促透方法包括离子导入、电穿孔、超声导入以及微针等。

  在药物经皮制剂处方中,常用添加化学渗透增强剂的方法来改变角质层垒势。在化学促透法中氮酮、吡咯酮类、不饱和脂肪酸等对水溶性药物促透作用相对较好。药剂学作为赋予药物一定剂型,使其具有一定功能、结构并能作用于所需要的特定给药途径的重要学科,在经皮给药系统中其主要通过改变药物的结构或使用特定结构包裹药物,使其具有能增强药物透过皮肤能力的特性,最终使人体能吸收、分布、代谢该化合物[2]控制经皮给药系统的方法目前有聚合物膜渗透、聚合物基体扩散控制、微储层分区控制三种[1]

  微针经皮给药系统是通过尖锐针体刺破皮肤角质层,使药物高效进入皮肤的一种新型无痛、微创给药系统,既保有传统经皮给药的优点,又可以克服传统经皮给药系统难以使亲水性或大分子物质透过皮肤的缺点[3]。微针在经皮给药系统中应用广泛,目前研究中有可溶性微针等,其中刺激响应释放聚合物微针是一种新兴的按需给药技术,能根据外界环境条件或自身生理环境变化实现药物的局部精确释放,是当前经皮给药领域的研究热点之一,主要集中在光响应、pH响应、酶响应以及葡萄糖响应聚合物微针方面。随着研究的进一步深入,微针可以与一些尖端技术结合,诊断治疗一体化微针系统、可穿戴微针系统以及微针集成系统等将会成为微针研究领域的热点[4]。促进药物经皮渗透的技术,在国内还发现了纳米载体技术和立方液晶载体等。利用纳米载体可有效促进药物的经皮吸收,显著增加药物在皮肤病灶部位的富集,实现药物的皮肤靶向递送,能够有效改善难溶药物的溶解性和水分散性,避免高结晶性药物在放置过程结晶析出,其保护作用还能够有效提高光敏感、热敏感药物的稳定性。在20世纪80年代,便有运用此技术的药物在上市——益康唑脂质体凝胶剂[5]。立方液晶是指两亲性脂质分子分散在水中自发组装形成的含双连续水区和脂质区的闭合脂质双层“蜂窝状(海绵状)”液晶结构。国内外诸多研究均表明,以立方液晶为载体制得的经皮给药制剂可显著提高药物的皮肤渗透性,且能提高其在皮肤尤其是皮肤深层的药物滞留量[6]

  在国外的研究中发现了多种不同复合物药物载体作为透皮给药系统。(1)纤维素。许多纤维素衍生物中羟丙基甲基纤维素(HPMC)因具有良好的生物相容性、优越的成膜能力和生物降解性而运用最广,ahir等人使用溶剂浇铸法制作了一种透皮贴片,并将HPMC用作聚合物基质,以布洛芬作为模型药物进行传递。他们发现该聚合物可有效制备透皮贴剂,降低再结晶风险,提高载药率。(2)壳聚糖膜。将壳聚糖与合成或天然聚合物混合可克服其力学性能差,耐水性差,热稳定性差的缺点。Castilla Casadiego等人制作了由壳聚糖和壳聚糖/美洛昔康组成的微针贴片。(3)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。Malaiya等人通过溶剂浇铸法制备了一种由PVP和乙基纤维素与酒石酸利瓦斯丁组成的透皮贴剂,可以在较长时间内以受控方式提供药物,为较新的技术。除此之外,还有有机硅涂层释放衬垫、丙烯酸聚合物模拟贴片、苯乙烯嵌段-(乙烯-共丁烯)-嵌段苯乙烯(SEBS)共聚物透皮贴剂、普鲁兰多糖贴片、拉米夫定透皮贴剂(LAM)等[1]

  进行中药经皮给药后的药动学研究可利用微透析技术,其原理为在生物体内埋入具有半透膜的探针,由于灌流液与细胞外液组成接近,渗透压相同,而药物在半透膜两端存在一定的浓度梯度,游离型药物会顺着这一浓度梯度扩散进入探针被灌流液连续不断的带出,而与蛋白结合的药物和大分子物质均被挡在半透膜外,从而达到活体组织取样的目的,然后与HPLC、HPLC-MS等分析检测系统相连接,即可得到透析液中药物的浓度。采用合理科学的设计方案将其应用于医药领域研究中,可充分发挥微透析技术的优点从而大大提高实验效率[7]

2、面膜基布研究进展

  根据面膜载体,贴式面膜分为带塑料纸贴式面膜和不带塑料纸贴式面膜。其中,带塑料纸贴式面膜约占贴式面膜市场的85%。市面上的贴式面膜基布以棉纤维、再生纤维素纤维、蚕丝纤维为主要原料。棉纤维因其纯天然、不刺激的特性,成为最早被用来制作贴膜基布的原料,但棉纤维基布制得的贴式面膜与面部贴合度不高,面膜上的精华液易滴落,所以一般和其他纤维一起作为原料制成面膜基布,主要有复合超细纤维、标准脱脂棉、黏胶纤维等。再生纤维素混合纤维基布主要包括铜氨纤维基布和竹莱赛尔纤维基布。铜氨纤维是一种再生的纤维素纤维,是将棉短绒等天然纤维素溶解在铜氨溶液中制成的;莱赛尔纤维是经N-甲基吗琳-N-氧化物(NMMO)处理植物纤维后得到的纤维素纤维。竹莱赛尔纤维基布与铜氨纤维基布相比,其贴肤效果更好,但其生产工艺较为繁琐。此外,生物质纤维基布、纳米纤维素基布越来越受到市场的认可。生物质纤维基布主要有细菌纤维素(BC)基布、壳聚糖混合纤维基布和海藻酸混合纤维基布。纳米纤维素纤维基布中的纳米纤维素是以天然纤维素为原料,通过化学、生物或物理方法制备的纳米级生物质基高分子材料[8]

  传统面膜基布的主要通过水刺工艺制备基布,现热轧、湿法纺丝、静电纺丝也被应用于制备基布。静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下进行喷射纺丝,制造纳米级的连续纤维的技术,通过该工艺制备的纳米级纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、活性成分负载量大等优点。因此,静电纺丝成为化妆品面膜生产中一个热门的研究领域[9]。现有采用静电纺丝技术将聚乙烯醇(PVA)、蚕丝肽和透明质酸制备成水溶性保湿微纳米纤维面膜,且当PVA质量分数为12%,溶液中PVA、蚕丝肽、透明质酸质量比为6∶1∶1,纺丝电压20 kV,给液速率0.4 mL/h,接收距离18 cm,辊筒转速300 r/min时,可获得表面光滑无串珠、直径均匀的微纳米纤维面膜,结合改性海藻纤维面膜基布的复合面膜具有突出的补水保湿功效[10]。渗透性是用以研究皮肤吸收面膜精华液能力的指标,即透皮吸收研究所需指标。可采用Franz扩散池,构建模型装置进行面膜精华液渗透测试。[11] 苏婷婷等[12]47通过对14种常见面膜基布材料的性能参数进行对比分析,发现面密度越大,初始渗透速度越小。这是因为随着面密度增大,面膜基布材料结构变得紧密,携带的精华液量少,使得初始渗透速度小。因此,控制渗透性的关键指标为材料的面密度。

3、银杏与抗菌肽

  早期便有银杏用于治疗痤疮的研究,银杏为银杏科植物银杏的干燥叶,其叶类提取物(EGB)含黄酮、萜类内酯。已有报道,以EGB为主药,人参皂苷为辅药,卡波姆940为基质,氮酮为促进剂,而制成凝胶外用制剂,经临床观察其对痤疮的治疗具有较好的疗效[13]。但银杏黄酮的透皮吸收规律,尚未见相关系统性报道。因此探索银杏提取物在皮肤的渗透规律及其影响因素,对治疗痤疮的研究有重大意义。

  抗菌肽是近年来抗菌产品研究的前沿,抗菌肽具有抗菌,免疫调节,促进组织修复等作用。但抗菌肽一般分子量较大,透皮吸收量较少,此外高浓度的抗菌肽下,会对患者本身的细胞有伤害的作用从而降低疗效,并且抗菌肽会较快的被酶所溶解。如何运用包括纳米技术在内的促渗透方法,运输抗菌肽至感染部位(痤疮)抗耐药感染,这种方法可以降低抗菌肽的毒性并增加其稳定性以及抗菌活性,抗菌肽的渗透促进,可通过基于主动或被动靶向的系统实现。设计封装抗菌肽的生物材料的常用技术可分为无机材料、聚合物载体和基于脂质的方法[14]

4、皮肤渗透促进方法研究进展

  皮肤渗透促进有化学促渗透和物理促渗透,如离子导入技术、超声波法、加热法。

  化学促渗透方法很多,其中氮酮具有良好的促透作用,是一类广泛应用的穿透促进剂,且有研究表明不同浓度的氮酮对银杏叶提取物溶液中槲皮素的经皮渗透均有一定促进作用,其中3%为最佳浓度[15]。除了用化学促透法,在国外还利用纳米技术促透。目前发现以银杏植物体作为纳米制剂、磷脂复合物作为纳米载体将银杏中的活性物质黄酮类化合物应用于皮下治疗[16]。类黄酮的溶解度低,同样可利用纳米技术解决[17]


参考文献:

[1] Farzaneh Sabbagh, Beom Soo Kim,Recent advances in polymeric transdermal drug delivery systems[J],Journal of Controlled Release,Volume 341,2022:133-141

[2] 董王明,江昌照,叶金翠,杨根生.经皮给药制剂促透方法研究进展[J].中国新药杂志,2020,29(18):2089-2097.

[3] 郝佳旭,范晓,查丽春,梅佳华,普娟,马云淑.微针经皮给药系统及应用的研究进展[J/OL].辽宁中医药大学学报:1-21[2022-01-13].http://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1543.R.20211012.1733.006.html.

[4] 陈永杭,李欣芳,余伟江,王幽香.刺激响应聚合物微针在经皮给药中的应用[J].化学进展,2021,33(07):1152-1158.

[5] 赵小静,洪延涵,刘卫.纳米载体技术——从经皮给药到功效性化妆品[J].日用化学品科学,2021,44(07):12-16.

[6] 曾令军,张灵娜,陈旭,宋洪涛,周欣.立方液晶载体在经皮给药系统中的促渗机制研究[J].中国药师,2021,24(09):1670-1675.DOI:10.19962/j.cnki.issn1008-049X.2021.09.015.

[7] 雷雅婷,张也,蔡雄,黄丹,严建业,李顺祥.微透析技术在中药经皮给药系统中研究进展[J].中成药,2021,43(06):1555-1559.

[8] 张子薇,张淑洁,羌培华,伏立松,张亚婷,赵学成.贴式面膜基布的研究进展及发展趋势[J].国际纺织导报,2021,49(05):17-25+34.

[9] 陈洋,唐予远,任改焕,李博,张亚洲.静电纺明胶/透明质酸固态面膜的制备与性能研究[J].合成纤维工业,2021,44(05):54-57.

[10] 张胜男,魏亮,孙润军,杜馨禹,祖文菊.水溶性保湿微纳米纤维面膜的工艺优化与性能[J].西安工程大学学报,2021,35(06):8-16.DOI:10.13338/j.issn.1674-649x.2021.06.002.

[11] 张子薇,张淑洁,羌培华,伏立松,张亚婷,赵学成.贴式面膜基布的研究进展及发展趋势[J].国际纺织导报,2021,49(05).

[12]苏婷婷,殷保璞.面膜基布材料分析与性能评价[J].上海纺织科技,2014,42(08).

[13] 李劲鸿.复方银杏凝胶剂的研制及临床应用[J].中国药师,2006(10):917-918.

[14] Sonia Gera, Esko Kankuri, Karin Kogermann,Antimicrobial peptides – Unleashing their therapeutic potential using nanotechnology[J],Pharmacology & Therapeutics,2021:8

[15] 曾晓璇,张桂芝,刘义梅,陈科力.银杏叶提取物中槲皮素体外经皮渗透的研究[J].中国药师,2015,18(12):2033-2035.

[16] Barkat M.A., Harshita, Das S.S., Beg S., Ahmad F.J. (2020) Nanotechnology-Based Phytotherapeutics: Current Status and Challenges. In: Beg S., Barkat M., Ahmad F. (eds) Nanophytomedicine. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-15-4909-0_1

[17] Jing Zhang, Kaili Hu, Liuqing Di, Penglong Wang, Zhidong Liu, Jinming Zhang, Pengfei Yue, Wantong Song, Jingwei Zhang, Tongkai Chen, Zuhua Wang, Yongtai Zhang, Xiaoying Wang, Changyou Zhan, Yung-Chi Cheng, Xiang Li, Quan Li, Jing-Yu Fan, Youqing Shen, Jing-Yan Han, Hongzhi Qiao,Traditional herbal medicine and nanomedicine: Converging disciplines to improve therapeutic efficacy and human health[J]Advanced Drug Delivery Reviews,Volume 178,2021:8


1. 经皮给药系统是现代药剂学研究的热点,但也有它的缺点,比如对皮肤的舒适性考虑不足,对停留在皮肤内的药物无法衡量等。在进行经皮给药系统的研究时,应综合考虑各种相关因素,选择合适的药物和辅料才能完成。我们选择了已经上市的抗菌肽产品与银杏提取物,基于经皮给药系统的研究,结合水性精华液的不同基质,全面研究其吸收促进规律,既让皮肤通透保持呼吸顺畅,又能促进渗透。

2. 皮肤的水合作用一般通过封闭性基质(如凡士林)。随着面膜产业的发展,面膜通过在皮肤上进行不同基布的膜性覆盖,软化角质层,暂时性隔绝外界空气和污染,形成一个封闭环境,皮肤温度升高,并加强肌肤血液循环,使毛细血管及毛孔扩张,促进皮肤新陈代谢,使皮肤更易吸收物质中的功效成分,促进渗透。但其吸收水合作用规律尚未全面研究。本项目针对这一空白进行研究,有较高的创新价值。

3. 《化妆品监督管理条例》已于2021年1月1日正式实施,为适应日益发展的社会需求,促进经皮给药和功效性化妆品产业的创新和发展。本实验以经皮给药系统为指导,将已有功能性抗菌肽、银杏提取物作为原料,水性基质作为辅助,主要研究以各种膜来覆盖下对渗透的影响,通过实验选择最优结果。为开发功能性化妆品,乃至外用透皮给药制剂提供依据。

1、技术路线:


Franz扩散池测法测渗透率

2、拟解决的问题:

(1)银杏提取液和小分子抗菌肽都有抗菌、抗炎作用,为使其能更多地透过皮肤。通过实验研究其有效成分的皮肤渗透规律,确定其剂量和优化提取精制方法。

(2)不同基布对于有效成分的释放效率,了解覆盖了各种基布、甲壳素后对水合渗透的影响。

(3)以经皮给药系统为指导,将已有的功能性抗菌肽、银杏提取物作为原料,水性基质作为辅助,主要找出以各种膜来覆盖下,所用成分之间的相互影响情况,来寻找既能够保证透皮吸收,又不影响皮肤通透性的均衡组合。

3、预期成果:

1.选出能辅助抗菌肽、银杏提取物等成分起到抗菌消炎且对皮肤刺激不大的最适浓度配比原料基质。

2.选出结合所选成分后渗透最好且舒适度均衡的膜性基布

20223月-4月:白果的泡制与提取。

20225月-8月:调配能辅助抗菌肽与银杏提取物物吸收的原料基质配比。

20229月-11月:挑选不同膜性基布与所配成分进行组合。

202212-20232月:进行对不同组合的渗透率以及含量的测定。

  20233月-5月:进行实验数据分析与处理、论文投稿、结题相关事宜。

1)已经有初步的抗痤疮处方,无需筛选,研究的基本条件已经具备。

2)对透皮吸收,已经有学长,采用半透膜,腹膜透析袋做过关于大黄素等方面的透皮吸收模拟研究,有一些经验。

 

1、已具备条件

(1)已准备好实验所需的银杏提取物、水性基质与膜性基布。已有所需实验仪器、实验室已提前预约,小组五位成员在吴健老师指导下已完成实验前期准备。

(2)已提前学习Folin-酚比色法等测定蛋白质含量、 Franz扩散池测法测渗透率、用亚硝酸钠-硝酸铝法测透出来的黄酮含量等实验测定方法。

(3)小组将会在一年时间内完成该创新项目,时间充足。

2、缺少的条件及解决方案

(1)缺少仪器,解决方法:通过公共实验平台预约。

(2)缺少人工皮肤,解决方法:购买或者采用其他透析膜,或者动物皮肤作为替代。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 1500.00 进行实验测试 200.00 1300.00
1. 业务费 500.00 进行实验测试 0.00 500.00
(1)计算、分析、测试费 500.00 进行实验测试 0.00 500.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 0.00 0.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 0.00 论文出版 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 1000.00 购买人工皮肤、原料基质 200.00 800.00
结束